LU500599B1 - Power system and associated operating procedure - Google Patents
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Abstract
Die Erfindung betrifft ein Stromversorgungssystem zum Anschluss an eine Versorgungsspannung und zur Stromversorgung für mindestens einen Verbraucher, mit mehreren Stromversorgungsmodulen (1, 2, 7, 8), die mehrere redundante Stromversorgungen bereitstellen, mehreren Leistungspfaden (3, 4, 5, 6, 9, 10) zur elektrischen Energieübertragung von den einzelnen Stromversorgungsmodulen (1, 2, 7, 8) zu dem Verbraucher, und mit einer Steuereinheit (12) zur Steuerung der einzelnen Stromversorgungsmodule (1, 2, 7, 8), wobei die Steuereinheit (12) über hierarchisch vertikale Kommunikationspfade (13-17) mit den einzelnen Stromversorgungsmodulen (1, 2, 7, 8) verbunden ist. Die Erfindung sieht vor, dass hierarchisch horizontale Kommunikationspfade (18-20) vorgesehen sind, die zwischen den Stromversorgungsmodulen (1, 2, 7, 8) verlaufen und unter Umgehung der Steuereinheit (12) eine direkte Kommunikation zwischen den Stromversorgungsmodulen (1, 2, 7, 8) ermöglichen. Weiterhin umfasst die Erfindung ein zugehöriges Betriebsverfahren für ein solches Stromversorgungssystem.The invention relates to a power supply system for connecting to a supply voltage and for supplying power to at least one load, having a number of power supply modules (1, 2, 7, 8) which provide a number of redundant power supplies, a number of power paths (3, 4, 5, 6, 9, 10) for the transmission of electrical energy from the individual power supply modules (1, 2, 7, 8) to the consumer, and with a control unit (12) for controlling the individual power supply modules (1, 2, 7, 8), the control unit (12) is connected to the individual power supply modules (1, 2, 7, 8) via hierarchically vertical communication paths (13-17). The invention provides that hierarchically horizontal communication paths (18-20) are provided, which run between the power supply modules (1, 2, 7, 8) and bypass the control unit (12) for direct communication between the power supply modules (1, 2, 7, 8) enable. The invention also includes an associated operating method for such a power supply system.
Description
Stromversorgungssystem und zugehöriges Betriebsverfahren LU500599Power System and Associated Operating Procedure LU500599
Technisches Gebiet der ErfindungTechnical field of the invention
Die Erfindung betrifft ein Stromversorgungssystem zum Anschluss an eine Versorgungsspannung und zur Stromversorgung fiir mindestens einen Verbraucher. Weiterhin umfasst die Erfindung einThe invention relates to a power supply system for connecting to a supply voltage and for supplying power to at least one consumer. Furthermore, the invention includes
Betriebsverfahren fiir ein solches Stromversorgungssystem.Method of operation for such a power supply system.
Hintergrund der ErfindungBackground of the Invention
Die Aufgabe eines Stromversorgungssystems besteht unter anderem darin, eine berührungsgefähr- liche Versorgungsspannung von einer berührbaren Ausgangsspannung sicher zu trennen und eine konstante und berührbare Ausgangsspannung zur Verfügung zu stellen, die im SELV-Bereich (SELV:The task of a power supply system is, among other things, to safely separate a supply voltage that is dangerous to touch from a touchable output voltage and to provide a constant and touchable output voltage that is in the SELV range (SELV:
Safety extra low voltage) liegen sollte und beispielsweise eine Gleichspannung von 24 V sein kann.Safety extra low voltage) should be and can be a direct voltage of 24 V, for example.
Beispielsweise kann ein getaktetes Schaltnetzteil in einem solchen Stromversorgungssystem eineFor example, a switched mode power supply in such a power supply system
Leistung bis zu einigen kW erzeugen. Zur Erhöhung der Leistung des Stromversorgungssystems kon- nen mehrere Stromversorgungen parallelgeschaltet werden. Bei einer solchen Parallelschaltung mehrerer Stromversorgungen entkoppelt ein nachgeschaltetes Redundanzmodul die unterschied- lichen Leistungspfade der einzelnen Stromversorgungen, garantiert eine gleichmäßige Lastauftei- lung zwischen den parallelen Stromversorgungen und überwacht die komplette Entkopplungsstre- cke. Durch eine Kombination von mehreren USV-Modulen (USV: unterbrechungsfreie Stromversor- gung) und Energiespeichern kann auch bei längeren Netzunterbrechungen die geforderte elektri- sche Leistung zur Verfügung gestellt werden. Der aktuelle Ladezustand und die verbleibende Rest- laufzeit der Energiespeicher können hierbei genauso überwacht werden wie die Eingangsspannung unter die Ausgangsspannung sowie die zugehörigen Ströme der USV-Module. Durch den Einsatz von DC/DC-Wandlern werden aufgrund der galvanischen Isolation unabhängige Versorgungssys- teme aufgebaut, das Spannungsniveau geändert und am Ende langer Leitungslängen wieder last- unabhängig auf ein bestimmtes Niveau angepasst.Generate power up to a few kW. Multiple power supplies can be connected in parallel to increase the performance of the power supply system. With such a parallel connection of several power supplies, a downstream redundancy module decouples the different power paths of the individual power supplies, guarantees an even load distribution between the parallel power supplies and monitors the entire decoupling path. With a combination of several UPS modules (UPS: uninterruptible power supply) and energy storage devices, the required electrical power can also be provided in the event of longer mains interruptions. The current state of charge and the remaining running time of the energy storage can be monitored here, as can the input voltage below the output voltage and the associated currents of the UPS modules. Through the use of DC/DC converters, independent supply systems are set up due to the galvanic isolation, the voltage level is changed and at the end of long cable lengths it is adjusted again to a certain level, independent of the load.
Figur 1 zeigt eine schematische Darstellung eines solchen bekannten Stromversorgungssystems mit zwei Schaltnetzteilen 1, 2, die jeweils eingangsseitig über Leistungspfade 3, 4 mit einer berührungs- gefahrlichen Versorgungsspannung gespeist werden. Ausgangsseitig sind die beiden Schaltnetzteile 1, 2 über jeweils einen Leistungspfad 5, 6 mit jeweils einer unterbrechungsfreien Stromversorgung (USV) 7, 8 verbunden. Die beiden unterbrechungsfreien Stromversorgungen 7, 8 speisen schließlich über jeweils einen Leistungspfad 9, 10 einen elektrischen Verbraucher 11.FIG. 1 shows a schematic representation of such a known power supply system with two switched-mode power supplies 1, 2, which are each fed on the input side via power paths 3, 4 with a supply voltage that is dangerous to touch. On the output side, the two switched-mode power supplies 1, 2 are each connected to an uninterruptible power supply (UPS) 7, 8 via a respective power path 5, 6. The two uninterruptible power supplies 7, 8 finally feed an electrical load 11 via a respective power path 9, 10.
Darüber hinaus weist dieses bekannte Stromversorgungssystem eine zentrale Steuereinheit 12 auf, die über hierarchisch vertikale Kommunikationspfade 13-16 mit den Schaltnetzteilen 1, 2 und mit den beiden unterbrechungsfreien Stromversorgungen 7, 8 verbunden ist. Darüber hinaus ist dieIn addition, this known power supply system has a central control unit 12, which is connected to the switched-mode power supplies 1, 2 and to the two uninterruptible power supplies 7, 8 via hierarchically vertical communication paths 13-16. In addition, the
Steuereinheit 12 auch über einen vertikalen Kommunikationspfad 17 mit dem Verbraucher 11 ver- bunden. Die Steuereinheit 12 ist hierbei also den beiden Schaltnetzteilen 1, 2, den unterbrechungs- freien Stromversorgung 7, 8 und dem Verbraucher 11 hierarchisch übergeordnet, weshalb die Kom- munikationspfade 13-17 auch hierarchisch vertikal sind. Bei diesem bekannten Stromversorgungs- system ist jedoch zwischen den Schaltnetzteilen 1, 2 und den unterbrechungsfreien Stromversor- gungen 7, 8 keine direkte Kommunikation möglich. Es existieren hierbei also keine hierarchisch ho- rizontalen Kommunikationspfade zwischen den Schaltnetzteilen 1, 2 und den unterbrechungsfreienControl unit 12 is also connected to consumer 11 via a vertical communication path 17 . The control unit 12 is hierarchically superior to the two switching power supplies 1, 2, the uninterruptible power supply 7, 8 and the consumer 11, which is why the communication paths 13-17 are also hierarchically vertical. In this known power supply system, however, no direct communication is possible between the switched-mode power supplies 1, 2 and the uninterruptible power supplies 7, 8. In this case, therefore, there are no hierarchically horizontal communication paths between the switch-mode power supplies 1, 2 and the uninterruptible ones
Stromversorgungen 7, 8.Power supplies 7, 8.
Nachteilig an dem vorstehend beschriebenen bekannten Stromversorgungssystem ist also die un- befriedigende Kommunikation zwischen den einzelnen Modulen (Schaltnetzteile 1, 2, unterbre- chungsfreien Stromversorgungen 7, 8). Bei Ausfall z.B. durch Kurzschluss der Kommunikationspfade kann ebenso keine Kommunikation stattfinden.A disadvantage of the known power supply system described above is the unsatisfactory communication between the individual modules (switched-mode power supplies 1, 2, uninterruptible power supplies 7, 8). In the event of a failure, e.g. due to a short circuit in the communication paths, no communication can take place either.
Beschreibung der ErfindungDescription of the invention
Der Erfindung liegt deshalb die Aufgabe zugrunde, ein entsprechend verbessertes Stromversor- gungssystem und ein zugehöriges Betriebsverfahren zu schaffen.The invention is therefore based on the object of creating a correspondingly improved power supply system and an associated operating method.
Diese Aufgabe wird durch ein erfindungsgemäßes Stromversorgungssystem bzw. ein entsprechen- des Betriebsverfahren gemäß den unabhängigen Ansprüchen gelöst.This object is achieved by a power supply system according to the invention and a corresponding operating method according to the independent claims.
Das erfindungsgemäße Stromversorgungssystem dient in Übereinstimmung mit dem eingangs be- schriebenen bekannten Stromversorgungssystem dazu, einen elektrischen Verbraucher mit der zum Betrieb erforderlichen elektrischen Energie zu versorgen, wobei das Stromversorgungssystem selbst an eine Versorgungsspannung angeschlossen wird.The power supply system according to the invention is used in accordance with the known power supply system described at the outset to supply an electrical load with the electrical energy required for operation, the power supply system itself being connected to a supply voltage.
Hierzu weist das erfindungsgemäße Stromversorgungssystem in Übereinstimmung mit dem ein- gangs beschriebenen bekannten Stromversorgungssystem mehrere Stromversorgungsmodule auf,For this purpose, the power supply system according to the invention has several power supply modules in accordance with the known power supply system described at the outset.
die mehrere redundante Stromversorgungen bereitstellen. Bei den einzelnen Stromversorgungs- LU500599 modulen kann es sich beispielsweise um Schaltnetzteile oder unterbrechungsfreie Stromversorgun- gen handeln, wie vorstehend bereits zum Stand der Technik beschrieben wurde.that provide multiple redundant power supplies. The individual power supply modules LU500599 can, for example, be switching power supplies or uninterruptible power supplies, as has already been described above with regard to the prior art.
Darüber hinaus weist auch das erfindungsgemäße Stromversorgungssystem in Übereinstimmung mit dem eingangs beschriebenen bekannten Stromversorgungssystem mehrere parallele Leistungs- pfade auf, die dazu dienen, die elektrische Energie von den einzelnen Stromversorgungsmodulen zu dem Verbraucher zu übertragen.In addition, the power supply system according to the invention, in accordance with the known power supply system described at the outset, also has a number of parallel power paths which are used to transmit the electrical energy from the individual power supply modules to the consumer.
Weiterhin umfasst auch das erfindungsgemäße Stromversorgungssystem in Übereinstimmung mit dem eingangs beschriebenen bekannten Stromversorgungssystem eine Steuereinheit auf, um die einzelnen Stromversorgungsmodule zu steuern. Die Steuereinheit ist hierbei auch über hierarchisch vertikale Kommunikationspfade mit den einzelnen Stromversorgungsmodulen verbunden, wie ein- gangs bereits zum Stand der Technik beschrieben wurde. Hierbei ist zu erwähnen, dass die zentraleFurthermore, the power supply system according to the invention, in accordance with the known power supply system described at the outset, also includes a control unit in order to control the individual power supply modules. In this case, the control unit is also connected to the individual power supply modules via hierarchical, vertical communication paths, as was already described at the outset with regard to the prior art. It should be mentioned here that the central
Steuereinheit über die vertikalen Kommunikationspfade mit sämtlichen Stromversorgungsmodulen verbunden sein kann. Es besteht jedoch im Rahmen der Erfindung auch die Möglichkeit, dass die zentrale Steuereinheit nur mit einem einzigen Stromversorgungsmodul über einen hierarchisch ver- tikalen Kommunikationspfad verbunden ist, wie noch eingehend beschrieben wird.Control unit can be connected to all power supply modules via the vertical communication paths. However, there is also the possibility within the scope of the invention that the central control unit is only connected to a single power supply module via a hierarchical, vertical communication path, as will be described in more detail below.
Das erfindungsgemäße Stromversorgungssystem zeichnet sich nun dadurch aus, dass zwischen den einzelnen Stromversorgungsmodulen hierarchisch horizontale Kommunikationspfade verlaufen, die unter Umgehung der Steuereinheit eine direkte Kommunikation zwischen den einzelnen Strom- versorgungsmodulen ermöglichen.The power supply system according to the invention is characterized in that hierarchically horizontal communication paths run between the individual power supply modules, which enable direct communication between the individual power supply modules while bypassing the control unit.
Im Rahmen der Erfindung besteht grundsätzlich die Möglichkeit, dass alle Stromversorgungsmo- dule untereinander jeweils paarweise durch horizontale Kommunikationspfade verbunden sind.Within the scope of the invention, there is basically the possibility that all power supply modules are connected to each other in pairs by horizontal communication paths.
Dies bietet die Möglichkeit, dass jedes Stromversorgungsmodul mit jedem anderen Stromversor- gungsmodul über einen der horizontalen Kommunikationspfade kommunizieren kann.This offers the possibility that each power supply module can communicate with every other power supply module via one of the horizontal communication paths.
In einem bevorzugten Ausführungsbeispiel der Erfindung ist dagegen nur ein einziges Stromversor- gungsmodul des Stromversorgungssystems über jeweils einen hierarchisch horizontalen Kommuni- kationspfad mit allen anderen Stromversorgungsmodulen verbunden. Die hierarchisch horizonta- len Kommunikationspfade des Stromversorgungssystems bilden hierbei also eine sternförmigeIn a preferred exemplary embodiment of the invention, on the other hand, only a single power supply module of the power supply system is connected to all the other power supply modules via a hierarchically horizontal communication path in each case. The hierarchically horizontal communication paths of the power supply system form a star-shaped one
Netzwerktopologie, wobei eines der Stromversorgungsmodule einen zentralen Knotenpunkt bildet, der über die horizontalen Kommunikationspfade mit allen anderen Stromversorgungsmodulen kommunizieren kann. Die Kommunikation zwischen den anderen Stromversorgungsmodulen über LU500599 die hierarchisch horizontalen Kommunikationspfade erfolgt hierbei also stets über den gemeinsa- men Knotenpunkt.Network topology in which one of the power supply modules forms a central node that can communicate with all other power supply modules via the horizontal communication paths. Communication between the other power supply modules via the LU500599 hierarchical horizontal communication paths always takes place via the common node.
In einem anderen Ausführungsbeispiel der Erfindung bilden die hierarchisch horizontalen Kommu- nikationspfade zwischen den Stromversorgungsmodulen dagegen eine Bus-Topologie. Hierbei sind alle Stromversorgungsmodule mit einem gemeinsamen Bus verbunden, der eine Kommunikation zwischen allen Stromversorgungsmodulen untereinander ermôglicht.In another exemplary embodiment of the invention, on the other hand, the hierarchically horizontal communication paths between the power supply modules form a bus topology. In this case, all power supply modules are connected to a common bus, which enables communication between all power supply modules.
Weiterhin ist zu erwähnen, dass die einzelnen Stromversorgungsmodule zur Kommunikation über die hierarchisch horizontalen Kommunikationspfade jeweils ein Kommunikationsmodul aufweisen können. Hierbei können die einzelnen Kommunikationsmodule in den einzelnen Stromversorgungs- modulen wahlweise als Master oder als Slave betrieben werden. Bei der vorstehend beschriebenen technischen Realisierung der hierarchisch horizontalen Kommunikationspfade als Bus kann dann der Master die Kommunikation über den Bus steuern und die Slaves reagieren entsprechend.It should also be mentioned that the individual power supply modules can each have a communication module for communication via the hierarchically horizontal communication paths. The individual communication modules in the individual power supply modules can be operated either as a master or as a slave. In the technical realization of the hierarchically horizontal communication paths as a bus as described above, the master can then control the communication via the bus and the slaves react accordingly.
Die Zuordnung der einzelnen Stromversorgungsmodule als Master bzw. als Slave kann im Rahmen der Erfindung statisch vorgegeben werden. Es besteht jedoch im Rahmen der Erfindung auch dieThe assignment of the individual power supply modules as a master or as a slave can be specified statically within the scope of the invention. However, there is also the scope of the invention
Môglichkeit, dass die einzelnen Stromversorgungsmodule wahlweise als Master oder als Slave be- trieben werden können. Falls beispielsweise bei einem als Master agierenden Stromversorgungs- modul das Kommunikationsmodul ausfällt, so können die anderen Stromversorgungsmodule dies erkennen, so dass dann das Kommunikationsmodul eines anderen Stromversorgungsmoduls zumPossibility that the individual power supply modules can be operated either as a master or as a slave. For example, if the communication module fails in a power supply module acting as a master, the other power supply modules can recognize this, so that the communication module of another power supply module then becomes available
Master wird. Hierdurch wird die Ausfallsicherheit erhôht, da der Ausfall eines Kommunikationsmo- duls innerhalb des Stromversorgungssystems nicht zu einem vollständigen Zusammenbruch dermaster becomes. This increases the reliability, since the failure of a communication module within the power supply system does not lead to a complete collapse of the
Kommunikation über die hierarchisch horizontalen Kommunikationspfade führt.Communication takes place via the hierarchically horizontal communication paths.
Die Zuordnung der einzelnen Stromversorgungsmodule als Master oder als Slave kann im Rahmen einer Start-Up-Routine erfolgen, wobei diese Start-Up-Routine in dem Stromversorgungssystem ausgeführt werden kann, beispielsweise in der zentralen Steuereinheit, die einen entsprechendenThe assignment of the individual power supply modules as a master or as a slave can be done as part of a start-up routine, this start-up routine can be performed in the power supply system, for example in the central control unit, a corresponding
Steuerrechner aufweist.Has control computer.
Das als Master fungierende Stromversorgungsmodul kann dann Daten von den anderen Stromver- sorgungsmodulen erfassen, die als Slave fungieren. Der Master unter den Kommunikationsmodu- len kann dann die zentral erfassten Daten über einen hierarchisch vertikalen Kommunikationspfad an die Steuereinheit weiterleiten. Darüber hinaus kann der Master unter den Kommunikationsmo- LUS00599 dulen auch Steuersignale von der zentralen Steuereinheit empfangen und über die hierarchisch horizontalen Kommunikationspfade an die anderen Stromversorgungsmodule weiterleiten, die alsThe power supply module acting as the master can then acquire data from the other power supply modules acting as slaves. The master among the communication modules can then forward the centrally recorded data to the control unit via a hierarchically vertical communication path. In addition, the master among the communication modules can also receive LUS00599 control signals from the central control unit and forward them to the other power supply modules via the hierarchically horizontal communication paths
Slave fungieren. 5act as a slave. 5
Allgemein ist auch zu erwähnen, dass die Kommunikation über die hierarchisch horizontalen Kom- munikationspfade bidirektional erfolgen kann.In general, it should also be mentioned that communication can take place bidirectionally via the hierarchically horizontal communication paths.
Bei einer technischen Realisierung der hierarchisch horizontalen Kommunikationspfade als Bus können die einzelnen Kommunikationsmodule in den jeweiligen Stromversorgungsmodulen jeweils eine bestimmte Priorität haben. Hierbei können die einzelnen Kommunikationsmodule wahlweise als Master oder als Slave auftreten. Falls nun ein Master unter den Kommunikationsmodulen mit einer hohen Priorität eine Kommunikationsanfrage auf dem Bus sendet, so unterbrechen die ande- ren Master mit einer niedrigeren Priorität ihre Kommunikation über den Bus, um diesen für dieIn a technical implementation of the hierarchically horizontal communication paths as a bus, the individual communication modules in the respective power supply modules can each have a specific priority. The individual communication modules can either act as a master or as a slave. If a master among the communication modules with a high priority sends a communication request on the bus, the other masters with a lower priority interrupt their communication via the bus in order to use it for the
Kommunikation mit dem höherrangigen Master freizugeben.to enable communication with the higher-ranking master.
Die Priorität der einzelnen Master in dem Stromversorgungssystem kann hierbei benutzerseitig ein- gestellt werden, beispielsweise durch Schalter (z.B. Drehschalter) an den einzelnen Stromversor- gungsmodulen. Es besteht jedoch alternativ auch die Möglichkeit, dass die Priorität der einzelnenThe priority of the individual masters in the power supply system can be set by the user, for example using switches (e.g. rotary switches) on the individual power supply modules. Alternatively, there is also the possibility that the priority of the individual
Master durch einen Algorithmus eingestellt wird. Die Zuweisung der Prioritäten kann also statisch oder dynamisch erfolgen.Master is set by an algorithm. The assignment of priorities can therefore be static or dynamic.
Es wurde vorstehend bereits erwähnt, dass es sich bei den einzelnen Stromversorgungsmodulen um Schaltnetzteile oder unterbrechungsfreie Stromversorgungen (USV) handeln kann. Es besteht jedoch im Rahmen der Erfindung auch die Möglichkeit, dass einzelne Stromversorgungsmodule alsIt has already been mentioned above that the individual power supply modules can be switching power supplies or uninterruptible power supplies (UPS). However, there is also the possibility within the scope of the invention that individual power supply modules as
Diodenmodul oder als sogenanntes Oring-Modul ausgebildet sind, wobei es sich um Redundanz- module handelt, die zur Entkopplung der parallelen Leistungspfade dienen. Die Erfindung ist jedoch hinsichtlich der technischen Realisierung der einzelnen Stromversorgungsmodule nicht auf die vor- stehend beschriebenen Beispiele beschränkt.Diode module or are designed as a so-called Oring module, which are redundancy modules that are used to decouple the parallel power paths. However, the invention is not limited to the examples described above with regard to the technical realization of the individual power supply modules.
Weiterhin ist zu erwähnen, dass die Erfindung hinsichtlich der über die hierarchisch horizontalenIt should also be mentioned that the invention with regard to the hierarchically horizontal
Kommunikationspfade zu übertragenden Daten nicht auf bestimmte Daten beschränkt ist. Bei- spielsweise können über die hierarchisch horizontalen Kommunikationspfade folgende Daten über- tragen werden: ° Ladezustand des jeweiligen Energiespeichers,Communication paths to be transmitted data is not limited to specific data. For example, the following data can be transmitted via the hierarchically horizontal communication paths: ° state of charge of the respective energy store,
° Ausgangsspannung des jeweiligen Schaltnetzteils, LU500599 ° Ausgangsstrom des jeweiligen Schaltnetzteils, ° Statusindikator, der anzeigt, ob sich die unterbrechungsfreie Stromversorgung im Netzbe- trieb oder im Batteriebetrieb befindet, Statusindikator der anzeigt, ob die eingangsseitige° Output voltage of the respective switched-mode power supply, LU500599 ° Output current of the respective switched-mode power supply, ° Status indicator, which shows whether the uninterruptible power supply is in mains operation or battery operation, Status indicator, which shows whether the input-side
Versorgungsspannung ausgefallen ist, ° Statusindikator, der anzeigt ob die Ausgangsleistung des jeweiligen Schaltnetzteils einen vor- gegebenen Grenzwert überschreitet.Supply voltage has failed ° Status indicator that shows whether the output power of the respective switched-mode power supply exceeds a specified limit value.
Ferner ist zu erwähnen, dass die Erfindung hinsichtlich der eingangsseitigen und ausgangsseitigen Spannungsarten nicht auf eine bestimmte Spannungsart (Gleichspannung/Wechselspannung) be- schränkt ist. Vorzugsweise handelt sich jedoch bei der Eingangsspannung um eine Wechselspan- nung, während die Ausgangsspannung eine Gleichspannung ist.It should also be mentioned that the invention is not limited to a specific type of voltage (DC voltage/AC voltage) with regard to the input-side and output-side voltage types. However, the input voltage is preferably an AC voltage, while the output voltage is a DC voltage.
Auch hinsichtlich des Spannungsniveaus ist die Erfindung nicht auf bestimmte Spannungswerte amAlso with regard to the voltage level, the invention is not limited to specific voltage values
Eingang bzw. am Ausgang beschränkt. Vorzugsweise handelt sich bei der eingangsseitig anliegen- den Versorgungsspannung jedoch um eine berührungsgefährliche Spannung, während die Aus- gangsspannung zur Versorgung des Verbrauchers berührbar ist und vorzugsweise im SELV-Bereich (z.B. 24 V) liegen kann.Entry or exit restricted. However, the supply voltage present on the input side is preferably a voltage that is dangerous to touch, while the output voltage for supplying the load can be touched and can preferably be in the SELV range (e.g. 24 V).
Weiterhin ist auch zu erwähnen, dass die Erfindung nicht nur Schutz beansprucht für das vorste- hend beschriebene Stromversorgungssystem. Vielmehr beansprucht die Erfindung auch Schutz für ein entsprechendes Betriebsverfahren für ein solches Stromversorgungssystem. Die einzelnen Ver- fahrensschritte des erfindungsgemäßen Betriebsverfahrens gehen bereits aus der vorstehendenFurthermore, it should also be mentioned that the invention not only claims protection for the power supply system described above. Rather, the invention also claims protection for a corresponding operating method for such a power supply system. The individual process steps of the operating process according to the invention are already based on the above
Beschreibung des Stromversorgungssystems hervor, so dass auf eine separate Beschreibung der einzelnen Verfahrensschritte verzichtet werden kann.Description of the power supply system, so that a separate description of the individual process steps can be dispensed with.
Andere Weiterbildungen der Erfindung sind in den Unteransprüchen gekennzeichnet oder werden nachstehend zusammen mit der Beschreibung der bevorzugten Ausführungsbeispiele der Erfin- dung anhand der Figuren näher erläutert.Other developments of the invention are characterized in the dependent claims or are explained in more detail below together with the description of the preferred exemplary embodiments of the invention with reference to the figures.
Kurzbeschreibung der ZeichnungenBrief description of the drawings
Figur 1 zeigt eine schematische Darstellung eines herkömmlichen Stromversorgungssystems ohne hierarchisch horizontale Kommunikationspfade.FIG. 1 shows a schematic representation of a conventional power supply system without hierarchically horizontal communication paths.
Figur 2 zeigt eine schematische Darstellung eines erfindungsgemäßen Stromversorgungssystems mit horizontalen Kommunikationspfaden, die eine Stern-Topologie bilden.FIG. 2 shows a schematic representation of a power supply system according to the invention with horizontal communication paths that form a star topology.
Figur 3 zeigt eine Abwandlung von Figur 2, wobei die hierarchisch horizontalen Kommunikations- pfade ein Bus-Systems bilden.FIG. 3 shows a modification of FIG. 2, the hierarchically horizontal communication paths forming a bus system.
Figur 4 zeigt eine weitere Abwandlung eines erfindungsgemäßen Stromversorgungssystems, wobei eine zentrale Steuereinheit nur mit einem einzigen der Stromversorgungsmodule verbunden ist.FIG. 4 shows a further modification of a power supply system according to the invention, a central control unit being connected to only one of the power supply modules.
Detaillierte Beschreibung der ZeichnungenDetailed description of the drawings
Im Folgenden wird nun zunächst das erfindungsgemäße Ausführungsbeispiel gemäß Figur 2 be- schrieben. Dieses Ausführungsbeispiel eines erfindungsgemäßen Stromversorgungssystems stimmt teilweise mit dem eingangs beschriebenen und in Figur 1 dargestellten bekannten Stromversor- gungssystem überein, so dass zur Vermeidung von Wiederholungen auf die vorstehende Beschrei- bung zu Figur 1 verwiesen wird, wobei für entsprechende Einzelheiten dieselben Bezugszeichen verwendet werden.The exemplary embodiment according to the invention according to FIG. 2 will now first be described below. This exemplary embodiment of a power supply system according to the invention corresponds in part to the known power supply system described at the outset and shown in FIG. 1, so that to avoid repetition, reference is made to the above description of FIG.
Eine Besonderheit dieses erfindungsgemäßen Stromversorgungssystems besteht darin, dass meh- rere hierarchisch horizontale Kommunikationspfade 18, 19, 20 vorgesehen sind, die das Schaltnetz- teil 2 mit dem Schaltnetzteil 1 und mit den beiden unterbrechungsfreien Stromversorgungen 7, 8 verbinden und jeweils eine bidirektionale Kommunikation ermöglichen. Die hierarchisch horizonta- len Kommunikationspfade 18-20 bilden hierbei also eine sternförmige Topologie mit dem Schalt- netzteil 2 als Knotenpunkt. Die Kommunikation zwischen dem Schaltnetzteil 1 und der unterbre- chungsfreien Stromversorgung 7 erfolgt hierbei also indirekt über das Schaltnetzteil 2. In gleicherA special feature of this power supply system according to the invention is that several hierarchically horizontal communication paths 18, 19, 20 are provided, which connect the switched-mode power supply 2 to the switched-mode power supply 1 and to the two uninterruptible power supplies 7, 8 and each enable bidirectional communication. The hierarchically horizontal communication paths 18-20 thus form a star-shaped topology with the switched-mode power supply 2 as the node. The communication between the switched-mode power supply 1 and the uninterruptible power supply 7 thus takes place indirectly via the switched-mode power supply 2. In the same
Weise erfolgt auch die Kommunikation zwischen den beiden unterbrechungsfreien Stromversor- gungen 7, 8 indirekt über das Schaltnetzteil 2 als Knotenpunkt.Way is also the communication between the two uninterruptible power supplies 7, 8 indirectly via the switching power supply 2 as a node.
Die zentrale Steuereinheit 12 kann hierbei mit den Schaltnetzteilen 1, 2 und mit den unterbre- chungsfreien Stromversorgungen 7, 8 zum einen über die hierarchisch vertikalen Kommunikations- pfade 13-16 kommunizieren. Zum anderen kann die zentrale Steuereinheit 12 mit den Schaltnetz- teilen 1, 2 und mit den beiden unterbrechungsfreien Stromversorgungen 7, 8 aber auch über dasThe central control unit 12 can in this case communicate with the switched-mode power supplies 1, 2 and with the uninterruptible power supplies 7, 8 on the one hand via the hierarchically vertical communication paths 13-16. On the other hand, the central control unit 12 can be connected to the switched-mode power supplies 1, 2 and to the two uninterruptible power supplies 7, 8 via the
Schaltnetzteil 2 kommunizieren, das als zentraler Knotenpunkt dient.Communicate switching power supply 2, which serves as a central node.
Darüber hinaus ist das Schaltnetzteil 2 über einen weiteren vertikalen Kommunikationspfad 21 mit LU500599 dem Verbraucher 11 verbunden. Die Schaltnetzteile 1, 2 und die unterbrechungsfreien Stromver- sorgungen 7, 8 können also über die hierarchisch horizontalen Kommunikationspfade 14-16 über das Schaltnetzteil 2 und über den hierarchisch vertikalen Kommunikationspfade 21 auch mit demIn addition, the switching power supply 2 is connected to the consumer 11 via a further vertical communication path 21 with LU500599. The switched-mode power supplies 1, 2 and the uninterruptible power supplies 7, 8 can also use the hierarchically horizontal communication paths 14-16 via the switched-mode power supply 2 and the hierarchically vertical communication paths 21 with the
Verbraucher 11 kommunizieren.Consumers 11 communicate.
Die hierarchisch horizontalen Kommunikationspfade 14-16 ermöglichen also eine Kombination zwi- schen den Schaltnetzteilen 1, 2, den unterbrechungsfreien Stromversorgungen 7, 8 und dem Ver- braucher 11 unter Umgehung der zentralen Steuereinheit 12.The hierarchically horizontal communication paths 14-16 thus enable a combination between the switched-mode power supplies 1, 2, the uninterruptible power supplies 7, 8 and the consumer 11, bypassing the central control unit 12.
Figur 3 zeigt eine Abwandlung des Ausführungsbeispiels gemäß Figur 2, so dass zur Vermeidung von Wiederholungen auf die vorstehende Beschreibung verwiesen wird, wobei für entsprechendeFIG. 3 shows a modification of the exemplary embodiment according to FIG. 2, so that to avoid repetition, reference is made to the above description, with corresponding
Einzelheiten dieselben Bezugszeichen verwendet werden.Details the same reference numerals are used.
Eine Besonderheit dieses Ausführungsbeispiels besteht darin, dass die hierarchisch horizontalenA special feature of this embodiment is that the hierarchically horizontal
Kommunikationspfade 18-20 hierbei keine sternförmige Topologie bilden, sondern als Bus-System organisiert sind. Jedes der Module (Schaltnetzteile 1, 2, unterbrechungsfreie Stromversorgung 7, 8) kann also über den gemeinsamen Bus, der durch die hierarchisch horizontalen Kommunikations- pfade 18-20 gebildet wird, mit jedem anderen Modul kommunizieren.Communication paths 18-20 do not form a star topology here, but are organized as a bus system. Each of the modules (switched-mode power supplies 1, 2, uninterruptible power supply 7, 8) can therefore communicate with every other module via the common bus, which is formed by the hierarchically horizontal communication paths 18-20.
Hierbei tritt jeweils eines der Module (Schaltnetzteile 1, 2, unterbrechungsfreie Stromversorgungen 7, 8) als Master auf, während die anderen Module als Slave fungieren. Der jeweilige Master steuert hierbei die Kommunikation über den gemeinsamen Bus und die Slaves reagieren entsprechend.In this case, one of the modules (switched-mode power supplies 1, 2, uninterruptible power supplies 7, 8) acts as the master, while the other modules act as slaves. The respective master controls the communication via the common bus and the slaves react accordingly.
Die Zuordnung der einzelnen Module (Schaltnetzteile 1, 2, unterbrechungsfreie Stromversorgun- gen 7, 8) als Master oder Slave kann hierbei beispielsweise durch Schalter an den einzelnen Modu- len eingestellt werden. Es besteht jedoch auch die Möglichkeit, dass die Zuordnung der einzelnenThe assignment of the individual modules (switched-mode power supplies 1, 2, uninterruptible power supplies 7, 8) as master or slave can be set here, for example, by switches on the individual modules. However, there is also the possibility that the assignment of the individual
Module als Master bzw. als Slave im Betrieb dynamisch geändert wird. Falls beispielsweise dasModule is dynamically changed as a master or as a slave during operation. For example if that
Schaltnetzteil 1 zunächst als Master auftritt und das Kommunikationsmodul in dem Schaltnetzteil 1 ausfällt, so können die anderen Module dies erkennen und einem anderen Modul die Funktion als Master zuweisen. Hierdurch wird die Ausfallsicherheit verbessertSwitched-mode power supply 1 initially appears as the master and the communication module in the switched-mode power supply 1 fails, the other modules can recognize this and assign the function of master to another module. This improves the reliability
Figur 4 zeigt eine Abwandlung des Ausführungsbeispiels gemäß Figur 3, so dass zur Vermeidung von Wiederholungen wieder auf die vorstehende Beschreibung verwiesen wird, wobei für entspre- chende Einzelheiten dieselben Bezugszeichen verwendet werden.FIG. 4 shows a modification of the exemplary embodiment according to FIG. 3, so that to avoid repetition, reference is again made to the above description, with the same reference symbols being used for corresponding details.
Eine Besonderheit dieses Ausführungsbeispiels besteht darin, dass die zentrale Steuereinheit 12 nur mit dem Schaltnetzteil 2 über den hierarchisch vertikalen Kommunikationspfad 13 verbunden ist. Bei diesem Ausführungsbeispiel fallen also die anderen hierarchisch vertikalen Kommunikati- onspfade 14, 15 weg. Falls die zentrale Steuereinheit 12 nun beispielsweise mit der unterbre- chungsfreien Stromversorgung 7 kommunizieren möchte, so erfolgt diese Kommunikation nicht di- rekt, sondern über das Schaltnetzteil 2, das als Master auftritt und die Kommunikation über die alsA special feature of this exemplary embodiment is that the central control unit 12 is only connected to the switched-mode power supply 2 via the hierarchically vertical communication path 13 . In this exemplary embodiment, the other hierarchically vertical communication paths 14, 15 are therefore omitted. If the central control unit 12 now wants to communicate with the uninterruptible power supply 7, for example, this communication does not take place directly, but via the switched-mode power supply 2, which acts as the master and the communication via the as
Bus organisierten hierarchisch horizontalen Kommunikationspfade 18-20 organisiert.Bus organized hierarchically horizontal communication paths 18-20.
Die Erfindung ist nicht auf die vorstehend beschriebenen bevorzugten Ausführungsbeispiele be- schränkt. Vielmehr ist eine Vielzahl von Varianten und Abwandlungen möglich, die ebenfalls von dem Erfindungsgedanken Gebrauch machen und deshalb in den Schutzbereich fallen. Insbesondere beansprucht die Erfindung auch Schutz für den Gegenstand und die Merkmale der Unteransprüche unabhängig von den jeweils in Bezug genommenen Ansprüchen und insbesondere auch ohne dieThe invention is not limited to the preferred exemplary embodiments described above. Rather, a large number of variants and modifications are possible, which also make use of the idea of the invention and therefore fall within the scope of protection. In particular, the invention also claims protection for the subject matter and the features of the subclaims independently of the claims referred to in each case and in particular also without the
Merkmale des Hauptanspruchs. Die Erfindung umfasst also verschiedene Erfindungsaspekte, die unabhängig voneinander Schutz genießen.Features of the main claim. The invention thus comprises various aspects of the invention which are protected independently of one another.
Bezugszeichenliste LU500599 1,2 Schaltnetzteile 3,4 Eingangsseitige Leistungspfade 56 Leistungspfade 7,8 Unterbrechungsfreie Stromversorgungen (USV) 9,10 Ausgangsseitige Leistungspfade 11 Verbraucher 12 Steuereinheit 13-17 Vertikale Kommunikationspfade 18-20 Horizontale Kommunikationspfade 21 Vertikaler Kommunikationspfad zum VerbraucherList of reference symbols LU500599 1.2 switched-mode power supplies 3.4 input-side power paths 56 power paths 7.8 uninterruptible power supplies (UPS) 9.10 output-side power paths 11 consumers 12 control unit 13-17 vertical communication paths 18-20 horizontal communication paths 21 vertical communication path to the consumer
Claims (14)
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Patent Citations (1)
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Legal Events
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---|---|---|---|
FG | Patent granted |
Effective date: 20230301 |