WO2013143896A2 - Steuerungsverfahren eines stromversorgungssystems - Google Patents

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WO2013143896A2
WO2013143896A2 PCT/EP2013/055520 EP2013055520W WO2013143896A2 WO 2013143896 A2 WO2013143896 A2 WO 2013143896A2 EP 2013055520 W EP2013055520 W EP 2013055520W WO 2013143896 A2 WO2013143896 A2 WO 2013143896A2
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Harald Schweigert
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Definitions

  • the invention relates to a control method of a
  • Power supply system having at least two power parts whose power outputs are connected in parallel, wherein each power part has an output voltage and is driven by a separate control and wherein each control at least a first current limit is predetermined up to which the control drives the associated power unit in a normal mode.
  • the invention relates to a power supply system for carrying out the
  • a current supply device In order to supply a load with a predetermined voltage, a current supply device is often used, which converts the electrical energy of a supply network into the desired voltage. Usually this is a clocked switching power supply with a power unit and a controller. One knows also devices with several
  • a power section comprises power components designed for a specific rated load. This nominal load is usually derived from the permissible thermal component loading. If a connected load requires higher power, power supply systems with parallel power output units are used. In this way, identical power units for different
  • the invention is based, for a
  • each controller is given a first lowering value of the output voltage when the first current limit is reached and the respective controller regulates the output voltage of the associated power unit to the first setpoint value when the first current limit is reached.
  • Each power unit is controlled separately with its own controller. In normal operation, the waste of the
  • the first reduction value is tuned to a tolerance range of the output voltages which the individual power parts corresponding to a U / l-chin line deliver when the first current limit is reached. This is especially true for linear electronic
  • the tolerance range is usually specified by the manufacturer.
  • the first lowering value is set such that when the first current limit is reached, the output voltage is lowered to that of the fictitious power section. Since there can be no lower-quality power unit, this ensures that the output voltages of all the parallel-connected power units are lowered above this
  • Circuit dimensioning also the thermal load and cooling with the most unfavorable component tolerances and maximum permissible load, so that no overheating can occur under any circumstances. Therefore, the voltage reduction to this value is thermally permissible without additional investment in the cooling must be invested.
  • each control is given a second current limit which is higher than the first current limit and that the respective control is given a second reduction value for the output voltage when the second current limit is reached and the respective control is reached when the second current limit the output voltage of the associated
  • Power part controls to the second reduction value. In this way, a two-stage power distribution concept is realized.
  • this two-stage power split concept is designed such that at least one power section operates in an overload mode, if any other
  • Power section is regulated to the first lowering value.
  • At least one power unit transitions into an overload mode with a current above the first current limit. It makes sense to set a time limit for this overload operation in order to avoid overloading the relevant power unit. Conveniently, that power unit is the first in the overload mode, which was previously the first with increasing load as the first
  • the second descent value if it is tuned to a tolerance range of the output voltages or a differential voltage, which contributes the individual power parts in accordance with a U / 1 characteristic
  • the second current limit thus defines a limit, beyond which the current is limited and, if necessary
  • all parallel-connected power units can be operated in overload mode in this way. Conveniently that power unit passes first into the limiting mode, which has previously reached the second current limit as the load increases first.
  • a variant of the control method provides that a voltage difference is specified as the respective lowering value. As soon as a power unit is a first or second
  • the associated control reduces the output voltage by a predetermined voltage difference, which subsequently also represents the controlled variable.
  • a lowering value specified as a voltage difference makes sense.
  • Lowering value is an output voltage value.
  • the controller regulates a power section each to a predetermined voltage value as soon as a first or second current limit is reached. Such a method is useful for clocked power units that are permanently regulated to a predetermined output voltage. Furthermore, it is favorable if each power section in each case decreases as the output current increases
  • each power unit supplies a constant regulated output voltage. In the respective operating mode, there is thus no change in the
  • An inventive power supply system comprises
  • the power system includes a multi-output power supply that is connected in parallel by a connection. Power supplies with multiple electronically protected outputs are thus easily usable for parallel operation, without the electronic fuses lead to a shutdown of the device.
  • the purpose of a parallel connection is to supply a large load for which the power of one output is insufficient.
  • Another shape provides that
  • Power supply system comprises a plurality of power supply units whose outputs are connected in parallel by means of a connection. Such power supply units thus need no higher-level control to in one
  • each power supply device comprises a voltage regulator to regulate the respective output voltage to a constant value.
  • Fig. 5 power supply device with two parallel connected
  • FIG. 6 Two parallel power supplies with inventive control 7 U / I characteristic curve with lowering of the output voltage at a first and a second current limit to predetermined voltage values
  • the U / I characteristic curve shown in FIG. 1a gives the profile of an output voltage U 0U T over an output current ⁇ 0 ⁇ of a protected power supply again.
  • a first region a of the output current ⁇ 0 ⁇ the power supply is operated in a normal mode. In this mode can be permanent
  • Overload mode range b via For example, a timer starts to run. Is a permissible duration in this
  • the device enters at a second current limit S2 in one
  • Limiting mode area c Here after a very short period of time (for example 100ms) is turned off because a linear
  • Limiting element that absorbs excess energy. The duration in the limiting mode depends primarily on the thermal capacity of the limiting element.
  • a clocking power unit usually supplies a constant output voltage U 0U T as shown in Fig. Lb. In this case, no additional energy loss is absorbed in an overload mode area b '.
  • a shutdown after a predetermined time is still useful because a continuous overload on a fault of a supplied load
  • Power supply system interconnected are output currents ⁇ # ⁇ 2 shown in FIG. 2 a.
  • LI, L2 and LI ', L2' the components are referred to, which are connected in parallel in the power supply system.
  • These are for example, as electronic fuses acting circuit breaker (eg linear regulator) of a
  • the two currents ⁇ , ⁇ 2 approach are on, if the U / l characteristics el, e2 are steeper.
  • the current I ie of the second output is already 40% of the rated voltage when the first output leads to 50% of the rated current.
  • a known possibility for realizing a steeper U / I characteristic el, e2 is the arrangement of resistors R1 R2 at the two outputs, as shown in FIG. One
  • Converter W comprises two outputs, each output being protected by a power element LI, L2 designed as a longitudinal regulator. These two power parts LI, L2 are summarized in a fuse module S, for example. The control of the series regulator is done separately in
  • Resistor Rl, R2 provided to increase the slope of the U / L characteristics. After the resistors Rl, R2, the outputs are brought together and connected to a load R L. At identical rated currents, identical values for the resistors R1, R2 are usually provided here. A disadvantage is the high power losses in the resistors Rl, R2, to ensure the desired current balance.
  • a first current limit Sl is predetermined.
  • a second current limit S2 is at the end of the overload mode range b. There begins one
  • a fictitious power unit which would consist only of components with just tolerable properties, would have the dotted U / I characteristic f. Such a fictitious power unit would give off a maximum allowable heat loss during operation. Every power unit is designed for this. Such a U / I characteristic f is either calculable or measurable by means of a specially manufactured power unit which fulfills the above conditions.
  • Power section LI, L2 or LI ', L2' has a U / I characteristic g, the inclination is usually much lower as the characteristic f of the worst quality power part. In the normal mode range a, therefore, only small losses are given. Only when the first current limit Sl is reached does the associated control regulate STR1 or STR2 to the predefined reduction value.
  • Two outputs are connected via two trained as a longitudinal regulator power units LI, L2 to a common converter W.
  • Each power section LI, L2 is independently controlled by its own control STR1, STR2. Together with the controls STR1, STR2, the two power units LI, L2 form an electronic one
  • the controls STR1, STR2 are supplied on the one hand common variables such as the input voltage Ui N and for each channel, the output variables UOUTI, IOUTI or U 0 uT2, ⁇ 2.
  • the parallel-connected power units LI, L2 with the controllers STR1, STR2 take over the Function of current monitoring and current limiting.
  • a timer starts to run.
  • the respective power unit LI or L2 is then in overload mode. In this mode can for a
  • the power unit LI or L2 switches off.
  • the activation of the timer is not already on reaching the first current limit Sl. If, for example, the current I OUTI of the first power section LI first reaches the first current limit S1 as a result of a lower internal resistance (higher output voltage U 0UTI ), initially the output voltage U 0UTI is lowered as described above. This is done by increasing the forward voltage.
  • the first power section LI enters the overload mode and delivers a higher current ⁇ 0 ⁇ with the predetermined time limit.
  • time limitation thermal monitoring is also possible.
  • the affected power unit LI first switches off in overload mode, when the thermal capacity of a critical component is reached.
  • the better first power part LI is thus kept at the lowered voltage by means of a voltage regulator, although the power part LI would have a lower internal resistance.
  • the output voltage U 0U I remains the better
  • the power supply system supplies the maximum possible power with the sum of the maximum allowable currents (e.g., two times 130% of the respective rated current).
  • the power unit LI with the lower internal resistance exceeds the second current limit S2 and enters a limiting mode.
  • this limit mode can only be maintained for a short time, because otherwise the affected power section LI overheats. Therefore, the power unit LI switches off after a short period of time (eg 100ms) in limiting mode. If, however, before the end of this short period of time, the current IQ U TI falls below the second current limit S2 back, then takes place only a shutdown when the
  • Power unit LI or L2 comes. There are always all parallel connected power parts LI, L2 up to
  • Power unit LI ', L2' is controlled by its own control STR1, STR2.
  • the tolerances in the control cause different U / I characteristics, so always a
  • Power unit LI 'or L2' more current ⁇ 0 ⁇ or ⁇ 0 ⁇ 2 to a connected load R L supplies. Again, there are two
  • Power unit LI 'or L2' supplies a higher current (for example 150% of the rated current) to the respective output. After reaching a predetermined time in the
  • FIG. 7 shows, like FIG. 4, a U / 1 characteristic curve with a
  • Each control STR1, STR2 is a lowering value U A 'U b ' predetermined, which corresponds to an absolute output voltage U 0U T.
  • These subsidence values U A 'U B ' are selected such that they are in any case below an output voltage U 0U T of a fictitious power unit with the worst possible U / I characteristic f. The values are thus on the
  • Circuit breaker trained power parts LI, L2 is such a type of voltage reduction suitable.
  • a specification of the respective subsidence value U A 'U B ' as absolute output voltage U 0U is in any case useful if the respective power part LI ', L2' in the normal mode to a constant output voltage U 0U T regulated. It is due to a sufficiently high input voltage each
  • Voltage regulator is able to compensate for the internal resistance of the associated power unit LI ', L2'. This applies to linear voltage regulators as well as to timed ones

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Abstract

Die Erfindung betrifft ein Steuerungsverfahren eines Stromversorgungssystem mit wenigstens zwei Leistungsteilen (L1, L2, L1', L2'), deren Leistungsausgänge parallel geschaltet sind, wobei jeder Leistungsteil (L1, L2, L1', L2') mittels einer eigenen Steuerung (STR1, STR2) angesteuert wird und wobei jeder Steuerung (STR1, STR2) zumindest eine erste Stromgrenze (S1) vorgegeben ist, bis zu der die Steuerung (STR1, STR2) den zugeordneten Leistungsteil (L1, L2, L1', L2') in einem Normalmodus ansteuert. Dabei ist jeder Steuerung (STR1, STR2) ein erster Absenkungswert (UA, UA') der Ausgangsspannung (UOUT, UOUT 1, UOUT2) bei Erreichung der ersten Stromgrenze (S1) vorgegeben und die jeweilige Steuerung (STR1, STR2) regelt bei Erreichung der ersten Stromgrenze (S1) die Ausgangsspannung (UOUT, UOUT1, UOUT2) des zugehörigen Leistungsteils (L1, L2, L1', L2') auf den ersten Absenkungswert (UA, UA'). Ein derartiges Steuerungsverfahren ermöglicht die Parallelschaltung mehrerer Leistungsteile (L1, L2, L1', L2') ohne übergeordnete Steuerung.

Description

Steuerungsverfahren eines Stromversorgungssystems
Beschreibung Die Erfindung betrifft ein Steuerungsverfahren eines
Stromversorgungssystem mit wenigstens zwei Leistungsteilen, deren Leistungsausgänge parallel geschaltet sind, wobei jeder Leistungsteil eine AusgangsSpannung aufweist und mittels einer eigenen Steuerung angesteuert wird und wobei jeder Steuerung zumindest eine erste Stromgrenze vorgegeben ist, bis zu der die Steuerung den zugeordneten Leistungsteil in einem Normalmodus ansteuert. Zudem betrifft die Erfindung ein Stormversorgungssystem zur Ausführung des
Steuerungsverfahrens .
Um eine Last mit einer vorgegebenen Spannung zu versorgen wird oft ein Stormversorgungsgerät verwendet, welches die elektrische Energie eines Versorgungsnetzes in die gewünschte Spannung umwandelt. Meist handelt es sich dabei um ein getaktetes Schaltnetzteil mit einem Leistungsteil und einer Steuerung. Man kennt auch Geräte mit mehreren
Leistungsteilen, die mit jeweils eigenen Steuerungen
angesteuert sind. Ein Leistungsteil umfasst Leistungsbauteile, die für eine bestimmte Nennlast ausgelegt sind. Diese Nennlast leitet sich in der Regel von der zulässigen thermischen Bauteilebelastung ab. Benötigt eine angeschlossene Last eine höhere Leistung, kommen Stromversorgungssysteme mit parallel geschalteten Leistungsteilausgängen zur Anwendung. Auf diese Weise sind baugleiche Leistungsteile für unterschiedliche
Ausgangsleistungen nutzbar. Das vereinfacht die Lagerhaltung und erlaubt höhere Stückzahlen mit entsprechend reduzierten Fertigungsstückkosten .
Bei der Parallelschaltung mehrerer Leistungsteile ist zu beachten, dass alle Leistungsteile zur Versorgung der Last beitragen, um eine gleichmäßige Belastung sicherzustellen. Das gilt insbesondere für Stromversorgungen mit
elektronischen Sicherungen, die eine Stromgrenze aufweisen, bis zu der die Stromversorgung in einem Normalmodus betrieben wird. Erfolgt nämlich bei solchen Stromversorgungen keine ausgeglichene Lastaufteilung, gerät ein Leistungsteil in einen Sicherungsmodus, bevor ein parallel geschalteter
Leistungsteil seine volle Leistungsfähigkeit erreicht. Dieser Zustand führt in der Regel zu einer Abschaltung des
Stromversorgungssystems, weil der Sicherungsmodus nur eine bestimmte Zeit aufrecht erhalten wird, bevor eine drohende thermische Überlastung eine Abschaltung erfordert. Trotz Parallelschaltung mehrerer Leistungsteile steht somit die summierte Nennleistung gar nicht zur Verfügung.
Konkret entsteht eine ungleichmäßige Belastung parallel geschalteter Leistungsteile infolge abweichender
Innenwiderstände bzw. abweichender Einstellungen der
Ausgangsspannungsregler. Eine solche Abweichung ist infolge von Bauteiltoleranzen beziehungsweise Steuerungstoleranzen immer unvermeidbar, wenn jeder Leistungsteil separat mittels einer eigenen Steuerung angesteuert ist. Der Leistungsteil mit der höchsten AusgangsSpannung liefert zwangsläufig den meisten Strom an die angeschlossene Last.
Zur Realisierung einer Parallelschaltung werden nach dem Stand der Technik Geräte verwendet, die mit steigendem Strom infolge eines hohen Widerstands eine merkliche
Ausgangsspannungsreduktion aufweisen. Bei einer
Parallelschaltung führt diese Spannungsreduktion dazu, dass sich die Ströme an den Ausgängen der Leistungsteile
zwangsläufig ausgleichen. Sobald ein Leistungsteil eine höhere Leistung abgibt, fällt die AusgangsSpannung dieses Leistungsteils ab und die anderen Leistungsteile liefern mehr Strom. Verbunden ist diese Lösung mit einer erhöhten
Verlustleistung infolge des hohen Widerstandswertes der einzelnen Leistungsteile. Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, für ein
Steuerungsverfahren der eingangs genannten Art eine
Verbesserung gegenüber dem Stand der Technik anzugeben. Zudem soll ein entsprechendes Stromversorgungssystem konkretisiert werden .
Erfindungsgemäß wird diese Aufgabe gelöst durch ein Verfahren gemäß Anspruch 1 und eine Anordnung gemäß Anspruch 9.
Verbesserungen sind in abhängigen Ansprüchen beschrieben.
Dabei ist jeder Steuerung ein erster Absenkungswert der AusgangsSpannung bei Erreichung der ersten Stromgrenze vorgegeben und die jeweilige Steuerung regelt bei Erreichung der ersten Stromgrenze die AusgangsSpannung des zugehörigen Leistungsteils auf den ersten Absenkungswert. Ein derartiges Steuerungsverfahren ermöglicht die Parallelschaltung mehrerer Leistungsteile ohne übergeordnete Steuerung. Es ist auch keine Signalverbindung zwischen den Steuerungen erforderlich, sondern lediglich eine Verbindung der Leistungsausgänge.
Jeder Leistungsteil wird separat mit einer eigenen Steuerung angesteuert. Im Normalbetrieb wird der Abfall der
AusgangsSpannung bei steigendem Strom gering gehalten, um die Verluste zu minimieren. Erst wenn ein Leistungsteil die erste Stromgrenze erreicht, erzwingt die zugehörige Steuerung eine Spannungsverringerung. Dadurch sinkt die AusgangsSpannung dieses Leistungsteils unter die AusgangsSpannung der parallel geschalteten Leistungsteile. Die abgegebene Leistung des Leistungsteils mit abgesenkter AusgangsSpannung bleibt somit konstant, bis alle anderen parallel geschalteten
Leistungsteile die erste Stromgrenze erreichen. Auf diese Weise ist bei einer Parallelschaltung die summierte
Nennleistung aller Leistungsteile nutzbar. Von Vorteil ist es, wenn der erste Absenkungswert abgestimmt ist auf einen Toleranzbereich der AusgangsSpannungen, welche die einzelnen Leistungsteile entsprechend einer U/l -Kinnlinie bei Erreichung der ersten Stromgrenze liefern. Das gilt insbesondere bei linear arbeitenden elektronischen
Sicherungen, die im Normalbetrieb die Eingangsspannung mit den geringst möglichen Verlusten durchleiten. Naturgemäß gibt es bei mehreren Leistungsteilen eine Streuung der einzelnen U/I-Kennlinien. Das ist auf Toleranzen der verwendeten
Bauteile bzw. Toleranzen bei der Ansteuerung dieser Bauteile zurückzuführen. Dabei lässt sich anhand von Tests oder
Berechnungen für baugleiche Leistungsteile angeben, welche U/I-Kennlinie im schlechtesten Fall und welche im besten Fall erreichbar ist. Eine U/l -Kennlinie mit geringem
Spannungsabfall aufgrund eines geringen Innenwiderstands ergibt sich mit den besten Bauteilen innerhalb eines
Toleranzbereichs. Für jeden Bauteil wird der Toleranzbereich üblicherweise vom Hersteller angegeben.
Durch die Kenntnis, welche U/I-Kennlinie im schlechtesten Fall auftritt, lässt sich schon während der Geräteentwicklung festlegen, welcher maximale Spannungsabfall bei steigendem Strom zu erwarten ist. Sind im schlechtesten Fall zufällig nur Bauteile mit gerade noch zulässigen Toleranzwerten in einem einzigen Leistungsteil verbaut, dann weist dieser fiktive Leistungsteil einen höchstmöglichen Innenwiderstand auf. Alle anderen Leistungsteile liefern bei der ersten Stromgrenze eine AusgangsSpannung, die über jener dieses fiktiven Leistungsteils liegt.
Der erste Absenkungswert ist demnach so festgelegt, dass bei Erreichung der ersten Stromgrenze die AusgangsSpannung auf jene des fiktiven Leistungsteils abgesenkt wird. Da es kein qualitativ schlechteres Leistungsteil geben kann, ist damit sichergestellt, die die AusgangsSpannungen aller parallel geschalteter Leistungsteile über dieser abgesenkten
AusgangsSpannung liegen. Eine betriebssichere Auslegung der Leistungsteile berücksichtigt bei der
Schaltungsdimensionierung auch die thermische Belastung und Kühlung mit ungünstigsten Bauteiltoleranzen und maximal zulässiger Belastung, sodass in keinem Fall eine Überhitzung entstehen kann. Daher ist die Spannungsabsenkung auf diesen Wert thermisch zulässig, ohne dass zusätzliche Aufwände in die Kühlung investiert werden müssen.
In einer Weiterentwicklung der Erfindung ist vorgesehen, dass jeder Steuerung eine zweite Stromgrenze vorgegeben ist, die höher als die erste Stromgrenze ist und dass der jeweiligen Steuerung ein zweiter Absenkungswert für die AusgangsSpannung bei Erreichung der zweiten Stromgrenze vorgegeben ist und dass die jeweilige Steuerung bei Erreichung der zweiten Stromgrenze die AusgangsSpannung des zugehörigen
Leistungsteils auf den zweiten Absenkungswert regelt. Auf diese Weise ist ein zweistufiges Stromaufteilungskonzept realisiert.
Günstigerweise ist dieses zweistufige Stromaufteilungskonzept in der Weise gestaltet, dass zumindest ein Leistungsteil in einem Überlastmodus betrieben wird, wenn jeder andere
Leistungsteil auf den ersten Absenkungswert regelt wird.
Sobald also alle parallel geschalteten Leistungsteile an der ersten Stromgrenze betrieben werden und somit die
größtmögliche Nennleistung liefern, erfolgt eine weitere Leistungserhöhung . Zumindest ein Leistungsteil geht in einen Überlastmodus mit einem Strom oberhalb der ersten Stromgrenze über. Sinnvollerweise ist für diesen Überlastbetrieb eine zeitliche Beschränkung vorgegeben, um eine Überbelastung des betreffenden Leistungsteils zu vermeiden. Günstigerweise geht jener Leistungsteil als erster in den Überlastmodus über, welcher zuvor bei steigender Last als erster die erste
Stromgrenze erreicht hat.
Auch für den zweiten Absenkungswert ist es von Vorteil, wenn dieser auf einen Toleranzbereich der AusgangsSpannungen oder einer Differenzspannung abgestimmt ist, welche die einzelnen Leistungsteile entsprechend einer U/l -Kennlinie bei
Erreichung der zweiten Stromgrenze liefern. Dabei wird wieder ein fiktiver Leistungsteil betrachtet, dessen Bauteile alle gerade noch im Toleranzbereich liegen. Die AusgangsSpannung dieses fiktiven Leistungsteils bei der zweiten Stromgrenze legt den zweiten Absenkungswert fest.
Dabei ist es günstig, wenn zumindest ein Leistungsteil in einem Begrenzungsmodus betrieben wird, wenn jeder andere Leistungsteil auf den zweiten Absenkungswert regelt wird. Der zweite Stromgrenzwert definiert somit eine Grenze, bei dessen Überschreitung der Strom begrenzt und gegebenenfalls
abgeschaltet wird. Eine Abschaltung geschieht in jedem Fall, wenn die Belastung des Stromversorgungssystems so groß wird, dass alle Leistungsteile diesen zweiten Stromgrenzwert für eine kurze Zeit überschreiten. Davor wird nur dann
abgeschaltet, wenn ein Leistungsteil bei erreichter zweiter Stromgrenze die zulässige Dauer des Überlastbetriebs
überschreitet. Kurzzeitig können auf diese Weise alle parallel geschalteten Leistungsteile im Überlastmodus betrieben werden. Günstigerweise geht jener Leistungsteil als erster in den Begrenzungsmodus über, welcher zuvor bei steigender Last als erster die zweite Stromgrenze erreicht hat .
Eine Variante des Steuerungsverfahrens sieht vor, dass als jeweiliger Absenkungswert eine Spannungsdifferenz vorgegeben ist. Sobald ein Leistungsteil eine erste oder zweite
Stromgrenze erreicht, verringert die zugehörige Steuerung die AusgangsSpannung um eine vorgegebene Spannungsdifferenz, die in weiterer Folge auch die Regelgröße darstellt. Insbesondere bei linear gesteuerten elektronischen Sicherungen mit einer gemeinsamen Spannungsquelle ist ein als Spannungsdifferenz vorgegebener Absenkungswert sinnvoll.
Alternativ dazu ist vorgesehen, dass als jeweiliger
Absenkungswert ein Ausgangsspannungswert vorgegeben ist. In diesem Fall regelt die Steuerung einen Leistungsteil jeweils auf einen vorgegeben Spannungswert, sobald eine erste oder zweite Stromgrenze erreicht wird. Sinnvoll ist ein solches Verfahren bei getakteten Leistungsteilen, die dauerhaft auf eine vorgegebene AusgangsSpannung geregelt werden. Des Weiteren ist es günstig, wenn jeder Leistungsteil jeweils eine mit steigendem Ausgangsstrom abfallende
AusgangsSpannung liefert. Eine solche U/l -Kennlinie
ermöglicht im Normalbetrieb eine einfache Erfassung des jeweiligen Ausgangsstromes bzw. der jeweiligen
AusgangsSpannung . Ist die jeweilige U/I-Kennlinie in einer Erfassungseinheit abgespeichert, genügt die Messung eines Ausgangswertes (Strom oder Spannung) . Sind die Leistungsteile als parallel angeordnete Leistungsschutzschalter am Ausgang einer Stromversorgung angeordnet, dann ergibt sich eine solche U/l -Kennlinie von selbst. Bei parallel geschalteten Schaltnetzteilen ist eine abfallende U/l -Kennlinie durch Anpassung der jeweiligen Ansteuerung realisierbar
(künstlicher Innenwiderstand) . Alternativ dazu ist vorgesehen, dass jeder Leistungsteil eine konstant geregelte AusgangsSpannung liefert. Im jeweiligen Betriebsmodus erfolgt somit keine Änderung der
AusgangsSpannung . Nur bei Überschreitung einer ersten oder zweiten Stromgrenze kommt es zu einer Spannungsabsenkung, wobei mit weiter steigendem Strom die Spannung auf gesenktem Niveau konstant gehalten wird.
Ein erfindungsgemäßes Stromversorgungssystem umfasst
wenigstens zwei Leistungsteile, deren Leistungsausgänge parallel geschaltet sind, wobei jeder Leistungsteil mittels einer eigenen Steuerung angesteuert ist, wobei zudem jede Steuerung zur Durchführung eines vorgenannten Verfahrens eingerichtet ist. In einer Ausformung umfasst das Stromversorgungssystem ein Stromversorgungsgerät mit mehreren Ausgängen, welche mittels einer Verbindung parallel geschaltet sind. Stromversorgungsgeräte mit mehreren elektronisch abgesicherten Ausgängen sind somit auf einfache Weise für einen Parallelbetrieb nutzbar, ohne dass die elektronischen Sicherungen zu einer Abschaltung des Geräts führen. Zweck einer Parallelschaltung ist die Versorgung einer großen Last, für welche die Leistung eines Ausgangs nicht ausreicht.
Eine andere Ausformung sieht vor, dass das
Stromversorgungssystem mehrere Stromversorgungsgeräte umfasst, deren Ausgänge mittels einer Verbindung parallel geschaltet sind. Solche Stromversorgungsgeräte benötigen somit keine übergeordnete Steuerung, um in einem
Parallelbetrieb eine Last zu versorgen. Dabei umfasst günstigerweise jedes Stromversorgungsgerät einen Spannungsregler, um die jeweilige AusgangsSpannung auf einen konstanten Wert zu regeln.
Die Erfindung wird nachfolgend in beispielhafter Weise unter Bezugnahme auf die beigefügten Figuren erläutert. Es zeigen in schematischer Darstellung:
Fig. la U/I-Kennlinie eines Leistungsteils mit
elektronischer Sicherung
Fig. lb U/l-Kennlinie eines taktendes Leistungsteils
Fig. 2 U/I-Kennlinien zweier parallel geschalteter
Leistungsteile
Fig. 3 Stromversorgungsgerät mit zwei parallel geschalteten
Ausgängen und Ausgangswiderständen
Fig. 4 U/l-Kennlinie mit Absenkung der AusgangsSpannung bei einer ersten und einer zweiten Stromgrenze
Fig. 5 Stromversorgungsgerät mit zwei parallel geschalteten
Ausgängen mit erfindungsgemäßer Ansteuerung
Fig. 6 Zwei parallel geschaltete Stromversorgungsgeräte mit erfindungsgemäßer Ansteuerung Fig. 7 U/I-Kennlinie mit Absenkung der AusgangsSpannung bei einer ersten und einer zweiten Stromgrenze auf vorgegebene Spannungswerte Die in Fig. la dargestellte U/l -Kennlinie gibt den Verlauf einer AusgangsSpannung U0UT über einem Ausgangsstrom Ι0υτ einer abgesicherten Stromversorgung wieder. In einem ersten Bereich a des Ausgangsstromes Ι0υτ wird die Stromversorgung in einem Normalmodus betrieben. In diesem Modus kann dauerhaft
Leistung an eine Last abgegeben werden. Bei Überschreitung einer ersten Stromgrenze Sl geht das Gerät in einen
Überlastmodusbereich b über. Dabei beginnt beispielsweise ein Timer zu laufen. Wird eine zulässige Dauer in diesem
Überlastmodus erreicht, schaltet die Stromversorgung ab.
Falls der Strom Ι0υτ rasch weiter steigt, ohne dass die zulässige Dauer im Überlastmodus erreicht wird, gelangt das Gerät bei einer zweiten Stromgrenze S2 in einen
Begrenzungsmodusbereich c. Hier wird nach einer sehr kurzen Zeitspanne (z.B. 100ms) abgeschaltet, weil ein lineares
Begrenzungselement die überschüssige Energie aufnimmt. Die Dauer im Begrenzungsmodus hängt in erster Linie von der thermischen Belastbarkeit des Begrenzungselements ab. Ein taktender Leistungsteil liefert in der Regel eine konstante AusgangsSpannung U0UT wie in Fig. lb dargestellt. Dabei wird in einem Überlastmodusbereich b' keine zusätzliche Verlustenergie aufgenommen. Eine Abschaltung nach einer vorgegebenen Zeit ist trotzdem sinnvoll, weil eine andauernde Überlast auf eine Störung einer versorgten Last
zurückzuführen ist .
Werden zwei Leistungsteile LI, L2 eines
Stromversorgungssystems zusammengeschaltet, stellen sich Ausgangsströme Ιουτι# Ιουτ2 gemäß Fig. 2 ein. Als Leistungsteil LI, L2 bzw. LI', L2' sind die Komponenten bezeichnet, die in dem Stromversorgungssystem parallel geschaltet sind. Das sind beispielsweise als elektronische Sicherungen fungierende Leistungsschutzschalter (z.B. Linearregler) eines
Stromversorgungsgeräts oder parallel geschaltete Wandler mit jeweils künstlich geregeltem Innenwiderstand, der eine abfallende Kennlinie ergibt.
Selbst bei baugleichen Ausführungen der parallel geschalteten Komponenten weichen die Kennlinien dl, d2 bzw. el, e2 aufgrund unvermeidbarer Toleranzen voneinander ab. Die
Neigung der U/l -Kennlinien dl, d2 bzw. el, e2 beeinflusst dabei die Aufteilung der Ströme Ι0υτΐ / Ιουτ2 · Bei flachen U/l- Kennlinien dl, d2 führt dieselbe Spannung beim ersten Ausgang dazu, dass sich ein Strom Ι0υτι bei ca. 50% des Nennstromes einstellt. Beim zweiten Ausgang beträgt der Strom I ld hingegen nur 30% des Nennstromes.
Die beiden Ströme Ιουτι , Ιουτ2 nähern sind an, wenn die U/l- Kennlinien el, e2 steiler sind. Im dargestellten Beispiel beträgt der Strom Iie des zweiten Ausgangs bereits 40% der Nennspannung, wenn der erste Ausgang 50% des Nennstromes führt .
Eine bekannte Möglichkeit zur Realisierung einer steilere U/I-Kennlinie el, e2 ist die Anordnung von Widerständen Rl R2 an den beiden Ausgängen, wie in Fig. 3 dargestellt. Ein
Wandler W umfasst dabei zwei Ausgänge, wobei jeder Ausgang mit einem als Längsregler ausgebildeten Leistungsteil LI, L2 abgesichert ist. Diese beiden Leistungsteile LI, L2 sind beispielsweise in einem Sicherungsmodul S zusammengefasst . Die Ansteuerung der Längsregler erfolgt separat in
Abhängigkeit des jeweils durch einen Ausgangskanal fließenden Stromes Ι0υτΐ / Ιουτ2 · An jedem Ausgang ist ein eigener
Widerstand Rl, R2 , vorgesehen, um die Steilheit der U/l- Kennlinien zu erhöhen. Nach den Widerständen Rl, R2 sind die Ausgänge zusammengeführt und mit einer Last RL verbunden. Bei gleichen Nennströmen sind hierbei meist identische Werte für die Widerstände Rl, R2 vorgesehen. Nachteilig sind die hohen Verlustleistungen in den Widerständen Rl, R2, um den gewünschten Stromausgleich sicherzustellen.
Dieser Nachteil wird erfindungsgemäß vermieden. Ein Bespiel für eine entsprechende U/I -Kennlinie ist in Fig. 4
dargestellt. An einem Übergang von einem Normalmodusbereich a zu einem Überlastmodusbereich b ist eine erste Stromgrenze Sl vorgegeben. Eine zweite Stromgrenze S2 befindet sich am Ende des Überlastmodusbereichs b. Dort beginnt ein
Begrenzungsmodusbereich c.
Ein fiktiver Leistungsteil, welcher nur aus Bauteilen mit gerade noch tolerierbaren Eigenschaften bestünde, würde die gepunktet dargestellte U/I -Kennlinie f aufweisen. Ein solcher fiktiver Leistungsteil gäbe im Betrieb eine maximal zulässige Verlustwärme ab. Dafür ist jeder Leistungsteil ausgelegt. Eine solche U/I -Kennlinie f ist entweder errechenbar oder mittels eines eigens angefertigten Leistungsteils, der die obigen Bedingungen erfüllt, messbar.
Die sich bei den Stromgrenzen Sl, S2 ergebenden
Ausgangsspannungswerte dieses fiktiven oder eigens
angefertigten Leistungsteils geben für alle zum Einsatz kommenden Leistungsteile für eine optimal arbeitende Lösung die Absenkungswerte UA, UB, UM bzw. UA' , UB' vor. Eine erfindungsgemäße Lösung ist aber auch dann gegeben, wenn bei Erreichung einer Stromgrenze Sl, S2 nicht ganz bis zum jeweiligen Ausgangsspannungswert des fiktiven Leistungsteils (gepunktete Linie) abgesenkt wird. Dann sind alle parallel geschalteten Leistungsteile bis zu diesem Absenkungswert nutzbar . Ein in einem Stromversorgungssystem parallel geschalteter
Leistungsteil LI, L2 bzw. LI', L2' weist eine U/I -Kennlinie g auf, deren Neigung in der Regel deutlich geringer sein wird als die Kennlinie f des qualitativ schlechtesten Leistungsteils. Im Normalmodusbereich a sind daher nur geringe Verluste gegeben. Erst wenn die erste Stromgrenze Sl erreicht wird, regelt die zugehörige Steuerung STR1 bzw. STR2 auf den vorgegebenen Absenkungswert .
Im vorliegenden Beispiel wird bei Erreichung der ersten Stromgrenze Sl um einen Spannungswert UA abgesenkt, der dem Spannungsabfall des fiktiven Leistungsteils mit der
schlechten U/l -Kennlinie f entspricht. Bei Erreichung der zweiten Stromgrenze S2 wird mittels zugehöriger Steuerung STR1 bzw. STR2 um einen weiteren Spannungswert UB abgesenkt. Die Summe UAB der beiden Absenkungswerte UA und UB entspricht dabei dem Spannungsabfall des fiktiven Leistungsteils bei der zweiten Stromgrenze S2. Auf diese Weise ist sichergestellt, das bei jeder Stromgrenze Sl, S2 die AusgangsSpannung U0UT des entsprechenden Leistungsteils ausreichend abgesenkt wird. Die AusgangsSpannungen der anderen parallel geschalteten Leistungsteile, welche die Stromgrenze Sl bzw. S2 noch nicht erreicht haben, liegen dann jedenfalls über der abgesenkten AusgangsSpannung . Diese Leistungsteile liefern infolgedessen einen gleich hohen Beitrag zum Gesamtstrom.
Eine schematische Schaltungsanordnung ist in Fig. 5
dargestellt. Zwei Ausgänge sind über zwei als Längsregler ausgebildete Leistungsteile LI, L2 an einen gemeinsamen Wandler W angeschaltet. Jeder Leistungsteil LI, L2 wird dabei unabhängig voneinander von einer eigenen Steuerung STR1, STR2 angesteuert. Gemeinsam mit den Steuerungen STR1, STR2 bilden die beiden Leistungsteile LI, L2 ein elektronisches
Sicherungsmodul S mit zwei Ausgangskanälen. Den Steuerungen STR1, STR2 sind dabei einerseits gemeinsame Größen wie die Eingangsspannung UiN und für jeden Kanal die Ausgangsgrößen UOUTI , IOUTI bzw. U0uT2, Ιουτ2 zugeführt.
In diesem Beispiel übernehmen die parallel geschalteten Leistungsteile LI, L2 mit den Steuerungen STR1, STR2 die Funktion der Stromüberwachung und Strombegrenzung. Sobald ein Strom IOUTI bzw. Ι0υτ2 eines Leistungsteils LI bzw. L2 die erste Stromgrenze Sl überschritten, beginnt ein Timer zu laufen. Der jeweilige Leistungsteil LI bzw. L2 befindet sich dann im Überlastmodus. In diesem Modus kann für eine
vorgegebene Zeitspanne (z.B. 5 Sekunden) mehr Strom (z.B. 130% bis 200% des Nennstromes) geliefert werden. Nach Ablauf der Zeitspanne schaltet der Leistungsteil LI bzw. L2 ab. Bei der vorliegenden Erfindung besteht der Vorteil, dass die Aktivierung des Timers nicht schon beim Erreichen der ersten Stromgrenze Sl erfolgt. Erreicht beispielsweise der Strom IOUTI des ersten Leistungsteils LI infolge eines geringeren Innenwiderstands (höhere AusgangsSpannung U0UTI) zuerst die ersten Stromgrenze Sl, wird zunächst nur wie oben beschrieben die AusgangsSpannung U0UTI abgesenkt. Dies geschieht durch Erhöhung der Durchlassspannung. Thermisch ist jeder
Leistungsteil dafür ausgelegt, weil im ungünstigsten Fall diese erhöhte Durchlassspannung infolge eines
Innenwiderstands an der oberen Toleranzgrenze auftritt. Der Timer läuft zu diesem Zeitpunkt noch nicht, weil noch kein Eintritt in den Überlastmodus geschieht. Stattdessen liefert der zweite Leistungsteil L2 mehr Strom Ι0υτ2 an den parallel geschalteten Ausgang, weil dessen AusgangsSpannung U0UT2 nun über der abgesenkten AusgangsSpannung U0UTI liegt. Erreicht dabei der Strom Ι0υτ2 des zweiten Leistungsteils L2 ebenfalls die erste Stromgrenze Sl, wird auch dessen AusgangsSpannung U0uT2 abgesenkt. Mit steigender Last wird also ein Punkt erreicht, an dem beide Leistungsteile LI, L2 den gleichen Strom Sl liefern.
Steigt ab diesem Zeitpunkt die von einer Last benötigte Leistung weiter an, geht der erste Leistungsteil LI in den Überlastmodus und liefert einen höheren Strom Ι0υτι mit der vorgegeben Zeitbeschränkung. Alternativ zur Zeitbeschränkung ist auch eine thermische Überwachung möglich. Dabei schaltet der betroffene Leistungsteil LI im Überlastmodus erst ab, wenn die thermische Belastbarkeit eines kritischen Bauteils erreicht wird. Mit weiter steigender Last wird also der bessere erste Leistungsteil LI mittels Spannungsregler auf der abgesenkten Spannung gehalten, obwohl der Leistungsteil LI einen geringeren Innenwiderstand hätte. Bei steigendem Strom bleibt die AusgangsSpannung U0U I des bessern
Leistungsteils LI abgesenkt und der erste Leistungsteil LI übernimmt den gesamten zusätzlichen Strom. Damit ist er im Überlastmodus . Erst wenn der interne Widerstand des ersten Leistungsteils LI eine geringfügige Reduktion der
AusgangsSpannung U0UTI erzwingt, wird der zweite, schlechtere Leistungsteil L2 über die erste Stromgrenze Sl hinaus belastet und sein Timer startet . Falls in weiterer Folge der Strom Ι0υτι des ersten
Leistungsteils LI innerhalb der Zeitbeschränkung im
Überlastmodus die zweite Stromgrenze 2 erreicht, erfolgt neuerlich eine SpannungsabSenkung . Die abgesenkte Spannung UOUTI ist dann geringer als die momentane Spannung U0UT2 des zweiten Leistungsteils L2. Der Strom Ι0υτ2 des zweiten
Leistungsteils L2 steigt an, bis auch hier die zweite
Stromgrenze S2 erreicht wird.
Wenn alle Leistungsteile LI, L2 die zweite Stromgrenze S2 erreichen, liefert das Stromversorgungssystem die maximal mögliche Leistung mit der Summe der maximal zulässigen Ströme (z.B. zwei mal 130% des jeweiligen Nennstromes) .
Mit weiter steigendem Leistungsbedarf überschreitet der Leistungsteil LI mit dem geringeren Innenwiderstand die zweite Stromgrenze S2 und geht in einen Begrenzungsmodus über. Dieser Begrenzungsmodus ist allerdings nur kurz aufrecht zu erhalten, weil es sonst zu einer Überhitzung des betroffenen Leistungsteils LI kommt. Deshalb schaltet der Leistungsteil LI nach einer kurzen Zeitspanne (z.B. 100ms) im Begrenzungsmodus ab. Geht jedoch vor Ablauf dieser kurzen Zeitspanne der Strom I QUTI unter die zweite Stromgrenze S2 zurück, dann erfolgt erst eine Abschaltung, wenn die
vorgegebene Zeitbeschränkung im Überlastmodus abgelaufen ist. Auch hier kommt es zu keiner Abschaltung, wenn zuvor der Strom IOUTI unter die erste Stromgrenze Sl absinkt.
Insbesondere beim Einschalten einer Last kommt es zu kurzen Stromspitzen, wenn Kapazitäten aufgeladen werden müssen. Mit der vorliegenden Erfindung steht ein Stromversorgungssystem zur Verfügung, das für diesen Fall sehr hohe Ladeströme liefert, ohne dass es zu einer Abschaltung eines
Leistungsteils LI bzw. L2 kommt. Es werden immer alle parallel geschalteten Leistungsteile LI, L2 bis zur
jeweiligen Stromgrenze Sl, S2 genutzt.
Eine alternative Anordnung mit zwei als Wandler ausgebildete Leistungsteile LI', L2 ' ist in Fig. 6 dargestellt. Jeder
Leistungsteil LI', L2' ist mit einer eigenen Steuerung STR1, STR2 angesteuert. Die Toleranzen bei der Ansteuerung bewirken dabei abweichende U/I-Kennlinien, sodass immer ein
Leistungsteil LI' bzw. L2' mehr Strom Ι0υτι bzw. Ι0υτ2 an eine angeschlossene Last RL liefert. Auch hier sind zwei
Stromgrenzen Sl, S2 vorgegeben. Bei Überschreitung der ersten Stromgrenze Sl beginnt ein Überlastmodus, in dem der
betreffende Leistungsteil LI' bzw. L2' einen höheren Strom (z.B. 150% des Nennstromes) an den jeweiligen Ausgang liefert. Nach Erreichen einer vorgegeben Zeitspanne im
Überlastbetrieb oder bei Überschreitung der zweiten
Stromgrenze S2 schaltet der Leistungsteil LI' bzw. L2 ' ab.
Bei Erreichung einer Stromgrenze Sl, S2 geschieht zunächst die oben beschriebene Spannungsabsenkung, um alle parallel geschalteten Leistungsteile LI', L2 ' an die jeweilige
Stromgrenze Sl, S2 heranzuführen. Auf diese Weise wird immer die volle Leistungsfähigkeit aller parallel geschalteter Leistungsteile LI', L2 ' zur Versorgung einer angeschlossenen Last RL genutzt. Fig. 7 zeigt wie Fig. 4 eine U/l -Kennlinie mit einer
Spannungsabsenkung bei der ersten und zweiten Stromgrenze Sl, S2. Dabei ist jeder Steuerung STR1, STR2 ein Absenkungswert UA ' Ub' vorgegeben, der einer absoluten AusgangsSpannung U0UT entspricht. Diese Absenkungswerte UA' UB' sind so gewählt, dass sie jedenfalls unterhalb einer AusgangsSpannung U0UT eines fiktiven Leistungsteils mit der schlechtest möglichen U/I-Kennlinie f liegen. Die Werte sind somit auf die
Spannungsabfälle UA , UB bzw. UAB eines solchen fiktiven
Leistungsteils abgestimmt.
Eine derartige Vorgabe von Absenkungswerten UA' UB' ist für die Parallelschaltung von als Wandler ausgebildete
Leistungsteilen LI', L2' vorgesehen. Aber auch für als
Leistungsschutzschalter ausgebildete Leistungsteile LI, L2 ist eine solche Art der Spannungsabsenkung geeignet.
Eine Vorgabe des jeweiligen Absenkungswertes UA' UB' als absolute AusgangsSpannung U0U ist jedenfalls sinnvoll, wenn der jeweilige Leistungsteil LI', L2 ' im Normalmodus auf eine konstante AusgangsSpannung U0UT regelt. Dabei ist aufgrund einer ausreichend hohen Eingangsspannung jeder
Spannungsregler imstande, den Innenwiderstand des zugehörigen Leistungsteils LI', L2 ' zu kompensieren. Das trifft auf lineare Spannungsregler ebenso zu wie auf getakteten
Leistungsteilen .
Beispielsweise fällt an einem Leistungsteil LI', L2' mit Längsregler ein höher Widerstand als der Innenwiderstand des Leistungsteils LI', L2 ' ab. Der jeweilige Absenkungswert UA' UB' orientiert sich dann nicht am internen
Leistungsteilwiderstand, sondern an den Toleranzen der
Spannungseinstellung und den eventuell unterschiedlichen Kabellängen und Querschnitten jener Verbindungselemente, mit denen die beiden Leistungsteile LI', L2' an die gemeinsame AusgangsSpannung angeschlossen sind. Dabei ist der größte Anteil der Toleranz auf die Spannungseinstellung und die thermische und alterungsbedingte Drift der Spannungsregelung zurückzuführen .

Claims

Patentansprüche
1. Steuerungsverfahren eines Stromversorgungssystem mit wenigstens zwei Leistungsteilen (LI, L2, LI', L2'), deren Leistungsausgänge parallel geschaltet sind, wobei jeder
Leistungsteil (LI, L2, LI', L2') eine AusgangsSpannung (U0UT/ UOUTI UOUT2 ) aufweist und mittels einer eigenen Steuerung
(STR1, STR2) angesteuert wird und wobei jeder Steuerung
(STR1, STR2) zumindest eine erste Stromgrenze (Sl) vorgegeben ist, bis zu der die Steuerung (STR1, STR2) den zugeordneten Leistungsteil (LI, L2, LI', L2') in einem Normalmodus ansteuert, dadurch gekennzeichnet, dass jeder Steuerung
(STR1, STR2) ein erster Absenkungswert (UA, UA' ) der
AusgangsSpannung (U0UT/ U0UTI/ U0UT2) bei Erreichung der ersten Stromgrenze (Sl) vorgegeben ist und dass die jeweilige
Steuerung (STR1, STR2) bei Erreichung der ersten Stromgrenze
(Sl) die AusgangsSpannung (U0UT/ U0UTI/ U0UT2) des zugehörigen Leistungsteils (LI, L2 , LI', L2 ' ) auf den ersten
Absenkungswert (UA, UA' ) regelt.
2. Steuerungsverfahren nach Anspruch 1, dadurch
gekennzeichnet, dass der erste Absenkungswert (UA, UA' ) in der Weise abgestimmt ist auf einen Toleranzbereich der
AusgangsSpannungen (U0UT/ U0U I U0U 2) welche die einzelnen Leistungsteile (LI, L2 , LI', L2 ' ) entsprechend einer U/l- Kennlinie (f, g) bei Erreichung der ersten Stromgrenze (Sl) liefern, dass bei Erreichung der ersten Stromgrenze (Sl) die AusgangsSpannung des betreffenden Leistungsteils (LI, L2, LI', L2') auf jenen Wert abgesenkt wird, den ein
Leistungsteil mit den ungünstigsten Toleranzwerten bei dieser ersten Stromgrenze (Sl) liefern würde.
3. Steuerungsverfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass jeder Steuerung (STR1, STR2) eine zweite Stromgrenze (S2) vorgegeben ist, die höher als die erste Stromgrenze (Sl) ist und dass der jeweiligen Steuerung (STR1, STR2) ein zweiter Absenkungswert (UB, UAB, UB' ) für die AusgangsSpannung (U0UT/ UQUTI U0UT2) bei Erreichung der zweiten Stromgrenze (S2) vorgegeben ist und dass die jeweilige
Steuerung (STR1, STR2) bei Erreichung der zweiten Stromgrenze (S2) die AusgangsSpannung (U0UT/ U0UTI/ U0UT2) des zugehörigen Leistungsteils (LI, L2 , LI', L2 ' ) auf den zweiten
Absenkungswert (UB, UAB UB' ) regelt.
4. Steuerungsverfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass zumindest ein Leistungsteil (LI, L2, LI', L2') in einem Überlastmodus betrieben wird, wenn jeder andere Leistungsteil (LI, L2, LI', L2') auf den ersten Absenkungswert (UA, UA' ) regelt wird.
5. Steuerungsverfahren nach Anspruch 3 oder 4, dadurch gekennzeichnet, dass der zweite Absenkungswert (UB, UAB UB' ) in der Weise abgestimmt ist auf einen Toleranzbereich der AusgangsSpannungen (UOUT U0UTI U0UT2) welche die einzelnen Leistungsteile (LI, L2 , LI', L2 ' ) entsprechend einer U/l- Kennlinie (f, g) bei Erreichung der zweiten Stromgrenze (S2) liefern, dass bei Erreichung der ersten Stromgrenze (Sl) die AusgangsSpannung des betreffenden Leistungsteils (LI, L2, LI', L2') auf jenen Wert abgesenkt wird, den ein
Leistungsteil mit den ungünstigsten Toleranzwerten bei dieser ersten Stromgrenze (Sl) liefern würde.
6. Steuerungsverfahren nach einem der Ansprüche 3 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass zumindest ein Leistungsteil (LI, L2, LI', L2') in einem Begrenzungsmodus betrieben wird, wenn jeder andere Leistungsteil (LI, L2, LI', L2') auf den zweiten Absenkungswert (UB, UAB, UB' ) regelt wird.
7. Steuerungsverfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass als jeweiliger
Absenkungswert (UA, UB, UM) eine Spannungsdifferenz
vorgegeben ist.
8. Steuerungsverfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass als jeweiliger Absenkungswert (UA' , UB' ) ein Ausgangsspannungswert
vorgegeben ist.
9. Steuerungsverfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, dass jeder Leistungsteil (LI, L2, LI', L2') jeweils eine mit steigendem Ausgangsstrom (Ι0υτ/ Ιουτι, I0UT2) abfallende AusgangsSpannung (U0UT, U0UTI, U0UT2) liefert .
10. Steuerungsverfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, dass jeder Leistungsteil eine konstant geregelte AusgangsSpannung (U0UT/ U0UTI/ U0UT2)
liefert .
11. Stromversorgungssystem mit wenigstens zwei
Leistungsteilen (LI, L2, LI', L2'), deren Leistungsausgänge parallel geschaltet sind, wobei jeder Leistungsteil (LI, L2, LI', L2') mittels einer eigenen Steuerung (STR1, STR2 ) angesteuert ist, dadurch gekennzeichnet, dass jede
Steuerung (STR1, STR2) zur Durchführung eines Verfahrens nach
Anspruch 1 bis 10 eingerichtet ist.
12. Stromversorgungssystem nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet, dass das Stromversorgungssystem ein
Stromversorgungsgerät mit mehreren Ausgängen umfasst, welche mittels einer Verbindung parallel geschaltet sind.
13. Stromversorgungssystem nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet, dass das Stromversorgungssystem mehrere Stromversorgungsgeräte umfasst, deren Ausgänge mittels einer
Verbindung parallel geschaltet sind.
14. Stromversorgungssystem nach Anspruch 13, dadurch gekennzeichnet, dass jedes Stromversorgungsgerät einen Spannungsregler umfasst, um die jeweilige AusgangsSpannung (UQUT UOUTI U0UT2) auf einen konstanten Wert zu regeln.
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US14/389,111 US9461541B2 (en) 2012-03-30 2013-03-18 Control method for a power supply system
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Families Citing this family (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN104659858B (zh) * 2013-11-22 2017-04-12 通用电气公司 分布式电源系统和方法
DE102018208439A1 (de) 2018-05-29 2019-12-05 Phoenix Contact Gmbh & Co. Kg Flexibler Schutzschalter
EP3748794A1 (de) * 2019-06-05 2020-12-09 Siemens Aktiengesellschaft Elektronische sicherung für eine stromversorgung
US11762406B2 (en) * 2021-09-09 2023-09-19 GM Global Technology Operations LLC Voltage control and noise isolation for a fuse system

Family Cites Families (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US6472856B2 (en) * 2001-03-09 2002-10-29 Semtech Corporation Bounded power supply voltage positioning
US6795009B2 (en) * 2002-09-09 2004-09-21 Primarion, Inc. System and method for current handling in a digitally-controlled power converter
US6856283B2 (en) * 2003-02-28 2005-02-15 Raytheon Company Method and apparatus for a power system for phased-array radar
US7541793B2 (en) * 2005-06-07 2009-06-02 Delta Electronics, Inc. Parallel power supply with active droop current sharing circuit having current limiting function
US20110025292A1 (en) * 2009-07-29 2011-02-03 Delta Electronics Inc. Method and apparatus for providing power conversion with parallel function
GB2483287B (en) * 2010-09-03 2013-02-06 Tdk Lambda Uk Ltd Load sharing apparatus

Non-Patent Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Title
None

Also Published As

Publication number Publication date
US9461541B2 (en) 2016-10-04
CN104205595A (zh) 2014-12-10
CN104205595B (zh) 2018-10-30
WO2013143896A3 (de) 2014-08-07
EP2645556A1 (de) 2013-10-02
EP2831990A2 (de) 2015-02-04
RU2014139282A (ru) 2016-05-27
US20150115916A1 (en) 2015-04-30
EP2831990B1 (de) 2020-02-26

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