Beschreibung Die Erfindung betrifft eine Stromversorgung mit wenigstens einer ersten und einer zweiten Wandlereinheit, wobei die erste Wandlereinheit mit einer ersten Steuerung angesteuert ist und an einem ersten Ausgang eine mittels einem ersten Spannungsregler geregelte erste Ausgangsspannung und/oder einen mittels eines ersten Stromreglers geregelten

Ausgangsstrom liefert, wobei die zweite Wandlereinheit mit einer zweiten Steuerung angesteuert ist und an einem zweiten Ausgang eine mittels einem zweiten Spannungsregler regelbare zweite Ausgangsspannung und/oder einen mittels eines zweiten Stromreglers regelbaren Ausgangsstrom liefert und wobei die beiden Ausgänge zur Bereitstellung einer höhere

Ausgangsleistung parallelschaltbar sind. Zudem betrifft die Erfindung ein Verfahren zum Betreiben einer solchen

Stromversorgung .

Zweck einer Stromversorgung mit mehreren Wandlereinheiten ist zunächst die Versorgung mehrerer Lastzweige. Dazu sind zumindest zwei Wandlereinheiten mit einer jeweils geregelten Ausgangsspannung vorgesehen. In manchen Anwendungsfällen ist es notwendig, eine Last zu versorgen, deren Leistung die Ausgangsleistung einer Wandlereinheit übersteigt.

Um eine höhere Ausgangsleistung zur Verfügung zu stellen, werden deshalb zwei oder mehrere Ausgänge parallel

geschaltet. Zur Versorgung einer Last steht dann die Summe der Leistungen der parallel geschalteten Ausgänge bereit. Um zu vermeiden, dass in einem solchen Parallelbetrieb eine Wandlereinheit verstärkt belastet wird, kennt man

verschiedene Maßnahmen.

Bei getakteten Stromversorgungen ist es üblich, ein

sogenanntes hartes Parallelschalten vorzusehen. Dabei werden die internen Regelkreise jeder Wandlereinheit vor der

Parallelverschaltung auf einen gewünschten

Ausgangsspannungswert und gegebenenfalls auf einen

gewünschten Strombegrenzungswert eingestellt. Im Betrieb weisen die Spannungsregler aufgrund einer begrenzten

Einstellgenauigkeit und einer natürlichen Drift geringe

Differenzen der Sollspannungswerte auf. Deshalb versorgt bei steigendem Laststrom die Wandlereinheit mit der höchsten Ausgangsspannung die gesamte Last, bis die entsprechend

Stromgrenze erreicht ist. Infolgedessen bricht die

Ausgangsspannung dieser Wandlereinheit ein und weitere parallel geschaltete Wandlereinheiten mit zuvor geringerem Sollspannungswert liefern Strom in den gemeinsamen Ausgang. Nachteilig ist dabei der umständliche Abgleichprozess , welcher von einem Bedienpersonal durchzuführen ist. Zudem erfolgt bei Teillast keine Aufteilung der Belastung auf alle parallel geschaltete Wandlereinheiten. Dadurch kommt es zu einem stärkeren Verschleiß jener Wandlereinheit, welche die überwiegende Leistung liefert. Das führt zu einer ungleichen Alterung und birgt das Risiko einer frühzeitigen

Anlagenstörung .

Ein solches hartes Parallelschalten eignet sich nicht für Wandlereinheiten, welche nach einer gewissen Zeit im

Strombegrenzungsbetrieb gänzlich abschalten. Nach einem

Abschaltvorgang könnten die restlichen Wandlereinheiten nicht mehr die geforderte Leistung liefern und würden ebenfalls abschalten .

Eine andere bekannte Maßnahme sieht eine besondere

Charakteristik der Ausgangsspannungsregler vor. Dabei wird mit steigendem Strom die Ausgangsspannung abgesenkt. Man spricht in diesem Zusammenhang von einer weichen Kennlinie (Fig. 1) der entsprechenden Wandlereinheit. Die Absenkung wird so gewählt, dass einerseits die von einer

angeschlossenen Last vorgegebenen Toleranzen der Ausgangsspannung nicht überschritten werden. Andererseits muss die Absenkung ausreichend hoch sein, um ein Mehrfaches der Einstellgenauigkeit, der Drift im Betrieb, der

Alterungsdrift und den Spannungsabfällen der

Verschaltungskabel bis zur gemeinsamen Last zu betragen. Der oben beschriebene Effekt beim harten Parallelschalten hat dann nur mehr einen untergeordneten Einfluss.

Weiterhin nachteilig ist das aufwändige Justieren durch ein Bedienpersonal, insbesondere bei Ausgangsspannungen, die nicht den ursprünglichen Werkseinstellungen entsprechen.

Zunächst muss eine Verbindung der Ausgänge getrennt werden. Die Ausgangsspannungen der einzelnen Spannungsregler müssen sodann auf den neuen gewünschten Wert mit einer vorgegebenen maximalen Abweichung zueinander eingestellt werden, bevor die Ausgänge wieder verbunden werden könnten. Wird statt einer Verkabelung mit einem gemeinsamen Verschaltpunkt eine

durchschleifende Verkabelung (Daisy-Chain-Verdrahtung) der Ausgänge vorgenommen, tritt der Nachteil auf, dass die

Spannungsabfälle an den Kabeln nichts zur Symmetrierung beitragen. Vielmehr tritt der gegenteilige Effekt auf, da die erste Wandlereinheit einen größeren Kabelwiderstand bis zur Last aufweist als die letzte Wandlereinheit. Dieser

Kabelwiderstand führt auch bei sehr eng tolerierten

Ausgangsspannungen der einzelnen Wandlereinheiten zu einem deutlichen Unterschied in der Stromabgabe.

Stromversorgungen, die in elektrotechnischen Labors zum

Einsatz kommen, verfügen in der Regel über mehrere geregelte Ausgänge. Dabei können zwei Ausgänge parallel geschaltet werden. Das geschieht mittels eines Schalters, welcher sowohl die Leistungsausgänge als auch die Signalisierungspfade der internen Steuerungen zusammenschaltet. Der Schalter weist dabei mehrere Kontakte auf und verbindet die Ansteuerungen der Ausgänge in der Art, dass ein zuvor festgelegter

Spannungs- und Stromregler für beide Ausgänge gilt (Fig. 2) . Eine solche Lösung ist für Stromversorgungen im Industriebereich nur bedingt einsetzbar. Zum einen könnte das Bedienpersonal gewollt oder versehentlich die Ausgänge mittels einer Verbindungsleitung parallel schalten, ohne den Schalter zu betätigen. Dann funktioniert die Symmetrierung der Ausgänge nicht. Zum anderen können bei mehr als zwei

Ausgängen nur die beiden Ausgänge parallel geschaltet werden, die einen entsprechenden Schalter aufweisen. Zudem würde ein solcher Schalter in Industriegeräten hohe Gleichströme und mehrere Signale schalten können, weshalb nur teure

Sonderanfertigungen in Frage kommen.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, für eine

Stromversorgung der eingangs genannten Art eine Verbesserung gegenüber dem Stand der Technik anzugeben. Zudem soll ein Verfahren zum Betreiben der Stromversorgung angegeben werden.

Erfindungsgemäß wird diese Aufgabe gelöst durch eine

Stromversorgung gemäß Anspruch 1 und ein Verfahren gemäß Anspruch 12. Unabhängigen Ansprüchen beschreiben verschiedene Weiterbildungen der erfindungsgemäßen Lösung.

Dabei ist vorgesehen, dass zumindest eine Steuerung eine Überwachungseinheit zum Erkennen einer ausgangsseitigen

Parallelschaltung umfasst, dass der Überwachungseinheit ein Erkennungssignal zugeführt ist, welches bei parallel

geschalteten Ausgängen automatisch seinen Signalzustand ändert und dass bei erkannter Parallelschaltung beide

Spannungsregler und/oder Stromregler durch Vorgabe

aufeinander abgestimmter Spannungssollwerte bzw.

Stromsollwerte gekoppelt sind. Sobald eine ausgangsseitige Parallelschaltung erfolgt, schalten die Stromversorgung selbsttätig in einen Symmetrierungsmodus , ohne ein weiteres Zutun des Bedienpersonals. Es sind keine Justierarbeiten oder sonstigen Vorkehrungen erforderlich. Dieser Vorteil kommt insbesondere dann zum Tragen, wenn eine zu versorgende Last eine andere Ausgangsspannung als die ursprüngliche

Werkseinstellung der Stromversorgung benötigt. Das Bedienpersonal muss dann nur einen Spannungssollwert

einstellen und der Spannungssollwert für den zweiten Ausgang ändert sich automatisch, sobald eine Parallelschaltung vorliegt. Auch bei bereits parallel geschalteten Ausgängen kann durch Einstellen der Ausgangsspannung einer als führend definierten Wandlereinheit die Spannung aller parallel geschalteter Ausgänge mit verändert werden, wobei die

Lastaufteilung der Leistungsteile stets erhalten bleibt. Vorteilhafterweise sind die Spannungssollwerte als ein gemeinsamer Spannungssollwert vorgegeben. Den

Spannungsreglern der beiden Wandlereinheiten wird derselbe Sollwert vorgegeben, sodass eine vollständige Symmetrierung gegeben ist.

In gleicher Weise ist es vorteilhaft, wenn die Stromsollwerte als ein gemeinsamer Stromsollwert vorgegeben sind.

Beispielsweise werden die Stromsollwerte dabei durch eine Schalttransistor-Einschaltzeit einer als Schaltwandler ausgebildeten Wandlereinheit abgeleitet, ohne einen eigenen Stromregler vorzusehen.

In einer Weiterbildung ist vorgesehen, dass jede Steuerung einen Stromregler zur Regelung eines über den zugeordneten Ausgang fließenden Stromes umfasst. Jede Wandlereinheit ist dann bis zu einem maximalen Strom belastbar und begrenzt im Überlastfall den Strom auf diesen Wert.

Dabei ist es von Vorteil, wenn jeder Stromregler den

gekoppelten Spannungsreglern unterlagert ist. Die

Spannungsregler geben aufeinander abgestimmte Sollspannungen vor und die Stromregler regeln die Ströme. Konkret gibt der jeweilige Spannungsregler eines Ausgangs als Regelabweichung einen Sollwert für den dazugehörenden Stromregler vor. Am jeweiligen Ausgang ist dann eine Stromquelle realisiert, deren Ausgangsstrom bewirkt, dass der dem Spannungsregler vorgegebene Spannungssollwert erreicht wird. In einer anderen Ausprägung ist vorgesehen, dass eine

Steuerung als Master eingerichtet ist und dass bei Erkennen einer Parallelschaltung die andere Steuerung als Slave die Spannungs- und/oder Stromsollwerte des Masters übernimmt. Dabei umfasst günstigerweise die als Slave vorgesehene

Steuerung die Überwachungseinheit zum Erkennen einer

ausgangsseitigen Parallelschaltung. Sobald eine solche

Parallelschaltung erkannt wird, übernimmt die Slavesteuerung die Sollwerte für die Ausgangsspannung und/oder den

Ausgangsstrom und gegebenenfalls für einen maximalen

Begrenzungsstrom von der Mastersteuerung.

Alternativ dazu ist vorgesehen, dass eine Steuerung als Master eingerichtet ist und dass bei Erkennen einer

Parallelschaltung die andere Steuerung als Slave Ein- und/oder Ausschaltzeiten oder Ein- und/oder

AusschaltZeitpunkte des Masters übernimmt. Die beiden als

Schaltwandler ausgebildeten Wandlereinheiten werden dann mit denselben Schaltsteuersignalen betrieben. Damit wird ein

Steuerungsprogramm in einer DSP-Steuerung deutlich

vereinfacht .

Zur Bildung eines Erkennungssignals ist es von Vorteil, wenn die beiden Ausgänge mittels eines Verbindungsstücks verbunden sind und wenn das Verbindungsstück mechanisch an einen elektrischen Hilfskontakts zur Beeinflussung des

Erkennungssignals gekoppelt ist. Ein an dem Hilfskontakt anliegendes Signal ändert somit automatisch seinen

Signalzustand, sobald das Verbindungsstück angebracht oder entfernt wird.

Dabei ist günstigerweise vorgesehen, dass bei mehr als zwei Ausgängen die Abmessungen des Verbindungsstücks und der Ausgänge in der Weise vorgegeben sind, dass nur bestimmte Ausgänge mittels Verbindungsstück verbindbar sind. Durch diese Maßnahme ist sichergestellt, dass nur solche Ausgänge miteinander verbunden werden, die mittels Überwachungseinheit überprüfbar sind. Zudem lässt sich im Vorhinein festlegen, welche Steuerung als Master und welche Steuerung als Slave konfiguriert ist.

Eine einfache Ausführung sieht vor, dass bei nicht

verbundenen Ausgängen der elektrische Hilfskontakt offen oder geschlossen ist und dass bei verbundenen Ausgängen mittels Verbindungsstück dieser elektrische Hilfskontakt entgegen dem vorherigen Zustand geschlossen oder geöffnet ist. Sobald ein Verbindungsstück die beiden Ausgänge verbindet, wird

zwangsläufig der elektrische Hilfskontakt beeinflusst. Ein zuvor geöffneter Hilfskontakt wird geschlossen bzw. ein zuvor geschlossener Hilfskontakt wird geöffnet.

In einer anderen Variante ist vorgesehen, dass bei

verbundenen Ausgängen mittels Verbindungsstück ein

elektromechanisches Betätigungselement betätigt ist. Ein solches Betätigungselement ist beispielsweise ein Druckknopf oder ein Schalter, welcher in einfacher Weise neben einem Ausgang platzierbar ist. Konkret ist dieses

Betätigungselement so platziert, dass es beim Anbringen und beim Entfernen der Leistungsverbindung von zwei oder mehreren Ausgängen zumindest einmal betätigt wird oder während der gesamten Zeit des Bestehens der Leistungsverbindung betätigt wird. Damit ist auch ein Druckschalter verwendbar, der beim Einsetzen eines Verbindungsstücks mittels einer Ausbuchtung einmal betätigt wird und eingeschaltet. Erst beim Entfernen des Verbindungsstücks wird der Druckschalter durch nochmalige Betätigung ausgeschaltet.

Eine weitere Variante zur Beeinflussung eines Hilfskontakts ist gegeben, wenn bei verbundenen Ausgängen mittels

Verbindungsstück ein mechanischer oder elektromagnetischer Sensor aktiviert ist. Alternativ zu einer Erkennung mittels Verbindungsstück ist eine übergeordnete Steuerung vorgesehen, welche eine

Überwachungseinheit zum Erkennen einer ausgangseitigen

Parallelschaltung umfasst, wobei die übergeordnete Steuerung mit den Steuerungen der beiden Wandlereinheiten verbunden ist. Damit ist unabhängig von der Art einer mechanischen Verbindung beider Ausgänge gewährleistet, dass eine

Parallelschaltung der Ausgänge sicher erkannt wird. Ein erfindungsgemäßes Verfahren zum Betreiben einer

Stromversorgung weist zumindest eine erste und eine zweite Wandlereinheit auf, wobei die erste Wandlereinheit mittels einer ersten Steuerung angesteuert wird zur Ausgabe einer mittels eines ersten Spannungsreglers geregelten

Ausgangsspannung und/der eines mittels eines ersten

Stromreglers geregelten ersten Ausgangsstromes an einem ersten Ausgang, wobei die zweite Wandlereinheit mittels einer zweiten Steuerung angesteuert wird zur Ausgabe einer mittels eines zweiten Spannungsreglers geregelten zweiten

Ausgangsspannung und/der eines mittels eines zweiten

Stromreglers geregelten zweiten Ausgangsstromes an einem zweiten Ausgang und wobei die beiden Ausgänge zur

Bereitstellung einer höhere Ausgangsleistung parallel geschaltet werden. Dabei umfasst zumindest eine Steuerung eine Überwachungseinheit zum Erkennen einer ausgangsseitigen Parallelschaltung, wobei der Überwachungseinheit ein

Erkennungssignal zugeführt wird, welches bei parallel geschalteten Ausgängen automatisch seinen Signalzustand ändert und wobei bei erkannter Parallelschaltung beiden

Spannungsreglern und/oder Stromreglern aufeinander

abgestimmte Spannungssollwerte bzw. Stromsollwerte vorgegeben werden. In einer einfachen Variante werden im Parallelbetrieb nur Stromsollwerte aufeinander abgestimmt und der

Spannungsregler einer Wandlereinheit ist deaktiviert. Ein weiter vereinfachtes Betreiben der Wandlereinheiten sieht vor, dass nur die SchaltZeitpunkte oder Ein-/ bzw.

AusschaltZeitdauern der einen Wandlereinheit der anderen Wandlereinheit vorgegeben wird. Die Sollwerte sind auf diese Weise besonders einfach aufeinander abgestimmt, weil beide Wandlereinheiten zwangsläufig mit der gleichen Leistung betrieben werden. Eine solche Methode ist besonders bei einer Betriebsart anwendbar, die Strom-Betrieb oder Discontinous- Betrieb genannt wird. Dabei wird eine Drossel der jeweiligen Wandlereinheit immer komplett entladen, wodurch beim

Wiedereinschalten der Strom und damit die Energie in der Drossel nur von einer Eingangsspannung und der Induktivität abhängig ist.

Ein einfaches Verfahren sieht vor, dass bei einer Verbindung der beiden Ausgänge mittels eines Verbindungsstücks

zusätzlich mittels Verbindungsstück ein Hilfskontakt geöffnet oder geschlossen wird.

Zur Erkennung einer Parallelschaltung ohne Verbindungsstück ist vorgesehen, dass bei einem HochlaufVorgang der

Stromversorgung eine Parallelschaltung der Ausgänge geprüft wird, indem zuerst die erste Wandlereinheit hochgefahren wird und dass dabei am Ausgang der zweiten Wandlereinheit die Ausgangsspannung als Erkennungssignal erfasst wird. Wenn die Ausgangsspannung der zweiten Wandlereinheit bereits mit der Ausgangsspannung der ersten Wandlereinheit steigt, wird eine Parallelschaltung erkannt. In einer verbesserten Variante können die beiden Ausgangsspannungen für eine vorgegebene Zeitspanne oder in Abhängigkeit einer erreichten

Spannungshöhe Abweichungen aufweisen, die nicht höher sind als ein vorgegebener Toleranzbereich. Dieser Toleranzbereich berücksichtigt zumindest die Messgenauigkeit der

Spannungserfassung an den Ausgängen und die zu erwartenden Spannungsabfälle durch die in einer Betriebsanleitung

vorgegebenen möglichen Leistungsverbindungen. Dieses Verfahren ist auch für mehr als zwei Ausgänge einfach realisierbar, indem eine vorgegebene Abfolge des Hochlaufens der einzelnen Ausgänge befolgt wird. Die Spannungen an den noch nicht hochgefahren Ausgängen werden dahingehend

überwacht, ob sie mit der aktuell hochfahrenden Spannung mitgehen. Mit diesem Verfahren sind beliebige Verschaltungen erkennbar, auch solche mit längeren Kabeln oder hochohmigen Kabeln.

Um auch während eines Betriebs eine Parallelschaltung zu erkennen, ist es von Vorteil, wenn jede Wandlereinheit mittels eines Stromreglers angesteuert wird, wenn im

laufenden Betrieb einem Stromregler ein kurzzeitig

veränderter Stromsollwert vorgegeben wird und wenn

währenddessen die Differenz der beiden Ausgangsspannungen als Erkennungssignal erfasst wird. Wenn trotz Vorgabe eines veränderten Stromsollwerts die Differenz der beiden

Ausgangsspannungen unterhalb eines Schwellenwertes bleibt, wird eine Parallelschaltung der Ausgänge erkannt.

Alternativ dazu ist auch vorgesehen, dass bei einer

Ansteuerung jeder Wandlereinheit mittels eines Stromreglers im laufenden Betrieb eine Wandlereinheit mit kurzzeitig verändertem Stromsollwert angesteuert wird und dass

währenddessen ein Stromistwert der anderen Wandlereinheit als Erkennungssignal erfasst wird. Ein veränderter Stromistwert der anderen Wandlereinheit zeigt dabei eine Parallelschaltung der Ausgänge an.

Eine weitere Variante zur Erkennung einer Parallelschaltung ist gegeben, wenn zwischen den beiden Ausgängen mittels einer zusätzlichen Spannungsquelle Strom eingeprägt wird und wenn dabei die Differenz der beiden Ausgangsspannungen als

Erkennungssignal erfasst wird. Wenn die

Ausgangsspannungsdifferenz unterhalb eines vorgegebenen

Schwellenwertes bleibt, liegt eine Parallelschaltung vor. In einer anderen Variante ist vorgesehen, dass jeder

Wandlereinheit mittels eines Stromreglers angesteuert wird, dass einer Wandlereinheit kurzzeitig ein Stromsollwert direkt vorgegeben wird, sodass die entsprechende Wandlereinheit im reinen Stromquellbetrieb läuft und dass die Spannung am Ausgang dieser Wandlereinheit als Erkennungssignal erfasst wird. Dieses Verfahren wird durchgeführt, wenn eine

Parallelschaltung angenommen wird und eine Steuerung als Slave die Spannungsregelung des Masters übernimmt. Die

Steuerung mit kurzzeitig direkt vorgegebenem Stromsollwert arbeitet dabei als Slave. Eine Parallelschaltung liegt vor, wenn die Ausgangsspannung am Ausgang dieser Wandlereinheit weiterhin auf den Wert regelt, den der Spannungsregler der Mastersteuerung vorgibt. Entsteht hingegen eine

Spannungsdifferenz zwischen den Ausgängen, liegt keine

Parallelschaltung vor und der Slave schaltet sofort auf die Spannungsregelung mit eigenem Sollspannungswert zurück. Bei der Entscheidung, ob eine Spannungsdifferenz zwischen den Ausgängen vorliegt, wird günstigerweise eine Toleranz berücksichtigt. Nur wenn diese Toleranz überschritten wird, erfolgt eine Rückschaltung in den ursprünglichen Zustand mit entkoppelten Regelungen.

Günstigerweise entspricht der direkt vorgegebene

Stromsollwert dem Stromsollwert der anderen Wandlereinheit. Damit ist eine einfache Überprüfung möglich, sobald eine der oben beschriebenen Methoden zu dem Ergebnis kommt, dass eine Parallelschaltung vorliegt. Der Stromregler-Sollwert einer Mastersteuerung wird kurzzeitig auf die Slavesteuerung übertragen. Damit sind keine umständlichen Regelschleifen zu berücksichtigen, welche eine Schwingneigung hervorrufen können. Laufen die Ausgangsspannungen der beiden

Wandlereinheiten in diesem Überprüfungsmodus auseinander, so besteht keine Parallelschaltung. Bleiben die

Ausgangsspannungen auf demselben Niveau, so ist die Annahme einer Parallelschaltung bestätigt. Von Vorteil ist es, wenn die Differenz der beiden

Ausgangsspannungen laufend erfasst wird und wenn bei einem Abfall dieser Differenz unter einer Mindestwert ein Erkennungsvorgang für eine mögliche Parallelschaltung der beiden Ausgänge eingeleitet wird. Somit ist sichergestellt, dass eine Parallelschaltung während eines Betriebs der

Stromversorgung sofort erkannt wird. Alternativ dazu wird in vorgegebenen Zeitabständen eine Überprüfung durchgeführt, ob eine Parallelschaltung vorliegt.

Zudem ist es vorteilhaft, wenn bei beiden Wandlereinheiten eine interne Ausgangsspannung erfasst wird, dass bei

erkannter Parallelschaltung die Differenz dieser internen Ausgangsspannungen mit einem vorgegebenen Maximalwert

verglichen wird und dass bei Überschreitung des Maximalwertes eine Abschaltung der Stromversorgung oder eine Aktivierung eines Meldesignals erfolgt. Mit diesem Verfahren wird

geprüft, ob eine Verbindung zwischen den Ausgängen

niederohmig oder hochohmig ausgebildet ist. Eine zu

hochohmige Verbindung könnte zu einer unzulässigen Erhitzung führen, weshalb eine Abschaltung erfolgen sollte. Bei einer Versorgung von Anlagenteilen mit hoher

Verfügbarkeitsanforderung kann es sinnvoll sein, auch in diesem Fall die Stromversorgung weiter zu betreiben und ein Bedienpersonal mittels Meldesignal zu alarmieren.

Die Erfindung wird nachfolgend in beispielhafter Weise unter Bezugnahme auf die beigefügten Figuren erläutert. Es zeigen in schematischer Darstellung:

Weiche Kennlinie einer Wandlereinheit

Zwei Wandlereinheiten mit Parallelschaltmöglichkeit mittels Taster

Zwei Wandlereinheiten mit Parallelschaltmöglichkeit mittels Verbindungsstück

Signalverarbeitung in einer als Slave ausgebildeten Steuerung Fig. 5 Spannungs- und Stromverläufe bei einer Erkennung einer Parallelschaltung während eines

Hochlauf organgs

Fig. 6 Zwei Wandlereinheiten mit automatischer

Parallelschaltungserkennung mittels übergeordneter

Steuerung

Fig. 7 Spannungs- und Stromverläufe mit kurzzeitig

geändertem Stromsollwert einer Wandlereinheit und parallel geschalteten Ausgängen

Fig. 8 Spannungs- und Stromverläufe mit kurzzeitig

geändertem Stromsollwert einer Wandlereinheit ohne parallel geschalteten Ausgängen

Fig. 9 Drei Wandlereinheiten mit

Parallelschaltungserkennung

Fig. 10 Anordnung zur Parallelschaltungserkennung im Betrieb durch Einprägen eines Stromes

Fig. 11 Vereinfachte Anordnung zur

Parallelschaltungserkennung im Betrieb durch Einprägen eines Stromes

Fig. 12 Mechanische Verbindung zweier Ausgänge mittels

Verbindungsstück

Fig. 13 Anordnung dreier Ausgänge mit Hilfskontakten und zwei Verbindungsstücken

Fig. 14 Mechanische Verbindung zweier Ausgänge mittels

Verbindungsstück und einem Betätigungselement

Fig. 15 Mechanische Verbindung zweier Ausgänge mittels

Verbindungsstück und einem Hilfskontakt mit Signaleinheit

Fig. 16 Mechanische Verbindung zweier Ausgänge mittels

Verbindungsstück und einem Hilfskontakt

Nach dem Stand der Technik weisen Wandlereinheiten

weiche Kennlinie auf, wenn eine Parallelschaltung mehreren Wandlereinheiten erfolgen soll (Fig. 1). Dabei sinkt die Ausgangsspannung U ₀ UT bei steigendem Ausgangsstrom Ι ₀ υτ merklich ab. Die Ausgangsspannungswerte der Wandlereinheiten mit parallel geschalteten Ausgängen werden auf einen

gemeinsamen Wert justiert. Das bewusste Absinken der

Ausgangsspannung U ₀ UT bei steigenden Strom Ι ₀ υτ dient einem Ausgleich von Einstelltoleranzen, Kabelspannungsabfällen etc.

Eine bekannte Zusammenschaltung zweier Wandlereinheiten Wl, W2 ist in Fig. 2 dargestellt. Jede Wandlereinheit Wl bzw. W2 liefert am dazugehörigen Ausgang OUTi bzw. OU ₂ eine

einstellbare Ausgangsspannung gegenüber Masse GND.

Angesteuert wird jede Wandlereinheit Wl bzw. W2 mittels einer eigenen Steuerung Si bzw. S ₂ , wobei jede Steuerung Si bzw. S ₂ einen Spannungsregler und einen Stromregler umfasst. Jeder Steuerung Si bzw. S ₂ sind zunächst ein eigener

Spannungssollwert U _So iii bzw. U _So ii2 und ein eigener

Stromsollwert Isoiii bzw. I _So ii2 vorgegeben. Eine Parallelschaltung der beiden Ausgänge OUTi bzw. OUT ₂ erfolgt mittels eines Tasters T. Dabei werden gleichzeitig die beiden Steuerungen Si, S ₂ in der Weise

zusammengeschaltet, dass die eine Steuerung S ₂ die Sollwerte Usoin bzw. Isoiii der anderen Steuerung Si übernimmt. Die beiden Wandlereinheiten Wl, W2 werden also durch Betätigung eines Tasters T in einen Parallelbetrieb umgeschaltet.

In einer Variante der vorliegenden Erfindung geschieht die Zusammenschaltung der beiden Wandereinheiten Wl, W2 mittels eines Verbindungsstücks VS (Fig. 3) . Jede Wandlereinheit Wl, W2, weist eine Steuerung Si bzw. S ₂ mit einer jeweiligen Sensoreinheit serii bzw. sen ₂ auf. Mittels der jeweiligen Sensoreinheit serii bzw. sen ₂ erfolgt eine laufende Erfassung der ausgangsseitigen Spannung Ui bzw. U ₂ und des Stromes Ii bzw. I ₂ . Jeder Steuerung Si bzw. S2 sind für eine Spannungs- und eine Stromregelung jeweils ein eigener Spannungssollwert U _So iii bzw. U _So ii2 und ein eigener Stromsollwert Isoiii bzw. Isoii2 vorgegeben. Im Beispiel gemäß Fig. 3 ist die erste Steuerung Si der ersten Wandlereinheit Wl als Master festgelegt und die zweite Steuerung S2 der zweiten Wandlereinheit W2 fungiert als Slave.

Die beiden Ausgange OUTi, OUT2 der beiden Wandler Wl, W2 sind mittels eines Verbindungsstück VS parallelschaltbar. Ein Anbringen des Verbindungsstücks VS aktiviert dabei einen Hilfskontakt HK, welcher mit der zweiten Steuerung S2

verbunden ist. Auf diese Weise erhält die zweite Steuerung S2 ein Erkennungssignal, ob eine Parallelschaltung vorliegt. Zur Auswertung des Erkennungssignals umfasst die zweite Steuerung S2 eine Überwachungseinheit. Sobald die zweite Steuerung S2 eine Parallelschaltung erkennt, erfolgt beispielsweise mittels elektronisch angesteuerten Schaltern eine Umschaltung von den eigenen Sollwerten U _So ii2, Isoii2 auf die Sollwerte Usoiii _/ Isoiii der Mastersteuerung Si.

Die Signalabfolge dieses Vorgangs ist in Fig. 4 dargestellt. Einer Umschalteinrichtung 1, welche von der als Slave

ausgebildeten Steuerung S2 angesteuert bzw. umfasst ist, sind sowohl die eigenen Sollwerte U _So ii2, Isoii2 als auch die

Sollwerte U _So iii _/ Isoiii der Mastersteuerung Si zugeführt.

Mittels Überwachungseinheit 4 wird während eines

HochlaufVorgangs oder im laufenden Betrieb festgestellt, ob eine Parallelschaltung vorliegt. Dabei wird ein

entsprechendes Ergebnissignal p der Umschalteinrichtung 1 zugeführt. Abhängig davon, ob eine Parallelschaltung erkannt wurde, erfolgt eine Vorgabe der entsprechenden Sollwerte Usoiii/ Isoiii bzw. U _So ii2, Isoii2 an den Leistungsteil 5 der zum Slave S2 gehörenden Wandlereinheit W2. Am Ausgang 6 liegt dann die gewünschte Ausgangsspannung U2 an. Zur Erkennung einer Parallelschaltung während eines Hochlaufs werden mehrere Wandlereinheiten nacheinander aktiviert. Die entsprechenden Spannungs- und Signalverläufe für vier

Wandlereinheiten sind in Fig. 5 dargestellt. Die Startsignale StUi, STU ₂ , StÖ ₃ , STU ₄ zum Hochfahren der einzelnen

Wandlereinheiten weisen zueinander einen zeitlichen Abstand auf. Während des Hochfahrens der ersten Wandlereinheit steigt die Ausgangspannung Ui am ersten Ausgang mit einer Rampe bis zur vorgegeben Sollspannung an. In den anderen

Wandlereinheiten wird währenddessen die Spannung am

jeweiligen Ausgang überwacht. Wenn sich keine

Spannungsänderungen ergeben, erfolgt das Hochlaufen der zweiten Wandlereinheit. Während die Spannung U ₂ am Ausgang der zweiten Wandlereinheit ansteigt, wird nach einer

Erkennungszeit t _e zum Zeitpunkt ti erkannt, dass auch die Spannung U3 am Ausgang der dritten Wandlereinheit ansteigt. Daraus wird in der Überwachungseinheit geschlossen, dass die Ausgänge der zweiten und dritten Wandlereinheit parallel geschaltet sind. Der Start der dritten Wandlereinheit wird daher gegenüber dem gestrichelt eingezeichneten, ursprünglich vorgesehen Zeitpunkt vorverlegt. Zuletzt wird die vierte Wandlereinheit hochgefahren.

Das Einschalten von Lasten mit sehr großen Kapazitäten kommt in einer ersten Einschaltphase einem Kurzschluss gleich.

Deshalb ist es in solchen Fällen vorteilhaft, die Überprüfung des Gleichlaufes der Ausgangsspannungen auch dann

fortzuführen, wenn beim Einschalten eines Ausganges ein

Kurzschluss erkannt wird. Wird in Folge nach der vorgegebenen Wartezeit der nächste Ausgang aktiviert und das Ergebnis der Spannungsüberwachung zeigt ebenfalls einen Kurzschluss, so besteht die Möglichkeit dass beide Ausgänge an einem sehr großen Kondensator angeschlossen sind. Der Gleichlauf der Ausgangsspannungen kann somit erst bei erfolgtem Aufladen eines Lastkondensators bis zu einem vordefinierten

Spannungswert eindeutig erkannt werden. Dieser vordefinierte Spannungswert liegt vorteilhafterweise deutlich oberhalb der Summe aller Auswertetoleranzen der einzelnen

Ausgangsspannungen .

In Fig. 6 sind zwei zusammenschaltbare Wandlereinheiten Wl, W2 mit einer übergeordneten Steuerung STR dargestellt. Der übergeordneten Steuerung STR sind die Istwerte der Spannungen Ui, U2 und der Ströme Ii, I ₂ an den Ausgängen OUTi, OUT2, der Wandlereinheiten Wl, W2 zugeführt. Abhängig davon, ob eine Parallelschaltung vorliegt, werden der als Slave

ausgebildeten zweiten Steuerung S2 eigene Sollwerte U _So ii2, Isoii2 oder die Sollwerte U _So iii _/ Isoiii der Mastersteuerung Si zugeführt. Diese Umschaltung erfolgt mittels übergeordneter Steuerung STR, wobei die Sollwerte U _So iii _/ Isoiii der

Mastersteuerung Si mittels einer Sollwertbeeinflussung B modifizierbar sind. Beispielsweise kann damit der zweiten

Steuerung S2 kurzzeitig ein modifizierter Stromsollwert I' _S oii2 zugeführt werden, um eine angenommene Parallelschaltung zu verifizieren . Zusätzlich ist die übergeordnete Steuerung STR mit einer Signalisierungseinheit Sig zur Datenübertragung an eine

Leittechnik verbunden.

Signalverläufe zur Verifizierung einer Parallelschaltung durch kurzzeitige Änderung des Stromsollwerts I' _S oii2 für die zweite Steuerung S2 sind in den Fig. 7 und 8 dargestellt.

Fig. 7 zeigt die Verläufe bei parallel geschalteten

Ausgängen. Mittels Sollwertbeeinflussung B wird der

Stromsollwert I' _S oii2 für die zweite Steuerung S2 kurzzeitig reduziert. Die beiden Spannungen Ui, U2 an den beiden

Ausgängen bleiben gleich, wobei der ersten Wandlereinheit Wl als Folge einer geringfügig abfallenden Ausgangsspannung vom Spannungsregler der Steuerung SI ein höherer Stromsollwert Isoiii vorgegeben wird, um das Spannungsniveau zu halten. Die Auswertung der Reglerreaktion führt zur Schlussfolgerung, ob eine Parallelschaltung vorliegt oder nicht. Anders verhält es sich, wenn keine Parallelschaltung

vorliegt, wie in Fig. 8 dargestellt. Ein kurzzeitiges

Absenken des Stromsollwertes I' _S oii2 für die zweite Steuerung S 2 führt lediglich dazu, dass auch die Spannung U2 am Ausgang der zweiten Wandlereinheit W2 sinkt. Die Spannung U i und der Sollstromwert I soii i der ersten Wandlereinheit Wl bleiben unbeeinflusst .

Fig. 9 zeigt einen Aufbau mit drei Wandlereinheiten Wl, W2, W3. An den Ausgängen liegen drei Spannungen U i , U ₂ , U3 an, welche mit einer Sensoreinheit sen erfasst werden. Eine erste Auswertelogik Abs wertet eine Veränderung der absoluten

Spannungswerte aus, wohingegen eine zweite Auswertelogik Diff Veränderungen der Differenzen dieser Spannungswerte

auswertet. Die erste Auswertelogik Abs überwacht insbesondere während eines Hochlaufs der Stromversorgung die Spannungen an den Ausgängen. Der ersten Auswertelogik Abs sind Sollwerte Solll als Grenzwerte zugeführt, ab welchen die Entscheidung getroffen wird, ob eine Parallelschaltung vorliegt oder nicht. Eine vorgebbare Mindestspannung verhindert, dass infolge von Auswertetoleranzen die Erkennung eines

Gleichlaufes von zwei oder mehreren Wandlereinheiten bei zu geringen Absolutwerten nicht eindeutig ist und eine

fehlerhafte Schlussfolgerung gezogen wird.

Die Ergebnisse der beiden Auswertelogiken Abs, Diff werden einer Entscheidungslogik Ent zugeführt, welche anhand der oben erläuterten Kriterien entscheidet, ob eine

Parallelschaltung vorliegt. Dabei werden Sollwerte Soll2 mit Grenzwerten für eine maximale Toleranz von

Differenzspannungen empfangen. Im Falle einer

Parallelschaltung erfolgt die Ausgabe eines Ergebnissignals p . Eine Schaltungsanordnung zum Erkennen einer Parallelschaltung im Betrieb durch Einprägen eines Stromes ist in Fig. 10 dargestellt. Die Stromversorgung umfasst wieder drei

Wandlereinheiten Wl, W2, W3. Ein Kondensator C wird über einen Schalter 7 auf die Spannung einer Hilfsversorgung U _V L aufgeladen. Dann erfolgt hintereinander mittels zweier mehrpoliger Schalter 8, 9 bzw. einer aufeinander abgestimmten Schalteranordnung eine sequenzielle Anschaltung der

Kondensatorspannung an jeweils zwei Ausgänge, wobei

zwischendurch immer wieder eine Aufladung des Kondensators C vorgenommen wird.

Während einer Beaufschlagung zweier Ausgänge mit der

Kondensatorspannung wird ein Entladestrom des Kondensators C erfasst und einer Auswerteeinheit AW zugeführt. Diese

Auswerteeinheit AW vergleicht den erfassten Entladestrom mit einem Vorgabewert VW und gibt ein Meldesignal Ω aus, welches anzeigt, ob eine Verbindung zwischen zwei Ausgängen

niederohmig oder hochohmig ist. Eine Parallelschaltung wird bei niederohmiger Verbindung angenommen. Der Vorgabewert VW wird dabei vorteilhafterweise so eingestellt, dass unter Berücksichtigung der Innenwiderstände der

Ausgangskondensatoren der einzelnen Wandlereinheiten ein minimaler Strom für eine minimale Zeit aus dem Kondensator C fließen muss, ehe im Fall einer nicht erfolgten

Parallelschaltung eine Spannungsänderung an den Ausgängen messbar ist.

Eine vereinfachte Methode ist anwendbar, wenn die Ausgänge der Wandereinheiten Wl, W2, W3 keine niederohmigen

Ausgangskondensatoren aufweisen (Fig. 11) . Wie zu Fig. 10 erläutert, wird an jeweils zwei Ausgänge in sequenzieller Abfolge eine Kondensatorspannung angelegt. Die Schalter 7, 8, 9 werden dabei mittels einer übergeordneten Steuerung STR angesteuert. Während dieses Vorgangs werden den Spannungen Ui, U ₂ , U3 an den Ausgängen der Wandereinheiten Wl, W2, W3 erfasst und über eine Sensoreinheit sen und einer Differenzbildung Ui- U ₂ , U ₂ - U3, Ui- U3 einer Auswertelogik Diff zugeführt. Bei der

Differenzbildung Ui- U ₂ , U ₂ - U3, Ui- U3 werden alle

Spannungsdifferenzen zwischen den einzelnen Ausgängen

ermittelt. Eine nachfolgende Entscheidungslogik Ent wertet aus, ob zwischen zwei Ausgängen eine Parallelschaltung vorliegt. Zu diesem Zweck erhält die Entscheidungslogik Ent synchrone Schaltdaten der Schalter 8,9 von der übergeordneten Steuerung STR, um die ausgewerteten Spannungen Ui, U ₂ , U3 den einzelnen Ausgängen zuordnen zu können.

Fig. 12 zeigt eine Anordnung mit einem Verbindungsstück VS, das zwei Ausgangsklemmen Ki, K ₂ verbindet. Das

Verbindungsstück VS ist günstigerweise aus Kupfer gefertigt und weist in diesem Bespiel eine Bügelform auf. Hinter der zweiten Ausgangsklemme K2 ist ein Hilfskontakt HK angeordnet. Im eingesteckten Zustand ist das Verbindungsstück VS mit diesem Hilfskontakt HK elektrisch leitend verbunden, wodurch ein am Hilfskontakt HK anliegendes Erkennungssignal seinen Signalzustand ändert. Konkret erfolgt eine

Potenzialweiterleitung der Leistungsverbindung auf den

Hilfskontakt HK.

In Fig. 13 ist eine Leiterplatte LP mit drei Wandlerausgänge OUTi, OUT ₂ , OUT ₃ dargestellt. Der erste Wandlerausgang OUT1 weist eine Ausgangsklemme auf, wohingegen die beiden andern Ausgänge OUT ₂ , OUT ₃ jeweils zwei Ausgangsklemmen aufweisen. Zur Verbindung der Ausgänge OUTi , OUT ₂ bzw. OUT ₂ , OUT ₃ sind unterschiedlich ausgeformte Verbindungsstücke VSl, VS2 vorgesehen, sodass immer nur genau definierte Ausgänge OUTi, OUT ₂ bzw. OUT ₂ , OUT ₃ miteinander verschaltbar sind. Fig. 14 zeigt eine Klemmenanordnung mit einem

Betätigungselement HK' . Der Hilfskontakt zur Änderung des Erkennungssignals wird mit diesem Betätigungselement HK' beeinflusst . Sobald zwei Klemmen Ki, K ₂ mittels eines

Verbindungsstücks VS verbunden werden, betätigt dieses

Verbindungsstück VS automatisch das Betätigungselement, wodurch eine Parallelschaltung signalisiert wird.

Alternativ kann das Betätigungselement HK' als magnetisch sensitiver Schalter ausgeführt sein (beispielsweise ein Reed- Relais) . Dabei wird im Verbindungsstück VS ein Magnet an der Stelle angeordnet, der im Fall einer Parallelschaltung der Ausgänge mittels Verbindungsstück VS den magnetischen Sensor aktiviert. Bei der Anordnung von zwei oder mehr Sensoren können unterschiedliche Ausführungen der Verbindungsstücke VS erkannt werden. Dies ist etwa von Vorteil, wenn ein

modifiziertes Verbindungsstück VS mehr als zwei Ausgänge verbindet, die nicht direkt nebeneinander platziert sind.

Eine solche Mehrfachverbindung erfordert eine andere Master- Slave-Zuordnung der Steuerungen als eine Verbindung zweier Ausgänge mittels eines einfachen Verbindungsstücks VS . Eine Variante, um eine Parallelschaltung noch vor der

Kontaktierung der Leistungsausgänge zu erfassen, ist in Fig. 15 dargestellt. Zwei Klemmen Ki, K ₂ sind wieder mittels eines Verbindungsstücks VS verbindbar. Ein Hilfskontakt HK ist vor einer Aufnahmeöffnung der zweiten Klammer K ₂ angeordnet.

Zudem besteht der Hilfskontakt HK aus zwei Einzelkontakten, die mittels Verbindungsstück VS kurz geschossen werden.

Ein Einzelkontakt wird auf eine Referenzspannung Refl gelegt.

Der andere Einzelkontakt liegt über einen Pull-down an einer Masse. Eine Verbindung der beiden Einzelkontakte mittels

Verbindungsstück VS ist über einen Komparator feststellbar.

Wird das Verbindungsstück VS in die Klemme K ₂ geschoben, sodass auch eine Verbindung mit der zweiten Ausgangsspannung

U ₂ vorliegt, weisen beide Einzelkontakte das Potenzial dieser Ausgangsspannung U ₂ auf. In einem Komparator, dem die zweite

Ausgangsspannung U ₂ ebenfalls zugeführt ist, wird auch diese Änderung erfasst, wodurch sichergestellt ist, dass das richtige Verbindungsstück VS in die Klemme K ₂ gesteckt wurde.

Fig. 16 zeigt eine Anordnung mit einem Mikroschalter HK' ' , der vor einer Klemme Ki angeordnet ist. Das Plazieren dieses Mikroschalters HK' ' erfolgt in der Weise, dass beim

Einstecken eines vorgesehen Verbindungsstücks VS ein Kontakt zwischen Verbindungsstück VS und Mikroschalter HK' '

unvermeidbar ist.

Zur Parallelschaltung sind auch bekannte Doppelklemmen einsetzbar, wenn diese entsprechend modifiziert werden.

Solche Doppelklemmen sind in einem gemeinsamen Gehäuse angeordnet. In dem Gehäuse erstreckt sich über die Breite beider Klemmen ein Schlitz, in den gefederte Anschlüsse beider Klemmen hineinragen. Verbunden werden die

Klemmenkontakte, indem in den Schlitz ein

Verbindungsblättchen eingeschoben wird. Für die vorliegende Erfindung ist in dem Schlitz zusätzlich ein Hilfskontakt zur Beeinflussung eines Erkennungssignals vorzusehen.

Alle Ausführungen, die in Bezug auf zwei, drei oder vier Wandlereinheiten beschrieben sind, gelten in gleicher Weise für mehr Wandlereinheiten. Die Überprüfungsanordnungen sind dann entsprechend zu erweitern und die Überprüfungsverfahren sind sequenziell für alle möglichen Parallelverbindungen der einzelnen Ausgänge durchzuführen.