Die vorliegende Erfindung betrifft das Gebiet der unterbrechungsfreien Spannungsversorgung.The present invention relates to the field of uninterruptible power supply.
In modernen Netzwerkarchitekturen, welche auf der Basis des Internetprotokolls (IP) arbeiten, werden oft elektrische Komponenten wie beispielsweise Netzwerkserver eingesetzt, die unterbrechungsfrei mit elektrischer Spannung zu versorgen sind. Zur Sicherung des unterbrechungsfreien Betriebs derartiger Netzelemente kann beispielsweise das in 1 dargestellte System zur unterbrechungsfreien Wechselspannungsversorgung (UWV) eingesetzt werden.In modern network architectures, which work on the basis of the Internet Protocol (IP), often electrical components such as network servers are used, which are to be supplied without interruption with electrical voltage. To ensure the uninterrupted operation of such network elements, for example, in 1 shown system for uninterruptible AC power supply (UWV) are used.
Das System umfasst einen eingangsseitig angeordneten Gleichrichter 101, dem ein Energiespeicher 105 mit mehreren hintereinander geschalteten Energiespeicherzellen und ein Wechselrichter 103 nachgeschaltet sind. Im Netzbetrieb wird dem Gleichrichter 101 von einem Wechselspannungsübergabepunkt aus eine Netzspannung zugeführt, welche zum Laden des Energiespeichers 105 und zur Versorgung des Wechselrichters gleichgerichtet wird. Die resultierende Gleichspannung wird nach einer Wechselrichtung durch den Wechselrichter 103 einem Leistungsversorgungsteil 107, beispielsweise einem Schaltnetzteil, zugeführt. Das Leistungsversorgungsteil 107 erzeugt auf der Basis der Wechselspannung eine Gleichspannung zur Versorgung der an das Leistungsversorgungsteil 107 angeschlossenen elektrischen Komponenten. Hierzu kann eine weitere Spannungsumsetzung vorgesehen sein, sodass in dem in 1 dargestellten System bis zu vier verlustbehaftete Spannungsumsetzungen durchgeführt werden.The system comprises a rectifier arranged on the input side 101 , which is an energy store 105 with several energy storage cells connected in series and an inverter 103 are downstream. In mains operation, the rectifier 101 supplied from an AC voltage transfer point from a mains voltage, which for charging the energy storage 105 and rectified to supply the inverter. The resulting DC voltage will change to an inverter direction 103 a power supply part 107 , For example, a switching power supply fed. The power supply part 107 generates a DC voltage to supply to the power supply part based on the AC voltage 107 connected electrical components. For this purpose, a further voltage conversion can be provided, so that in the in 1 shown system up to four lossy voltage transformations are performed.
Die Anzahl der Spannungsumsetzungen könnte bei einer Umstellung von einer Wechselspannungsversorgung auf eine Gleichspannungsversorgung mit einer Amplitude von beispielsweise 400 V reduziert werden. Denn dann könnte die durch den in 1 dargestellten Gleichrichter 101 erzeugte Gleichspannung ohne eine Zwischenwechselrichtung unmittelbar dem Leistungsversorgungsteil 107 zugeführt werden. Das hat jedoch zur Folge, dass der Gleichrichter 101 sowohl zum Laden des Energiespeichers 105 als auch zum Versorgen des Leistungsversorgungsteils 107 mit Gleichspannung eingesetzt wird und daher geeignet zu dimensionieren ist.The number of voltage conversions could be reduced when switching from an AC supply to a DC supply having an amplitude of, for example, 400V. Because then that could be due to the in 1 illustrated rectifier 101 generated DC voltage without an intermediate change direction directly to the power supply part 107 be supplied. However, this has the consequence that the rectifier 101 both for charging the energy storage 105 as well as for supplying the power supply part 107 is used with DC voltage and therefore is suitable to dimension.
Es ist die Aufgabe der vorliegenden Erfindung, ein effizientes Konzept zur unterbrechungsfreien Bereitstellung einer Notspannung für die unterbrechungsfreie Versorgung einer elektrischen Komponente mit elektrischer Energie zu schaffen.It is the object of the present invention to provide an efficient concept for the uninterrupted provision of an emergency voltage for the uninterruptible supply of an electrical component with electrical energy.
Diese Aufgabe wird durch die Merkmale der unabhängigen Ansprüche gelöst. Vorteilhafte Ausführungsbeispiele der Erfindung sind Gegenstand der abhängigen Ansprüche.This object is solved by the features of the independent claims. Advantageous embodiments of the invention are the subject of the dependent claims.
Die Erfindung basiert auf der Erkenntnis, dass die unterbrechungsfreie Spannungsversorgung effizient durch eine Entkopplung einer Netzspannung von einer Notspannung realisiert werden kann. Dadurch kann beispielsweise ein Energiespeicher, welcher die Notspannung bereitstellt, im Netzbetrieb von der Netzspannung entkoppelt werden, sodass eine gleichzeitige Zusammenschaltung der Netzspannung und der Notspannung möglich ist. Auf diese Weise kann die unterbrechungsfreie Spannungsversorgung einfach und effizient realisiert werden.The invention is based on the recognition that the uninterruptible power supply can be efficiently realized by decoupling a mains voltage from an emergency voltage. As a result, for example, an energy store, which provides the emergency voltage, are decoupled in the network operation of the mains voltage, so that a simultaneous interconnection of the mains voltage and the emergency voltage is possible. In this way, the uninterruptible power supply can be realized easily and efficiently.
Gemäß einem Aspekt betrifft die Erfindung eine Vorrichtung zur unterbrechungsfreien Bereitstellung einer Notspannung bei Ausfall einer Netzspannung. Die Vorrichtung umfasst ein Koppelnetzwerk, das einen Netzspannungseingang, einen Notspannungseingang und einen Spannungsausgang zum Ausgeben der Notspannung, beispielsweise bei Ausfall der Netzspannung, aufweist. Der Netzspannungseingang und der Notspannungseingang können mit dem Spannungsausgang elektrisch gekoppelt sein, wobei der Notspannungseingang von dem Netzspannungseingang elektrisch entkoppelt ist. Die Vorrichtung kann ferner einen Energiespeicher umfassen, welcher zur Bereitstellung der Notspannung mit dem Notspannungseingang elektrisch gekoppelt oder koppelbar ist. Die Netzspannung ist hingegen an den Netzspannungseingang des Koppelnetzwerkes anlegbar.According to one aspect, the invention relates to a device for the uninterrupted provision of an emergency voltage in the event of a mains voltage failure. The device comprises a coupling network having a mains voltage input, an emergency voltage input and a voltage output for outputting the emergency voltage, for example in the event of mains voltage failure. The mains voltage input and the emergency voltage input may be electrically coupled to the voltage output, the emergency voltage input being electrically decoupled from the mains voltage input. The device may further comprise an energy store, which is electrically coupled or coupled to provide the emergency voltage to the emergency voltage input. The mains voltage, however, can be applied to the mains voltage input of the coupling network.
Die elektrische Kopplung kann beispielsweise dann vorliegen, falls sich ein Stromfluss zwischen dem Notspannungseingang und dem Spannungsausgang bzw. zwischen dem Netzspannungseingang und dem Spannungsausgang ausbilden kann. Die elektrische Kopplung kann beispielsweise durch eine elektrische Verbindung oder durch einen elektrischen Strompfad, welcher bidirektional oder unidirektional sein kann, implementiert werden.The electrical coupling can be present, for example, if a current flow can form between the emergency voltage input and the voltage output or between the mains voltage input and the voltage output. The electrical coupling may be implemented, for example, by an electrical connection or by an electrical current path, which may be bidirectional or unidirectional.
Die elektrische Entkopplung kann dann vorliegen, wenn beispielsweise zwischen dem Netzspannungseingang und dem Notspannungseingang kein messbarer elektrischer Strom fließt oder ein elektrischer Strom fließt, dessen Amplitude geringer als eine Amplitude eines elektrischen Stroms ist, welcher sich bei einer elektrischen Kopplung ausbilden würde. Die elektrische Entkopplung kann beispielsweise durch eine Unterbrechung einer elektrischen Verbindung oder durch eine Unterbrechung eines Stromflusses, beispielsweise durch eine in Sperrrichtung geschaltete Diode, implementiert werden.The electrical decoupling may be present when, for example, between the mains voltage input and the emergency voltage input no measurable electric current flows or an electric current flows whose amplitude is less than an amplitude of an electric current, which would form at an electrical coupling. The electrical decoupling can be implemented for example by interrupting an electrical connection or by interrupting a current flow, for example by a reverse-connected diode.
Zur Anlegung der Netzspannung an den Netzspannungseingang kann der Netzspannungseingang beispielsweise mit einem Wechselspannungsübergabepunkt verbunden bzw. elektrisch gekoppelt werden. Die Netzspannung ist beispielsweise eine Wechselspannung, deren Amplitude 230 V oder 120 V betragen kann. Die Notspannung ist hingegen eine Gleichspannung, welche durch den Energiespeicher geliefert wird. To apply the mains voltage to the mains voltage input of the mains voltage input can for example be connected to an AC voltage transfer point or electrically coupled. The mains voltage is, for example, an AC voltage whose amplitude can be 230 V or 120 V. The emergency voltage, however, is a DC voltage, which is supplied by the energy storage.
Gemäß einer Ausführungsform sind der Netzspannungseingang und der Notspannungseingang gleichzeitig und/oder dauerhaft elektrisch mit dem Spannungsausgang gekoppelt. Da der Netzspannungseingang von dem Notspannungseingang entkoppelt ist, können die Netzspannung und die Notspannung dem Koppelnetzwerk zugeleitet, d. h. zusammengeschaltet, werden.According to one embodiment, the mains voltage input and the emergency voltage input are simultaneously and / or permanently electrically coupled to the voltage output. Since the mains voltage input is decoupled from the emergency voltage input, the mains voltage and the emergency voltage can be supplied to the coupling network, i. H. be interconnected.
Gemäß einer Ausführungsform umfasst die Vorrichtung einen Ladegleichrichter zum Laden des Energiespeichers durch eine Gleichrichtung der Netzspannung. Der Ladegleichrichter dient beispielsweise dem Laden des Energiespeichers oder dem Aufrechterhalten der darin gespeicherten Ladung. Mit anderen Worten ausgedrückt wird der Ladegleichrichter gemäß einer Ausführungsform nicht zur Versorgung eines Leistungsversorgungsteils mit elektrischer Spannung verwendet.According to one embodiment, the device comprises a charging rectifier for charging the energy store by rectifying the mains voltage. The charging rectifier is used, for example, to charge the energy storage or to maintain the charge stored therein. In other words, according to one embodiment, the charging rectifier is not used to supply a power supply part with electrical voltage.
Gemäß einer Ausführungsform kann der Ladegleichrichter zwischen den Netzspannungseingang und den Notspannungseingang geschaltet sein. Insbesondere kann der Ladegleichrichter eingangsseitig parallel zu dem Koppelnetzwerk angeordnet sein, um den Energiespeicher mit elektrischer Ladung zu versorgen.According to one embodiment, the charging rectifier may be connected between the mains voltage input and the emergency voltage input. In particular, the charging rectifier can be arranged on the input side parallel to the coupling network in order to supply the energy store with electrical charge.
Gemäß einer Ausführungsform kann der Ladegleichrichter derart dimensioniert sein, dass ein maximaler Ladegleichrichterstrom gleich oder geringer als ein maximaler Energiespeicherstrom ist. Der maximale Ladegleichrichterstrom ist derjenige Gleichrichterstrom, der maximal bei einer Nennbelastung des Ladegleichrichters durch diesen abgegeben werden kann. Der maximale Energiespeicherstrom ist hingegen derjenige Energiespeicherstrom, welcher bei einer Nennbelastung des Energiespeichers durch diesen maximal abgegeben werden kann. Somit kann der Ladegleichrichter geringe Dimensionen aufweisen.According to an embodiment, the charging rectifier may be dimensioned such that a maximum charging rectifier current is equal to or less than a maximum energy storage current. The maximum charging rectifier current is the rectifier current that can be delivered by the charging device at a maximum load of the charging rectifier. The maximum energy storage current, however, is that energy storage current which can be given by a maximum load of the energy storage device at a nominal load. Thus, the charging rectifier may have small dimensions.
Gemäß einer Ausführungsform kann das Koppelnetzwerk ausgebildet sein, die an dem Netzspannungseingang anliegende Netzspannung, welche eine Wechselspannung ist, gleichzurichten, und am Spannungsausgang eine gleichgerichtete Spannung auszugeben. Somit kann das Koppelnetzwerk auch im Netzbetrieb, d. h. bei Vorliegen der Netzspannung, am Spannungsausgang eine Gleichspannung zur Versorgung der dem Koppelnetzwerk nachschaltbaren elektrischen Komponenten mit einer Gleichspannung von beispielsweise 400 V oder weniger ausgeben.According to one embodiment, the coupling network may be configured to rectify the mains voltage applied to the mains voltage input, which is an alternating voltage, and to output a rectified voltage at the voltage output. Thus, the coupling network in the network operation, d. H. in the presence of the mains voltage, output at the voltage output a DC voltage for supplying the coupling network nachschaltbaren electrical components with a DC voltage of, for example, 400 V or less.
Gemäß einer Ausführungsform kann das Koppelnetzwerk ausgebildet sein, die Notspannung am Spannungsausgang auszugeben, wenn eine Amplitude der Netzspannung geringer als eine Amplitude der Notspannung oder geringer als ein Amplitudenschwellwert ist. Dies kann beispielsweise mittels eines Diodennetzwerkes implementiert werden, welches derart beschaltete Dioden aufweist, dass die jeweils höhere Spannung zum Ausgang des Diodennetzwerkes durchgeschaltet wird. Das Koppelnetzwerk kann jedoch einen Vergleicher aufweisen, welcher einen Amplitudenvergleich durchführen kann.According to one embodiment, the coupling network may be configured to output the emergency voltage at the voltage output when an amplitude of the mains voltage is less than an amplitude of the emergency voltage or less than an amplitude threshold value. This can be implemented, for example, by means of a diode network having diodes connected in such a way that the respective higher voltage is switched through to the output of the diode network. However, the coupling network may include a comparator which can perform an amplitude comparison.
Gemäß einer Ausführungsform kann das Koppelnetzwerk einen Schalter, beispielsweise einen Leistungsdiodenschalter, aufweisen, welcher die Netzspannung oder die Notspannung zum Ausgang durchschaltet. Somit kann der Ausgang des Koppelnetzwerkes allstromfähig sein und zur Versorgung der dem Spannungsausgang nachschaltbaren elektrischen Komponenten mit Gleich- oder mit Wechselspannung vorgesehen sein.According to one embodiment, the coupling network may comprise a switch, for example a power diode switch, which switches the mains voltage or the emergency voltage to the output. Thus, the output of the coupling network can be all-current capable and be provided for supplying the voltage output nachschaltbaren electrical components with DC or AC voltage.
Gemäß einer Ausführungsform kann das Koppelnetzwerk ein Diodennetzwerk umfassen, das ausgebildet ist, den Notspannungseingang von dem Netzspannungseingang und/oder den Netzspannungseingang von dem Notspannungseingang elektrisch zu entkoppeln sowie den Netzspannungseingang und den Notspannungseingang mit dem Spannungsausgang elektrisch zu koppeln. Das Diodennetzwerk kann beispielsweise in Flussrichtung oder in Sperrrichtung geschaltete Dioden aufweisen, um die jeweilige elektrische Kopplung sowie die elektrische Entkopplung zu realisieren. Die elektrischen Kopplungen und die elektrische Entkopplung können somit passiv realisiert werden, was eine sichere Durchschaltung der Notspannung an den Spannungsausgang auch bei einem Ausfall der Netzspannung ermöglicht.According to one embodiment, the coupling network may comprise a diode network configured to electrically decouple the emergency voltage input from the mains voltage input and / or the mains voltage input from the emergency voltage input, as well as to electrically couple the mains voltage input and the emergency voltage input to the voltage output. The diode network can have, for example, diodes connected in the direction of flow or in the reverse direction in order to realize the respective electrical coupling as well as the electrical decoupling. The electrical couplings and the electrical decoupling can thus be realized passively, which allows safe switching through the emergency voltage to the voltage output even in the event of a mains voltage failure.
Gemäß einer Ausführungsform kann das Koppelnetzwerk einen Gleichrichter, beispielsweise einen Brückengleichrichter, aufweisen, welcher dem Netzspannungseingang zum Gleichrichten der Netzspannung und zum Entkoppeln des Notspannungseingangs von dem Netzspannungseingang und/oder umgekehrt nachgeschaltet ist. Gemäß einer Ausführungsform ist der Energiespeicher von einem Ausgang des Gleichrichters entkoppelt, um zu verhindern, dass die durch den Gleichrichter bereitgestellte Gleichspannung dem Energiespeicher zugeführt wird. Gemäß einer weiteren Ausführungsform kann die Ausgangsspannung des Gleichrichters, gegebenenfalls nach einer Umsetzung auf einen niedrigeren Amplitudenwert, ebenfalls zum Laden des Energiespeichers bzw. zum Aufrechterhalten der darin gespeicherten elektrischen Ladung verwendet werden. Der Gleichrichter kann beispielsweise derart geschaltete Gleichrichterdioden aufweisen, dass neben der Gleichrichtung gleichzeitig eine Entkopplung des Netzspannungseingangs von dem Notspannungseingang und/oder umgekehrt realisiert wird.According to one embodiment, the coupling network may comprise a rectifier, for example a bridge rectifier, which is connected downstream of the mains voltage input for rectifying the mains voltage and for decoupling the emergency voltage input from the mains voltage input and / or vice versa. According to one embodiment, the energy store is decoupled from an output of the rectifier in order to prevent the DC voltage provided by the rectifier from being supplied to the energy store. According to a further embodiment, the output voltage of the rectifier, optionally after a conversion to a lower amplitude value, also be used to charge the energy storage or to maintain the electrical charge stored therein. The rectifier may have, for example, rectifier diodes connected in such a way that decoupling of the mains voltage input from the emergency voltage input and / or vice versa is simultaneously implemented in addition to the rectification.
Gemäß einer Ausführungsform umfasst der Gleichrichter eine erste Hintereinanderschaltung einer ersten Diode und einer zweiten Diode, und eine zweite Hintereinanderschaltung einer dritten Diode und einer vierten Diode, wobei der Netzspannungseingang einen ersten Netzspannungseingangsanschluss und einen zweiten Netzspannungseingangsanschluss aufweist, wobei der erste Netzspannungseingangsanschluss zwischen die erste und die zweite Diode geschaltet ist und wobei der zweite Netzspannungseingangsanschluss zwischen die dritte Diode und die vierte Diode geschaltet ist. Der Gleichrichter weist somit einen Brückenaufbau auf, welcher zur Gleichrichtung einer einphasigen Netzspannung vorgesehen ist. Zur Gleichrichtung von mehrphasigen, beispielsweise dreiphasigen, Netzspannungen können weitere Hintereinanderschaltungen von Dioden vorgesehen sein.According to one embodiment, the rectifier comprises a first series connection of a first diode and a second diode, and a second series connection of a third diode and a fourth diode, wherein the mains voltage input has a first mains voltage input terminal and a second mains voltage input terminal, wherein the first mains voltage input terminal between the first and the second diode is connected and wherein the second mains voltage input terminal is connected between the third diode and the fourth diode. The rectifier thus has a bridge structure, which is provided for rectifying a single-phase mains voltage. For rectification of polyphase, for example three-phase, mains voltages further series connections of diodes can be provided.
Gemäß einer Ausführungsform kann der Spannungsausgang des Koppelnetzwerkes einen ersten Spannungsausgangsanschluss und einen zweiten Spannungsausgangsanschluss aufweisen, wobei der Notspannungseingang einen ersten Notspannungseingangsanschluss und einen zweiten Notspannungseingangsanschluss aufweisen kann, wobei der erste Notspannungseingangsanschluss mit dem ersten Spannungsausgangsanschluss über eine Flussrichtung geschaltete Diode verbunden sein kann, und/oder wobei der zweite Notspannungseingangsanschluss mit dem zweiten Spannungsausgangsanschluss über eine in Sperrrichtung geschaltete Diode verbunden sein kann. Die in Flussrichtung geschaltete Diode zwischen dem ersten Notspannungseingangsanschluss und dem ersten Spannungsausgangsanschluss verhindert eine Rückwirkung des ersten Spannungsausgangsanschlusses auf den ersten Notspannungseingangsanschluss, an welchem beispielsweise ein positives Notspannungspotenzial bereitgestellt wird. In Analogie hierzu verhindert die in Sperrrichtung geschaltete Diode eine Rückwirkung des zweiten Notspannungseingangsanschlusses auf den zweiten Spannungsausgangsanschluss.According to one embodiment, the voltage output of the coupling network may include a first voltage output terminal and a second voltage output terminal, wherein the emergency voltage input may include a first emergency voltage input terminal and a second emergency voltage input terminal, wherein the first emergency voltage input terminal may be connected to the first voltage output terminal via a diode connected to the drain, and / or wherein the second emergency voltage input terminal may be connected to the second voltage output terminal via a reverse-connected diode. The diode connected in the flow direction between the first emergency voltage input terminal and the first voltage output terminal prevents the first voltage output terminal from reacting on the first emergency voltage input terminal to which, for example, a positive emergency voltage potential is provided. In analogy with this, the reverse-connected diode prevents a reaction of the second emergency voltage input terminal to the second voltage output terminal.
Gemäß einer Ausführungsform kann der Notspannungseingang einen ersten Notspannungseingangsanschluss und einen zweiten Notspannungseingangsanschluss aufweisen, wobei der Energiespeicher zwischen den ersten Notspannungseingangsanschluss und den zweiten Notspannungseingangsanschluss geschaltet ist. Der Energiespeicher kann somit parallel zu dem Notspannungseingang geschaltet sein.According to one embodiment, the emergency voltage input may include a first emergency voltage input terminal and a second emergency voltage input terminal, wherein the energy storage is connected between the first emergency voltage input terminal and the second emergency voltage input terminal. The energy store can thus be connected in parallel to the emergency voltage input.
Gemäß einer Ausführungsform kann dem Netzspannungseingang des Koppelnetzwerkes ein Schutz-Schalter vorgeschaltet sein, um das Koppelnetzwerk beispielsweise von einem Wechselspannungsübergabepunkt bei Überstrom oder Kurzschluss zu entkoppeln. Optional kann zusätzlich ein Schutzschalter für den Notspannungseingang 309 angeordnet werden.According to one embodiment, the mains voltage input of the coupling network may be preceded by a protective switch in order to decouple the coupling network, for example from an AC voltage transfer point in the event of overcurrent or short circuit. Optionally, an additional circuit breaker for the emergency voltage input 309 to be ordered.
Gemäß einem weiteren Aspekt betrifft die Erfindung ein Leistungsversorgungsteil, beispielsweise ein Schaltnetzteil, zur unterbrechungsfreien Versorgung einer elektrischen Komponente mit einer Notspannung bei Ausfall einer Netzspannung. Das Leistungsversorgungsteil umfasst ein Koppelnetzwerk, das einen Netzspannungseingang, einen Notspannungseingang und einen Spannungsausgang zum Ausgeben der Notspannung aufweist, wobei der Netzspannungseingang und der Notspannungseingang mit dem Spannungsausgang elektrisch gekoppelt sind, wobei der Notspannungseingang von dem Netzspannungseingang elektrisch entkoppelt ist, wobei die Notspannung an den Notspannungseingang anlegbar ist, und wobei die die Netzspannung an den Netzspannungseingang anlegbar ist.According to a further aspect, the invention relates to a power supply part, for example a switching power supply, for the uninterruptible supply of an electrical component with an emergency voltage in the event of a mains voltage failure. The power supply part comprises a coupling network having a mains voltage input, an emergency voltage input and a voltage output for outputting the emergency voltage, the mains voltage input and the emergency voltage input being electrically coupled to the voltage output, the emergency voltage input being electrically decoupled from the mains voltage input, the emergency voltage being applied to the emergency voltage input can be applied, and wherein the mains voltage can be applied to the mains voltage input.
Weitere Merkmale des Koppelnetzwerkes des Leistungsversorgungsteils können den Merkmalen des Koppelnetzwerkes der Vorrichtung zur unterbrechungsfreien Bereitstellung einer Notspannung bei Ausfall einer Netzspannung entsprechen. Insbesondere ausgedrückt kann das Koppelnetzwerk der Vorrichtung zur unterbrechungsfreien Bereitstellung einer Notspannung in einem Leistungsversorgungsteil untergebracht werden.Further features of the coupling network of the power supply part may correspond to the characteristics of the coupling network of the device for the uninterrupted provision of an emergency voltage in the event of a mains voltage failure. In particular, the coupling network of the device for uninterrupted provision of emergency power can be accommodated in a power supply part.
Gemäß einer Ausführungsform kann das Koppelnetzwerk ausgebildet sein, die Netzspannung gleichzurichten. Das Koppelnetzwerk kann insbesondere die Eingangsgleichrichtung in dem Leistungsversorgungsteil übernehmen.According to an embodiment, the coupling network may be configured to rectify the mains voltage. The coupling network can in particular take over the input rectification in the power supply part.
Gemäß einer Ausführungsform umfasst das Leistungsversorgungsteil zur Bereitstellung der Notspannung einen Energiespeicher, der mit dem Notspannungseingang elektrisch gekoppelt ist.According to one embodiment, the power supply part for providing the emergency voltage comprises an energy store, which is electrically coupled to the emergency voltage input.
Gemäß einem weiteren Aspekt betrifft die Erfindung ein Spannungsversorgungssystem zur unterbrechungsfreien Spannungsversorgung einer elektrischen Komponente. Das Spannungsversorgungssystem kann die erfindungsgemäße Vorrichtung zur unterbrechungsfreien Bereitstellung einer Notspannung bei Ausfall einer Netzspannung aufweisen. Das Spannungsversorgungssystem kann ferner ein Leistungsversorgungsteil, beispielsweise ein Schaltnetzteil, zur Versorgung der elektrischen Komponente mit elektrischer Spannung aufweisen, wobei das Leistungsversorgungsteil dem Spannungsausgang des Koppelnetzwerkes nachgeschaltet sein kann.According to a further aspect, the invention relates to a power supply system for the uninterruptible power supply of an electrical component. The power supply system can have the device according to the invention for the uninterrupted provision of an emergency voltage in the event of a mains voltage failure. The power supply system may further include Power supply part, for example, a switching power supply, for supplying the electrical component with electrical voltage, wherein the power supply part may be connected downstream of the voltage output of the coupling network.
Gemäß einer Ausführungsform ist die elektrische Komponente kein Element des Spannungsversorgungssystems. Gemäß einer weiteren Ausführungsform kann die elektrische Komponente ein Element des Spannungsversorgungssystems sein. In diesem Falle kann das Schaltnetzteil ein Element der elektrischen Komponente sein. Die elektrische Komponente kann beispielsweise eine Netzkomponente der Telekommunikationstechnik sein.According to one embodiment, the electrical component is not an element of the power supply system. According to a further embodiment, the electrical component may be an element of the power supply system. In this case, the switching power supply may be an element of the electrical component. The electrical component may be, for example, a network component of telecommunications technology.
Gemäß einem weiteren Aspekt betrifft die Erfindung ein Verfahren zur unterbrechungsfreien Spannungsversorgung einer elektrischen Komponente unter Verwendung der Vorrichtung zur unterbrechungsfreien Bereitstellung einer Notspannung bei Ausfall einer Netzspannung. Das Verfahren umfasst das Anlegen der Netzspannung an den Netzspannungseingang des Koppelnetzwerkes der Vorrichtung zur unterbrechungsfreien Bereitstellung der Notspannung, und das Anlegen der Notspannung an den Notspannungseingang des Koppelnetzwerkes. Das Verfahren umfasst ferner das Ausgeben der Netzspannung oder einer gleichgerichteten Netzspannung am Spannungsausgang des Koppelnetzwerkes zur Versorgung der elektrischen Komponente im Netzspannungsbetrieb, d. h. bei anliegender Netzspannung am Netzspannungseingang des Koppelnetzwerkes.According to a further aspect, the invention relates to a method for the uninterruptible power supply of an electrical component using the device for the uninterrupted provision of an emergency voltage in the event of a mains voltage failure. The method comprises applying the mains voltage to the mains voltage input of the coupling network of the device for uninterrupted provision of the emergency voltage, and applying the emergency voltage to the emergency voltage input of the coupling network. The method further comprises outputting the mains voltage or a rectified mains voltage at the voltage output of the coupling network for supplying the electrical component in mains voltage operation, i. H. at applied mains voltage at the mains voltage input of the coupling network.
Gemäß einer Ausführungsform umfasst das Verfahren das Ausgeben der Notspannung am Spannungsausgang des Koppelnetzwerkes zur Versorgung der elektrischen Komponente mit elektrischer Energie. Die Notspannung kann beispielsweise bei Ausfall der Netzspannung oder bei Unterschreiten einer Referenzspannung oder bei Unterschreiten der Notspannung durch die Netzspannung ausgegeben werden.According to one embodiment, the method comprises outputting the emergency voltage at the voltage output of the coupling network for supplying the electrical component with electrical energy. The emergency voltage can be output, for example, in case of failure of the mains voltage or falls below a reference voltage or falls below the emergency voltage through the mains voltage.
Weitere Ausführungsbeispiele der Erfindung werden Bezug nehmend auf die beiliegenden Figuren erläutert. Es zeigen:Further embodiments of the invention will be explained with reference to the accompanying figures. Show it:
1 ein Blockdiagramm eines Systems zur unterbrechungsfreien Spannungsversorgung; 1 a block diagram of a system for uninterruptible power supply;
2 ein Blockdiagramm einer Vorrichtung zur unterbrechungsfreien Bereitstellung einer Notspannung; 2 a block diagram of a device for uninterrupted provision of emergency voltage;
3 ein Schaltbild einer Vorrichtung zur unterbrechungsfreien Bereitstellung einer Notspannung; 3 a circuit diagram of a device for uninterrupted provision of emergency voltage;
4 ein Schaltbild einer Vorrichtung zur unterbrechungsfreien Bereitstellung einer Notspannung; 4 a circuit diagram of a device for uninterrupted provision of emergency voltage;
5 ein Schaltbild einer Vorrichtung zur unterbrechungsfreien Bereitstellung einer Notspannung; 5 a circuit diagram of a device for uninterrupted provision of emergency voltage;
6 ein Schaltbild eines Leistungsversorgungsteils; 6 a circuit diagram of a power supply part;
7 ein Blockdiagramm eines Leistungsversorgungsteils; und 7 a block diagram of a power supply part; and
8 ein Blockdiagramm eines Systems zur unterbrechungsfreien Bereitstellung einer Notspannung. 8th a block diagram of a system for uninterrupted provision of emergency voltage.
2 zeigt ein Blockdiagramm einer Vorrichtung zur unterbrechungsfreien Bereitstellung einer Notspannung bei Ausfall einer Netzspannung für die unterbrechungsfreie Spannungsversorgung. Die Vorrichtung umfasst ein Koppelnetzwerk 201, das einen Netzspannungseingang 203, einen Notspannungseingang 205 und einen Spannungsausgang 207 aufweist. Der Netzspannungseingang 203 und der Notspannungseingang 205 sind durch das Koppelnetzwerk 201 voneinander elektrisch entkoppelt und jeweils elektrisch mit dem Spannungsausgang 207 gekoppelt. Die Vorrichtung umfasst ferner einen Energiespeicher 209, welcher zur Bereitstellung der Notspannung mit dem Notspannungseingang 205 elektrisch gekoppelt, beispielsweise elektrisch verbunden, ist. Der Energiespeicher 209 kann eine Mehrzahl von in Reihe geschalteten Energiespeicherzellen 210, 211, beispielsweise Batteriezellen, aufweisen, um die benötigte Notspannung bereitzustellen. 2 shows a block diagram of an apparatus for uninterrupted provision of emergency power in case of failure of a mains voltage for the uninterruptible power supply. The device comprises a coupling network 201 Having a mains voltage input 203 , an emergency voltage input 205 and a voltage output 207 having. The mains voltage input 203 and the emergency voltage input 205 are through the coupling network 201 electrically decoupled from each other and each electrically connected to the voltage output 207 coupled. The device further comprises an energy store 209 , which provides the emergency voltage with the emergency voltage input 205 electrically coupled, for example electrically connected, is. The energy storage 209 may be a plurality of energy storage cells connected in series 210 . 211 , For example, battery cells, have to provide the required emergency voltage.
Optional kann die Vorrichtung einen Ladegleichrichter 212 aufweisen, welcher zwischen den Netzspannungseingang 203 und den Notspannungseingang 205 geschaltet und zum Laden des Energiespeichers 209 vorgesehen ist. Beispielsweise ist hierzu ein Ausgang des Ladegleichrichters 212 mit dem Notspannungseingang 205 und mit einem ersten Anschluss 213 des Energiespeichers 209 gekoppelt. Ein zweiter Anschluss des Energiespeichers 209 kann beispielsweise mit einem Referenzpotenzialanschluss verbunden werden. Der Energiespeicher 209 kann jedoch auch parallel zu dem beispielweise zweipoligen Ausgang des Ladegleichrichters 212 geschaltet sein.Optionally, the device may include a charging rectifier 212 which is between the mains voltage input 203 and the emergency voltage input 205 switched and to charge the energy storage 209 is provided. For example, this is an output of the charging rectifier 212 with the emergency voltage input 205 and with a first connection 213 of the energy store 209 coupled. A second connection of the energy storage 209 For example, it can be connected to a reference potential connection. The energy storage 209 However, it can also be parallel to the example two-pole output of the charging rectifier 212 be switched.
Dem Spannungsausgang 207 kann optional ein Leistungsversorgungsteil 217, beispielsweise ein Schaltnetzteil, nachgeschaltet sein, wodurch ein System zur unterbrechungsfreien Bereitstellung der Notspannung entsteht. Das Leistungsversorgungsteil 217 kann ein Bestandteil eines derartigen Systems oder ein Element einer in 2 nicht dargestellten elektrischen Komponente, beispielsweise eines Netzwerkservers, sein.The voltage output 207 Optionally a power supply unit 217 , For example, a switching power supply, be downstream, creating a system for uninterrupted provision of emergency power is created. The power supply part 217 can be part of such a system or an element of a 2 not shown electrical component, such as a network server to be.
Der Netzspannungseingang 203 kann mit einem Wechselspannungsübergabepunkt verbunden werden, welcher beispielsweise die Netzspannung mit 120 V oder 230 V liefert. Die Netzspannung kann durch das Koppelnetzwerk 201 zum Ausgang 207, gegebenenfalls nach einer Spannungsumsetzung, durchgeleitet werden, wodurch dem Leistungsversorgungsteil 217 eine Wechselspannung zugeführt wird. Das Leistungsversorgungsteil 217 kann diese beispielsweise gleichrichten und eine Gleichspannung ausgeben, welche zur Versorgung der dem Leistungsversorgungsteil 217 nachgeschalteten elektrischen Komponenten mit elektrischer Spannung herangezogen werden kann.The mains voltage input 203 can be connected to an AC voltage transfer point, which supplies, for example, the mains voltage with 120 V or 230 V. The mains voltage can be through the coupling network 201 to the exit 207 , optionally after a voltage conversion, whereby the power supply part 217 an alternating voltage is supplied. The power supply part 217 For example, this can rectify and output a DC voltage which is used to supply the power supply part 217 Downstream electrical components can be used with electrical voltage.
Das Koppelnetzwerk 201 kann jedoch die an dem Netzspannungseingang 203 anliegende Netzspannung, welche eine Wechselspannung ist, gleichrichten, so dass, nach einer optionalen Spannungsumsetzung, am Spannungsausgang 207 eine Gleichspannung ausgegeben wird, welche beispielsweise periodisch sein kann. Diese Gleichspannung wird dem Leistungsversorgungsteil 217 zugeführt, das diese Gleichspannung entweder unverändert durchleitet oder auf eine weitere Gleichspannung mit einer beispielsweise geringeren Spannungsamplitude umsetzt.The coupling network 201 However, the at the mains voltage input 203 rectifying the applied mains voltage, which is an alternating voltage, so that, after an optional voltage conversion, at the voltage output 207 a DC voltage is output, which may be, for example, periodic. This DC voltage becomes the power supply part 217 fed, which either passes through this DC voltage unchanged or converts to a further DC voltage with a lower voltage amplitude, for example.
Die Verwendung des Koppelnetzwerkes 201 ermöglicht eine Reduktion der Komplexität der unterbrechungsfreien Spannungsversorgung auf das Koppelnetzwerk 201, den Ladegleichrichter 212 für den Energiespeicher 209 und den Energiespeicher 209 selbst, welcher eine elektrische Batterie sein kann. Weitere Strom- bzw. Spannungsversorgungseinrichtungen wie beispielsweise Betriebsgleichrichter oder Wechselrichter sind somit nicht erforderlich. Dadurch reduziert sich die Strom- bzw. Spannungsversorgung im Netzbetrieb auf eine Netzversorgung mit einer Netzspannung von beispielsweise 230 V, und bei Ausfall der Netzspannung auf eine Gleichspannungsversorgung unter Verwendung der Notspannung, welche der Energiespeicher 209 bereitstellt. Die Notspannung kann beispielsweise so gewählt sein, dass sie innerhalb einer Toleranzgrenze für eine am Eingang des Leistungsversorgungsteils 217 anliegende Zwischenspannung liegt. Diese Toleranzgrenze kann beispielsweise die Größenordnung einer Netzspannungstoleranzgrenze von beispielsweise ±10% aufweisen.The use of the coupling network 201 allows a reduction in the complexity of the uninterruptible power supply to the switching network 201 , the charging rectifier 212 for the energy storage 209 and the energy storage 209 itself, which may be an electric battery. Further power or voltage supply devices such as rectifier or inverter are therefore not required. As a result, the power or power supply in the network operation is reduced to a mains supply with a mains voltage of, for example, 230 V, and in case of failure of the mains voltage to a DC power supply using the emergency voltage, which the energy storage 209 provides. For example, the emergency voltage may be selected to be within a tolerance limit for one at the input of the power supply section 217 adjacent intermediate voltage is. This tolerance limit can, for example, have the magnitude of a mains voltage tolerance limit of, for example, ± 10%.
Durch die Verwendung des Koppelnetzwerkes 201 wird eine Zusammenschaltung der Wechselspannungsversorgung mit der Gleichspannungsversorgung ermöglicht. Gemäß einer Ausführungsform kann dadurch die Verlustleistung eines Systems zur unterbrechungsfreien Spannungsversorgung von beispielsweise 8% bis 10% auf 1% und weniger reduziert werden. Diese Reduktion der Verlustleistung kann insbesondere durch die Verwendung von Entkopplungsdioden in dem Koppelnetzwerk 201 erreicht werden. Die Verlustleistung von etwa 1% begründet sich dann beispielsweise mit der Schleusenspannung der Entkopplungsdioden, wobei das Koppelnetzwerk 201 zur Realisierung der Entkopplung des Netzspannungseingangs 203 von dem Notspannungseingang 205 im Netzbetrieb für einen lastfreien Energiespeicher dimensioniert werden kann. Das Koppelnetzwerk 201 ermöglicht ferner die Verwendung von verlustarmen Ladegleichrichtern, da der Ladegleichrichter 212 beispielsweise ausschließlich der Wiederaufladung des Energiespeichers 209 sowie der Erhaltung der darin gespeicherten Ladung dient.By using the coupling network 201 an interconnection of the AC power supply is made possible with the DC power supply. In one embodiment, this may reduce the power dissipation of an uninterruptible power supply system from, for example, 8% to 10% to 1% and less. This reduction of the power loss can be achieved in particular by the use of decoupling diodes in the coupling network 201 be achieved. The power loss of about 1% is then justified, for example, with the slip voltage of the decoupling diodes, wherein the coupling network 201 for the realization of the decoupling of the mains voltage input 203 from the emergency voltage input 205 in the network operation for a load-free energy storage can be dimensioned. The coupling network 201 also allows the use of low-loss charging rectifiers, as the charging rectifier 212 for example, only the recharging of the energy storage 209 and the preservation of the charge stored therein.
Die in 2 dargestellte Vorrichtung zur unterbrechungsfreien Bereitstellung einer Notspannung kann für unterschiedliche Netzspannungen dimensioniert werden. In den USA gilt beispielsweise eine Netzspannung von 120 V ±10% bei einer Spannungsfrequenz von 60 Hz. In den europäischen Ländern hingegen wird eine Netzspannung mit einer Spannungsamplitude von 230 V ±10% bei einer Spannungsfrequenz von 50 Hz verwendet. Aus diesem Grund kann das Leistungsversorgungsteil 217 für die Versorgung von beispielsweise elektrischen Komponenten der Telekommunikationstechnik für eine Netzspannung dimensioniert sein, welche beispielsweise in einem Wechselspannungsbereich von 100 V bis 240 V liegt. Das Leistungsversorgungsteil 217 kann ferner einen Eingangs-Ladekondensator aufweisen, welcher in 2 nicht dargestellt ist, und welcher eine Entladespannung von beispielsweise 20% bewirkt. Hieraus ergibt sich eine Zwischenkreisspannung UZ, welche in einem Gleichspannungsbereich von beispielsweise 130 V bis 373 V liegt. Der Energiespeicher 209 kann daher so dimensioniert sein, dass dieser beispielsweise während eines Ausfalls der Netzspannung den vorgenannten Spannungsbereich für die Zwischenkreisspannung UZ liefert. Der Energiespeicher 209 kann jedoch auch für einen in dem jeweiligen Land geltenden Ausschnitt eines Zwischenkreisspannungsbereichs dimensioniert werden.In the 2 shown device for uninterrupted provision of emergency power can be dimensioned for different network voltages. In the USA, for example, a mains voltage of 120 V ± 10% applies at a voltage frequency of 60 Hz. In the European countries, however, a mains voltage with a voltage amplitude of 230 V ± 10% at a voltage frequency of 50 Hz is used. For this reason, the power supply part 217 be dimensioned for the supply of, for example, electrical components of telecommunications technology for a mains voltage, which is for example in an AC voltage range of 100 V to 240 V. The power supply part 217 may further comprise an input charging capacitor, which in 2 not shown, and which causes a discharge voltage of, for example, 20%. This results in a DC link voltage U Z , which is in a DC voltage range of, for example, 130 V to 373 V. The energy storage 209 Therefore, it can be dimensioned such that it supplies the aforementioned voltage range for the intermediate circuit voltage U Z , for example during a failure of the mains voltage. The energy storage 209 However, it can also be dimensioned for a section of a DC link voltage range valid in the respective country.
Das Koppelnetzwerk 201 kann zur Versorgung der elektrischen Komponenten der Telekommunikationstechnik an ein Energieversorgungsnetz eines Energieversorgungsunternehmens (EVU) im Normal- bzw. im Netzbetrieb, in dem der Energiespeicher beispielsweise lastfrei betrieben wird, angeschaltet werden. Die Zusammenschaltung der Netzspannung und der durch den Energiespeicher 209 abgegebenen Notspannung ermöglicht eine unterbrechungsfreie Umschaltung der elektrischen Versorgung auf die Versorgung durch den Energiespeicher 209 beispielsweise bei einem Ausfall der Netzspannung oder bei einem Unterschreiten der Amplitude der Notspannung durch die Amplitude der Netzspannung.The coupling network 201 can be connected to supply the electrical components of telecommunications technology to a power grid of a power company (EVU) in normal or network operation, in which the energy storage is operated, for example, load-free. The interconnection of the mains voltage and the energy storage 209 delivered emergency voltage allows uninterrupted switching of the electrical supply to the supply through the energy storage 209 For example, in case of failure of Mains voltage or when falling below the amplitude of the emergency voltage by the amplitude of the mains voltage.
Das Koppelnetzwerk 201 kann ferner derart dimensioniert sein, dass die Spannungsgrenzen für die vorgenannte Zwischenkreisspannung UZ auch im Falle der Spannungsversorgung mit der durch den Energiespeicher 209 bereitgestellten Notspannung eingehalten werden. Darüber hinaus kann das Koppelnetzwerk 201 beispielsweise mit einem Spannungsschutz versehen sein, so dass das Koppelnetzwerk 201 jederzeit von einem EVU-Netz abgeschaltet werden kann. Dies trägt zu einer hohen Verfügbarkeit der unterbrechungsfreien Spannungsversorgung bei.The coupling network 201 can also be dimensioned such that the voltage limits for the aforementioned DC link voltage U Z in the case of the power supply with the through the energy storage 209 provided emergency voltage can be maintained. In addition, the coupling network can 201 For example, be provided with a voltage protection, so that the coupling network 201 can be switched off at any time by a power supply company. This contributes to a high availability of the uninterruptible power supply.
Der Energiespeicher 209 kann beispielsweise eine Anzahl von Bleiakkumulatoren aufweisen, welche in Reihe geschaltet sind, um eine Notspannung zu liefern, welche beispielsweise innerhalb des vorgenannten Zwischenkreisspannungsbereichs liegt.The energy storage 209 For example, it may include a number of lead-acid batteries connected in series to provide an emergency voltage, for example within the aforementioned intermediate circuit voltage range.
3 zeigt ein Schaltbild einer Vorrichtung zur unterbrechungsfreien Bereitstellung einer Notspannung bei Ausfall einer Netzspannung für die unterbrechungsfreie Versorgung einer in 3 nicht dargestellten elektrischen Komponente mit elektrischer Energie. Die Vorrichtung umfasst ein Koppelnetzwerk 301 mit einem Netzspannungseingang, der einen ersten Netzspannungseingangsanschluss 303 und einen zweiten Netzspannungseingangsanschluss 305 aufweist. Das Koppenetzwerk 301 umfasst ferner einen Notspannungseingang mit einem ersten Notspannungseingangsanschluss 307 und mit einem zweiten Notspannungseingangsanschluss 309. Ferner umfasst das Koppelnetzwerk 301 einen Spannungsausgang mit einem ersten Spannungsausgangsanschluss 311 und mit einem zweiten Spannungsausgangsanschluss 312. 3 shows a circuit diagram of a device for the uninterrupted provision of an emergency voltage in case of failure of a mains voltage for the uninterruptible supply of a 3 not shown electrical component with electrical energy. The device comprises a coupling network 301 with a mains voltage input having a first mains voltage input terminal 303 and a second mains voltage input terminal 305 having. The Koppenetzwerk 301 further includes an emergency voltage input having a first emergency voltage input terminal 307 and with a second emergency voltage input terminal 309 , Furthermore, the coupling network includes 301 a voltage output with a first voltage output terminal 311 and with a second voltage output terminal 312 ,
Dem Netzspannungseingang mit den Netzspannungseingangsanschlüssen 303 und 305 kann ein Diodennetzwerk mit den Dioden D1, D2, D3 und D4 nachgeschaltet sein, welches den Netzspannungseingang von dem Notspannungseingang entkoppelt. Die Dioden D1 bis D4 können zu einem Gleichrichter verschaltet sein mit einer ersten Hintereinanderschaltung der ersten Diode D1 und der zweiten Diode D2 sowie mit einer zweiten Hintereinanderschaltung der dritten Diode D3 und der vierten Diode D4. Somit kann der erste Netzspannungseingangsanschluss 303 zwischen die erste Diode D1 und die zweite Diode D2 geschaltet sein. Der zweite Netzspannungseingangsanschluss 305 kann hingegen zwischen die dritte Diode D3 und die vierte Diode D4 geschaltet sein, wodurch ein Brückengleichrichter implementiert wird.The mains voltage input with the mains voltage input terminals 303 and 305 a diode network with the diodes D1, D2, D3 and D4 can be connected downstream, which decouples the mains voltage input from the emergency voltage input. The diodes D1 to D4 can be connected to a rectifier with a first series connection of the first diode D1 and the second diode D2 and with a second series connection of the third diode D3 and the fourth diode D4. Thus, the first mains voltage input terminal 303 be connected between the first diode D1 and the second diode D2. The second mains voltage input terminal 305 however, may be connected between the third diode D3 and the fourth diode D4, thereby implementing a bridge rectifier.
Das Koppelnetzwerk 301 kann ferner eine Diode D5 aufweisen, welche zwischen den ersten Notspannungseingangsanschluss 307 und den ersten Spannungsausgangsanschluss 311 zur Entkopplung beispielsweise in Flussrichtung geschaltet ist. Das Koppelnetzwerk 301 kann ferner eine weitere Diode D6 aufweisen, welche zwischen den zweiten Notspannungseingangsanschluss 309 und den zweiten Spannungsausgangsanschluss 312 zur Entkopplung beispielsweise in Sperrrichtung geschaltet ist.The coupling network 301 may further comprise a diode D5 which is connected between the first emergency voltage input terminal 307 and the first voltage output terminal 311 For decoupling, for example, is connected in the flow direction. The coupling network 301 may further comprise a further diode D6 which is connected between the second emergency voltage input terminal 309 and the second voltage output terminal 312 for decoupling, for example, is connected in the reverse direction.
Die Vorrichtung umfasst ferner einen Energiespeicher 313, welcher mit seinem positiven Spannungspol mit dem ersten Notspannungseingangsanschluss 307 und mit seinem negativen Spannungspol mit dem zweiten Notspannungseingangsanschluss 309 verbunden ist. Der Energiespeicher 313 kann beispielsweise eine Mehrzahl von in Reihe geschalteten Energiespeicherzellen 315, 317 aufweisen. So kann der Energiespeicher 313 beispielsweise 97 Energiespeicherzellen für die Verwendung im europäischen Raum aufweisen, was in 3 beispielhaft durch die Indizes Z.1 ... Z.97 verdeutlicht ist.The device further comprises an energy store 313 , which with its positive voltage pole with the first emergency voltage input terminal 307 and with its negative voltage pole to the second emergency voltage input terminal 309 connected is. The energy storage 313 For example, a plurality of energy storage cells connected in series 315 . 317 exhibit. So can the energy storage 313 For example, have 97 energy storage cells for use in Europe, which in 3 is exemplified by the indices Z.1 ... Z.97.
Parallel zu dem Energiespeicher 313 kann ein Ladegleichrichter 319 geschaltet sein, welcher beispielsweise für europäische Länder mit einer Eingangswechselspannung von 230 V (einphasig) oder 400 V (mehrphasig) dimensioniert ist. Ein Eingang 321 des Ladegleichrichters 319 kann eine Mehrzahl von Anschlüssen aufweisen, welche beispielsweise mit einem Wechselspannungsübergabepunkt oder mit dem Spannungseingang des Koppelnetzwerkes 301 verbindbar sind. Beispielsweise kann der Ladegleichrichter 319 zwischen den Netzspannungseingang mit den Netzspannungseingangseinschlüssen 301 und 303 und den Notspannungseingang mit den Notspannungseingangsanschlüssen 307 und 309 geschaltet sein.Parallel to the energy storage 313 can be a charging rectifier 319 which is dimensioned, for example, for European countries with an input AC voltage of 230 V (single-phase) or 400 V (polyphase). An entrance 321 of the charging rectifier 319 may comprise a plurality of terminals which, for example, with an AC voltage transfer point or with the voltage input of the coupling network 301 are connectable. For example, the charging rectifier 319 between the mains voltage input with the mains voltage input inclusions 301 and 303 and the emergency voltage input with the emergency voltage input terminals 307 and 309 be switched.
Die in 3 dargestellte Vorrichtung kann optional eine Schutzschaltung mit den Schaltern (F1) 323, 325 und 327 aufweisen. Die Schalter 323, 325 und 327 sind bevorzugt gleichzeitig betätigbar, was durch die gestrichelt eingezeichneten Linien verdeutlicht ist. Der Schalter 323 kann beispielsweise zwischen dem ersten Notspannungseingangsanschluss 307 und der Diode D5 angeordnet sein. Der Schalter 325 ist beispielsweise zwischen einem ersten Phasenanschluss 329 (L) und dem ersten Netzspannungseingangsanschluss 303 angeordnet. Der Schalter 327 ist beispielsweise zwischen einem zweiten Phasenanschluss 331 (N) und dem zweiten Netzspannungseingang 305 angeordnet. Ferner kann ein Relais 334 vorgesehen sein, welches die Schalter 333 und 335 gleichzeitig bei fehlender Netzeingangspannung betätigt und das EVU-Netz galvanisch vom Koppelnetzwerk 301 trennt.In the 3 illustrated device may optionally include a protection circuit with the switches (F1) 323 . 325 and 327 exhibit. The switches 323 . 325 and 327 are preferably simultaneously actuated, which is illustrated by the dashed lines. The desk 323 for example, between the first emergency voltage input terminal 307 and the diode D5 may be arranged. The desk 325 is for example between a first phase connection 329 (L) and the first mains voltage input terminal 303 arranged. The desk 327 is for example between a second phase connection 331 (N) and the second mains voltage input 305 arranged. Furthermore, a relay 334 be provided, which is the switch 333 and 335 operated simultaneously in the absence of mains input voltage and the power supply network galvanic from the coupling network 301 separates.
Optional können mit dem Notspannungseingang mit den Notspannungseingangsanschlüssen 307 und 309 weitere Leitungen 339 zur Versorgung weiterer elektrischer Komponenten verbunden sein. Optionally, with the emergency voltage input with the emergency voltage input terminals 307 and 309 more lines 339 be connected to the supply of other electrical components.
Dem Spannungsausgang mit den Spannungsausgangsanschlüssen 311 und 312 kann beispielsweise ein Leistungsversorgungsteil 341 nachgeschaltet sein, welcher eine Anzahl von Ausgängen 343 zur Versorgung von elektrischen Komponenten der Telekommunikationstechnik aufweisen kann. Gemäß einer Ausführungsform kann das Leistungsversorgungsteil 341 ein Element der in 3 dargestellten Vorrichtung sein. Gemäß einer anderen Ausführungsform kann das Leistungsversorgungsteil 341 eingangsseitig in einer elektrischen Komponente angeordnet sein. In beiden Fällen entsteht so ein System zur unterbrechungsfreien Spannungsversorgung.The voltage output with the voltage output terminals 311 and 312 For example, a power supply part 341 be downstream, which has a number of outputs 343 may have for supplying electrical components of telecommunications technology. According to one embodiment, the power supply part 341 an element of in 3 be shown device. According to another embodiment, the power supply part 341 Be arranged on the input side in an electrical component. In both cases, this creates a system for uninterruptible power supply.
Die in 3 dargestellte Vorrichtung ist beispielhaft zur Verwendung in europäischen Ländern dimensioniert. Daher können die Phasenanschlüsse 329 und 331 beispielsweise mit einem Spannungsübergabepunkt verbunden werden, welcher eine Wechselspannung UN in einem Bereich von 207 V bis 253 V liefert. Daraus ergibt sich beispielsweise am Spannungsausgang des Koppelnetzwerks 301 eine Zwischenkreisspannung UZ, welche eine Gleichspannung ist und in einem Bereich zwischen 130 V und 373 V liegen kann. Der Energiespeicher 313 kann daher beispielsweise dimensioniert sein, um eine Notspannung UBatt zu liefern, welche in einem Spannungsbereich zwischen 165 V und 233 V liegen kann. Daraus ergibt sich eine durch die jeweilige Zelle 315 bis 317 bereitzustellende Gleichspannung von 1,7 V pro Zelle (V/Z) und 2,4 V pro Zelle (V/Z). Der Ladegleichrichter kann beispielsweise dimensioniert sein, um eine Gleichspannung UGlr von 216 V zu liefern.In the 3 illustrated device is exemplary dimensioned for use in European countries. Therefore, the phase connections 329 and 331 For example, be connected to a voltage transfer point, which provides an AC voltage U N in a range of 207 V to 253 V. This results, for example, in the voltage output of the coupling network 301 a DC link voltage U Z , which is a DC voltage and can be in a range between 130 V and 373 V. The energy storage 313 Therefore, for example, it may be dimensioned to provide an emergency voltage U Batt , which may be in a voltage range between 165 V and 233 V. This results in a through the respective cell 315 to 317 DC voltage to be supplied of 1.7 V per cell (V / Z) and 2.4 V per cell (V / Z). For example, the charging rectifier may be dimensioned to provide a DC voltage U Glr of 216V .
Im Netzbetrieb kann der Netzspannungseingang der in 3 dargestellten Vorrichtung an ein EVU-Netz angeschaltet werden. Die Entkopplung des EVU-Netzes von dem Energiespeicher 313 kann durch das Koppelnetzwerk 301 sichergestellt werden, indem die Netzspannung in eine Spannung umgewandelt wird, deren Polarität gleich der Polarität der durch den Energiespeicher 313 gelieferten Notspannung ist. Hierzu können die Dioden D1, D2, D3 und D4 eine Gleichrichterbrücke formen, welche die Netzspannung gleichrichtet und eine periodische, pulsierende Gleichspannung ausgibt. Durch die Dioden D5 und D6 wird eine Entkopplung des EVU-Netzes von dem Energiespeicher 313 implementiert. Diese doppelte Entkopplung ermöglicht auch einen Betrieb der in 3 dargestellten Vorrichtung an einem Mehrphasennetz, beispielsweise an einem Drehstromnetz.In mains operation, the mains voltage input of the in 3 shown device to be connected to a power supply network. The decoupling of the power supply network from the energy storage 313 can through the coupling network 301 be ensured by the mains voltage is converted into a voltage whose polarity equal to the polarity of the energy storage 313 supplied emergency voltage is. For this purpose, the diodes D 1 , D 2 , D 3 and D 4 form a rectifier bridge, which rectifies the mains voltage and outputs a periodic, pulsating DC voltage. By the diodes D 5 and D 6 is a decoupling of the power supply network of the energy storage 313 implemented. This double decoupling also allows operation of in 3 illustrated device on a multi-phase network, for example on a three-phase network.
Das Leistungsversorgungsteil 341 kann gemäß einer Ausführungsform einen in 3 nicht dargestellten Eingangskondensator aufweisen, welcher vorgesehen ist, um die Zwischenkreisspannung beispielsweise innerhalb eines Gleichspannungsbereichs von 130 V bis 373 V zu halten. Ist die Eingangsspannung am Netzeingang des Leistungsversorgungsteils 341 kleiner als beispielsweise eine Zwischenkreisspannung, so ist der Netzeingang des Leistungsversorgungsteils 341 stromlos, weil der interne Kondensator des Leistungsversorgungsteils 341 die Strom- bzw. die Spannungsversorgung bei übernimmt. Bei einer 230-V-Versorgung ergibt sich somit der kleinste Wert für die Zwischenkreisspannung UZ zu UZ = 230 V·1,414·0,9·0,8 = 234 V bei einem beispielhaften Spitzenwert der Netzspannung mit dem Faktor 1,414 bei einer beispielhaften unteren Toleranz der Netzversorgung von 90% und bei einem beispielhaften Spannungseinbruch am vorgenannten Kondensator des Leistungsversorgungsteils von 80%.The power supply part 341 According to one embodiment, an in 3 Not shown input capacitor, which is provided to hold the DC link voltage, for example, within a DC voltage range of 130 V to 373 V. Is the input voltage at the mains input of the power supply unit 341 smaller than, for example, an intermediate circuit voltage, this is the mains input of the power supply unit 341 de-energized, because the internal capacitor of the power supply part 341 the current or voltage supply takes over. With a 230 V supply, the smallest value for the intermediate circuit voltage U Z thus results U Z = 230V x 1.414 x 0.9 x 0.8 = 234V at an exemplary peak value of the grid voltage with the factor of 1.414 with an exemplary lower tolerance of the mains supply of 90% and with an exemplary voltage drop at the aforementioned capacitor of the power supply part of 80%.
Wird die Notspannung des parallel zu dem Leistungsversorgungsteil 341 geschalteten Energiespeichers 313 in jedem Betriebszustand oberhalb eines Spannungsbereichs von 234 V gehalten, so befindet sich der Energiespeicher 313 dann im Standby-Betrieb und liefert keinen oder einen reduzierten Energiespeicherstrom. Sobald die Amplitude der Netzspannung eine zulässige Toleranz, welche einen Schwellwert bildet, unterschreitet, so übernimmt der Energiespeicher 313 die Versorgung des Leistungsversorgungsteils 341 mit der Notspannung.Will the emergency voltage of the parallel to the power supply part 341 switched energy storage 313 kept in each operating state above a voltage range of 234 V, so is the energy storage 313 then in standby mode and provides no or a reduced energy storage current. As soon as the amplitude of the mains voltage falls below a permissible tolerance, which forms a threshold value, the energy store takes over 313 the supply of the power supply part 341 with the emergency voltage.
Bei Verwendung der Energiespeicherzellen 315, 317, beispielsweise Bleibatterien, in dem Energiespeicher 313 können als minimale Spannung 1,7 V/Zelle, welche einer Entladeschlussspannung entspricht, und als maximale Spannung 2,4 V/Zelle, welche einer maximalen Ladespannung bzw. einer Gasungsspannung entspricht, eingehalten werden. Daher ergibt sich die maximale Anzahl Z der Batteriezellen zu
Z = 234 V/2,4 V/Zelle = 97 Zellen.When using the energy storage cells 315 . 317 , For example lead batteries, in the energy storage 313 can be maintained as a minimum voltage of 1.7 V / cell, which corresponds to a discharge end voltage, and a maximum voltage of 2.4 V / cell, which corresponds to a maximum charging voltage or a gassing voltage. Therefore, the maximum number Z of the battery cells results
Z = 234 V / 2.4 V / cell = 97 cells.
Der 97-zellige Energiespeicher 313 arbeitet daher beispielsweise in einem Spannungsbereich von UBatt = (1,7 V/Z ... 2,4 V/Z)·97Z = 165 V ... 233 V. The 97-cell energy storage 313 works therefore for example in a voltage range of U Batt = (1.7 V / Z ... 2.4 V / Z) · 97Z = 165 V ... 233 V.
Damit ist auch der Energiespeicher 313 einschließlich eines Spannungsabfalls an der Diode D5 und D6 im zulässigen Spannungsbereich eines Leistungsversorgungsteils.This is also the energy storage 313 including a voltage drop across the diode D 5 and D 6 in the allowable voltage range of a power supply part.
Im Fehlerfall kann der dreipolige Kurzschlussschutz als ein Sicherungsautomat mit den Schaltern 323, 325 und 327 die Spannungsversorgung komplett von einem beispielsweise gestörten Leistungsversorgungsteil abtrennen. Das Schütz/Relais 334 trennt bei Netzabschaltung das Koppelnetzwerk 301 beispielsweise galvanisch ab. In the event of a fault, the three-pole short-circuit protection can be used as a circuit breaker with the switches 323 . 325 and 327 completely disconnect the power supply from, for example, a faulty power supply unit. The contactor / relay 334 disconnects the switching network at power off 301 for example, galvanically.
Im Normalbetrieb, d. h. bei vorhandener Netzspannung, kann der Energiespeicher 313 auf ein Erhaltungsladung mit beispielsweise 2,23 V/Z gesetzt werden. Der Ladungsgleichrichter 319 kann daher nur für die Wiederaufladung des Energiespeichers 313 ausgelegt werden. Der Ladungsgleichrichter 319 kann daher beispielsweise nur auf ca. 15% des Betriebstromes des Energiespeichers, d. h. Energiespeicherstromes, dimensioniert werden. Außer des Energiespeichers 313 und es Ladegleichrichters 319 sind keine weiteren zentralen Stromversorgungseinrichtungen notwendig.In normal operation, ie in the presence of mains voltage, the energy storage 313 be set to a trickle charge of, for example, 2.23 V / Z. The charge rectifier 319 can therefore only for recharging the energy storage 313 be interpreted. The charge rectifier 319 Therefore, for example, only about 15% of the operating current of the energy storage, ie energy storage current can be dimensioned. Save the energy storage 313 and it's charging rectifier 319 No further central power supply facilities are necessary.
Da der Energiespeicher 313, beispielsweise eine Batterie, direkt über die Entkopplungsdioden D5 und D6 an das Leistungsversorgungsteil 341 angeschaltet sein kann, kann die Verfügbarkeit der unterbrechungsfreien Spannungsversorgung gegebenenfalls besser sein als bei einer Wechselrichter-UWV-Anlage. Die Entkopplungsdioden D5 und D6 können daher auch aus Sicht der Verfügbarkeit dem Leistungsversorgungsteil 341 zugeordnet werden. Bei gedoppelten Leistungsverteilungsteilen können die Entkopplungsdioden D5 und D6 auch redundant vorhanden sein.As the energy storage 313 , For example, a battery, directly through the decoupling diodes D 5 and D 6 to the power supply part 341 may be on, the availability of the uninterruptible power supply may be better than an inverter UWV system. The decoupling diodes D 5 and D 6 can therefore also from the point of view of availability to the power supply part 341 be assigned. With doubled power distribution parts, the decoupling diodes D 5 and D 6 can also be present redundantly.
Die in 3 dargestellte Vorrichtung ist beispielhaft für den Einsatz in europäischen Ländern mit einer Netzspannung von 230 V dimensioniert. In den amerikanischen Ländern beträgt die Netzspannung jedoch 120 V. Die in 3 prinzipiell dargestellte Vorrichtung kann jedoch auch bei einer Anpassung der Spannungen an einen dreiphasigen Netzspannungsbetrieb von 120/208 V eingesetzt werden, wie es in 4 dargestellt ist.In the 3 shown device is exemplified for use in European countries with a mains voltage of 230V. In the American countries, however, the grid voltage is 120 V. The in 3 However, in principle illustrated device can also be used in an adjustment of the voltages to a three-phase mains voltage operation of 120/208 V, as in 4 is shown.
4 zeigt ein Schaltbild einer Vorrichtung zur unterbrechungsfreien Bereitstellung einer Notspannung bei Ausfall einer Netzspannung für die unterbrechungsfreie Versorgung einer in. 3 nicht dargestellten elektrischen Komponente mit elektrischer Energie bei einer Netzspannung von 120 V. Die Struktur der in 4 dargestellten Vorrichtung entspricht der Struktur der Vorrichtung aus 3. Die Vorrichtung umfasst im Unterschied zu dem Ausführungsbeispiel aus 3 einen Energiespeicher 401, welcher beispielsweise 88 Energiespeicherzellen 403, 405 (Z.1 bis Z.88) aufweist. Ein dem Energiespeicher 401 vorgeschalteter Ladegleichrichter 407 kann beispielsweise für eine Wechselspannung dimensioniert sein, welche in einem Wechselspannungsbereich von 208 V (zweiphasig) liegt. Der Ladegleichrichter kann demnach für eine Ausgangsspannung UGlr dimensioniert sein, welche 196 V Gleichspannung beträgt. Die durch den Energiespeicher 401 gelieferte Notspannung UBatt kann beispielsweise in einem Gleichspannungsbereich von 150 V bis 211 V liegen. Das entspricht beispielsweise einer Ausgangsspannung von 1,7 V bis 2,4 V pro Energiespeicherzelle (V/Z) des Energiespeichers 401. Die Notspannung kann beispielsweise für eine Zwischenkreisspannung UZ dimensioniert sein, welche durch die Spannungsgrenzen von 113 V und 373 V begrenzt sein kann. 4 shows a circuit diagram of a device for the uninterrupted provision of an emergency voltage in case of failure of a mains voltage for the uninterruptible supply of a. 3 not shown electrical component with electrical energy at a mains voltage of 120 V. The structure of in 4 illustrated device corresponds to the structure of the device 3 , The device comprises in contrast to the embodiment of 3 an energy store 401 which, for example, 88 energy storage cells 403 . 405 (Z.1 to Z.88). An energy store 401 upstream charging rectifier 407 For example, it may be dimensioned for an alternating voltage which is in an alternating voltage range of 208 V (two-phase). The charging rectifier can therefore be dimensioned for an output voltage U Glr , which is 196 V DC. The through the energy storage 401 delivered emergency voltage U Batt can be in a DC voltage range of 150 V to 211 V, for example. This corresponds, for example, to an output voltage of 1.7 V to 2.4 V per energy storage cell (V / Z) of the energy store 401 , The emergency voltage may, for example, be dimensioned for an intermediate circuit voltage U Z , which may be limited by the voltage limits of 113 V and 373 V.
Im Betrieb kann die Vorrichtung an einen Spannungsübergabepunkt mit einer Netzspannung von UN angeschlossen werden, welche in einem Wechselspannungsbereich von beispielsweise 187 V bis 229 V liegen kann. Bei einem Zweiphasenbetrieb kann die Vorrichtung beispielsweise mit einer Zweiphasenspannung von 208 V beaufschlagt werden.In operation, the device may be connected to a voltage transfer point having a mains voltage of U N , which may be in an AC voltage range of, for example, 187V to 229V. In a two-phase operation, for example, the device can be subjected to a two-phase voltage of 208V.
5 zeigt ein Schaltbild einer Vorrichtung zur unterbrechungsfreien Spannungsversorgung, deren Struktur der in 3 dargestellten Vorrichtung zur Verwendung in europäischen Ländern entsprechen kann. In 5 ist insbesondere die Möglichkeit einer Anordnung der Dioden D1 bis D6 verdeutlicht, welche ein Diodennetzwerk 501 des Koppelnetzwerkes 301 formt, das beispielsweise als eine separate Einheit verwendet und angeschaltet werden kann. Dadurch kann das Diodennetzwerk 501 beispielsweise eingangsseitig in dem Leistungsversorgungsteil 341 angeordnet werden bzw. den Eingangsgleichricher des Leistungsvorsorgungsteils 341 ersetzen kann. 5 shows a circuit diagram of a device for uninterruptible power supply, the structure of which in 3 represented device for use in European countries. In 5 In particular, the possibility of an arrangement of the diodes D 1 to D 6 is illustrated, which is a diode network 501 of the switching network 301 forms, for example, as a separate unit used and can be turned on. This allows the diode network 501 for example, on the input side in the power supply part 341 be arranged and the input equalizer of the power supply part 341 can replace.
6 zeigt ein Schaltbild eines Leistungsversorgungsteils, beispielsweise eines Schaltnetzteils, mit einem Eingangsgleichrichter 601, welcher einen Eingang mit einem ersten Eingangsanschluss 603 und einen zweiten Eingangsanschluss 605 aufweist. Der Eingangsgleichrichter 601 umfasst ferner einen Ausgang mit einem ersten Ausgangsanschluss 607 und mit einem zweiten Ausgangsanschluss 609. Zwischen den Ausgangsanschlüssen 607 und 609 ist ein Kondensator 611, beispielsweise ein Ladekondensator, angeordnet. Dem Kondensator 611 ist ein Leistungskonverter mit dem Übertrager 619 nachgeschaltet, welcher ferner die Schalt-Transistoren 617 und 618 aufweisen kann. Die Ausgangsanschlüsse der Transistoren 617 und 618 sind über einen Ausgangsübertrager 619 mit einem Ausgangsgleichrichter 621 verbunden. Ein Ausgang des Ausgangsgleichrichters 621 ist über eine Drossel 623 mit einem Spannungsausgang mit den Spannungsausgangsanschlüssen 625 und 627 gekoppelt. Zwischen den Spannungsausgangsanschlüssen 625 und 627, an welchen eine Gleichspannung ausgegeben wird, ist ein Kondensator 629 angeordnet. Der Kondensator 629 sowie die Drossel 623 bilden zusammen einen Energiespeicher zur Glättung der Ausgangsspannung. Das Leistungsversorgungsteil umfasst ferner einen Steuerungsausgang 631, welcher auf die Übertrager 613 und 615 in Abhängigkeit von der Ausgangsspannung einwirkt. Hierzu kann die Regel-/Steuerschaltung 631 einen Steuereingang 633 aufweisen, welcher beispielsweise mit dem Spannungsausgangsanschluss 625 verbunden ist. 6 shows a circuit diagram of a power supply part, for example a switching power supply, with an input rectifier 601 which has an input with a first input terminal 603 and a second input terminal 605 having. The input rectifier 601 further comprises an output having a first output terminal 607 and with a second output port 609 , Between the output terminals 607 and 609 is a capacitor 611 , For example, a charging capacitor arranged. The capacitor 611 is a power converter with the transformer 619 downstream, which further comprises the switching transistors 617 and 618 can have. The output terminals of the transistors 617 and 618 are via an output transformer 619 with an output rectifier 621 connected. An output of the output rectifier 621 is over a throttle 623 with a voltage output to the voltage output terminals 625 and 627 coupled. Between the voltage output terminals 625 and 627 to which a DC voltage is output is a capacitor 629 arranged. The capacitor 629 as well as the throttle 623 make one together Energy storage for smoothing the output voltage. The power supply part further comprises a control output 631 , which on the transformer 613 and 615 depending on the output voltage. For this purpose, the control / control circuit 631 a control input 633 which, for example, with the voltage output terminal 625 connected is.
Der Eingangsgleichrichter 601 kann gemäß einer Ausführungsform zur Gleichrichtung das zu einem Gleichrichter verschaltete Diodennetzwerk 501 aus 5 aufweisen. In diesem Fall können dem in 6 dargestellten Leistungsversorgungsteil sowohl die Netzspannung als auch die Notspannung, welche durch den Energiespeicher 209 bereitgestellt werden kann, zugeführt werden.The input rectifier 601 According to an embodiment for rectification, the diode network connected to a rectifier 501 out 5 exhibit. In this case, the in 6 shown power supply part, both the mains voltage and the emergency voltage, which by the energy storage 209 can be supplied.
7 zeigt ein Blockdiagramm eines Leistungsversorgungsteils 701 mit einem Eingang 703 sowie mit einer Mehrzahl von Ausgängen 705. Dem Eingang 703 kann beispielsweise ein Gleichrichter 707 nachgeschaltet sein, welcher beispielsweise zur Gleichrichtung das in 5 dargestellte Diodennetzwerk 501 umfassen kann. Ein Ausgang des Gleichrichters 707 kann beispielsweise mit einem Eingang eines Multiausgangsschalters 709 verbunden werden, welcher die Mehrzahl der Ausgänge 705 aufweist. Der Multiausgangsschalter 709 kann beispielsweise zur Umsetzung der durch den Gleichrichter 707 bereitgestellten Gleichspannung auf unterschiedliche Gleichspannungen mit Amplituden von beispielsweise 5 V, 12 V, 3,3 V umsetzen. Dadurch können unterschiedliche elektrische Komponenten wie interne Treiber mit einer Spannung von 5 V, externe Treiber mit einer Spannung von 12 V, Eingangs-/Ausgangsschnittstellen mit einer Spannung von 3,3 V, Speichercontroller mit einer Spannung von 1.5 V/2.5 V, Mikroprozessoren mit einer Spannung von 1.1 V–1.85 V, SDRAM-Zellen (STRAM: Synchroneous Dynamic Random Access Memory) mit einer Spannung von 3.3 V oder grafische Controller mit einer Spannung von 3.3 V nachgeschaltet werden. Zur Versorgung der Speichercontroller oder der Mikroprozessoren mit den geforderten Spannungen können den Ausgängen 711, 713 mit beispielsweise 12 V Ausgangsspannung Gleichspannungsumsetzer 715, 717 nachgeschaltet sein, um die Gleichspannung von 12 V beispielsweise auf eine Ausgangsspannung von 1,5 V bzw. 2,5 V für einen Speichercontroller oder auf eine Ausgangsspannung von 1,1 V bis 1,85 V für einen Mikroprozessor umzusetzen. 7 shows a block diagram of a power supply part 701 with an entrance 703 and with a plurality of outputs 705 , The entrance 703 For example, a rectifier 707 be downstream, which, for example, to rectify the in 5 illustrated diode network 501 may include. An output of the rectifier 707 can, for example, with an input of a multi-output switch 709 which are the majority of the outputs 705 having. The multi-output switch 709 For example, to implement the through the rectifier 707 provided DC voltage to different DC voltages with amplitudes of, for example, 5 V, 12 V, 3.3 V implement. This allows different electrical components such as internal drivers with a voltage of 5 V, external drivers with a voltage of 12 V, input / output interfaces with a voltage of 3.3 V, memory controller with a voltage of 1.5 V / 2.5 V, microprocessors with A voltage of 1.1 V-1.85 V, SDRAM cells (SRAM: Synchronous Dynamic Random Access Memory) with a voltage of 3.3 V or graphic controller with a voltage of 3.3 V are connected downstream. To supply the memory controller or the microprocessors with the required voltages can the outputs 711 . 713 with, for example 12 V output voltage DC voltage converter 715 . 717 be followed to convert the DC voltage of 12 V, for example, to an output voltage of 1.5 V or 2.5 V for a memory controller or to an output voltage of 1.1 V to 1.85 V for a microprocessor.
Die in den 6 und 7 dargestellten Leistungsversorgungsteile können als Schaltnetzteile ausgeführt sein, wobei eine Zwischenkreisspannung die gesamte Energieversorgung einschließlich der für den Betrieb der Leistungsversorgungsteile erforderlichen Hilfsspannungen übernimmt. Diese Zwischenkreisspannung kann eine Gleichspannung sein, die in Höhe der Netzspannung arbeitet. Gemäß einer Ausführungsform ist somit die Spannungskomponente mit beispielsweise 50 Hz nicht vorhanden, sodass die Leistungsversorgungsteile als allstromfähig bezeichnet werden können.The in the 6 and 7 shown power supply parts can be designed as switching power supplies, with an intermediate circuit voltage takes over the entire power supply including the required for the operation of the power supply parts auxiliary voltages. This DC link voltage can be a DC voltage that operates at the mains voltage. According to one embodiment, therefore, the voltage component with, for example, 50 Hz is not present, so that the power supply parts can be referred to as all-current capability.
8 zeigt ein Blockdiagramm eines zentralen Energieversorgungssystems zur unterbrechungsfreien Spannungsversorgung für den Gleichspannungsbetrieb mit 400 V Gleichspannung. Das Spannungsversorgungssystem kann beispielsweise die in 2 dargestellte Vorrichtung zur Bereitstellung einer Notspannung von beispielsweise 400 V aufweisen, wobei dem Koppelnetzwerk 201 eine Leistungsverteilungseinheit 801 (PDU: Power Distribution Unit) nachgeschaltet sein kann. Ein Ausgang der Leistungsverteilungseinheit 801 liefert beispielsweise 400 V Gleichspannung, welche einer Leistungsversorgungseinheit 803 (PSU: Power Supply Unit) zugeführt werden kann. Die Leistungsversorgungseinheit 803 kann beispielsweise ein Leistungsversorgungsteil, z. B. ein Schaltnetzteil, umfassen. Zur Energieversorgung der elektrischen Komponenten der Kommunikationstechnik ist somit beispielhaft nur die einzig erforderliche Leistungsversorgungseinheit 803 in einem Leistungsgestell anzuordnen zur Versorgung der elektrischen Komponenten mit unterschiedlichen Spannungen. Optional kann dem Koppelnetzwerk 201 ein Eingangsübertrager 805 vorgeschaltet sein, dessen Eingang beispielsweise an eine Mehrphasenspannung angeschlossen werden kann. 8th shows a block diagram of a central power supply system for uninterruptible power supply for DC operation with 400 V DC. The power supply system may, for example, the in 2 shown apparatus for providing an emergency voltage of, for example, 400 V, wherein the coupling network 201 a power distribution unit 801 (PDU: Power Distribution Unit) can be connected downstream. An output of the power distribution unit 801 For example, it supplies 400 V DC, which is a power supply unit 803 (PSU: Power Supply Unit) can be supplied. The power supply unit 803 For example, a power supply part, for. B. a switching power supply include. For energy supply of the electrical components of the communication technology is thus only the only required power supply unit by way of example 803 to be arranged in a power rack for supplying the electrical components with different voltages. Optionally, the coupling network 201 an input transformer 805 be upstream, the input can be connected, for example, to a multi-phase voltage.
Gemäß einer Ausführungsform kann das Koppelnetzwerk 201 beispielsweise in einem Gestell, beispielsweise in einem Leistungsgestell untergebracht werden. Ferner kann auch auf die Leistungsverteilungseinheit 801 verzichtet werden, falls das Entkopplungsnetzwerk 801 eine Mehrzahl von Spannungsausgängen liefert. Falls das Spannungsversorgungssystem zur Versorgung einer Mehrzahl von elektrischen Komponenten mit einer Mehrzahl von Leistungsversorgungsteilen verwendet werden kann, so kann beispielsweise für jedes der Netzteile aufgrund deren Entkopplung ein eigenes Koppelnetzwerk 201 vorgesehen sein, wodurch eine Gesamtverfügbarkeit pro Betriebsstelle erhöht werden kann. Somit kann pro Gestell nur eine einzige Gleichspannungsleitung und beispielsweise eine Wechselspannungsleitung herangeführt werden. Die Wechselspannungsleitung kann beispielsweise die elektrischen Komponenten im Regelbetrieb versorgen, so dass auf weitere, Verlust bringende Komponenten der unterbrechungsfreien Spannungsversorgung verzichtet werden kann. Insbesondere sind keine Betriebsgleichrichter notwendig, wobei die Gleichrichtung im Wesentlichen bis auf einen Ladegleichrichter reduziert werden kann.According to one embodiment, the coupling network 201 For example, be housed in a rack, for example in a power rack. Further, also on the power distribution unit 801 be omitted if the decoupling network 801 provides a plurality of voltage outputs. If the power supply system can be used to supply a plurality of electrical components with a plurality of power supply parts, for example, for each of the power supplies due to their decoupling a separate coupling network 201 be provided, whereby a total availability per operating point can be increased. Thus, only a single DC voltage line and, for example, an AC line can be introduced per frame. The AC voltage line can supply, for example, the electrical components in the control mode, so that it is possible to dispense with further, loss-inducing components of the uninterruptible power supply. In particular, no operational rectifier is necessary, wherein the rectification can be substantially reduced to a charging rectifier.
