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DE69714746T2 - Verfahren und vorrichtung zur versorgung einer generatormaschinensatzunterstützten unterbrechungsfreien stromversorgung mit anlaufenergie - Google Patents

Verfahren und vorrichtung zur versorgung einer generatormaschinensatzunterstützten unterbrechungsfreien stromversorgung mit anlaufenergie

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DE69714746T2
DE69714746T2 DE69714746T DE69714746T DE69714746T2 DE 69714746 T2 DE69714746 T2 DE 69714746T2 DE 69714746 T DE69714746 T DE 69714746T DE 69714746 T DE69714746 T DE 69714746T DE 69714746 T2 DE69714746 T2 DE 69714746T2
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DE
Germany
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power supply
voltage
energy storage
level
circuit
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DE69714746T
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DE69714746D1 (de
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F. Pinkerton
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Active Power Inc
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Active Power Inc
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Publication date
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Publication of DE69714746T2 publication Critical patent/DE69714746T2/de
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    • H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02J—CIRCUIT ARRANGEMENTS OR SYSTEMS FOR SUPPLYING OR DISTRIBUTING ELECTRIC POWER; SYSTEMS FOR STORING ELECTRIC ENERGY
    • H02J9/00—Circuit arrangements for emergency or stand-by power supply, e.g. for emergency lighting
    • H02J9/04—Circuit arrangements for emergency or stand-by power supply, e.g. for emergency lighting in which the distribution system is disconnected from the normal source and connected to a standby source
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    • H02J9/062—Circuit arrangements for emergency or stand-by power supply, e.g. for emergency lighting in which the distribution system is disconnected from the normal source and connected to a standby source with automatic change-over, e.g. UPS systems for AC powered loads
    • H—ELECTRICITY
    • H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
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    • Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
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    • Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
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    • Y04S—SYSTEMS INTEGRATING TECHNOLOGIES RELATED TO POWER NETWORK OPERATION, COMMUNICATION OR INFORMATION TECHNOLOGIES FOR IMPROVING THE ELECTRICAL POWER GENERATION, TRANSMISSION, DISTRIBUTION, MANAGEMENT OR USAGE, i.e. SMART GRIDS
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Description

    Hintergrund der Erfindung
  • Diese Erfindung betrifft unterbrechungsfreie Stromversorgungssysteme (UPS) und insbesondere UPS-Systeme, die eine Ersatzstromversorgung, wie etwa einen Ersatzdieselgeneratorsatz (d. h. einen Generatormaschinensatz bzw. GENSET) enthalten.
  • UPS-Systme sind oft in Umgebungen installiert, in denen der fortlaufende Betrieb, selbst im Fall des Ausfalls des Hauptstroms, kritisch ist. Zum Beispiel können derartige Systeme in Flughäfen, Krankenhäusern, Verarbeitungsanlagen und Rechenzentren installiert sein. In jedem Fall kann ein totaler Stromausfall zu katastrophalen Ergebnissen führen (Z. B. kann ein Stromausfall mitten in einer Operation zum Tod des Patienten führen.).
  • In typischen UPS-Systemen wird eine Schaltungsanordnung zur Verfügung gestellt, welche den von einer Hauptstromquelle gelieferten Strom, oft über eine Verbindung zu einem Gleichspannungsbus, überwacht. Ein Batteriefeld, häufig Bleibatterien, wird mit einem Gleichspannungsbus verbunden, der den kritischen Verbraucher speist, um vorübergehend Strom zu liefern, sobald die Spannung auf dem Bus unter die Batteriespannung abfällt. Die Batterien sollen nur vorübergehend Strom liefern, bis eine Ersatzstromquelle, wie etwa der weiter oben beschriebene Generatormaschinensatz, in Online-Betrieb gebracht werden kann. Daher liefern die Batterien typischerweise für eine sehr kurze Zeit Strom, bis der Ersatzgenerator mit voller Geschwindigkeit läuft und Ersatzstrom liefert.
  • Eine Schwäche herkömmlicher bleibatteriebasierter UPS-Systeme ist, daß die Ersatzstromquelle ihre anfängliche Anlaufenergie von einer getrennten Starterbatterie bekommt. Diese Bleibatterien fallen aufgrund von unsachgemäßer Wartung oder Fehlladung aufgrund von Batterieanschlußkorrosion häufig aus. Wenn die Starterbatterie ausfällt, wird daher nur Ersatzstrom geliefert, bis das Batteriefeld von Strom entleert ist, weil der Generatormaschinensatz (wie zum Beispiel ein Auto) externen Strom braucht, um gestartet zu werden.
  • Eine unterbrechungsfreie Stromversorgung, die Strom an einen kritischen Verbraucher zuführt, ist im deutschen Patent Nr. 1 199 393 beschrieben. Die UPS umfaßt eine Wechselstrom-Gleichstrom-Wandlerschaltung, die mit einer Gleichstrom-Wechselstrom-Wandlerschaltung verbunden ist. Der Ausgang des Gleichstrom-Wechselstrom-Wandlers ist mit dem Verbraucher verbunden. Eine Überwachungsschaltung überwacht einen Stromausfall, welcher den Anlauf eines Motors auslöst, der mechanisch mit dem Wechselstrommotor und dem Gleichstromgenerator der Wechselstrom-Gleichstrom-Wandlerschaltung verbunden ist. Außerdem ist ein Schwungrad mit der Welle des Wechselstrommotors verbunden, um vorübergehend, bis der Motor läuft, Strom zu liefern.
  • Angesichts des Vorangehenden ist es eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung, eine verbesserte unterbrechungsfreie Stromversorgung zur Verfügung zu stellen, bei der die Anlaufenergie zuverlässiger an die Ersatzstromquelle geliefert wird.
  • Es ist ebenfalls eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung, ein verbessertes Verfahren zur Lieferung der Anlaufenergie an die Ersatzstromquelle einer unterbrechungsfreien Stromversorgung zur Verfügung zu stellen.
    • Zusammenfassung der Erfindung
  • Diese und andere Aufgaben der Erfindung werden entsprechend den Prinzipien der Erfindung gelöst, indem eine unterbrechungsfreie Stromversorgung zur Verfügung gestellt wird, in der die Ersatzstromquelle ihre anfängliche Energie von einem Energiespeicherungssystem bekommt, das den vorübergehenden Strom auch an den kritischen Verbraucher liefert. Die bevorzugten Ausführungsformen umfassen Schwungrad- Energiespeicherungsvorrichtungen, die sowohl den vorübergehenden Strom während der Zeit, in der die Ersatzstromquelle auf volle Geschwindigkeit beschleunigt wird, als auch die Anlaufenergie an die Ersatzstromguelle liefern. Die Schwungrad-Energiespeicherungsvorrichtung, die von einer Überwachungsschaltung immer, wenn ein Hauptstromfehler erkannt wird, ausgelöst wird, liefert während des gesamten Anlaufzyklus des Generatormaschinensatzes vorübergehend Strom. Während der vorübergehende Strom geliefert wird, wird von der Schwungradvorrichtung zusätzlicher Strom an den Generatormaschinensatz geliefert, bis der Generatormaschinensatz selbständig läuft (d. h. mit Brennstoff, wie etwa Diesel oder Benzin läuft), was typischerweise weniger als dreißig Sekunden ist. Der vorübergehende Strom wird von dem Schwungrad laufend geliefert, bis der Generatormaschinensatz eine vorbestimmte Umdrehungsgeschwindigkeit erreicht (bei der der passende Strompegel von dem Generatormaschinensatz geliefert werden kann).
  • Weitere Merkmale der Erfindung, ihr Wesen und verschiedene Vorteile werden aus den beigefügten Zeichnungen und der folgenden detaillierten Beschreibung der bevorzugten Ausführungsformen deutlicher.
    • Kurze Beschreibung der Zeichnungen
  • Fig. 1 ist ein Blockdiagramm einer herkömmlichen generatormaschinensatzunterstützten batteriebetriebenen unterbrechungsfreien Stromversorgung;
  • Fig. 2 ist ein Blockdiagramm einer generatormaschinensatzunterstützten unterbrechungsfreien Stromversorgung, die entsprechend den Prinzipien der vorliegenden Erfindung aufgebaut ist; und
  • Fig. 3 ist ein schematisches Blockdiagramm einer Beispielwandlerschaltung, die in der unterbrechungsfreien Stromversorgung von Fig. 2 verwendet werden kann, um Anlaufenergie an die Ersatzquelle und vorübergehend Energie an den kritischen Verbraucher von einem einzigen Energiespeicherungssystem entsprechend den Prinzipien der vorliegenden Erfindung zu liefern.
    • Detaillierte Beschreibung der bevorzugten Ausführungsformen
  • Fig. 1 zeigt eine herkömmliche generatormaschinensatzunterstützte batteriebetriebene unterbrechungsfreie Stromversorgung 100 (UPS 100). Die UPS 100 ist zwischen die Hauptstromquelle 102, die einfach von einem Versorgungsunternehmen mit Strom versorgt werden kann, und den kritischen Verbraucher 104 geschaltet. Der kritische Verbraucher 104 stellt eine beliebige von mehreren verschiedenen Anwendungen, bei denen eine fortlaufende Stromversorgung kritisch ist, wie den vorher genannten Flughafen, das Krankenhaus, etc. Die UPS 100 liefert im Fall, daß die Hauptstromquelle 102 ausfällt, Ersatzstrom an den kritischen Verbraucher 104.
  • Die UPS 100 umfaßt einen Lastumschalter 106, einen Wechselstrom-Gleichstrom-Wandler 108, einen Gleichstrom- Wechselstrom-Wandler 110, einen Generatormaschinensatz 112, eine Überwachungsschaltung 114, ein Batteriefeld 116 für vorübergehenden Strom, und eine Startbatterie 118. Der Lastumschalter 106 überträgt die Stromversorgung von der Hauptstromquelle 102 an den Generatormaschinensatz 112, nachdem die Hauptstromquelle 102 ausfällt, und der Generatormaschinensatz 112 Strom mit einem ausreichenden Pegel liefert. Der Wechselstrom-Gleichstrom-Wandler 108 nimmt den entweder von der Hauptstromquelle 102 oder dem Generatormaschinensatz 112 gelieferten Wechselstrom auf und wandelt ihn in Gleichstrom um. Der Wandler 108 kann eine einfache Gleichrichterschaltung sein, oder er kann jede andere herkömmliche Schaltung sein, die verwendet wird, um Strom von Wechselstrom in Gleichstrom umzuwandeln, solange die richtigen Strompegel erhalten bleiben. Dies wird typischerweise geleistet, indem Gleichspannung mit einem Pegel von etwa 480 Volt an den Gleichspannungsbus 120 geliefert wird. Der Gleichstrom wird über den Gleichspannungsbus 120 an den Gleichstrom-Wechselstrom-Wandler 110 zugeführt, der ihn zurück in Wechselstrom wandelt. Der Wandler 110 kann eine einfache Wechselrichterschaltung sein, oder er kann jede andere herkömmliche Schaltung sein, die verwendet wird, um Strom von Gleichstrom in Wechselstrom umzuwandeln.
  • Der Gleichspannungsbus 120 wird von der Überwachungsschaltung 114 überwacht. (Während die Überwachungsschaltung 114 so gezeigt ist, daß sie nur Signale empfängt, die den Zustand des Gleichspannungsbusses 120 anzeigen, können zusätzliche "Hauptstromausfall"-Eingangssignale empfangen werden, indem der Eingang des Wechselstrom-Gleichstrom- Wandlers 108 und/oder der Ausgang des Gleichstrom-Wechselstrom-Wandlers 110 überwacht werden.) Wenn einmal ein Hauptstromausfall erkannt wurde, sendet die Überwachungsschaltung 114 Signale über die Leitung 124, welche bewirken können, daß von dem Generatormaschinensatz 112 Ersatzstrom an den kritischen Verbraucher 104 gesendet wird. Das Batteriefeld 116 für den vorübergehenden Strom liefert Gleichstrom an den Gleichspannungsbus 120, sobald die Spannung auf dem Gleichspannungsbus 120 unter die Batteriespannung abfällt. Das Batteriefeld 116 liefert weiterhin Strom an den Bus 120, bis entweder die Batterien stromentleert sind oder bis der passende Strom von einer anderen Quelle (d. h. entweder der Hauptstromquelle 102 oder dem Generatormaschinensatz 112) an den kritischen Verbraucher 104 geliefert wird.
  • Das Signal auf der Leitung 124 löst aus, daß der Generatormaschinensatz 112 einen Anlaufzyklus beginnt. Der Generatormaschinensatz 112, der ähnlich einem Autostarter, der von einer Startbatterie 118 angetrieben wird, einen Anlaufmotor (nicht gezeigt) enthält, wird, solange die Startbatterie 118 nicht fehlerhaft ist, normalerweise anlaufen, um Ersatzenergie an den kritischen Verbraucher 104 zu liefern (es sei denn der Generatormaschinensatz 112 hat selbst einen wesentlichen Fehler). Das potentielle Problem tritt auf, weil der Generatormaschinensatz 112 für die Anlaufenergie auf die Startbatterie 118 angewiesen ist. Die Startbatterie 118 kann zum Beispiel eine 24-Volt-Batterie sein, die ein wenig konstante Wartung benötigt, um einen ordnungsgemäßen Betrieb sicherzustellen. Fehler können zum Beispiel auftreten aufgrund des korrodierenden Wesens der Anschlußverbindungen zwischen der Batterie 118 und dem Generatormaschinensatz 112, oder die Batterie 118 kann aufgrund von Änderungen der Umweltbedingungen (z. B. übermäßiger Hitze oder Kälte) ausfallen. Außerdem haben typische Bleibatterien eine begrenzte Lebensdauer (im Mittel irgendwo zwischen drei und acht Jahren), die unglücklicherweise in der Nähe des kritischen Augenblicks, in dem sie gebraucht werden, ablaufen kann.
  • Fig. 2 zeigt eine generatormaschinensatzunterstützte unterbrechungsfreie Stromversorgung 200 (UPS 200), welche die Schwächen von herkömmlichen generatormaschinensatzunterstützten UPS-Systemen entsprechend den Prinzipien der vorliegenden Erfindung überwindet. Die UPS 200 enthält viele der gleichen Bestandteile wie die UPS 100. Zum Beispiel den Lastumschalter 106, den Wechselstrom-Gleichstrom- Wandler 108, den Gleichstrom-Wechselstrom-Wandler 110 und den Generatormaschinensatz 112. Die Überwachungsschaltung ist angesichts der Tatsache, daß in der UPS 200 unterschiedliche Steuersignale (z. B. das Signal auf der Leitung 222) benötigt werden, als die Überwachungsschaltung 214 gezeigt. Die UPS 200 enthält auch ein Energiespeicherungssystem 230, das bevorzugt ein Schwungrad-Energiespeicherungssystem ist, aber ein Batteriefeld ähnlich dem Batteriefeld 116 für den vorübergehenden Strom sein kann. Wenn das Energiespeicherungssystem 230 in der Tat ein Batteriefeld ist, müssen jedoch zusätzliche Schaltungsveränderungen (nicht gezeigt) vorgenommen werden, um die Gleichspannung auf 24 Volt herunter zu transformieren (die Batteriefeldalternative ist etwas weniger praktisch, weil die zusätzliche Schaltungsanordnung ein weiteres Wandlerpaar enthalten kann, um von Gleichstrom zu Wechselstrom und zurück zu kommen.
  • Während die Zuverlässigkeit des UPS-Systems in beiden Fällen aufgrund der Verwendung einer einzigen Stromquelle für den Gleichspannungsbus 120 und den Generatormaschinensatz 112 verbessert wird, wird die bedeutendste Zuverlässigkeitserhöhung erreicht, wenn das Energiespeicherungssystem 230 ein Schwungrad-Energiespeicherungssystem ist. Ein Schwungrad-Energiespeicherungssystem liefert sowohl für den Generatormaschinensatz als auch für die vorübergehende Stromanforderung eine zuverlässigere, besser überwachte Stromquelle, weil es ein mechanisches System statt ein chemisches System ist.
  • Die UPS 200 arbeitet normalerweise in einem Überwachungsmodus, wobei die Überwachungsschaltung. 214 den Gleichspannungsbus 120 überwacht, bis die Spannung auf dem Bus 120 unter eine vorbestimmte Schwelle abfällt (Wie weiter oben beschrieben, kann die Überwachungsschaltung 214 auch durch Sensoreingaben entweder an den Eingang des Wechselstrom-Gleichstrom-Wandlers 108 oder an den Ausgang des Gleichstrom-Wechselstrom-Wandlers 110 oder beide ausgelöst werden.) Wenn die Überwachungsschaltung 214 einmal einen Fehler feststellt, wird über die Leitung 222 ein Auslösesignal angelegt, welches das Energiespeicherungssystem 230 in Online-Betrieb an den Gleichspannungsbus 120 bringt (um vorübergehend Strom zu liefern, bis der Generatormaschinensatz 112 hochgelaufen ist). Das Auslösesignal weist auch das Energiespeicherungssystem 230 an, Anlaufenergie an den Generatormaschinensatz 112 zu liefern, welcher von einem Auslösesignal auf der Leitung 224 geschaltet wird. Das Energiespeicherungssystem 230 liefert Anlaufenergie an den Generatormaschinensatz 112, bis der Generatormaschinensatz 112 unabhängig mit seinem externen Kraftstoffvorrat (z. B. Dieselbrennstoff oder Benzin) läuft. Wenn der Generatormaschinensatz 112 Strom mit dem richtigen Pegel erzeugt, überträgt der Lastumschalter 106 den Eingangsstrom von der Hauptstromquelle 102 an den Generatormaschinensatz 112, und das Energiespeicherungssystem 230 hört auf, Strom an den Gleichspannungsbus 120 zu liefern.
  • Fig. 3 zeigt ein repräsentatives Beispiel für eine Wandlerschaltung 300, die von dem Energiespeicherungssystem 230 von Fig. 2 verwendet werden kann, um Anlaufenergie an den Generatormaschinensatz 112 von der gleichen Quelle zu liefern, welche vorübergehend Ersatzstrom an den Gleichspannungsbus 120 liefert. Die Wandlerschaltung 300 umfaßt eine Schwungrad-Energiespeicherungsvorrichtung 302, Transformatoren 304, 306 und 308, Diodenpaare 310, 312, 314, einen Kondensator 316, einen Anschluß 318, Diodenpaare 320, 322 und 324 und Anschlüsse 326. Die Schwungradvorrichtung 302 erzeugt eine Drei-Phasen-Wechselstromausgabe (d. h. die Phasen A, B und C), die über die Primärwicklungen der Transformatoren 304, 306 und 308 angeschlossen wird.
  • Wenn die Drei-Phasen-Ausgabe bei 480 Volt Wechselstrom liegt, haben die Transformatoren 304, 306 und 308 zum Beispiel ein 19 : 1-Abwärtstransformationsverhältnis, so daß eine Ausgangsspannung von 24-26 Volt erreicht wird (d. h. 480 Volt/19 = 25,26 Volt). Die Drei-Phasen-Ausgabe der Sekundärwicklungen der Transformatoren 304, 306 und 308 wird über Diodenpaare 310, 312 und 314, welche die Wechselstromausgabe in eine Gleichstromausgabe gleichrichten, verbunden. Das Gleichstromsignal kann ferner durch den Zusatz eines kleinen Filterkondensators 316 (in einem gestrichelten Kasten gezeigt, um anzuzeigen, daß die Verwendung des Kondensators 316 optional ist) verbessert werden. Die 24-Volt- Gleichspannungsausgabe wird an dem Anschluß 318 zur Verfügung gestellt, der direkt mit dem Starter des Motors verbunden werden kann, der den Generatormaschinensatz 112 antreibt. Die Drei-Phasen-Ausgabe der Schwungradvorrichtung 302 wird auch den Diodenpaaren 320, 322 und 324 zugeführt, welche die Drei-Phasen-Ausgabe in ein Hochspannungs-Gleichspannungssignal gleichrichten, das über die Anschlüsse 326 mit dem Bus 120 verbunden wird.
  • Obwohl Fig. 3 nur einen speziellen Aufbau einer Wandlerschaltung zeigt, um eine 24-Volt-Ausgabe aus dem Energiespeicherungssystem 230 zu erzeugen, werden Fachleute verstehen, daß andere Aufbauten ebenfalls verwendet werden können, ohne den Schutzbereich der vorliegenden Erfindung zu verlassen. Zum Beispiel könnte anstelle von einzelnen Transformatoren 304, 306 und 308 ein einziger Drei-Phasen-Transformator verwendet werden. Ein anderer Aufbau kann nur zwei Ausgänge der Sekundärwicklung und zwei Diodenpaare verwenden, um das 24-Volt-Ausgangssignal zu erzeugen (aber die Verwendung aller drei Phasen wird bevorzugt).

Claims (20)

1. Unterbrechungsfreie Stromversorgung (200) zur fortlaufenden Stromversorgung für einen kritischen Verbraucher (104), wobei die unterbrechungsfreie Stromversorgung (200) aufweist:
einen mit einer Hauptstromquelle (102) verbundenen Lastumschalter (106), wobei der Lastumschalter (106) einen Ausgang hat;
eine Wechselstrom-Gleichstrom-Wandlerschaltung (108) mit einem Eingang, der mit dem Ausgang des Lastumschalters (106) verbunden ist, und einem Ausgang;
eine Gleichstrom-Wechselstrom-Wandlerschaltung (110) mit einem Eingang, der mit dem Ausgang der Wechselstrom-Gleichstrom-Wandlerschaltung (108) verbunden ist, und einem Ausgang zur Verbindung mit dem kritischen Verbraucher (104)
eine Überwachungsschaltung (214), die einen Ausfall der Stromversorgung überwacht;
einen motorgetriebenen Ersatzgenerator (112), der mit dem Lastumschalter (106) und der Überwachungsschaltung (214) elektrisch verbunden ist, wobei der motorgetriebene Ersatzgenerator (112) in der Lage ist, im Falle eines Ausfalls der Stromversorgung den Ersatzstrom für den kritischen Verbraucher (104) zur Verfügung zu stellen, wobei der motorgetriebene Ersatzgenerator (112) eine Anlaufschaltung hat; und
ein Energiespeicherungssystem (230), das mit dem Eingang der Gleichstrom-Wechselstrom-Wandlerschaltung (110) elektrisch verbunden ist, wobei die unterbrechungsfreie Stromversorgung (200) dadurch gekennzeichnet ist, daß:
das Energiespeicherungssystem (230) mit der Anlaufschaltung des motorgetriebenen Ersatzgenerators (112) und der Überwachungsschaltung (214) elektrisch verbunden ist, wobei das Feststellen des Ausfalls der Stromversorgung durch die Überwachungsschaltung (214) bewirkt, daß das Energiespeicherungssystem (230) vorübergehend, mindestens bis der motorgetriebene Ersatzgenerator (112) unabhängig von der Anlaufenergie läuft, über den Gleichstrom-Wechselstrom-Wandler (110) Strom für den kritischen Verbraucher (104) und Anlaufenergie für den motorgetriebenen Ersatzgenerator (112) zur Verfügung stellt.
2. Unterbrechungsfreie Stromversorgung nach Anspruch 1, wobei das Energiespeicherungssystem mindestens eine Schwungrad-Energiespeichervorrichtung umfaßt.
3. Unterbrechungsfreie Stromversorgung nach Anspruch 2, wobei die Überwachungsschaltung den Ausgang des Wechselstrom-Gleichstrom-Wandlers überwacht.
4. Unterbrechungsfreie Stromversorgung nach Anspruch 2, wobei die Überwachungsschaltung den Ausgang des Lastumschalters überwacht.
5. Unterbrechungsfreie Stromversorgung nach Anspruch 2, wobei die Überwachungsschaltung den Ausgang des Gleichstrom-Wechselstrom-Wandlers überwacht.
6. Unterbrechungsfreie Stromversorgung nach Anspruch 2, wobei das Energiespeicherungssystem ferner aufweist: eine erste mit dem Eingang der Gleichstrom-Wechselstrom-Wandlerschaltung verbundene Wandlerschaltung, welche bei einem ersten Pegel Wechselspannung von der mindestens einen Schwungradvorrichtung in Gleichspannung umwandelt, und eine mit der Anlaufschaltung des Generators verbundene zweite Wandlerschaltung, welche Wechselspannung von der mindestens einen Schwungradvorrichtung bei einem zweiten Pegel in Gleichspannung umwandelt.
7. Unterbrechungsfreie Stromversorgung nach Anspruch 6, wobei der erste Pegel etwa 480 Volt ist.
8. Unterbrechungsfreie Stromversorgung nach Anspruch 6, wobei der zweite Pegel etwa 24 Volt ist.
9. Unterbrechungsfreie Stromversorgung nach Anspruch 6, wobei die zweite Wandlerschaltung aufweist:
eine Abwärtstransformatorschaltung zur Verringerung der Ausgangsspannung etwa auf den zweiten Pegel; und
eine Gleichrichtungsschaltung zum Gleichrichten der verringerten Wechselspannung in eine Gleichspannung.
10. Unterbrechungsfreie Stromversorgung nach Anspruch 9, wobei die Abwärtstransformatorschaltung mindestens einen Transformator aufweist, um mindestens ein Einphasen- Ausgangssignal zu liefern.
11. Unterbrechungsfreie Stromversorgung nach Anspruch 10, wobei die Gleichrichtungsschaltung mindestens zwei miteinander verbundene Diodenpaare aufweist, um das mindestens eine Einphasen-Ausgangssignal gleichzurichten.
12. Unterbrechungsfreie Stromversorgung nach Anspruch 9, wobei die Abwärtstransformatorschaltung drei miteinander verbundene Transformatoren aufweist, um ein Dreiphasen-Ausgangssignal zu liefern.
13. Unterbrechungsfreie Stromversorgung nach Anspruch 12, wobei die Gleichrichtungsschaltung drei miteinander verbundene Diodenpaare aufweist, um das Dreiphasen-Ausgangssignal gleichzurichten:
14. Unterbrechungsfreie Stromversorgung nach Anspruch 9, wobei die Abwärtstransformatorschaltung einen Dreiphasen-Transformator aufweist, der ein Dreiphasen-Ausgangssignal liefert.
15. Energiespeicherungssystem (230) zur Verwendung in einer unterbrechungsfreien Stromversorgung (200), das im Falle eines Ausfalls der Hauptstromversorgung, bis zu der Zeit, wenn von einem motorgetriebenen Ersatzgenerator (112) Ersatzstrom an den kritischen Verbraucher geliefert werden kann, vorübergehend Strom an einen kritischen Verbraucher (104) liefert, wobei das Energiespeicherungssystem (230) eine Energiespeichervorrichtung (302) enthält, die bei einem ersten Pegel Spannung erzeugt, wobei der erste Pegel mit dem von dem kritischen Verbraucher vorübergehend benötigten Strom zusammenhängt, wobei das Energiespeicherungssystem gekennzeichnet ist durch: eine Wandlerschaltung (300) zum Umwandeln der Spannung von dem ersten Pegel auf einen zweiten Pegel, der verwendet werden kann, um einen motorgetriebenen Ersatzgenerator (112) zumindest zum Anlaufen zu bringen, bis der motorgetriebene Ersatzgenerator (112) unabhängig von der zweiten Pegelspannung läuft.
16. Energiespeicherungssystem nach Anspruch 15, wobei die Energiespeichervorrichtung eine Schwungrad-Energiespeichervorrichtung ist.
17. Verfahren zur Bereitstellung von Ersatzstrom für einen kritischen Verbraucher (104) im Falle eines Stromausfalls, wobei das Verfahren die folgenden Schritte aufweist:
Überwachen des Stromausfalls;
Erzeugen eines Auslösesignals, um Ersatzstrom von einem motorgetriebenen Ersatzgenerator (112) zu erzeugen, wenn der Überwachungsschritt einen Stromausfall feststellt;
vorübergehende Stromversorgung des kritischen Verbrauchers (104), bis der motorgetriebene Ersatzgenerator (112) Strom liefert; und
Versorgen des motorgetriebenen Ersatzgenerators (112) mit Anlaufenergie, zumindest, bis der motorgetriebene Ersatzgenerator (112) unabhängig von der Anlaufenergie läuft, wobei das Energiespeicherungssystem (200) dadurch gekennzeichnet ist, daß:
der vorübergehende Strom und die Anlaufenergie von einem einzigen Energiespeicherungssystem (230) geliefert werden.
18. Verfahren nach Anspruch 17, wobei das Energiespeicherungssystem eine Schwungrad-Energiespeichervorrichtung enthält.
19. Verfahren nach Anspruch 18, wobei der Schritt zur vorübergehenden Stromversorgung die folgenden Schritte aufweist:
Erzeugen von Wechselspannung bei einem ersten Pegel;
Gleichrichten der Wechselspannung bei dem ersten Pegel in Gleichspannung;
Wechselrichten der gleichgerichteten Gleichspannung in Wechselspannung; und
Liefern der wechselgerichteten Wechselspannung an den kritischen Verbraucher.
20. Verfahren nach Anspruch 19, wobei der Schritt zur Versorgung mit Anlaufenergie die folgenden Schritte aufweist:
Heruntertransformieren der erzeugten Wechselspannung von dem ersten Pegel auf einen zweiten Pegel;
Gleichrichten der heruntertransformierten Wechselspannung in Gleichspannung bei dem heruntertransformierten Pegel; und
Liefern der heruntertransformierten Gleichspannung an einen Anlaufmotor des motorgetriebenen Ersatzgenerators.
DE69714746T 1996-09-09 1997-09-09 Verfahren und vorrichtung zur versorgung einer generatormaschinensatzunterstützten unterbrechungsfreien stromversorgung mit anlaufenergie Expired - Lifetime DE69714746T2 (de)

Applications Claiming Priority (2)

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