DE2707200A1

DE2707200A1 - POWER SUPPLY FOR AN ELECTRONIC MAXIMUM EQUIPMENT

Info

Publication number: DE2707200A1
Application number: DE19772707200
Authority: DE
Inventors: Artur Dr Ing Seibt
Original assignee: Heliowatt Werke Elektrizitaet GmbH
Current assignee: Heliowatt Werke Elektrizitaet GmbH
Priority date: 1977-02-17
Filing date: 1977-02-17
Publication date: 1978-08-24
Also published as: FR2381312A1; GB1563676A; FR2381312B1; ATA116578A; CH621630A5

Description

HELlOWATT WERKE 1000 Berlin 12, den 9. 2. 1977HELlOWATT WERKE 1000 Berlin 12, February 9, 1977

Elekh-izitäts-Gesel !schaft mbH Wilmersdorfer Straße 39Elekh-izitäts-Gesellschaft mbH Wilmersdorfer Strasse 39

E 43 Go/WeE 43 Go / We

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Stromversorgung für ein elektronisches MaximumwerkPower supply for an electronic maximum work

Die Erfindung bezieht sich auf ein elektronisches Maximumwerk, dessen Stromversorgungseinrichtung aus den Spannungen aller Phasen oder der Spannung einer Phase über Anpassungsglieder und Richtleiter eine Gleichspannung an einem ersten Kondensator zur Verfügung stellt und dessen Spannungsregler dem Maximumwerk eine aus der Gleichspannung am ersten Kondensator gewonnene geregelte Speisespannung zuführt, die mittels eines zweiten Kondensators gepuffert wird.The invention relates to an electronic maximum work, its power supply device from the voltages of all phases or the voltage of one phase via matching elements and guide wire, a DC voltage on one first capacitor makes available and its voltage regulator the maximum work supplies a regulated supply voltage obtained from the direct voltage at the first capacitor, which is buffered by means of a second capacitor will.

Elektronische Maximumwerke benötigen eine Einrichtung, die dem Maximumwerk frühzeitig mitteilt, wenn das Netz ausfällt bzw. wenn die Netzspannung unter eine vorgegebene Schwelle sinkt. Diese Mitteilung muß so rechtzeitig erfolgen, daß das Maximumwerk vor dem Zusammenbrechen seiner Speisespannung noch alle notwendigen logischen Operationen und Rechenvorgänge ausführen kann. Bei Netzwiederkehr darf das Maximumwerk erst dann wieder zu arbeiten beginnen, wenn die einwandfreie Speisespannungsversorgung gesichert ist. Kurzzeitige Netzstöße bzw. -einbrüche dürfen das Maximumwerk nicht zu fehlerhaftem Arbeiten veranlassen.Electronic maximum works require a facility that allows the maximum works notifies you in good time when the grid fails or when the grid voltage falls below a specified threshold. This communication must be so timely take place that the maximum work still carry out all necessary logical operations and arithmetic processes before the collapse of its supply voltage can. When the power supply returns, the maximum work may only start again when the faultless supply voltage has been secured is. Brief power surges or dips must not cause the Maximumwerk to work incorrectly.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine derartige Einrichtung zu schaffen, die durch eindeutige Signale einen Netzausfall rechtzeitig dem Maximumwerk mitteilt und den Weiterlauf bei Netzwiederkehr einleitet. Diese Aufgabe ist durch die Erfindung gelöst, die in den kennzeichnenden Teilen der Patentansprüche dargestellt ist. Sie wird nachfolgend anhand des Blockschaltbildes näher erläutert.The invention is based on the object of providing such a device create, which informs the Maximumwerk in good time of a power failure by means of clear signals and initiates further operation when the power returns. This object is achieved by the invention which is presented in the characterizing parts of the patent claims. It is explained below using the Block diagram explained in more detail.

Aus den Spannungen aller drei Phasen oder auch der Spannung nur einer Phase wird in an sich bekannter Weise durch Gleichrichten entweder direkt oder über geeignete Netztransformatoren oder Anzapfungen bzw. Zusatzwicklungen der Spannungsspulen des Zählers eine Gleichspannung erzeugt, die an dem als Sieb- und Pufferkondensator arbeitenden ersten Kondensator Cl abge-From the voltages of all three phases or the voltage of only one Phase is determined in a manner known per se by rectifying either directly or via suitable mains transformers or taps or additional windings the voltage coils of the counter generates a DC voltage that is applied to the first capacitor Cl, which works as a filter and buffer capacitor,

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griffen wird. Vorteilhaft wird eine Z-Diode ZD vorgesehen, die ein zu starkes Ansteigen der Spannung am ersten Kondensator CI verhindert. Der Spannungsregler SR erzeugt an seinem Ausgang eine geregelte Speisespannung fur das Maximumwerk MW, die von einem zweiten Kondensator C2 gesiebt und gepuffert ist.is attacked. A Zener diode ZD is advantageously provided, which is too strong Rise in the voltage across the first capacitor CI is prevented. The voltage regulator SR generates a regulated supply voltage for the maximum work MW at its output, which is filtered and buffered by a second capacitor C2 is.

Als Eingangsspannung fUr die Signaleinrichtung SE wird die ungeregelte Eingangsspannung des Spannungsreglers SR verwendet. Die Signaleinrichtung SE vergleicht dabei diese Eingangsspannung ständig mit einem oberen und einem unteren Grenzwert. Bei überschreiten des oberen Grenzwerts wird die Signaleinrichtung SE, die vorzugsweise bistabil ausgeführt ist, in den Zustand logisch "1" umgeschaltet; dieses Signal teilt dem Maximumwerk MW mit, daß es seinen Betrieb aufnehmen kann. Das Maximumwerk MW ist so ausgeführt, daß es vor dem Eintreffen des erwähnten Signals keinerlei Operationen durchfuhrt, auch wenn es bereits vom Ausgang des Spannungsreglers SR genügend Speisespannung erhalten haben sollte. Sinkt die Eingangsspannung der Signaleinrichtung SE unter den unteren· Grenzwert, so kippt sie in den Zustand logisch "O". Dieses Signal teilt dem Maximumwerk MW den bevorstehenden Netzausfall mit und veranlaßt, daß z.B. alle zu rettenden Daten in einen nichtfluchtigen Speicher Übertragen werden. Nach Abschluß der bei Netzausfall vorgesehenen Operationen bleibt das Maximumwerk MW stehen, auch wenn noch eine genügend große Speisespannung vorhanden sein sollte.The unregulated input voltage is used as the input voltage for the signaling device SE of the voltage regulator SR is used. The signaling device SE constantly compares this input voltage with an upper and an upper voltage lower limit. If the upper limit is exceeded, the signaling device will SE, which is preferably implemented as a bistable, into the logical state "1" switched; this signal informs the maximum plant MW that it can start operations. The maximum work MW is designed so that it does not perform any operations before the arrival of the signal mentioned, even if there is already sufficient supply voltage from the output of the voltage regulator SR should have received. If the input voltage of the signaling device SE falls below the lower limit value, it switches to the logic "O" state. This signal informs the Maximumwerk MW of the imminent power failure and causes, for example, all data to be saved to be transferred to a non-volatile Memory to be transferred. After completion of the planned in the event of a power failure Operations, the maximum work MW remains, even if a sufficiently large supply voltage should still be available.

Der Vorteil der Erfindung liegt darin, daß nicht die Speisespannung selbst, d.h. die Spannung am Ausgang des Spannungsreglers SR bzw. am zweiten Kondensator C2, sondern daß die Eingangsspannung des Spannungsreglers SR Überwacht wird.The advantage of the invention is that not the supply voltage itself, i.e. the voltage at the output of the voltage regulator SR or at the second capacitor C2, but that the input voltage of the voltage regulator SR is monitored will.

Die meisten elektronischen Bauteile, auch Digitalschaltungen wie z.B. Mikrocomputerschal tkreise, arbeiten nur zuverlässig innerhalb enger Toleranzen für die Speisespannung. Wurde diese Speisespannung direkt Überwacht werden, wäre ein Präzisionskomparator mit einstellbaren Schaltschwellen erforderlich und die Pufferkondensatoren Cl, C2 müßten derart bemessen sein, daß sie bis zur Übernahme aller zu rettenden Daten durch den nichtflüchtigen Speicher die Speisespannung des Maximumwerfes innerhalb der vorgeschriebenen Toleranzen halten. Außerdem sinkt bei direkter überwachung der Speisespannung die Spannung am Ausgang des Spannungsreglers SR meßbar erst dann ab, wenn dessen Eingangs-Most electronic components, including digital circuits such as microcomputer scarfs t circles, only work reliably within tight tolerances for the supply voltage. If this supply voltage were to be monitored directly, it would be a precision comparator with adjustable switching thresholds is required and the buffer capacitors C1, C2 would have to be dimensioned in such a way that they are ready for takeover of all data to be saved keep the supply voltage of the maximum throw within the prescribed tolerances through the non-volatile memory. In addition, when the supply voltage is monitored directly, the voltage on the The output of the voltage regulator SR can only be measured when its input

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spannung so niedirg ist, daß die Regelung aussetzt.The voltage is so low that the regulation stops.

Bei Aussetzen der Regelung erscheint am Reglerausgang schlagartig eine hohe Brummspannung, wodurch trotz eines innerhalb der Toleranzen liegenden Mittelwerts die Funktion bestimmter Mikrocomputerschaltkreise bereits ernsthaft gestört ist. Ferner folgt vom Augenblick des Aussetzens der Regelung an die Ausgangsspannung des Reglers der weiter absinkenden Eingangsspannung. Diese Nachteile werden durch die Erfindung vermieden.If the control is interrupted, a high value appears suddenly at the controller output Ripple voltage, whereby despite a mean value lying within the tolerances the operation of certain microcomputer circuits is already seriously disturbed. Furthermore, the output voltage follows from the moment the regulation is suspended of the regulator of the further decreasing input voltage. These disadvantages are avoided by the invention.

Die beiden Schaltschwellen der Signaleinrichtung SE liegen weit oberhalb der Eingangsspannung, die der Regler SR für einen sicheren Betrieb benötigt. Beim Einschalten des Netzes spricht die Signaleinrichtung demnach erst an, wenn die Eingangsspannung des Spannungsreglers den minimal nötigen Wert Überschritten und seine Ausgangsspannung ihren Sollwert erreicht hat. Beim Ausfall des Netzes spricht die Signaleinrichtung SE schon an, wenn die Reglereingangsspannung noch weit oberhalb des minimal erforderlichen Wertes liegt, so daß eine einwandfreie Versorgung des Maximumwerks MW mit der geregelten Speisespannung sichergestellt ist, bis die Eingangsspannung des Reglers von der unteren Schaltschwelle der Signaleinrichtung bis zur Aussetzspannung des Reglers abgesunken ist. Die Aufgabe der Pufferung wird damit hauptsächlich auf den ersten Kondensator Cl verlagert. Dadurch ergibt sich eine bessere Ausnutzung des ersten Kondensators Cl, weil die an ihm liegende Spannung um große Beträge in beiden Richtungen schwanken darf, ohne daß dadurch die geregelte Speisespannung des Maximumwerks beeinflußt würde. Netzstöße und -einbrUche lösen erst dann das Netzausfallsignal NS aus, wenn sie so stark sind, daß die Spannung am ersten Kondensator Cl eine Schaltschwelle der Signaleinrichtung Überschreitet.The two switching thresholds of the signaling device SE are well above the Input voltage that the SR controller needs for safe operation. When the network is switched on, the signaling device only responds if the input voltage of the voltage regulator exceeded the minimum required value and its output voltage has reached its setpoint. If the network fails, the signaling device SE responds when the regulator input voltage is still well above the minimum required value, so that a perfect supply of the maximum work MW with the regulated The supply voltage is ensured until the input voltage of the controller has risen from the lower switching threshold of the signaling device to the interruption voltage of the Controller has dropped. The task of buffering is thus mainly shifted to the first capacitor C1. This results in better utilization of the first capacitor Cl, because the voltage applied to it may fluctuate by large amounts in both directions without thereby affecting the regulated supply voltage of the maximum work would be influenced. Power surges and dips only trigger the power failure signal NS if they are so strong are that the voltage across the first capacitor Cl is a switching threshold of the signaling device Exceeds.

Die Signaleinrichtung SE enthält in einer vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung eine bistabile Kippschaltung, z.B. einen komplementären Schmitt-Trigger, wobei die beiden Schaltschwellen vorzugsweise von einer eingangs- und speisespannungsunabhängigen Referenzspannung abgeleitet sind, z.B. von einer oder von zwei Zener-Dioden. Ferner ist es zweckmäßig, die Eingangsspannung der Signaleinrichtung noch durch geeignete RC-GIieder für die beiden Schaltschwellen unterschiedlich zu verzögern und von Störungen zu befreien. Vorteilhaft wird dabei das Signal für die obere Schaltschwelle stärker verzögert als das Signal für die untere Schaltschwelle. Hierdurch wird erreicht, daß das Abschaltsignal rasch und das Einschaltsignal nach relativ langer Verzögerung erzeugt wird, damit nichtThe signal device SE contains in an advantageous embodiment of the invention a bistable multivibrator, e.g. a complementary Schmitt trigger, whereby the two switching thresholds are preferably independent of an input and supply voltage Reference voltage, e.g. from one or two Zener diodes. It is also useful to adjust the input voltage of the Signaling equipment through suitable RC elements for the two switching thresholds to delay differently and to get rid of disturbances. The signal for the upper switching threshold is advantageously delayed more than the signal for the lower switching threshold. This ensures that the switch-off signal is rapid and the switch-on signal is generated after a relatively long delay, so not

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jedesmal eine kurzzeitige Wiederkehr der Netzspannung, z.B. bei vergeblichen Wiedere inschal tversuchen seitens des Elektrizitätsversorgungsunternehmens zum Anlaufen des Maximumwerks führt.each time a brief return of the mains voltage, e.g. if it is unsuccessful Renewed switch-on attempts on the part of the electricity supply company lead to the start-up of the maximum power plant.

Es sind weiter Schaltmittel vorgesehen, die die in den Verzögerungsgliedern am Eingang der Signaleinrichtung enthaltene Energie bei Absinken der Spannung am ersten Kondensator Cl praktisch verzögerungsfrei abführen.There are also switching means provided, which in the delay elements on Input of the signaling device dissipate energy contained practically without delay when the voltage on the first capacitor C1 drops.

In den Patentanmeldungen P 2613112, P 2630969, P 2633182, P 2635345 sind elektronische Maximumwerke beschrieben, die einen Mikrocomputer enthalten. Dem Computer ist das Ausgangssignal NS der Signaleinrichtung SE in geeigneter Weise zuzuführen, damit nach einem erkannten Netzausfall keine unnötigen Operationen mehr durchgeführt, sondern möglichst schnell die bei Netzausfall erforderlichen vorgenommen werden.In the patent applications P 2613112, P 2630969, P 2633182, P 2635345 are electronic maximum works described that contain a microcomputer. The output signal NS of the signaling device SE is to be fed to the computer in a suitable manner, so that there is no unnecessary one after a recognized power failure Operations carried out more, but the ones required in the event of a power failure are carried out as quickly as possible.

Weist der Computer einen Interrupt-Eingang auf, wird das Signal NS diesem zugeführt. Verfügt der Computer über verschiedenwertige Interrupt-Eingänge, wird das Ausgangssignal NS vorzugsweise dem nicht maskierbaren Interrupt-Eingang zugeführt. Sind verschiedene Prioritäten vorgesehen, erhält das Signal NS vorzugsweise die höchste Priorität. Der Computer ist zweckmäßig so programmiert, daß er bei erkanntem Netzausfall, der ihm über einen entsprechenden Interrupt-Eingang mitgeteilt wurde, die zu rettenden Daten mit der Interrupt-Routine in den nichtflüchtigen Speicher überträgt.If the computer has an interrupt input, the NS signal is this fed. If the computer has interrupt inputs of different values, the output signal NS is preferably the non-maskable interrupt input fed. If different priorities are provided, the signal NS is preferably given the highest priority. The computer is functional like that programmed that if a power failure is detected, it will be informed of a corresponding Interrupt input was communicated, which transfers the data to be saved with the interrupt routine in the non-volatile memory.

Wird ein Computer verwendet, der keinen Interrupt-Eingang hat, so ist das Signal NS wie die anderen Eingangsmeldungen des Computers von diesem programmgesteuert in ausreichend kurzen Zeitabständen auf seinen logischen Zustand abzutasten.If a computer is used that does not have an interrupt input, this is it Signal NS, like the other input messages from the computer, is program-controlled by the latter to scan for its logical state in sufficiently short time intervals.

Der Computer eines Maximumwerks hat u.a. die Aufgabe, die Zeiten für die Meßperiodenrückstellung und ggf. für eine automatische Monatsrückstellung und andere Zwecke von einer geeigneten Referenzfrequenz abzuleiten. Hierzu wird zweckmäßig die Netzfrequenz verwendet, die dem Computer über einen seiner Eingänge zugeführt wird. Der Computer kann programmgesteuert einen Netzausfall auch am Ausbleiben einer vorgegebenen Anzahl von Netzperioden erkennen. Dieses Überprüfen der einzelnen Netzperioden durch den Computer wird mit der vorbeschriebenen Signalerzeugung durch die Signaleinrichtung SE kombiniert, indem z.B. der Computer trotz eines vorhandenen Signals NS erst dannOne of the tasks of the computer of a maximum work is to record the times for the To derive measurement period reset and possibly for an automatic month reset and other purposes from a suitable reference frequency. This is done expediently the network frequency is used, which is fed to the computer via one of its inputs. The computer can program-controlled a power failure can also be recognized by the absence of a specified number of network periods. This check of the individual network periods by the computer combined with the above-described signal generation by the signaling device SE, by, for example, the computer only then, despite the presence of a signal NS

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die Maximumberechnung wieder aufnimmt, wenn eine vorgegebene Zahl von Netzperioden ungestört gezählt wurde. Sind noch gestörte Perioden darunter, so nimmt der Computer an, daß das Netz noch nicht mit Sicherheit wiedergekehrt ist. Andererseits kann der Computer bereits vor dem Wegbleiben des Signals NS aus dem Auftreten gestörter Perioden oder dem Fehlen einzelner Perioden schließen, daß ein Netzausfall bevorsteht; er kann dann z.B. bereits Speicheroperationen beginnen, wobei es keine Rolle spielt, wenn er dabei unnötig Werte abspeichern würde.resumes the maximum calculation when a predetermined number of Network periods were counted undisturbed. If there are still disturbed periods among them, the computer assumes that the network has not yet returned with certainty is. On the other hand, the computer can already before the absence of the signal NS from the occurrence of disturbed periods or the absence of individual Periods indicate that a power failure is imminent; he can then, for example, already Storage operations begin, whereby it does not matter if he were to store values unnecessarily.

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Claims

Patent claims:

1) Electronic maximum work, whose power supply device consists of the Voltages of all phases or the voltage of one phase via matching elements and directional conductor provides a DC voltage to a first capacitor and its voltage regulator to the maximum work, the possibly has a computer that supplies a regulated supply voltage obtained from the DC voltage at the first capacitor, which is fed by means of a second capacitor is buffered, characterized in that the power supply device has a signal device (SE) which the input voltage of the voltage regulator (SR) is monitored for exceeding an upper switching threshold and falling below a lower switching threshold in such a way that that when the upper switching threshold is exceeded, an output signal ^ (NS) given to the maximum work (MW) and this is only put into operation when the output signal (NS) is present lower switching threshold the signaling device (SE) sends the output signal (NS) interrupts (resets to logic "0"), whereby the maximum work (MW) is given priority with the transmission of the most important data in a non-volatile memory begins and that the lower switching threshold of the signaling device (SE) is well above that for the safe operation of the Voltage regulator (SR) required minimum voltage on the first capacitor (Cl) lies.

2) Electronic maximum work, according to claim 1, characterized in that that the signal device (SE) consists of a bistable multivibrator, preferably a complementary Schmitt trigger.

3) Electronic maximum work, according to claim 1 and claim 2, characterized in that the switching thresholds of the signaling device (SE) are preferably derived from a reference voltage which is independent of the supply voltage.

4) Electronic maximum work, according to claim 1 to claim 3, characterized in that that the input signal of the signaling device (SE) is delayed for both switching thresholds, preferably the delay to achieve the upper switching threshold is greater than the delay for the lower switching threshold and that switching means are provided, which when falling

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the input voltage for a practically instantaneous discharge of the energy storage of the delay devices.

5) Electronic maximum work, according to claim 1 to claim 3, characterized in that that when using a computer in the Maximumwerk (MW) the output signal (NS) is fed to the interrupt input.

6) Electronic maximum work, according to claim 1 to claim 5, characterized in that that when using a computer in the Maximumwerk (MW), which has different interrupt inputs, the signal (NS) corresponds to the interrupt input is supplied with the highest priority or the non-maskable interrupt input.

7) Electronic maximum work, according to claim 1 to claim 6, characterized in that that when using a computer in the Maximumwerk (MW) the computer receives the mains frequency via one of its inputs and their periods counts, that the computer is programmed so that when it detects disturbed or missing network periods before failure of the Output signal (NS) begins to transfer data to be saved into a non-volatile memory, that when the network returns, despite the fact that it is already present Output signal (NS) the computer only starts normal operation when a predetermined number of undisturbed and uninterrupted network periods was counted.

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