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Stand der Technik
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Die
Erfindung betrifft ein Stromversorgungssystem, insbesondere ein
Plasmaanlagenstromversorgungssystem, mit mehreren baugleichen Stromversorgungsmodulen,
insbesondere Leistungswandlern, die jeweils einen eingangsseitigen
und einen ausgangsseitigen Anschluss aufweisen, wobei die Stromversorgungsmodule
zu Stromversorgungseinheiten unterschiedlicher Ausgangsleistung
zusammenfassbar sind.
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Bekannte
Stromversorgungssysteme für Plasmaanlagen
bzw. Plasmaanwendungen, also Plasma-Gasentladungen wie z.B. bei
Plasmaätzprozessen
und Plasmabeschichtungsprozessen, sind in einem Schaltschrank angeordnet. Üblicherweise werden
mehrere Stromversorgungsmodule in einem Schaltschrank angeordnet,
wobei mehrere Stromversorgungsmodule zu einer Stromversorgungseinheit zusammengefasst
werden können,
um eine bestimmte Ausgangsleistung zu erreichen. Dies ist notwendig,
da ein Stromversorgungssystem häufig mehrere
Plasma-Gasentladungsstationen einer Anlage separat mit Strom versorgen
muss. Die gewünschte
Ausgangsleistung wird vom Anwender vorgegeben und vom Anlagenbauer
werden die Stromversorgungsmodule gemäß den Wünschen des Anwenders verkabelt.
Dabei werden sowohl eingangsseitig als auch ausgangsseitig die Anschlüsse der Module
einer Stromversorgungseinheit in einem Sternpunkt zusammengeschlossen.
Jedes Modul weist eine Steuereinheit auf und ist mit einer externen Steuereinheit
verbunden. Eine Änderung
der Zusammenstellung der Stromversorgungseinheiten ist im Stand
der Technik aufwändig,
da sämtliche
Verkabelungen gelöst
und neu angeordnet werden müssen und
die Steuerung neu konfiguriert werden muss. Alle Stromversorgungsmodule
mit einer Steuereinheit auszustatten ist mit hohen Kosten verbunden.
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Im
Stand der Technik sind Abschaltvorrichtungen (sogenannte Interlockschaltungen)
vorgesehen. Durch die Abschaltvorrichtung wird sicher gestellt,
dass keine gefährlichen
Spannungen anliegen, wenn der Schaltschrank geöffnet wird oder wenn ein Stromversorgungsmodul
eingangs- oder ausgangsseitig abgetrennt wird. Dazu werden üblicherweise ein
oder mehrere Schütze über eine
Hilfsspannung so angesteuert, dass die Schütze im Normalbetriebsfall geschlossen sind
und die Stromversorgungsmodule mit der Netzspannung versorgt werden.
Wird die Hilfsspannung unterbrochen, öffnen die Schütze und trennen
die Stromversorgungsmodule von allen gefährlichen Spannungen und verhindern
auch, dass ein Stromversorgungsmodul gefährliche Spannungen produziert.
Die Hilfsspannung wird über
alle sicherheitsrelevanten Steckkontakte und Türöffnerschalter geschleift, so
dass die Hilfsspannung unterbrochen wird, wenn einer der Steckkontakte
oder die Türe
des Schaltschranks geöffnet
werden. Im Stand der Technik ist die Hilfsspannungsverdrahtung so
geführt,
dass bei Trennen eines ausgangsseitigen Kontakts eines Stromversorgungsmoduls
einer Stromversorgungseinheit alle Stromversorgungsmodule der Stromversorgungseinheit,
nicht aber die übrigen Stromversorgungsmodule
von der Netzspannung getrennt werden. Werden die Stromversorgungseinheiten
neu zusammengestellt, müssen
im Stand der Technik die Leitungen der Abschaltvorrichtung einzeln
neu verknüpft
werden, was ein aufwändiges
und fehlerträchtiges
Verfahren ist. Für
die Rekonfiguration ist regelmäßig der
Anlagenbauer notwendig, der die einzelnen Stromversorgungsmodule,
Steuereinheiten und die Abschaltvorrichtung neu verkabelt.
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Aufgabe der Erfindung
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Aufgabe
der vorliegenden Erfindung ist es, ein Stromversorgungssystem bereit
zu stellen, das einfach, insbesondere vom Anwender, für unterschiedliche
Bedürfnisse
konfiguriert und rekonfiguriert werden kann.
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Gegenstand der Erfindung
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Erfindungsgemäß wird diese
Aufgabe dadurch gelöst,
dass an jede Stromversorgungseinheit genau eine Steuereinheit angeschlossen
ist, die mit allen Stromversorgungsmodulen der Stromversorgungseinheit
datentechnisch verbunden ist. Die Steuereinheit ist mit allen Stromversorgungsmodulen datentechnisch
verbunden, so dass das Steuergerät Messdaten
der Stromversorgungsmodule empfangen und andererseits Steuerungssignale
an jedes Stromversorgungsmodul der Stromversorgungseinheit senden
kann. Die Steuereinheit kann dabei über eine geeignete Codierung
erfassen, wie viele Stromversorgungsmodule in der Stromversorgungseinheit enthalten
sind. Stromversorgungseinheiten können somit vom Anwender einfach
konfiguriert und rekonfiguriert werden. Eine Stromversorgungseinheit
kann ein oder mehrere Stromversorgungsmodule aufweisen. Die einfache
Konfigurierbarkeit wird auch dadurch erreicht und erleichtert, dass
die Stromversorgungsmodule alle baugleich sind. Dies spart Kosten beim
Hersteller, da nur eine Art von Stromversorgungsmodul hergestellt
werden muss und beim Anwender, da nicht unterschiedliche Stromversorgungsmodule
für unterschiedliche
Konfigurationen bevorratet werden müssen.
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Bei
einer bevorzugten Ausführungsform weist
jedes Stromversorgungsmodul eine Aufnahme für die Steuereinheit auf, wobei
genau ein Stromversorgungsmodul einer Stromversorgungseinheit die Steuereinheit
aufweist. Wird ein Stromversorgungsmodul mit einer Steuereinheit
ausgerüstet,
wobei die Steuereinheit vorzugsweise in die Aufnahme des Stromversorgungsmoduls
eingesteckt werden kann, wird dieses Stromversorgungsmodul der Stromversorgungseinheit
zu einem Masterstromversorgungsmodul und die übrigen Stromversorgungsmodu le
der Stromversorgungseinheit zu Slavestromversorgungsmodulen. Als
Aufnahme im Sinne der Erfindung wird sowohl ein Schacht verstanden,
der die Steuereinheit hält
als auch eine Steckverbindung, insbesondere Schnittstelle, in die
die Steuereinheit einsteckbar ist, sowie jede andere Einrichtung,
die eine Verbindung der Steuereinheit mit dem Stromversorgungsmodul
erlaubt. Dadurch, dass jedes Stromversorgungsmodul die Steuereinheit
aufnehmen kann, kann jedes Stromversorgungsmodul zu dem Masterstromversorgungsmodul
der Stromversorgungseinheit bestimmt werden.
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Bei
einer bevorzugten Ausführungsform
ist das die Steuereinheit aufweisende Stromversorgungsmodul oder
die Steuereinheit mit einer externen Steuerung, insbesondere einem
Prozessrechner, verbindbar. Die externe Steuerung kann dabei die übergeordnete
Steuerung einer oder mehrerer Stromversorgungseinheiten übernehmen,
während die
Steuereinheit die Steuerung der einzelnen Stromversorgungsmodule
einer Stromversorgungseinheit übernimmt.
Dadurch, dass nur eine Steuereinheit pro Stromversorgungseinheit
vorgesehen ist, muss bei einer Rekonfiguration des Stromversorgungssystems
nur eine Verbindung pro Stromversorgungseinheit zur externen Steuerung
hergestellt werden und nicht, wie im Stand der Technik, jede Steuereinheit mit
der externen Steuerung verbunden werden.
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Vorzugsweise
weisen die Stromversorgungsmodule Messeinrichtungen zur Messung
einer oder mehrerer Ausgangsgrößen, wie
Spannung, Strom und Leistung auf. Die gemessenen Ausgangsgrößen können über die
datentechnische Verbindung der Steuereinheit zugeführt werden,
die die Größen auswertet
und die einzelnen Stromversorgungsmodule zur Erzielung einer vorgegebenen
Ausgangsleistung steuert bzw. bei Erkennung von Fehlfunktionen abschaltet.
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Eine
Weiterbildung zeichnet sich dadurch aus, dass jede Messeinrichtung
eine Signalanpassung zur Spannungsumsetzung, einen Spannungs-/Stromwandler
zur Umsetzung der Ausgangsspannung des Sensors in einen Strom und
einen Bürdenwiderstand
zur Erzeugung eines Spannungsabfalls aufweist. Dabei kann für jede zu
messende Ausgangsgröße eine
Messeinrichtung mit den vorbeschriebenen Bauelementen vorgesehen
sein. Im Gegensatz zum Stand der Technik können durch diese Maßnahme analoge
Messsignale erzeugt und an die Steuereinheit weiter gegeben werden,
wodurch eine schnellere Regelung und Steuerung ermöglicht wird. Gegebenenfalls
ist der Signalanpassung zur Spannungsumsetzung ein Bauelement vorgeschaltet,
das die gemessene Ausgangsgröße, in eine
Spannung umwandelt.
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Bei
einer bevorzugten Weiterbildung sind die Messsignale der Stromversorgungsmodule
einer Stromversorgungseinheit der Steuereinheit über die datentechnische Verbindung
parallel zuführbar,
insbesondere über
einen gemeinsamen Bus. Die analogen Messsignale werden vorzugsweise über ein Flachbandkabel,
welches als Bus ausgebildet sein kann, der Steuereinheit zugeführt. Durch
diese Maßnahme
werden die Messsignale im wesentlichen Bemittelt, so dass der von
der Steuereinheit empfangene Messwert für eine bestimmte Ausgangsgröße unabhängig von
der Anzahl der Stromversorgungsmodule in der Stromversorgungseinheit
ist und sich immer in derselben Größenordnung bewegt. Bei einer Rekonfiguration
der Stromversorgungseinheiten des Stromversorgungssystems ist daher
kein Abgleich erforderlich.
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Vorteilhafterweise
weisen die Stromversorgungsmodule jeweils einen als Steckverbinder
ausgebildeten Dateneingang und Datenausgang auf, wobei der Datenausgang
eines Stromversorgungsmoduls mit dem Dateneingang eines benachbarten Stromversorgungsmoduls
der Stromversorgungseinheit verbunden ist. Es können immer dieselben Datenverbindungen,
insbesondere Kabel, verwendet werden. Die Verwendung von Datenein-/Ausgängen erlaubt
die einfache Erkennung, wie viele Stromversorgungsmodule an eine
Steuereinheit angeschlossen sind.
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Vorzugsweise
ist das Stromversorgungssystem in einem Schaltschrank angeordnet.
Mehrere Stromversorgungsmodule können
in dem Schaltschrank angeordnet sein und je nach Anforderung des
Anwenders zu unterschiedlichen Stromversorgungseinheiten konfiguriert
werden.
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Stromversorgungssystem
nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet,
dass die Stromversorgungsmodule eine Stromquellencharakteristik
aufweisen. Durch diese Maßnahme
wird sicher gestellt, dass die Stromversorgungsmodule einer Stromversorgungseinheit
ausgangsseitig parallel geschaltet werden können.
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Bei
einer bevorzugten Ausführungsform
ist für
jede Stromversorgungseinheit eine Abschaltvorrichtung (Interlockabschaltung)
vorgesehen ist, an die die Stromversorgungsmodule einer Stromversorgungseinheit
anschließbar
sind. Um die erneute einzelne Verdrahtung der Abschaltvorrichtung
bei einer Änderung
der Konfiguration einer Stromversorgungseinheit zu vermeiden, ist
erfindungsgemäß vorgesehen,
dass jeder Stromversorgungseinheit eine Abschalteinheit mit festgelegter
Verdrahtung zugeordnet ist und jedes Stromversor gungsmodul der Stromversorgungseinheit
mit seinerseits festgelegter Verdrahtung mit der Abschalteinheit
verbunden ist, wobei bei Unterbrechung der Hilfsspannung in einem Stromversorgungsmodul
die gesamte Stromversorgungseinheit von der Netzspannung getrennt
wird. Die Verbindung der Abschalteinheit mit einem Stromversorgungsmodul
erfolgt vorzugsweise durch einen Steckkontakt. Die Abschaltvorrichtung
einer Stromversorgungseinheit kann somit einfach durch Einstecken
der Stecker der einzelnen Stromversorgungsmodule in die Abschalteinheit
konfiguriert werden. Die beschriebene Abschaltvorrichtung wird auch
als eigenständige
Erfindung gesehen.
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Die
einfache Konfigurierbarkeit des Plasmaanlagenstromversorgungssystems
wird auch dadurch erreicht, dass zur ausgangsseitigen Verbindung
der Stromversorgungsmodule einer Stromversorgungseinheit ausschließlich identische
Leiter, insbesondere Stromschienen, vorgesehen sind, wobei die elektrischen
Leiter jeweils die ausgangsseitigen Anschlüsse zweier benachbarter Stromversorgungsmodule
elektrisch verbinden. Durch Umsetzen der Leiter kann die Konfiguration
einer Stromversorgungseinheit einfach geändert werden. Sind die Stromversorgungsmodule
geeignet angeordnet, können
zur Verbindung der Stromversorgungsmodule gleiche Leiter, insbesondere
gleicher Dimensionen (z.B. gleicher Länge, Breite, Durchmesser, elektrischer
Widerstand), eingesetzt werden. Für die Konfiguration bzw. Rekonfiguration
von Stromversorgungseinheiten sind daher nur wenige verschiedene Bauteile
notwendig.
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Bei
einer bevorzugten Weiterbildung sind zwei oder mehrere Stromversorgungsmodule
einer Stromversorgungseinheit eingangsseitig miteinander verbunden.
Miteinander verbundene Stromversorgungsmodule können über einen gemeinsamen Schalter
an- und ausgeschaltet werden. Insbesondere können alle Stromversorgungsmodule
einer Stromversorgungseinheit einen gemeinsamen Netzanschluss haben.
Es ist aber auch denkbar, dass jedes Stromversorgungsmodul einen
eigenen Netzanschluss hat.
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Wenn
alle Stromversorgungsmodule eingangsseitig miteinander verbunden
sind, können
alle Stromversorgungsmodule über
einen gemeinsamen Schalter an- und ausgeschaltet werden und ist
nur ein Netzanschluss notwendig. Dabei können die eingangsseitigen Anschlüsse an gemeinsame
durchgehende Leiter, insbesondere Stromschienen, angeschlossen sein.
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Vorteilhafterweise
sind zur eingangsseitigen Verbindung dieselben Leiter wie zur ausgangsseitigen
Verbindung vorgesehen. Sind die Stromversorgungsmodule über- oder
nebeneinander angeordnet, so haben die Anschlüsse am Eingang und Ausgang denselben
Abstand, so dass benachbarte Stromversorgungsmodule auch eingangsseitig
mit denselben Leitern wie ausgangsseitig verbunden werden können. Die
Anzahl der verschiedenen Bauteile wird dadurch weiter verringert
und die Neukonfiguration des Plasmaanlagenstromversorgungssystems
erleichtert.
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Erfindungsgemäß weist
der eingangsseitige Anschluss der Anzahl der Phasen des Netzanschlusses
entsprechende Anschlussstücke
und der ausgangsseitige Anschluss zwei Anschlussstücke auf, die über die
Leiter mit entsprechenden Anschlussstücken benachbarter Stromversorgungsmodule
verbindbar sind. Durch diese Maßnahme
werden Kurzschlüsse
vermieden. Es entsteht eine übersichtliche Anordnung,
so dass Fehler bei der Konfiguration von Stromversorgungseinheiten
nahezu ausgeschlossen sind.
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In
weiterer Ausgestaltung der Erfindung sind zur Verbindung der Leiter
mit den Anschlüssen
Verteilelemente, insbesondere aus einem Isolator, vorgesehen sind,
die jeweils Aufnahmen für
die Leiterenden und die Anschlussstücke oder damit verbundene Verbindungsleitungen
aufweisen. Mit diesen Verteilelementen kann eine Verbindung zwischen
Leiter und Stromversorgungsmodul besonders schnell und einfach hergestellt
werden, wodurch die Flexibilität
des Stromversorgungssystems weiter erhöht wird. Der Vorteil der vereinfachten
Konfiguration und Rekonfiguration eines Plasmaanlagenstromversorgungssystems
wird auch allein durch die Verteilelemente erreicht, so dass die
Verteilelemente in Alleinstellung eine erfinderische Weiterentwicklung
des Standes der Technik darstellen.
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Weitere
Merkmale und Vorteile der Erfindung ergeben sich aus der nachfolgenden
Beschreibung von Ausführungsbeispielen
der Erfindung, anhand den Figuren der Zeichnung, die erfindungswesentliche
Einzelheiten zeigen, und aus den Ansprüchen. Die einzelnen Merkmale
können
je einzeln für
sich oder zu mehreren in beliebiger Kombination bei einer Variante
der Erfindung verwirklicht sein.
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Zeichnung
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Ausführungsbeispiele
des erfindungsgemäßen modularen
Stromversorgungssystems sind in der schematischen Zeichnung dargestellt
und werden in der nachfolgenden Beschreibung erläutert. Es zeigt:
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1 eine
Darstellung eines Plasmanalagenstromversorgungssystems mit sechs
Stromversorgungsmodulen, die zu zwei Stromversorgungseinheiten zusammengefasst
sind;
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2 eine
alternative Ausführungsform
der datentechnischen Verbindung der Stromversorgungsmodule mit der
Steuereinheit;
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3 eine
Darstellung der messtechnischen Verbindung der Messeinheiten der
Stromversorgungsmodule in einer Stromversorgungseinheit;
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4 einen
Teil einer Abschaltvorrichtung (Interlockabschaltung) des Plasmaanlagenstromversorgungssystems;
und
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5 eine
perspektivische Darstellung von Verteilelementen.
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Beschreibung der Ausführungsbeispiele
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1 zeigt
ein Plasmaanlagenstromversorgungssystem 1, welches in einem
nicht dargestellten Schaltschrank angeordnet ist. Das Plasmaanlagenstromversorgungssystem 1 weist
im Ausführungsbeispiel
sechs als Leistungswandler ausgebildete baugleiche Stromversorgungsmodule 2 bis 7 auf,
die in gleichem Abstand zueinander angeordnet sind. Die Stromversorgungsmodule 2 bis 7 weisen
jeweils einen eingangsseitigen Anschluss 8 bis 13, über den sie
an einen Netzanschluss 14 angeschlossen sind, und einen
ausgangsseitigen Anschluss 15 bis 20 auf. Die
ausgangsseitigen Anschlüsse 15 bis 18 sind ebenso
wie die Anschlüsse 19, 20 über als
Stromschienen ausgebildete gleiche Leiter 21 bis 28 verbunden.
Die Anschlüsse 15 bis 20 setzen
sich jeweils aus zwei Anschlussstücken 29, 30 zusammen.
Die Leiter 21 bis 28 verbinden jeweils entsprechende
Anschlussstücke 29, 30 benachbarter
Stromversorgungsmodule 2 bis 7. Die Stromversorgungsmodule 2 bis 5 bilden
eine Stromversorgungseinheit 31, die ausgangsseitig mit
einem ersten Plasmaverbraucher verbindbar ist, was durch die Anschlussleitung 32 angedeutet
ist. Ebenso bilden die Stromversorgungsmodule 6, 7 eine
Stromversorgungseinheit 33, die ausgangsseitig mit einem
zweiten Plasmaverbraucher verbindbar ist, was durch die Anschlussleitung 34 angedeutet
ist. Die Anschlussstücke 29, 30 sind als
Kabel mit gemeinsamem Stecker zur Verbindung mit den Leitern 21 bis 28 ausgebildet.
Die eingangsseitigen Anschlüsse 8 bis 13 setzen
sich aus drei Anschlussstücken 35, 36, 37 zusammen,
wobei jeweils ein Anschlussstück 35 bis 37 für eine Netzphase
vorgesehen ist. Analog zu den ausgangsseitigen Anschlüssen 15 bis 20 sind
die entsprechenden Anschlussstücke 35 bis 37 der
eingangsseitigen Anschlüsse 8 bis 13 benachbarter
Stromversorgungsmodule 2 bis 7 durch gleiche Leiter 38 bis 40 miteinander
verbunden, wobei nur die Leiter, die die Stromversorgungsmodule 2 und 3 eingangsseitig
miteinander verbinden mit Bezugszeichen versehen sind. Die Leiter 21 bis 28 und 38 bis 40 sind
gleich lang, so dass eingangsseitig und ausgangsseitig dieselben Leiter
verwendet werden. Durch Versetzen der ausgangsseitigen und/oder
eingangsseitigen Leiter 21 bis 28, 38 bis 40 können andere
Konfigurationen des Plasmaanlagenstromversorgungssystems 1,
insbesondere andere Stromversorgungseinheiten 31, 33 geschaffen
werden.
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Jedes
Stromversorgungsmodul weist eine als Einsteckschacht ausgebildete
Aufnahme 41 bis 46 auf, in die eine Steuerein heit 47, 48 eingesteckt werden
kann. Durch das Einstecken der Steuereinheit 47, 48 wird
ein Stromversorgungsmodul zum Masterstromversorgungsmodul einer
Stromversorgungseinheit 31, 33, im Ausführungsbeispiel
die Stromversorgungsmodule 2 und 7. Über eine
als Flachbandkabel, insbesondere als Bus ausgestaltete Datenverbindung 49, 50 sind
die Masterstromversorgungsmodule 2, 7 mit den
anderen (Slave)Stromversorgungsmodulen 3 bis 5 bzw. 6 ihrer
Stromversorgungseinheit 31, 33 verbunden und können Messsignale
dieser Stromversorgungsmodule 3 bis 5 bzw. 6 empfangen. Über die
Datenverbindungen 49, 50 werden Steuersignale
an die Slavestromversorgungsmodule 3 bis 5 bzw. 6 übermittelt.
Die Steuereinheiten 47, 48 sind mit einer externen
Steuerung, insbesondere einem Prozessrechner verbindbar.
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2 zeigt
eine alternative Ausführungsform
der datentechnischen Verbindung der Stromversorgungsmodule 51 bis 53 der
Stromversorgungseinheit 54 mit der Steuereinheit 55.
Jedes Stromversorgungsmodul 51 bis 53 weist einen
als Steckverbinder ausgebildete Dateneingang 56a, 56b, 56c und
einen ebenfalls als Steckverbinder ausgebildeten Datenausgang 57a, 57b, 57c auf.
Der Datenausgang 57a des Masterstromversorgungsmoduls 51 ist
mit der Steuereinheit 55 datentechnisch über eine
als Flachbandkabel ausgebildete Datenverbindung 58 verbunden.
Der Dateneingang 56 des Masterstromversorgungsmoduls 51 ist
mit dem Ausgang 57b des benachbarten Stromversorgungsmoduls 52 über die Datenverbindung 59a verbunden.
Der Dateneingang 56b wiederum ist mit dem Datenausgang 57c des Stromversorgungsmoduls 53 durch
die Datenverbindung 59b verbunden. Die Messsignale des
Stromversorgungsmoduls 53 werden über die Stromversorgungsmodule 52, 53 an
die Steuereinheit 55 übermittelt.
Diese Ausführungsform
ermöglicht
die Verwendung gleicher Daten verbindungen 59a, 59b unabhängig von
der Anzahl der in der Einheit 54 zusammen gefassten Stromversorgungsmodulen 51 bis 53. Dadurch
wird das Konzept des flexiblen, modularen Aufbaus des Stromversorgungssystems
weiter verbessert. Die Verwendung von getrennten Datenein- und Datenausgängen ermöglicht eine
einfache Codierung und Detektion der Anzahl der an die Steuereinheit 55 angeschlossenen
Stromversorgungsmodule 51 bis 53. Über die
Datenverbindungen 58, 59a, 59b können analoge
und digitale Daten übertragen werden.
Insbesondere kann den Stromversorgungsmodulen 51 bis 53 dadurch
eine Hilfsspannung zugeführt
werden.
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3 zeigt
schematisch am Beispiel dreier Stromversorgungsmodule 60 bis 62 einer
Stromversorgungseinheit 63 die messtechnische Zusammenfassung
der Stromversorgungsmodule 60 bis 62. In allen
drei Stromversorgungsmodulen 60 bis 62 wird eine
analoge Ausgangsgröße in einer
Messbaugruppe 64 bis 66 einer Messeinrichtung 67 bis 69 gemessen
und bei Bedarf, d.h. je nach gemessener Ausgangsgröße, in eine
Spannung umgewandelt. In einer Signalanpassung 70 bis 72 wird
die Spannung der Messbaugruppe 64 bis 66 in eine
niedrigere Spannung transformiert und dadurch z.B. um den Faktor 10 verringert.
Die transformierte Spannung wird einem Spannungs-/Stromwandler 73 bis 75 zugeführt, wobei
beispielsweise 10 V in 20 mA gewandelt werden. Der Strom wird anschließend einem Bürdenwiderstand 76 bis 78,
beispielsweise 500 Ohm, zugeführt,
wodurch ein Spannungsabfall am jeweiligen Bürdenwiderstand 76 bis 78 entsteht.
Die Spannungsabfälle über den
Bürdenwiderständen 76 bis 78 werden
parallel einer Eingangsstufe einer Steuereinheit 79 zugeführt, wo
sie ausgewertet werden. Die Eingangsstufe der Steuereinheit 79 umfasst einen
Analog/Digital-Wandler. Die Steuereinheit 79 ist im Stromversorgungsmodul 60 angeordnet,
so dass das Stromversorgungsmodul 60 das Masterstromversorgungsmodul
ist. Die Messeinrichtung 67 bis 69 bestehend aus
Messbaugruppe 64 bis 66, Signalanpassung 70 bis 72,
Spannungs-/Stromwandler 73–75 und
Bürdenwiderstand 76 bis 78 ist
in jedem Stromversorgungsmodul 60 bis 62 mehrfach
vorgesehen, insbesondere für
jede zu messende Ausgangsgröße. Da die über den
Bürdenwiderständen abfallenden
Spannungen der Steuereinheit 79 parallel zugeführt werden,
werden die abfallenden Spannungen Bemittelt. Der Messbereich der
Steuereinheit 79 ist somit unabhängig von der Anzahl der Stromversorgungsmodule 60 bis 62 in
einer Stromversorgungseinheit 63.
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4 zeigt
stark schematisiert eine Abschalteinheit 80 einer Abschaltvorrichtung,
wobei jeder Stromversorgungseinheit bestehend aus mehreren Stromversorgungsmodulen
eine Abschalteinheit 80 zugeordnet ist. Im Beispiel wird
eine Stromversorgungseinheit durch die Stromversorgungsmodule 81 bis 83 gebildet.
Die Abschalteinheit 80 weist mehrere Steckverbinder 84 bis 86 auf,
in die korrespondierende Stecker 87 bis 89 der
Stromversorgungsmodule 81 bis 83 einsteckbar sind.
Die Steckverbindungen sind vorzugsweise als D-SUB-Stecker ausgebildet. Die
Steckverbinder 87 bis 89 sind jeweils mit Unterbrecherkontakten 90 bis 95 ihres
Stromversorgungsmoduls und einem Schütz 96 bis 98 verbunden,
wobei bei eingesteckten Steckern 87 bis 89 die
Schütze 96 bis 98 mit
der Verdrahtung 99 der Abschalteinheit 80 verbunden
sind. Die Unterbrecherkontakte 90 bis 95 sind
in den eingangsseitigen und ausgangsseitigen Anschlüssen der
Stromversorgungsmodule vorgesehen. Sie sind geschlossen, wenn die
Anschlüsse
mit der Netzspannung bzw. mit dem Verbraucher verbunden sind. Am
Bezugszeichen 100 liegt eine Hilfsspannung an. Im Normalbetriebszustand
fließt ein
Strom durch die Verdrahtung 99 des Abschalteinheit 80 und
die Verdrahtung der Stromversorgungsmodule 81 bis 83,
wobei die Unterbrecherkontakte 90 bis 95 geschlossen
sind. Sobald die elektrische Verbindung zwischen 100 und
Masse 101 bis 102 unterbrochen wird, öffnet einer
der Schütze 96 bis 98,
wodurch die Stromversorgungseinheit von der Netzspannung abgetrennt
wird. Die elektrische Verbindung wird z. B. unterbrochen, wenn ein
Unterbrecherkontakt 90 bis 95 geöffnet wird,
also ein Anschluss eines Stromversorgungsmoduls der Stromversorgungseinheit
getrennt wird. Werden weniger Stromversorgungsmodule 81 bis 83 an
die Abschalteinheit 80 angeschlossen, als Steckverbinder 84 bis 86 vorhanden
sind, so können
die nicht belegten Kontakte der freien Steckverbinder 84 bis 86 paarweise
kurzgeschlossen werden.
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In
der 5 sind Verteilelemente 105 bis 107 aus
isolierendem Material perspektivisch dargestellt. Seitlich von hinten
werden den Verteilelementen 105 bis 107 Verbindungsleitungen 108 bis 116 von
den Stromversorgungsmodulen vorgeschalteten Leistungsschaltern zugeführt, wobei
die Verbindungselemente 108 bis 109 einem ersten,
die Verbindungselemente 111 bis 113 einem zweiten
und die Verbindungselemente 114 bis 116 einem
dritten Stromversorgungsmodul zugeordnet sind. Die Verbindungselemente 108 bis 110, 111 bis 113 und 114 bis 116 können in
einem Stecker zusammengefasst sein. Das Verteilelement 105 weist
Leitungsanschlüsse 117 bis 119 zum
Anschluss dreier Phasen einer Eingangs-Netzspannung auf. Wobei die Leitungsanschlüsse 117 bis 119 durch
Stege des Verteilelements 105 elektrisch voneinander isoliert
sind. Die Verteilelemente 105 und 106 sind durch
drei parallel angeordnete, als Stromschienen ausgebildete Leiter 120 bis 122,
und die Verteilelement 106 und 107 sind durch
die Leiter 123 bis 125 verbunden. Die Leiter 120 bis 125 sind
mit ihren Enden an Leiteraufnahmen, beispielsweise 126 bis 128, über als Schrauben
ausgebildete Befestigungsmittel befestigt. Durch die Leiteraufnahmen 126 bis 128 wird
die Position der Leiter 120 bis 125 festgelegt
und die elektrische Verbindung zu dem jeweils zugeordneten Anschlussstück 108 bis 116 sowie
einem fluchtenden Leiter 120 bis 125 erreicht.
Dabei ist jedem Leiterende eine Leiteraufnahme 126 bis 128 zugeordnet,
so dass fluchtende Leiter, beispielsweise 120 und 123, nicht überlappen.
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Bei
einem Stromversorgungssystem 1, insbesondere einem Plasmaanlagenstromversorgungssystem,
mit mehreren baugleichen Stromversorgungsmodulen 2–7; 51–53; 60–62, 81–83,
insbesondere Leistungswandlern, die jeweils einen eingangsseitigen
und einen ausgangsseitigen Anschluss 8–13, 15–20 aufweisen,
wobei die Stromversorgungsmodule 2–7; 60–62; 81–83 zu
Stromversorgungseinheiten 31, 33; 54; 63 unterschiedlicher
Ausgangsleistung zusammenfassbar sind, ist für jede Stromversorgungseinheit 31, 33; 54; 63 genau
eine Steuereinheit 47, 48; 55; 79 vorgesehen,
die mit allen Stromversorgungsmodulen 2–7; 51–53; 60–62; 81–83 der
Stromversorgungseinheit 31, 33; 54; 63 datentechnisch
verbunden ist. Durch diese Maßnahme
können
mit wenigen unterschiedlichen Bauteilen unterschiedliche Konfigurationen
der des Stromversorgungssystems erreicht werden.