DE3242316C2 - - Google Patents
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Description
Die Erfindung bezieht sich auf eine Vorrichtung zur
Versorgung eines elektrischen Verbrauchers mit einer
hohen Gleichspannung aus einer Gleichspannungsquelle
mit positivem und negativem Ausgangspotential gegenüber
Erdpotential, mit einer Auswerteschaltung, die eine
eigene Betriebsspannungsquelle zwischen einem Stromversorgungsanschluß
und einer Bezugspotentialleitung aufweist
und der ein vom Vebraucherstrom und gegebenenfalls
ein von der Verbraucherspannung abhängiges Meßsignal
zuführbar ist und die das Meßsignal mit einem vorbestimmten
Wert vergleicht und in Abhängigkeit vom Vergleichsergebnis
ein Steuersignal einem die Verbraucherspannung
beeinflussenden Steller über eine Trennstufe
zuführt, wobei die Auswerteschaltung an dem oder jedem
Meßsignaleingang einen Operationsverstärker aufweist,
dessen einem Eingang ein Vorwiderstand vorgeschaltet
ist und dessen anderer Eingang mit der Bezugspotentialleitung
verbunden ist.
Bei einer bekannten Vorrichtung dieser Art (DE-AS
16 38 008) wird mittels der Auswerteschaltung die Verbraucherspannung
geregelt und/oder der Verbraucherstrom
begrenzt. Diese Vorrichtung ist aber auch zur Stromregelung
geeignet. Die Ausgangsseite der Auswerteschaltung
ist mit dem Steuereingang des auf der Hochspannungsseite
liegenden Stellers über einen aufwendigen Trenntransformator
als Trennstufe verbunden. Die Vorwiderstände
der Auswerteschaltung sind verhältnismäßig niederohmig
und liegen nur vor einem Eingang jedes Operationsverstärkers.
Die anderen Eingänge der Operationsverstärker
sind dagegen praktisch direkt mit der einen auf
Hochspannungspotential liegenden Übertragungsleitung
zwischen der Hochspannungsquelle und dem Verbraucher
verbunden. Die Auswerteschaltung liegt daher ebenfalls
auf verhältnismäßig hohem Potential, so daß eine Bedienungsperson
bei Berührung der Auswerteschaltung gefährdet
ist.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Vorrichtung
der gattungsgemäßen Art anzugeben, bei der
durch einfache Mittel für eine hohe Berührungssicherheit
der Auswerteschaltung gesorgt ist.
Erfindungsgemäß ist diese Aufgabe dadurch gelöst, daß
die Zuführung des jeweiligen Meßsignals zu jedem Meßsignaleingang
der Auswerteschaltung über jeweils einen
hochohmigen Vorwiderstand von etwa 7 bis 11 Megaohm
bewirkt ist, daß die Bezugspotentialleitung mit Erde
verbunden ist, daß die Trennstufe ein Optokoppler ist
und daß die Eingangsseite des Operationsverstärkers
für das Strommeßsignal über seine hochohmigen Vorwiderstände
mit einem Widerstand im Kollektorkreis eines
Transistors verbunden ist, dessen Basis über einen Operationsverstärker
mit einem Strommeßsignal von der Strommeßstelle
beaufschlagt ist.
Bei dieser Ausbildung ist die Eingangsseite der Auswerteschaltung
quasi galvanisch von der auf hohem Potential
liegende Spannungs- und/oder Strommeßstelle getrennt,
so daß die gesamte Auswerteschaltung berührungssicher
ist. Die Vorwiderstände stellen einfache
Bauelemente dar, ebenso wie der Optokoppler. Sodann
ist in höherem Maße sichergestellt, daß auf der Eingangsseite
der Auswerteschaltung liegende Halbleiterbauelemente
nicht überlastet werden, da die hochohmigen
Vorwiderstände für eine entsprechende Strom- und
Spannungsbegrenzung sorgen. Die Übertragung des Strommeßsignals
auf die hochohmigen Vorwiderstände des Operationsverstärkers
für das Strommeßsignal über den Transistor
und einen zusätzlichen Operationsverstärker hat
den Vorteil, daß ein kleines mit einem relativ großen
Gleichtaktsignal behaftetes Strommeßsignal, das an der
Strommeßstelle abgenommen wird, in ein relativ zum
Gleichtaktsignal hohes Strommeßsignal umgewandelt wird,
das sich einwandfrei über die hochohmigen Vorwiderstände
übertragen läßt. Dennoch kann der den Transistor steuernde
Operationsverstärker einfache Niederspannungsbauelemente
aufweisen, da er sowohl eingangs- als auch
ausgangsseitig nur ein verhältnismäßig geringes Potential
gegenüber dem Potential der Strommeßstelle aufweisen
kann.
Die FR-OS 24 45 655 offenbart zwar die Vorschaltung
hochohmiger Widerstände vor einen Operationsverstärker
für ein hohes Spannungsmeßsignal, jedoch nicht vor einen
Operationsverstärker für ein Strommeßsignal, und zwar
selbst dann nicht, wenn das Strommeßsignal an einem
ohmschen Meßwiderstand direkt abgenommen wird. Sie offenbart
auch nicht die Größenordnung von etwa 7 bis 11
Megaohm für jeden der hochohmigen Vorwiderstände. Die
DE-OS 21 22 917 und das Buch Tietze/Schenk "Halbleiter-
Schaltungstechnik" 3. Aufl. 1974, S. 204-205, offenbaren
zwar Vorwiderstände, jedoch ebenfalls nicht deren konkrete
Größe. Die Zeitschrift "Elektronik", 1976, Heft
7, S. 36-42 offenbart lediglich die Verwendung eines
Optokopplers als Trennstufe.
Vorzugsweise ist in Weiterbildung der Erfindung dafür
gesorgt, daß die hochohmigen Vorwiderstände mit jeweils
einem weiteren zwischen dem einen Eingang des zugehörigen
Operationsverstärkers und dessen Ausgang liegenden Widerstand
sowie einem zwischen dem anderen Eingang und der
Bezugspotentialleitung liegenden Widerstand eine abgeglichene
Brücke bilden. Durch die Widerstandsbrücke
können Gleichtakt-Störsignale, die an den Versorgungsleitungen
des Verbrauchers, z. B. eines Wechselrichters,
liegen und bei Verwendung einer Gleichspannungsquelle
in Form eines Netzgleichrichters und/oder eines Stellers
in Form eines Zerhackers, selbst bei Verwendung
entsprechender Glättungsschaltungen, entstehen und sich
insbesondere bei hoher Belastung bemerkbar machen, ausgeglichen
werden. Die Gleichtakt-Störspannung ist um
ein Vielfaches größer (so liegt sie beispielsweise in
der Größenordnung von 300 Volt) als die üblicherweise
an einem in der Versorgungsleitung liegenden Verbraucherstrom-
Meßwiderstand abgegriffene Strommeßspannung (von
beispielsweise 0,1 bis 0,5 Volt). Sodann bewirken die
im Vergleich zu den hochohmigen Vorwiderständen niederohmigen
weiteren Widerstände eine erhebliche Spannungsherabsetzung
an den Verstärkereingängen durch Spannungsteilung.
Ferner kann der mit der Bezugspotentialleitung verbundene
Widerstand an dem das Spannungssignal übertragenden
Operationsverstärker in der Auswerteschaltung einstellbar
sein. Dies ermöglicht einen Abgleich der Brücke auf
seiten der Spannungsmeßstelle zur möglichst vollständigen
Unterdrückung eines Gleichtakt-Störsignals.
Der Transistor kann als Hochspannungs-Transistor ausgebildet
und über seinen Kollektor-Widerstand mit der
Gleichspannungsquelle verbunden sein. Gegebenenfalls
entfällt eine getrennte Betriebsspannungsquelle für
den Transistor.
Sodann kann der Transistor in seinem Emitterkreis einen
Widerstand aufweisen, sein Emitter direkt mit dem umkehrenden
Eingang des den Transistor steuernden Operationsverstärkers
verbunden sein und der andere Eingang dieses
Operationsverstärkers mit der Strommeßstelle verbunden
sein und an einer Vorspannung liegen. Der Transistor
und der den Transistor steuernden Operationsverstärker
bilden daher eine vollständig gegengekoppelte Verstärkeranordnung
mit dem Gesamtverstärkungsfaktor "1", so
daß die Spannung am Emitterwiderstand linear von der
Eingangsspannung des den Transistor steuernden Operationsverstärkers
abhängt, während die Vorspannung eine
Nullpunktverschiebung zur Erfassung positiver und negativer
Verbraucherströme bewirkt. Die lineare Abhängigkeit
des Emitterstroms von der Strommeßspannung stellt sicher,
daß auch der Kollektorstrom und mithin der am Kollektorwiderstand
auftretende, der Auswerteschaltung zugeführte
Spannungsabfall linear von der Strommeßspannung abhängt.
Hierbei kann der andere Eingang des den Transistor steuernden
Operationsverstärkers mit der Anzapfung eines
zwischen einem Anschluß einer Vorspannungsquelle und
der Strommeßstelle liegenden Spannungsteilers verbunden
sein. Dieser Spannungsteiler ermöglicht auf einfache
Weise die Ausbildung der gewünschten Vorspannung.
Da der Emitterstrom und der Kollektorstrom des Transistors
um den Betrag des Basisstroms voneinander abweichen,
hängt zwar der Emitterstroms, nicht jedoch der
Kollektorstrom genau linear von der Strommeßspannung
ab. Um auch diese durch den Basistrom bedingte Abweichung
des Kollektorstroms vom Emitterstrom zu korrigieren,
ist vorzugsweise dafür gesorgt, daß dem anderen
Eingang des den Transistor steuernden Operationsverstärkers
ein zum Basistrom des Transistors proportionales
Mitkopplungssignal zuführbar ist. Dieses Mitkopplungssignal
bewirkt eine dem Basisstrom entsprechende Vergrößerung
der Spannung am Eingang des den Transistor
steuernden Operationsverstärkers und damit über den
Emitterstrom eine entsprechende Vergrößerung des Kollektorstroms.
Der Kollektorstrom ist daher mit höherer
Genauigkeit linear von der Strommeßspannung abhängig.
Im einzelnen kann dies dadurch erreicht werden, daß
zwischen dem Ausgang des den Transistor steuernden Operationsverstärkers
und der Basis des Transistors ein
Meßwiderstand liegt, dessen Spannungsabfall über einen
weiteren Operationsverstärker dem anderen Eingang des
den Transistor steuernden Operationsverstärkers zugeführt
wird. Durch eine entsprechende Beschaltung des den Transistor
steuernden Operationsverstärkers mit entsprechend
bemessenen Widerständen läßt sich eine genaue lineare
Abhängigkeit des Kollektorstroms von der Strommeßspannung
erreichen.
Außerdem kann die Eingangsseite des Operationsverstärkers
für das Strommeßsignal um einen Betrag vorgespannt sein,
der die durch die eingangsseitige Vorspannung des den
Transistor steuernden Operationsverstärker bewirkte
Nullpunktverschiebung kompensiert.
Dabei kann die Vorspannung des Operationsverstärkers
für das Strommeßsignal an der Anzapfung eines einstellbaren
Spannungsteilers abgenommen werden.
Die Anzapfung des einstellbaren Spannungsteilers kann
über den zwischen dem anderen Eingang des Operationsverstärkers
für das Strommeßsignal und der Bezugspotentialleitung
liegenden Widerstand mit diesem Eingang verbunden
sein.
Die Bezugspotentialleitung kann zwar unmittelbar auf
Erdpotential liegen. Vorzugsweise liegt jedoch zwischen
der Bezugspotentialleitung und Erdpotential ein gegenüber
den Vorwiderständen niederohmiger Widerstand. Dadurch
ist sichergestellt, daß das Potential der Bezugspotentilalleitung
niedrig gegenüber dem Erdpotential bleibt. Ferner können dann Meß- und Steuersignalgeber, die gegenüber
Erde potentialfrei sind oder ein anderes Bezugspotential
als Erde haben, ohne Schwierigkeiten an die
Steueranschlüsse angeschlossen werden.
Nachstehend wird die Erfindung anhand der Zeichnung
eines bevorzugten Ausführungsbeispiels näher beschrieben.
Bei dem dargestellten Ausführungsbeispiel wird durch
einen Gleichrichter 1 in Brückenschaltung mit Glättungschaltung
und Mittelpunktserdung (0) eine dreiphasige
Netzwechselspannung, die dem Gleichrichter
über einen nicht dargestellten Trenntransformator
mit sekundärseitig geerdetem Sternpunkt zugeführt
wird, in eine hohe (schwach) geglättete Gleichspannung
von etwa 600 Volt umgewandelt. Diese Gleichspannung
wird über Leitungen 2 und 3, einen Steller 4, vorzugsweise
Zerhacker mit Glättungsschaltung, Leitungen
2 a, 3 a und einen Strommeßwiderstand 6, einem den Verbraucher
bildenden Wechselrichter 5 zugeführt, der
seinerseits einen Wechselstrommotor M speist.
Der zwischen den Leitungen 3 und 3 a liegende Strommeßwiderstand 6
bildet eine Strommeßstelle und sein
Spannungsabfall ein Strommeßsignal des Verbraucherstroms.
Dieses Strommeßsignal wird über eine Vorverstärkeranordnung 7, hochohmige Widerstände 8, 9, von
etwa 7 bis 11 Megaohm und eine Übertragungsschaltung
10 einem Vergleicher 11 zugeführt, der das Strommeßsignal
mit einem Stromgrenzwert I g vergleicht und
bei Überschreitung des Stromgrenzwertes I g durch das
Strommeßsignal ein Ausgangssignal einer Verknüpfungsschaltung 12
zuführt.
An einer hinter dem Steller 4 liegenden Spannungsmeßstelle
wird ferner die dem Eingang des Wechselrichters 5
zugeführte geregelte Gleichpannung U 6 abgenommen
und über hochohmige Widerstände 13, 14 von
ebenfalls etwa 7 bis 11 Megaohm und eine zweite Übertragungsschaltung 15
einem zweiten Vergleicher 16
zugeführt. Dieser vergleicht das ihm zugeführte Spannungsmeßsignal
mit einem Spannungssollwert U s und
führt eine etwaige Differenz bzw. Regelabweichung
ebenfalls der Verknüpfungsschaltung 12 zu. Solange
der Stromgrenzwert I g nicht überschritten wird, führt
die Verknüpfungsschaltung 12 einem Optokoppler 17
ein die Spannungsregelabweichung darstellendes Signal
zu. Der Optokoppler 17 überträgt dieses Signal auf
den Steuereingang des Stellers 4, der daraufhin die
eingangsseitige Gleichspannung U₆ des Wechselrichters
5 so nachstellt, daß die Spannungsregelabweichung
verschwindet.
Wenn dagegen das Strommeßsignal den Stromgrenzwert
I g überschreitet, überträgt die Verknüpfungsschaltung
12 anstelle eines etwaigen Spannungs-Regelabweichungssignals
vom Vergleicher 16 ein die Stromgrenzwertüberschreitung
anzeigendes Signal des Vergleichers 11
zum Optokoppler 17. Dieses Signal bewirkt dann über
den Steller 4 eine solche Verminderung der Gleichspannung U₆
auf der Eingangsseite des Wechselrichters
5, daß der Stromgrenzwert wieder unterschritten wird.
Die aus den Einheiten 10, 11, 12, 15 und 16 gebildete
Auswerteschaltung und der Optokoppler 17 haben eine
eigene, gegenüber der Ausgangsspannung des Gleichrichters 1
potentialfreie Betriebsspannungsquelle U B ,
die mit einem Stromversorgungsanschluß S und einer
Bezugspotentialleitung Ref aller Einheiten 10, 11
12, 15, 16 und 17 verbunden ist. Die Bezugspotentialleitung Ref
ist über ein Parallel-RC-Glied P, dessen
ohmscher Widerstand etwa 180 Kiloohm und dessen Kondensator
etwa 100 nF aufweist, mit Erde (0) verbunden.
Die Vorverstärkeranordnung 7 hat eine eigene nicht
dargestellte Betriebsspannungsquelle, deren einer
Pol mit der Leitung 3 verbunden ist. Die Vorverstärkeranordnung 7
ermöglicht eine Verstärkung des Strommeßsignals,
insbesondere relativ zu einem an der Strommeßstelle
auftretenden Gleichtaktstörsignal, so daß die
den Widerständen 8, 9 von der Vorverstärkeranordnung
7 zugeführte Spannung, je nach Größe des Verbraucherstroms,
mehr als 330 Volt betragen kann. Auch durch
eine so hohe Spannung wird die Übertragungsschaltung
10 wegen der hochohmigen Widerstände 8, 9 nicht überlastet,
da sie eine entsprechende Strombegrenzung bzw.
Herunterteilung der Spannung bewirken.
Der am Strommeßwiderstand 6 auftretende Spannungsabfall
U₁ wird über einen Widerstand 20 dem nichtumkehrenden
Eingang (+) eines Operationsverstärkeres 21 zugeführt.
Eine zwischen der Leitung 3 und einem Anschluß 22 eines
Spannungsteilers, der aus einem Widerstand 23 und dem
Widerstand 20 besteht, liegende Vorspannungsquelle erzeugt
eine Spannung U₂, die den mit der Anzapfung 24 a
dieses Spannungsteilers verbundenen Eingang (+) des
Operationsverstärkers 21 so vorspannt, daß die Erfassung
von gegenüber Erde oder Null-Potential (0) positiven
und negativen Verbraucherströmen möglich ist. Der Ausgang
des Operationsverstärkers 21 ist mit der Basis
eines Transistors 24 verbunden, dessen Kollektor über
einen relativ hochohmigen Widerstand 25 von etwa 140
bis 170 Kiloohm mit der Leitung 2 und dessen Emitter
über einen relativ niederohmigen Widerstand 26 mit der
Leitung 3 verbunden ist. Der Transistor 24 wird daher
ebenfalls aus der Gleichspannungsquelle 1 gespeist und
ist demzufolge als Hochspannungstransistor ausgebildet.
Er könnte jedoch auch aus einer Hilfsspannungsquelle
mit niedriger Spannung gespeist und
auf eine entsprechend niedrigere Betriebsspannung
ausgelegt sein.
Am Widerstand 25 wird eine dem Verbraucherstrom proportionale
und gegenüber dem Spannungsabfall am Strommeßwiderstand 6
wesentlich höhere Spannung abgegriffen
und über die Widerstände 8 und 9 der Übertragungsschaltung 10
zugeführt. Um zu erreichen, daß die Spannung
am Emitterwiderstand 26 weitgehend gleich der Spannung
zwischen dem nichtumkehrenden Eingang (+) des Operationsverstärkers 21
und der Leitung 3 a ist, so daß
auch der Emitterstrom des Transistors 24 proportional
zu dieser Spannung und damit zur Meßspannung U₁ ist,
ist der Emitter des Transistors 24 über eine Leitung
27 direkt mit dem umkehrenden Eingang (-) des Operationsverstärkers 21
verbunden. Dies entspricht einer
direkten Gegenkopplung der Verstärkeranordnung 21,
24, so daß diese die Gesamt-Verstärkung "1" aufweist.
Unter Vernachlässigung des Basisstroms I B des Transistors 24
ist der Emitterstrom I E gleich dem Kollektorstrom I C
des Transistors 24. Damit wäre auch der
Spannungsabfall U₂₅ am Widerstand 25 im wesentlichen
proportional zum Verbraucherstrom. Zur Erzielung
einer hohen Meßgenauigkeit ist der Basistrom jedoch
nicht vernachlässigbar. Er wird daher über eine Rückkopplungsschaltung 28
auf den nichtumkehrenden Eingang
(+) des Operationsverstärkers 21 so zurückgekoppelt,
daß der Kollektorstrom I C gegenüber einer Anordnung
ohne diese Rückkopplungsschaltung 28 um einen Betrag
höher ist, der dem Basistrom ohne Rückkopplungsschaltung 28
entspricht. Zu diesem Zweck enthält die Rückkopplungsschaltung 28
einen Operationsverstärker 29,
einen Widerstand 30 zwischen dem Ausgang des Operationsverstärkers 21
und der Basis des Transistors
24, einen Widerstand 31 zwischen dem Ausgang des Operationsverstärkers
21 und dem nichtumkehrenden Eingang
(+) des Operationsverstärkers 29, eine direkte Verbindung
zwischen der Basis des Transistors 24 und dem
umkehrenden Eingang (-) des Operationsverstärkers
29, einen Widerstand 32 zwischen dem umkehrenden Eingang (-)
und dem Ausgang des Operationsverstärkers
29, einen Widerstand 33 zwischen dem nichtumkehrenden
Eingang (+) des Operationsverstärkers 29 und der Leitung 3
sowie einen Widerstand 34 zwischen dem Ausgang
des Operationsverstärkers 29 und dem nichtumkehrenden
Eingang (+) des Operationsverstärkers 21. Der am
Widerstand 30 auftretende Spannungsabfall wird dem
Operationsverstärker 29 als ungefähres Maß für den
Basistrom zugeführt, nach Verstärkung durch den Operationsverstärkers 29
dem nichtumkehrenden Eingang (+)
des Operationsverstärkers 21 zugeführt und dabei zur
Verbraucherstrom-Meßspannung U₁ addiert. Dies entspricht
einer positiven Rückkopplung und Erhöhung
des Basisstroms und damit einer entsprechenden Erhöhung
des Kollektorstroms des Transistors 24.
Bezeichnet man die Widerstandswerte der Wiederstände
mit dem Buchstaben R und einer diesem Buchstaben angefügten
Indexzahl, die gleich der Bezugszahl des jeweiligen
Widerstands ist, dann lassen sich zur genaueren
Bestimmung der Widerstandswerte R₃₀ bis R₃₄ folgende
Beziehungen angeben, wenn man R₃₀ = R₃₁ und R₃₂ =
R₃₃ wählt, um die Ausgangsspannung U₃ des Operationsverstärkers 29
von der Basisspannung des Transistors
24 unabhängig zu machen:
Damit I C nur abhängig ist von U₁ und U₂ (und I C bei
Vorspannung U₂ = 0 nur abhängig von U₁ bzw. der Verbraucherstrom-Meßspannung
wäre), müssen die letzten
beiden Glieder in Gleichung (3) verschwinden, d. h. es muß gelten
Aus Gleichung (4) folgt
Wählt man
R₂₀ = 2420 Ohm
R₂₃ = 53600 Ohm
R₂₆ = 187 Ohm
R₃₀ = 2200 Ohm
R₃₁ = 2200 Ohm
R₃₂ = 7500 Ohm
R₃₃ = 7500 Ohm
R₃₄ = 90900 Ohm
dann ist und damit
R₂₀ = 2420 Ohm
R₂₃ = 53600 Ohm
R₂₆ = 187 Ohm
R₃₀ = 2200 Ohm
R₃₁ = 2200 Ohm
R₃₂ = 7500 Ohm
R₃₃ = 7500 Ohm
R₃₄ = 90900 Ohm
dann ist und damit
Wählt man U₂ = 5 V, dann ist
I C = K₁ · U₁ + K₂ (9)
wobei K₁ und K₂ Konstanten sind, die sich aus Gleichung
(8) ergeben.
Der Kollektorstrom I C des Transistors 24 ist daher,
unabhängig von der Höhe seines Basisstroms IB, nur
von U₁ bzw. der Meßspannung abhängig, wobei K₂ die
Nullpunktverschiebung bestimmt.
Der durch den Kollektorstrom I C bewirkte SpannungsabfallU₂₅
am Widerstand 25 ist mithin ebenfalls nur,
und zwar linear, von U₁ abhängig.
Die Übertragungsschaltung 10 enthält ebenfalls einen
Operationsverstärker 35, zwischen dem umkehrenden
Eingang (-) und dem Ausgang des Operationsverstärkers
35 einen Widerstand 36, einen einstellbaren Widerstand
37 und einen aus gegenüber R₃₇ niederohmigen Widerständen 38
und 39 gebildeten Spannungsteiler, der an einer
Vorspannungsquelle mit der Ausgangsspannung U V = +12 V
liegt. Der Widerstand 37 liegt zwischen dem nichtumkehrenden
Eingang (+) des Operationsverstärkers 35
und der Anzapfung des Spannungsteilers 38, 39, und
der Widerstand 39 ist ebenfalls einstellbar. Der
Widerstand 8 ist mit dem umkehrenden Eingang (-) und
der Widerstand 9 mit dem nichtumkehrenden Eingang
(+) des Operationsverstärkers 35 verbunden. Der Ausgang
des Operationsverstärkers 35 ist mit dem einen
Eingang des Vergleichers 11 verbunden. Die Widerstandswerte
sind so gewählt, daß bei R₃₈//R₃₉ «R₃₇
gilt
Hierbei gilt für die Spannung U₄ zwischen dem Ausgang
des Operationsverstärkers 35 und der Bezugspotentialleitung Ref:
wobei U₃₈ die fest eingestellte Spannung am Spannungsteilerwiderstand 38 ist. Damit ist U₄ unabhängig
von einer Gleichtakt-Störspannung, die zwischen dem
Kollektor des Transistors 24 und der Leitung 3 aufgrund
einer Restwelligkeit am Ausgang der Gleichspannungsquelle 1
und/oder einer schwankenden Belastung
durch den Steller 4 hervorgerufen wird.
Mit Hilfe des einstellbaren Widerstands 39 wird U₃₈
so gewählt, daß die durch die Vorspannung U₂ bewirkte
Nullpunktverschiebung wieder ausgeglichen wird, d. h.
mit Gleichung (8) und (11)
Wählt man
dann erhält man U₃₈ = U₂ · 0,38123 und
Mit anderen Worten, die Ausgangsspannung U₄
der Übertragungsschaltung 10 ist direkt proportional zu U₁
und unabhängig von einer Gleichtakt-Störspannung.
Die Übertragungsschaltung 15 enthält ebenfalls einen
Operationsverstärker 40, einen Widerstand 41 zwischen
dem umkehrenden Eingang (-) und dem Ausgang des Operationsverstärkers 40
und einen einstellbaren Widerstand
42 zwischen dem nichtumkehrenden Eingang (+) und dem
Ausgang des Operationsverstärkers 40, wobei die Eingänge
des Operationsverstärkers 40 ferner über jeweils
einen der Widerstände 13 und 14 mit jeweils einem
der Eingänge des Wechselrichters 5 verbunden sind.
Um auch hier die Ausgangsspannung U₅ der Übertragungsschaltung 15
zwischen dem Ausgang des Operationsverstärkers 40
und Masse unabhängig von einer zwischen
der auf positivem Potential (+) liegenden Eingangsleitung 2 a
des Wechselrichters 5 und der Leitung 3 a
auftretenden Gleichtakt-Störspannung zu halten, sind
die Widerstandswerte der ebenso wie die Widerstände
8, 9, 36 und 37 eine Brücke bildenden Widerstände
13, 14, 41 und 42 so gewählt, daß gilt
Dann läßt sich zeigen, daß
Wählt man
R₁₃ = 9100 Kiloohm
R₁₄ = 9100 Kiloohm
R₄₁ = 100 Kiloohm
R₄₂ = 100 Kiloohm
dann ist also direkt proportional zu und lediglich abhängig von der zu regelnden Gleichspannung U₆.
R₁₃ = 9100 Kiloohm
R₁₄ = 9100 Kiloohm
R₄₁ = 100 Kiloohm
R₄₂ = 100 Kiloohm
dann ist also direkt proportional zu und lediglich abhängig von der zu regelnden Gleichspannung U₆.
Zwischen dem Bezugspotentialleiter Ref und den Eingängen
weiterer nicht dargestellter Auswerteeinheiten,
die ebenfalls über den Optokoppler 17 auf den Steller
4 einwirken, können weitere Meß- und/oder Steuersignalgeber
potentialfrei gegenüber dem Hochspannungsteil
1 bis 7 angeschlossen werden.
Statt die Bezugspotentialleitung Ref über das RC-Glied
P mit Erde (0) zu verbinden, kann sie auch direkt
mit Erde (0) verbunden sein. Das zwischengeschaltete
RC-Glied gestattet jedoch den Anschluß solcher Meß-
oder Steuersignalgeber, die gegenüber Erde weitgehend
potentialfrei sind und bleiben sollen. Dennoch stellt
es sicher, daß das Potential der Bezugsleitung Ref
gegenüber Erde einen definierten ungefährlich niedrigen
Wert erhält. So treibt das hohe Potential der
Leitung 2 a von etwa +300 Volt einen Strom über die
Widerstände 14, 42 und das RC-Glied P, der am RC-Glied
einen Spannungsabfall von nur +6 Volt verursacht.
Auch wenn beispielsweise der als Zerhacker ausgebildete
Steller 4 die Verbindung zwischen den Leitungen
2 und 2 a unterbricht, könnte das Erdpotential zu der
auf einem Potential von etwa -300 Volt liegenden Leitung
3 a einen Strom über das RC-Glied, die Widerstände
42, 14 und den Wechselrichter 5 treiben. Dieser Strom
hätte ebenfalls nur einen Spannungsabfall von etwa
-6 Volt am RC-Glied P zur Folge. Ohne eine direkte
oder mittelbare Verbindung über das RC-Glied zwischen
Bezugspotentialleitung Ref und Erde könnte das Potential
der Bezugsleitung Ref dagegen einen zu hohen
Wert erreichen.
Claims (12)
1. Vorrichtung zur Versorgung eines elektrischen Verbrauchers
mit einer hohen Gleichspannung aus einer
Gleichspannungsquelle mit positivem und negativem
Ausgangspotential gegenüber Erdpotential, mit einer
Auswerteschaltung, die eine eigene Betriebsspannungsquelle
zwischen einem Stromversorgungsanschluß
und einer Bezugspotentialleitung aufweist und der
ein vom Verbraucherstrom und gegebenenfalls ein
von der Verbraucherspannung abhängiges Meßsignal
zuführbar ist und die das Meßsignal mit einem vorbestimmten
Wert vergleicht und in Abhängigkeit
vom Vergleichsergebnis ein Steuersignal einem die
Verbraucherspannung beeinflussenden Steller über
eine Trennstufe zuführt, wobei die Auswerteschaltung
an dem oder jedem Meßsignaleingang einen Operationsverstärker
aufweist, dessen einem Eingang ein Vorwiderstand
vorgeschaltet ist und dessen anderer Eingang
mit der Bezugspotentialleitung verbunden ist,
dadurch gekennzeichnet, daß die Zuführung des jeweiligen
Meßsignals zu jedem Meßsignaleingang (+, -)
der Auswerteschaltung (10, 11, 12, 15, 16) über
jeweils einen hochohmigen Vorwiderstand (8, 9;
13, 14) von etwa 7 bis 11 Megaohm bewirkt ist,
daß die Bezugspotentialleitung (Ref) mit Erde verbunden
ist, daß die Trennstufe ein Optokoppler
(17) ist und daß die Eingangsseite (+, -) des Operationsverstärkers (35)
für das Strommeßsignal über
seine hochohmigen Vorwiderstände (8, 9) mit einem
Widerstand (25) im Kollektorkreis eines Transistors
(24) verbunden ist, dessen Basis über einen Operationsverstärker (21)
mit einem Strommeßsignal von
der Strommeßstelle beaufschlagt ist.
2. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet,
daß die hochohmigen Vorwiderstände (8, 9;
13, 14) mit jeweils einem weiteren zwischen dem
einen Eingang (-) des zugehörigen Operationsverstärkers (35; 40)
und dessen Ausgang liegenden
Widerstand (36; 41) sowie einem zwischen dem anderen
Eingang (+) und der Bezugspotentialleitung
(Ref) liegenden Widerstand (37; 42) eine abgeglichene
Brücke bilden.
3. Vorrichtung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet,
daß der mit der Bezugspotentialleitung (Ref)
verbundene Widerstand (42) an dem das Spannungsmeßsignal
übertragenden Operationsverstärker (40)
einstellbar ist.
4. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch
gekennzeichnet, daß der Transistor (24) ein Hochspannungs-Transistor
ist und über seinen Kollektorwiderstand (25)
mit der Gleichspannungsquelle (1) verbunden
ist.
5. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet,
daß der Transistor (24) in seinem
Emitterkreis einen Widerstand (26) aufweist und sein
Emitter direkt mit dem umkehrenden Eingang (-) des
den Transistor (24) steuernden Operationsverstärkers
(21) verbunden ist und daß der andere Eingang (+)
dieses Operationsverstärkers (21) mit der Strommeßstelle (6)
verbunden ist und an einer Vorspannung
liegt.
6. Vorrichtung nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet,
daß der andere Eingang (+) des den Transistor (24)
steuernden Operationsverstärkers (21) mit der Anzapfung (24 a)
eines zwischen einem Anschluß (22)
einer Vorspannungsquelle (U₂) und der Strommeßstelle
(6) liegenden Spannungsteilers (20, 23) verbunden
ist.
7. Vorrichtung nach Anspruch 5 oder 6, dadurch gekennzeichnet,
daß dem anderen Eingang (+) des den Transistor (24) steuernden
Operationsverstärkers (21)
ein zum Basisstrom des Transistors (24) proportionales
Mitkopplungssignal zuführbar ist.
8. Vorrichtung nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet,
daß zwischen dem Ausgang des den Transistor
(24) steuernden Operationsverstärkers (21) und der
Basis des Transistors (24) ein Meßwiderstand (30)
liegt, dessen Spannungsabfall über einen weiteren
Operationsverstärker (29) dem anderen Eingang (+)
des den Transistor (24) steuernden Operationsverstärkers (21)
zugeführt wird.
9. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 5 bis 8, dadurch
gekennzeichnet, daß die Eingangsseite (+, -)
des Operationsverstärkers (35) für das Strommeßsignal
um einen Betrag vorgespannt ist, der die durch die
eingangsseitige Vorspannung des den Transistor (24)
steuernden Operationsverstärkers (21) bewirkte Nullpunktverschiebung
kompensiert.
10. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 5 bis 9, dadurch
gekennzeichnet, daß die Vorpannung des Operationsverstärkers (35)
für das Strommeßsignal an der Anzapfung
eines einstellbaren Spannungsteilers (38, 39)
abgenommen wird.
11. Vorrichtung nach den Ansprüchen 2 und 10, dadurch
gekennzeichnet, daß die Anzapfung des einstellbaren
Spannungsteilers (38, 39) über den zwischen
dem anderen Eingang (+) des Operationsverstärkers
(35) für das Strommeßsignal und der Bezugspotentialleitung (Ref)
liegenden Widerstand (37) mit diesem
Eingang (+) verbunden ist.
12. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 11, dadurch
gekennzeichnet, daß zwischen der Bezugspotentialleitung (Ref)
und Erdpotential (0) ein
gegenüber den Vorwiderständen niederohmiger Widerstand (P)
liegt.
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JPS52107553A (en) * | 1976-03-06 | 1977-09-09 | Nippon Chemical Ind | High constant voltage generator |
JPS5521710A (en) * | 1978-08-01 | 1980-02-16 | Tokyo Kikaika Kogyo Kk | Toping apparatus of sausage |
HU176798B (en) * | 1978-11-16 | 1981-05-28 | Bhg Hiradastech Vallalat | Stabilized dc/dc voltage converte |
US4284938A (en) * | 1978-12-28 | 1981-08-18 | General Electric Company | Chopper with adaptive energy commutation |
US4258308A (en) * | 1979-04-09 | 1981-03-24 | General Electric Company | Switching regulator with flyback control offset |
IL57186A (en) * | 1979-04-30 | 1982-03-31 | Mg Electronics Ltd | Dc/dc converter power supply |
US4278930A (en) * | 1979-09-27 | 1981-07-14 | Gte Automatic Electric Laboratories, Inc. | Current sensing circuit for power supply with series control transistor |
JPS5823569A (ja) * | 1981-07-31 | 1983-02-12 | Mitsubishi Electric Corp | 直流ア−ク溶接装置 |
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