DE3242316C2 - - Google Patents

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

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.

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.