DE3511182A1 - Transformatorschaltung - Google Patents

Description

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Die Erfindung betrifft eine Transformatorschaltung der im Oberbegriff des Anspruches 1 genannten Art, gemäß der deutschen Hauptanmeldung P 35 02 889.

Eine Transformatorschaltung, die dieser Hauptanmeldung P 35 02 889 entnehmbar ist, dient dazu, mit Hilfe wenigstens einer Stelleinheit, die in verschiedene Schaltzustände bringbar ist, die Amplitude einer von einer Spannungsquelle abgegebenen Versorgungs-Wechselspannung erforderlichenfalls zu verändern, bevor sie als Last-Wechselspannung an einen Verbraucher angelegt wird.

Zu diesem Zweck kann der Transformator einer solchen Stelleinheit neben einer ersten Wicklung, die von der Spannungsquelle her gesehen mit der Last in Reihe liegt, entweder eine einzige weitere Wicklung umfassen, an die mit Hilfe von Schaltern verschiedene Steuerspannungen anlegbar sind, oder er kann beispielsweise zwei weitere Wicklungen aufweisen, von denen die eine nur als addierende und die andere nur als subtrahierende Wicklung Verwendung findet, wobei diese beiden weiteren Wicklungen ebenfalls mit Hilfe von Schaltern alternierend an eine entsprechende Steuerspannung anschließbar sind.

In beiden Fällen kann eine solche Steuereinheit üblicherweise in wenigstens zwei Schaltzustände gebracht werden, wobei im ersten Schaltzustand an die einzige weitere Wicklung oder die eine der beiden weiteren Wicklungen eine Steuerspannung so angelegt ist, daß sich die hierdurch in der ersten Wicklung des Transformators induzierte Spannung zur Eingangsspannung addiert, während im zweiten Schaltzustand an die einzige weitere Wicklung oder an die zweite der bei-

den weiteren Wicklungen eine Steuerspannung so angelegt ist, daß sich die hierdurch in der ersten Wicklung des Transformators induzierte Spannung von der Eingangsspannung subtrahiert. Als Steuerspannungen finden dabei im Regelfall im ersten Schaltzustand die Eingangsspannung der Stelleinheit und im zweiten Schaltzustand die Ausgangsspannung der Stelleinheit Verwendung.

Damit auch eine unveränderte Weitergabe der Amplitude der Eingangsspannung der Stelleinheit an die Ausgangsanschlüsse der Stelleinheit möglich ist, kann die Stelleinheit weiterhin in einen dritten Schaltzustand gebracht werden, in welchem in der ersten Wicklung des Transformators keine Spannung induziert wird. Damit die erste Wicklung in diesem dritten Schaltzustand keine Drosselwirkung mit einem entsprechend hohen Spannungsabfall entfaltet, muß dabei dafür Sorge getragen werden, daß die Magnetisierung des Transformatorkerns nicht im wesentlichen durch die Durchflutung der ersten Wicklung allein bewirkt wird. Zu diesem Zweck kann gemäß der Hauptanmeldung P 35 02 889 je nach Ausführungsform des Transformators entweder die einzige weitere Wicklung oder, wenn der Transformator zwei weitere Wicklungen aufweist, wenigstens eine dieser beiden weiteren Wicklungen durch einen parallel liegenden Schalter kurzgeschlossen werden, wobei sie gleichzeitig von allen Steuerspannungen getrennt wird. In diesem dritten Schaltzustand fällt an der ersten Wicklung des Transformators nur eine äußerst geringe Spannung ab, so daß mit guter Näherung die Ausgangsspannung der Stelleinheit gleich der Eingangsspannung ist. Wegen des kleinen Spannungsabfalls an der ersten Wicklung wird auch in der weiteren Wicklung nur eine kleine Spannung indu-

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ziert, so daß der im Stromkreis der weiteren Wicklung fließende Kurzschlußstrom klein bleibt und nur sehr geringe Leistungsverluste verursacht.

Bei den in der Hauptanmeldung P 35 02 899.0 beschriebenen Schaltungsanordnungen sind für die Erzielung des dritten Schaltzustandes zusätzliche Schalter erforderlich und es müssen beim übergang von einem Schaltzustand in einen anderen bestimmte Schaltkriterien beachtet werden, die es unmöglich machen, von einem Amplitudenwert der Ausgangsspannung auf einen anderen so schnell umzuschalten, daß nach weniger als einer vollen Schwingungsperiode der Lastwechselspannung der neue Amplitudenwert stabil erreicht ist.

Demgegenüber liegt der Erfindung die Aufgabe zugrunde, eine verbesserte Schaltungsanordnung für derartige Stelleinheiten anzugeben, bei der der dritte Schaltzustand mit einer geringeren Anzahl von Schaltern erzielt werden kann; außerdem soll ein Verfahren zur Ansteuerung einer solchen verbesserten Schaltungsanordnung geschaffen werden, das es erlaubt, die Amplitude der Ausgangsspannung einer solchen Stelleinheit so schnell zu ändern, daß der neue Amplitudenwert spätestens bei der zweiten auf den Schaltvorgang folgenden Halbwelle der Ausgangs-Wechselspannung stabil zur Verfügung steht.

Zur Lösung dieser Aufgabe sieht die Erfindung die in den Ansprüchen 1 bzw. 11 niedergelegten Merkmale vor.

Durch diese Maßnahmen wird bei einem Transformator, der nur eine einzige weitere Wicklung besitzt der dritte Schaltzustand dadurch hergestellt, daß diese

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einzige weitere Wicklung zur ersten weiteren Wicklung elektrisch parallelgeschaltet wird. Bei einem Transformator, der zwei weitere Wicklungen aufweist, die ohnehin mit jeweils einem ihrer beiden Enden mit dem von der Spannungsquelle her gesehen vorderen bzw. hinteren Ende der ersten Wicklung verbunden sind, wird eine aus diesen beiden weiteren Wicklungen bestehende Serienschaltung zur ersten Wicklung parallelgeschaltet; dabei können diese beiden miteinander in Reihe liegenden weiteren Wicklungen für die nachfolgende Betrachtung als eine einzige, einen durchgehenden Wicklungssinn aufweisende Wicklung betrachtet werden.

In beiden Fällen erhält man in diesem dritten Schaltzustand einen kurzgeschlossenen Transformator mit zwei auf den Kern des Transformators antiparallel gewickelten Wicklungen, die elektrisch zueinander parallel an der gleichen Spannung liegen. Die Ströme, die dabei in den beiden antiparallelen Wicklungen fließen, versuchen jeweils im Kern des Transformators ein Magnetfeld aufzubauen; diese Felder sind jedoch einander entgegengerichtet und heben sich im wesentlichen gegenseitig auf. Die Streuinduktivität und der ohmsche Widerstand der vom Laststrom durchflossenen ersten Wicklung sind sehr klein. Damit ist der an ihr auftretende Spannungsabfall sehr klein und es gilt mit guter Näherung

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Entsprechend klein ist auch der durch die weitere Wicklung bzw. die beiden miteinander in Serie liegenden weiteren Wicklungen fließende Strom, da diese weiteren

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Wicklungen einen wesentlich größeren Scheinwiderstand besitzen als die erste Wicklung des Transformators. Hierdurch fließt der Laststrom also praktisch ausschließlich durch diese erste Wicklung.

Prinzipiell genügen bei einem Transformator, der nur eine einzige weitere Wicklung besitzt, vier Schalter, und bei einem Transformator, der zwei weitere Wicklungen in der oben angegebenen Art besitzt, drei Schalter, um die betreffende Stelleinheit in die genannten drei
verschiedenen Schaltzustände bringen zu können.

Werden keine weiteren Maßnahmen getroffen, so muß in diesen Fällen allerdings sorgfältig darauf geachtet
werden, daß nicht durch gleichzeitiges Schließen entsprechender Schalter die Eingangsspannung der Stelleinheit entweder unmittelbar kurzgeschlossen oder an eine der kurzgeschlossenen weiteren Wicklungen angelegt wird, in der dann ein unzulässig hoher Kurzschlußstrom fließen würde. Dies würde allerdings bedeuten, daß auch hier wieder für das öffnen und Schließen der Schalter bestimmte Schaltkriterien beachtet werden
müßten, die beim Übergang von einem Schaltzustand in einen anderen das Erreichen des neuen Amplitudenwertes verzögern würden.

Um dies zu vermeiden, ist bei besonders bevorzugten
Ausführungsformen der erfindungsgemäßen Stelleinheit die Verwendung einer oder mehrerer Strombegrenzungsschaltungen vorgesehen.

Wenn der Transformator nur eine einzige weitere Wicklung umfaßt, können der dritte und vierte Schalter,
d.h. die beiden Schalter, mit denen die beiden Enden der weiteren Wicklung mit dem Anschluß-Verbindungs- J

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leiter der Stelleinheit verbindbar sind, beispielsweise selbst jeweils als Strombegrenzungsschaltung in der Weise ausgebildet sein, daß sie im geöffneten Zustand überhaupt keinen Strom durchlassen und im geschlossenen Zustand dem sie durchfließenden Strom nur solange einen sehr kleinen, konstanten Widerstand entgegensetzten, solange dieser Strom unterhalb eines vorgegebenen Grenzwertes bleibt, ein Ansteigen des Stromes über diesen Grenzwert hinaus aber verhindern.

Der Übergang vom ersten in den zweiten Schaltzustand oder vom zweiten in den ersten Schaltzustand erfolgt dann einfach in der Weise, daß zunächst auch die beiden im bisherigen Schaltzustand geöffneten Schalter geschlossen werden, was einem Übergang in den dritten Schaltzustand entspricht, und daß erst danach die Schalter geöffnet werden, die im neuen Schaltzustand geöffnet sein müssen. Aufgrund ihrer Strombegrenzungseigenschaften verhindern dabei der dritte und vierte Schalter, daß im dritten Schaltzustand unzulässig hohe Kurzschlußströme fließen.

Eine andere Möglichkeit für einen Transformator mit einer einzigen weiteren Wicklung besteht darin, daß der dritte und vierte Schalter, d.h. die beiden Schalter, mit denen die beiden Enden der weiteren Wicklung mit dem Anschluß-Verbindungsleiter der Stelleinheit verbindbar sind, nicht unmittelbar zu diesem Anschluß-Verbindungsleiter führen. Statt dessen sind der dritte und vierte Schalter durch einen weiteren Leiter unmittelbar galvanisch leitend miteinander verbunden und ist zwischen diesem weiteren Leiter und dem Anschluß-Verbindungsleiter eine Schaltungsan-

Ordnung vorgesehen, die einerseits die beiden Leiter elektrisch leitend miteinander verbindet und andererseits das Fließen eines unzulässig großen Stroms von einem dieser beiden Leiter auf den anderen verhindert. Diese Schaltungsanordnung kann im einfachsten Fall ein Schalter sein, der immer dann geöffnet wird, wenn die Stelleinheit in ihren dritten Schaltzustand gebracht werden soll, in welchem über diesen Schalter ansonsten ein unzulässig hoher Kurzschlußstrom fließen würde. Allerdings können solche Schalter nur zu ganz bestimmten Zeitpunkten geöffnet werden, so daß hiermit noch nicht die optimale Umschaltgeschwindigkeit erzielbar ist.

Statt dessen wird vorzugsweise als Schaltungsanordnung auch hier eine selbsttätig arbeitende Strombegrenzungsschaltung verwendet, die dem durch sie hindurchfließenden Strom einen nur sehr kleinen, konstanten Widerstand entgegensetzt, solange dieser Strom kleiner als ein vorgegebener Grenzwert ist. Nähert sich der Strom diesem Grenzwert jedoch zu sehr an, so vergrößert die Strombegrenzungsschaltung in stetiger Weise ihren Widerstand, so daß der Strom den vorgegebenen Grenzwert nicht übersteigen kann. Im Gegensatz zu einem einfachen Schalter, der beim öffnen den ihn durchfließenden Strom schlagartig auf den Wert Null begrenzt, hat dieser stetige Begrenzungsvorgang den Vorteil, daß bei ihm keine Spannungsspitzen in der Ausgangsspannung der Stelleinheit auftreten. Der Grenzwert wird so gewählt, daß er nur wenig größer ist, als derjenige Strom, der im ersten oder zweiten Schaltzustand durch die weitere Wicklung und auch Über die in diesen beiden Schaltzuständen mit der weiteren Wicklung in Reihe liegende Strombegrenzungsschaltung fließen muß.

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Da bei dieser Anordnung der weitere Leiter, der den dritten und den vierten Schalter miteinander verbindet, die weitere Wicklung kurzschließen würde, wenn der dritte und der vierte Schalter gleichzeitig geschlossen sind, wird hier der übergang vom ersten in den zweiten Schaltzustand vorzugsweise so durchgeführt, daß zuerst der zweite Schalter geschlossen wird, der das zweite Ende der weiteren Wicklung mit dem ausgangsseitigen Ende der ersten Wicklung verbindet. Da im ersten Schaltzustand der erste Schalter geschlossen ist, der das erste Ende der weiteren Wicklung mit dem eingangsseitigen Ende der ersten Wicklung verbindet, und da dieser erste Schalter zunächst geschlossen bleibt, liegen somit die beiden Wicklungen vorübergehend elektrisch zueinander parallel und die Stelleinheit befindet sich im dritten Schaltzustand. Dabei verhindert die Strombegrenzungsschaltung, daß über den geschlossenen zweiten Schalter und den ebenfalls noch geschlossenen vierten Schalter, der das zweite Ende der weiteren Wicklung mit dem weiteren Leiter und damit auch mit dem Anschluß-Verbindungsleiter verbindet, ein unzulässig hoher Kurzschlußstrom fließt. Der Umschaltvorgang wird dann in der Weise fortgesetzt, daß der vierte Schalter geöffnet und danach der dritte Schalter geschlossen wird, der das erste Ende der weiteren Wicklung mit dem weiteren Leiter verbindet. Auch bei dieser Schalterstellung befindet sich die Stelleinheit im dritten Schaltzustand, da der erste und der zweite Schalter noch immer geschlossen sind. Ein unzulässig hoher Kurzschlußstrom könnte jetzt über den ersten und dritten Schalter fließen, was aber wieder durch die Strombegrenzungsschaltung verhindert wird. Schließlich wird dann der erste Schalter geöffnet, so daß die Stelleinheit in den zweiten Schaltzustand übergeht.

Entsprechendes gilt für das Umschalten vom zweiten in den ersten Schaltzustand.

Bei einer Stelleinheit, bei der der Transformator zwei weitere Wicklungen umfaßt, sind die beiden Schalter, mit denen die beiden freien Enden der beiden weiteren Wicklungen mit dem Anschluß-Verbindungsleiter verbindbar sind, ebenfalls durch einen weiteren Leiter unmittelbar galvanisch leitend miteinander verbunden, und ist zwischen dem weiteren Leiter und dem Anschluß-Verbindungsleiter eine Schaltungsanordnung der oben beschriebenen Art vorgesehen, die vorzugsweise wieder als Strombegrenzungsschaltung ausgebildet ist.

Auch hier wird beim Übergang van ersten in den zweiten Schaltzustand oder vom zweiten in den ersten Schaltzustand zuerst der bisher offene Schalter geschlossen, wodurch die Stelleinheit vorübergehend in den dritten Schaltzustand übergeht; die Strombegrenzungsschaltung verhindert dabei wiederum das Fließen eines unzulässig hohen Kurzschlußstroms. Kurze Zeit später wird dann der im bisherigen Schaltzustand geschlossene Schalter geöffnet, wodurch die Stelleinheit in den neuen Schaltzustand übergeht.

Soll die Stelleinheit nicht übergangsweise sondern für längere Zeit im dritten Schaltzustand gehalten werden, so kann vorteilhafterweise die Strombegrenzungsschaltung so ausgebildet sein, daß sie auf wenig stens einen zweiten Strombegrenzungswert umgeschaltet

werden kann, der wesentlich niedriger als der erste Strombegrenzungswert, vorzugsweise gleich Null ist. Auf diese Weise ist dann praktisch die zur ersten Wicklung des Transformators parallel liegende weitere Wicklung bzw. Serienschaltung aus zwei weiteren Wicklungen völlig von der Eingangsspannung IL, getrennt und es fließt zum Anschluß-Verbindungsleiter überhaupt kein Kurzschlußstrom mehr.

Eine selbsttätig arbeitende Strombegrenzungsschaltung hat gegenüber einem Schalter neben der bereits erwähnten Vermeidung von Schaltspitzen den Vorteil, daß sie ohne jegliche Verzögerung verhindert, daß der durch sie hindurchfließende Strom den vorgegebenen Grenzwert übersteigt.

Gemäß eine besonders bevorzugten Ausführungsform ist vorgesehen, daß der Grenzwert, auf den die Strombegrenzungsschaltung den sie durchfließenden Strom begrenzt, nicht nur zwischen zwei Werten hin- und hergeschaltet sondern in einem vorgegebenen Bereich kontinuierlich verändert werden kann. Dadurch ist es einerseits möglich den im dritten Schaltzustand fließenden Kurzschlußstrom auf einen unkritischen Wert zu begrenzen und andererseits die Ströme, die im ersten bzw. zweiten Schaltzustand durch die betreffende weitere Wicklung fließen, erforderlichenfalls zu steuern bzw. zu regeln.

Werden als Schalter Triacs verwendet, die bekanntlich zu beliebigen Zeitpunkten geschlossen aber nur beim Nulldurchgang des sie durchfließenden Stroms geöffnet werden können, so müssen bei den oben beschriebenen

Umschaltvorgängen keine besonderen weiteren Kriterien hinsichtlich der Schaltzeitpunkte beachtet werden.

Für die verschiedenen Ausführungsformen von erfindungsgemäßen Stelleinheiten ergeben sich dabei folgende Zeitabläufe:

Umfaßt eine Stelleinheit einen Transformator mit einer einzigen weiteren Wicklung und vier Schalter, von denen der erste und zweite als Triac und der dritte und vierte als Strombegrenzungsschaltung ausgebildet ist, so können beim Umschalten vom ersten (zweiten) in den zweiten (ersten) Schaltzustand die bis zum Schaltbeginn offenen Schalter, d.h. der zweite (erste) und dritte (vierte) Schalter sofort und ohne jede Verzögerung geschlossen werden, wodurch die Stelleinheit in den dritten Schaltzustand übergeht. Um von diesem in den zweiten (ersten) Schaltzustand zu gelangen, müssen der erste (zweite) und vierte (dritte) Schalter geöffnet werden. Da hier angenommen wird, daß der erste (zweite) Schalter ein Triac ist, ist dies nur dann möglich, wenn der ihn und die weitere Wicklung durchfließende Kurzschlußstrom einen Nulldurchgang aufweist. Dies führt zu einer zeitlichen Verzögerung, die im ungünstigsten Fall eine halbe Periode des Wechselstroms betragen kann. Dies gilt in gleicher Weise, wenn die Stelleinheit den dritten Schaltzustand nicht nur beim übergang vom ersten in den zweiten oder vom zweiten in den ersten Schaltzustand kurzzeitig durchläuft sondern sich längere Zeit im dritten Schaltzustand befunden hat und von diesem in den ersten oder zweiten Schaltzustand gebracht werden soll.

Auch der folgende Effekt tritt bei allen diesen Übergängen immer dann ein, wenn der dritte Schaltzustand verlassen wird: Nach dem öffnen der Schalter fließt

im ersten bzw. zweiten Schaltzustand durch die dann an ihrer Steuerspannung liegende weitere Wicklung ein Strom, der von einer ganz anderen Spannungsquelle als der Kurzschlußstrom, nämlich im ersten Schaltzustand von der Eingangsspannung der Stelleinheit und im zweiten Schaltzustand von der Ausgangsspannung der Stelleinheit getrieben wird; dieser Strom ist in Abhängigkeit vom Laststrom gegen den vor dem öffnen der Schalter fließenden Kurzschlußstrom phasenverschoben, d.h. im Regelfall sind diese beiden Ströme nicht phasengleich. Somit tritt also bei der Verwendung von Triacs beim übergang vom dritten in den zweiten bzw. ersten Schaltzustand in der dann an der Steuerspannung liegenden weiteren Wicklung eine starke Änderung des durch diese weitere Wicklung hindurchfließenden Stroms auf, was sich in der Ausgangsspannung der Stelleinheit durch eine Spannungsspitze auf der ersten auf das öffnen des betreffenden Schalters folgenden Halbwelle bemerkbar macht. Erst die zweite folgende Halbwelle besitzt dann den exakten neuen Amplitudenwert und weist keinerlei Überschwinger oder Spannungsspitzen mehr auf.

Bei allen diesen Umschaltvorgängen kann sich somit in Verbindung mit der oben erwähnten Wartezeit bis zum Eintreten des nächsten Nulldurchgangs des Kurzschlußstroms eine Gesamtumschaltdauer ergeben, die für bestimmte Anwendungsfälle zu lang ist.

Noch etwas ungünstiger ist die Situation bei einer Stelleinheit, bei der der Transformator eine einzige weitere Wicklung aufweist und bei der alle vier Schalter als Triacs ausgebildet sind. Wie oben bereits geschildert, dürfen hier beim übergang vom ersten (zweiten) Schaltzustand in den zweiten (ersten) Schaltzustand die beiden bis zu Beginn des Umschaltvorganges

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offenen Schalter, nämlich der zweite (erste) und der dritte (vierte) Schalter nicht gleichzeitig geschlossen werden. Vielmehr darf hier zunächst nur der zweite (erste) Schalter geschlossen werden; dann muß der vierte (dritte) Schalter geöffnet werden, was bei Verwendung von Triacs erst beim nächsten Nulldurchgang des diesen Schalter durchfließenden Stromes möglich ist. Mit einem gewissen zeitlichen Sicherheitsabstand kann dann der dritte (vierte) Schalter geschlossen werden und erst danach ist es möglich, den ersten (zweiten) Schalter zu öffnen, wofür wieder ein Strom-Nulldurchgang abgewartet werden muß. Beim Umschalten vom ersten in den zweiten Schaltzustand oder umgekehrt kann sich hier also im ungünstigsten Fall eine Wartezeit von zwei Halbperioden ergeben. Wird die Stelleinheit längere Zeit im dritten Schaltzustand gehalten, so können der dritte und vierte Schalter geöffnet werden. Soll dann ein Übergang in den ersten (oder zweiten) Schaltzustand erfolgen, so muß zunächst der vierte (dritte) Schalter geschlossen werden, was jederzeit geschehen kann; hierauf wird dann der zweite (erste) Schalter geöffnet, wofür wieder ein Strom-Nulldurchgang abgewartet werden muß.

Da auch in diesen Fällen der Kurzschlußstrom und der Strom, der im neuen Schaltzustand durch die weitere Wicklung fließt, im Regelfall gegeneinander phasenverschoben sind, tritt wiederum die oben beschriebene Spannungsspitze auf der ersten Halbwelle der Ausgangsspannung auf, die auf den letzten Schaltschritt des gesamten Umschaltvorganges folgt. Es ergeben sich also Gesamtumschaltzeiten, die beim übergang vom dritten in den ersten oder zweiten Schaltzustand genauso lang sind, wie bei der ersten Ausführungsform einer erfindungsgemäßen Stelleinheit, und die beim übergang vom ersten in den zweiten oder vom zweiten

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in den ersten Schaltzustand sogar noch langer sind.

Bei der dritten Ausführungsform, bei der der Transformator zwei weitere Wicklungen aufweist, die jeweils mit Hilfe eines Schalters mit dem weiteren Leiter und über diesen und eine Strombegrenzungsschaltung mit dem Anschluß-Verbindungsleiter verbindbar sind, muß bei Verwendung von Triacs als Schalter im ungünstigsten Fall ebenfalls eine Halbperiode gewartet werden, bis beim Übergang vom dritten in den ersten oder zweiten Schaltzustand der entsprechende Schalter geöffnet werden kann. Dabei ist es wieder ohne Bedeutung, ob sich die Stelleinheit längere Zeit im dritten Schaltzustand befunden hat oder ihn beim Umschalten vom ersten in den zweiten oder vom zweiten in den ersten Schaltzustand kurzzeitig durchläuft.

Auch hier ist beim Umschalten in den ersten oder zweiten Schaltzustand der Strom, der nach Beendigung des Umschaltvorganges durch die weitere Wicklung fließt, die im neuen Schaltzustand an ihrer Steuerspannung liegt, gegen den zuvor durch diese Wicklung fließenden Kurzschlußstrom phasenverschoben, so daß sich dieselbe störende Spannungsspitze ergibt wie bei den beiden vorausgehend beschriebenen Ausführungsformen.

Will man die Umschaltvorgänge bei allen drei Ausführungsformen noch schneller gestalten, so ist erfindungsgemäß vorgesehen, statt Triacs elektronische Schalter zu verwenden, die zu beliebigen Zeitpunkten nicht nur geschlossen sondern auch wieder geöffnet werden können. Hierzu bieten sich beispielsweise V-MOS-Transistoren an, von denen jeweils zwei mit ihren Source-Drain-Strecken mit entgegengesetzter Polung in Reihe geschaltet werden müssen, um einen

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Wechselspannungsschalter aufzubauen. Mit diesen Schaltern entfallen beim öffnen die Wartezeiten bis zum nächsten Strom-Nulldurchgang, überdies kann für die Öffnungsvorgänge, die jeweils aus dem dritten Schaltzustand in den ersten oder zweiten Schaltzustand führen, ein vom Nulldurchgang des Kurzschlußstroms unabhängiges Schaltkriterium angewendet werden, das zu einer möglichst geringen Änderung des Stroms in der nach dem Umschaltvorgang an ihrer Steuerspannung liegenden weiteren Wicklung führt. Verwendet man beispielsweise als Schaltzeitpunkt denjenigen Zeitpunkt, in welchem der Strom, der nach dem Umschaltvorgang durch die an ihrer Steuersapnnung liegende weitere Wicklung fließt, seinen Nulldurchgang besitzt, so läßt sich erreichen, daß bereits bei der ersten Halbwelle, die auf diesen Schaltvorgang folgt, die Ausgangsspannung der Stelleinheit ohne Spannungsspitzen oder Spannungseinbrüche exakt den neuen Amplitudenwert besitzt.

Da in dem Zwischenzeitraum, in dem sich die Stelleinheit im dritten Schaltzustand befindet, ein anderer Strom durch die eine oder die beiden weiteren Wicklungen fließt, als dann, wenn im neuen Schaltzustand die entsprechende weitere Wicklung an ihrer Steuerspannung liegt, wird erfindungsgemäß der Zeitabstand des Nulldurchgangs des zuletzt genannten Stroms vom Nulldurchgang der Eingangs-Wechselspannung zu einem früheren Zeitpunkt gemessen und gespeichert, in dem sich die Stelleinheit in dem betreffenden Schaltzustand befindet. Mit Hilfe dieses gespeicherten Wertes kann dann ausgehend von einem Nulldurchgang der Eingangs-Wechselspannung der oben erwähnte günstige Schaltzeitpunkt bestimmt werden.

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Somit lassen sich also bei allen drei Ausführungsformen die Zeiten erheblich verkürzen, die zwischen dem Einleiten eines Umschaltvorganges und dem Zeitpunkt vergehen, in welchem die Ausgangsspannung ihren neuen Amplitudenwert stabil, d.h. ohne aufgeprägte Spannungsspitzen oder Spannungseinbrüche erreicht hat. Befindet sich die Stelleinheit im ersten oder im zweiten Schaltzustand und wird ein Umschalten in den zweiten oder
ersten Schaltzustand erforderlich, so läßt sich bei dem mit V-MOS-Transistören als Schaltern ausgestatteten
Ausführungsformen die erste Hälfte der hierbei in der Ausgangsspannung auftretenden Änderung zu jedem beliebigen Zeitpunkt sofort und die zweite Hälfte dieser
Änderung innerhalb einer Halbperiode der zu schaltenden Wechselspannung durchführen. .

Eine solche Änderung bzw. Beeinflussung der Ausgangsspannung in zwei sehr rasch aufeinanderfolgenden Schritten ist außerordentlich vorteilhaft, weil hierdurch
dem System trotz der großen Schnelligkeit, mit der der neue Zustand erreicht wird, genügend Zeit bleibt, um ohne Schaltspitzen und tiberschwinger von einem Schaltzustand in den anderen zu wechseln.

Eine solche in zwei Schritten erfolgende Änderung
ist allerdings bei einer einzelnen Stelleinheit nicht möglich, wenn diese sich bereits im dritten Schaltzustand befindet und aus diesem heraus in den ersten
oder zweiten Schaltzustand gebracht werden soll. Sie ändert dabei zwar die Ausgangsspannung nur um die
Hälfte der maximal möglichen Änderung, doch muß diese Hälfte in einem einzigen Schritt bewältigt werden.

Besonders günstige Umschaltmöglichkeiten ergeben sich, wenn zwei Stelleinheiten gemäß der Erfindung zu einem

Stelleinheiten-Paar kombiniert werden, wie es in der Hauptanmeldung P 35 02 889.0 beschrieben ist.

Es handelt sich dabei um zwei in Reihe geschaltete Stelleinheiten, deren Transformatoren so bemessen sind, daß jede der beiden Stelleinheiten sowohl in addierender als auch in subtrahierender Weise in etwa die Hälfte der Gesamtspannungsanderung zu bewirken vermag, die vom Stelleinheiten-Paar aufgebracht werden soll. Soll z.B. das Stelleinheiten-Paar die Eingangsspannung um + ^U_p ändern können, so kann jede der beiden Stelleinheiten für sich allein die ihr zugeführte Eingangsspannung um ca. + Δυ_ρ/2 ändern. Befindet sich jede der beiden Stelleinheiten in ihrem ersten Schaltzustand, so wird dies als erste Schaltzustands-Kombination des Stelleinheiten-Paares bezeichnet und es gilt für die Ausgangsspannung des Stelleinheiten-Paares

^ÜAP1 - ^UEP ^{+ ÄU}P
wenn U_11n die Eingangsspannung des Stelleinheiten-Paares

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Befindet sich jede der beiden Stelleinheiten in ihrem zweiten Schaltzustand, so wird dies als zweite Schaltzustands-Kombination des Stelleinheiten-Paares bezeichnet, und es gilt

^ÜAP2 * ^ÜEP - ^ΔϋΡ·

Weiterhin sind die Windungsverhältnisse der beiden Transformatoren so aufeinander abgestimmt, daß die Wirkungen der beiden Stelleinheiten einander kompensieren, wenn sich das Stelleinheiten-Paar in einer dritten Schaltzustands-Kombination befindet; in dieser dritten Schaltzu-

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stands-Kombination befindet sich beispielsweise die erste, d.h. näher an der Versorgungsspannungsquelle liegende Stelleinheit im ersten und die zweite Stelleinheit im zweiten Schaltzustand. Es gilt dann für die Ausgangsspannung des Stelleinheiten-Paares

^ÜAP3

Grundsätzlich ist es hier nicht erforderlich, daß jede der beiden Stelleinheiten des Stelleinheiten-Paares für sich allein in den dritten Schaltzustand gebracht werden kann.

Vorzugsweise wird jedoch auch bei einem Stelleinheiten-Paar jede der beiden Stelleinheiten gemäß einer der oben beschriebenen Ausführungsformen so ausgebildet, daß sie für sich allein in den dritten Schaltzustand gebracht werden kann; sieht man dabei in jeder Stelleinheit die oben erwähnte Strombegrenzungsschaltung bzw. Strombegrenzungsschaltungen vor, so läßt sich mit Hilfe von V-MOS-Transistor-Schaltern ein außerordentlich schnelles, in mehreren Teilschritten erfolgendes Umschalten von jeder Schaltzustands-Kombination des Stelleinheiten-Paares in jede andere Schaltzustands-Kombination durchführen.

Soll z.B. das Stelleinheiten-Paar aus der zweiten Schaltzustands-Kombination (IL₁₅,, = U--, - Δυ_.) in die dritte

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Schaltzustands-Kombination (U,p₃ = U„_p) gebracht werden, so kann dies bei einem erfindungsgemäßen Stelleinheiten-Paar ohne Verzögerung dadurch geschehen, daß in beiden Stelleinheiten der Schalter geschlossen wird, durch dessen Schließen die Stelleinheit für sich allein in ihren dritten Schaltzustand gebracht wird, wie dies oben beschrieben wur-

de. Dadurch ergibt sich eine weitere Schaltzustands-Kombination, die hinsichtlich der Ausgangsspannung U_ÄD des Stelleinheiten-Paares mit der oben beschriebenen dritten Schaltzustands-Kombination äquivalent ist. Es gilt also auch hier U_AP3' = Up. Diese Änderung der Ausgangsspannung um Δυ- kann zu beliebigen Zeitpunkten erfolgen und die Ausgangsspannung geht praktisch unverzögert vom alten Spannungswert U_Ap2 auf den neuen Spannungswert U_Ap3' über.

Entsprechendes gilt für einen übergang des Stelleinheiten-Paares aus der ersten Schaltzustands-Kombination ^^UAP1 ^{= U}EP ⁺^Up) in die weitere Schaltzustands-Kombination.

Allerdings ist es zweckmäßig/ das Stelleinheiten-Paar dann, wenn die Ausgangsspannung U._p längere Zeit gleich der Eingangsspannung U_Ep bleiben soll, aus dieser weiteren Schaltzustands-Kombination in die oben beschriebene dritte Schaltzustands-Kombination umzuschalten. Dies erfolgt zu den jeweils günstigen Zeitpunkten dadurch, daß durch das öffnen der entsprechenden Schalter die erste Stelleinheit in ihren ersten Schaltzustand und die zweite Stelleinheit in ihren zweiten Schaltzustand gebracht wird. Der Ausgangsspannung des Stelleinheiten-Paares geht dabei von U_Ap3' = U_Ep auf U_Ap3 = ü_Ep über, ändert sich also praktisch nicht.

Die dritte Schaltzustands-Kombination hat gegenüber der weiteren Schaltzustands-Kombination den Vorteil, daß aus ihr heraus erforderlichenfalls ein übergang in die erste oder die zweite Schaltzustands-Kombination in zwei gleich großen Änderungsschritten erfolgen kann, von denen der erste ohne jede Verzögerung dadurch durchführbar ist, daß durch Schließen des betreffenden Schalters die zweite

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oder die erste Stelleinheit in ihren dritten Schaltzustand gebracht wird. Dadurch geht die Ausgangsspannung des Stelleinheiten-Paares augenblicklich von U._p3 = IL, auf U_E + Δ Up/2 oder U_p - Δυ_ρ/2 über. Zum nächsten günstigen Zeitpunkt, der spätestens innerhalb der nächsten Halbperiode der Wechselspannung eintritt, wird dann die zweite oder die erste Stelleinheit aus dem dritten in den ersten oder den zweiten Schaltzustand gebracht, wodurch das Stelleinheiten-Paar in die erste bzw. zweite Schaltzustands-Kombination übergeht, in der U_AP1 = U„ +

Δϋ_ρ/2 +Δυ_ρ/2 bzw. U_Ap2 = U_E -Δυ_ρ/2 -4u_p/2 gilt.

Der Übergang von der ersten in die zweite oder von der zweiten in die erste Schaltzustands-Kombination erfolgt ebenfalls in zwei Schritten, von denen der erste sofort und der zweite spätestens innerhalb der nächsten Halbperiode der Wechselspannung durchgeführt werden kann. In diesem Fall besteht der erste Schritt darin, daß beide Stelleinheiten gleichzeitig durch Schließen der entsprechenden Schalter in ihren dritten Schaltzustand gebracht werden; im zweiten Schritt werden dann die beiden Stelleinheiten durch öffnen der entsprechenden Schalter jeweils in ihren zweiten bzw. ihren ersten Schaltzustand übergeführt.

Wird eine aus einem oder mehreren solcher Stelleinheiten-Paare (die dann unterschiedliche Spannungsänderungen bewirken können) bestehende Transformator-Schaltung als Spannungsregler oder Spannungskonstanter eingesetzt, so lassen sich mit ihr auch die extrem hohen Anforderungen hinsichtlich der Schaltgeschwindigkeit und Schaltgenauigkeit erfüllen, wie sie beispielsweise bei der Stromversorgung von Datenverarbeitungsanlagen gestellt werden.

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Vorteilhafterweise kann eine erfindungsgemäße Transformatorschaltung bei Mehrphasensystemen mit oder ohne Null-Leiter eingesetzt werden. Im ersten Fall ist für jede Phase wenigstens eine Stelleinheit vorgesehen, deren erste Wicklung jeweils so in dem betreffenden Phasenleiter liegt, daß sie von dem auf diesem Phasenleiter fließenden Laststrom durchflossen wird, während der Anschluß-Verbindungsleiter einer jeden Stelleinheit mit dem Null-Leiter des Mehrphasensystems verbunden ist.

Weist das Mehrphasensystem keinen von der Spannungsquelle zum Verbraucher führenden Null-Leiter auf, so werden die ersten Wicklungen der Stelleinheiten, die für eine bestimmte Phase vorgesehen sind, wieder in den Phasenleiter geschaltet und es werden sämtliche Anschluß-Verbindungsleiter miteinander verbunden, wodurch ein künstlicher Null-Leiter gebildet wird, der auf einem beliebigen Potential liegen kann.

Schließlich können bei einem Mehrphasensystem ohne Null-Leiter die für die verschiedenen Phasen vorgesehenen Stelleinheiten in einer verketteten Schaltung angeordnet werden.

Die Erfindung wird im folgenden anhand von Ausführungsbeispielen unter Bezugnahme auf die Zeichnung beschrieben; in dieser zeigt:

Fig. 1 eine erste Ausführungsform einer Stelleinheit für eine Transformatorschaltung gemäß der Erfindung, bei der der Transformator nur eine einzige weitere Wicklung aufweist,

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Fig. 2 eine zweite Ausführungsform einer Stelleinheit für eine Transformatorschaltung gemäß der Erfindung, bei der der Transformator zwei weitere Wicklungen umfaßt,

Fig. 3 den Aufbau einer Strombegrenzungsschaltung, wie sie bei den in den Fig. 2 und wiedergegebenen Stelleinheiten Verwendung findet, und

Fig. 4 ein Diagramm zur Erläuterung der Wahl der günstigsten Schaltzeitpunkte beim übergang von einem Schaltzustand in einen anderen.

Fig. 1 zeigt eine Wechselspannungsquelle 1, die eine Ver sorgungsspannung U„ abgibt, die den Eingangsanschlüssen 2, 3 einer Stelleinheit 144 als Eingangsspannung U„ zugeführt wird. An den Ausgangsanschlüssen 5, 6 der Stelleinheit 14 erscheint eine Ausgangsspannung IL, die einer Last 7 als Lastspannung IL zugeführt wird.

Mit Hilfe einer solchen Stelleinheit 144 ist die Amplitude der Aus gangs spannung U₂. gegenüber der Amplitude der Eingangsspannung U_ veränderbar. Zu diesem Zweck

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umfaßt die Stelleinheit 144 einen Transformator 8, dessen erste Wicklung 9 zwischen den Eingangsanschluß 2 und den Ausgangsanschluß 5 geschaltet ist, während der Eingangsanschluß 3 mit dem Ausgangsanschluß 6 vermittels eines Anschluß-Verbindungsleiters 10 direkt galvanisch leitend verbunden ist. Auf diese Weise ist von der Spannungsquelle 1 her gesehen die erste Wicklung 9 mit der Last 7 in Reihe geschaltet.

Der Transformator 8 besitzt eine weitere Wicklung 11, die über den Eisenkern 12 des Transformators 8 mit dessen erster Wicklung magnetisch gekoppelt ist. Mit den beiden Enden 13, 14 der weiteren Wicklung 11 sind jeweils zwei Schalter 150, 151, 152, 153 verbunden.

Ist der Schalter 150 geschlossen, so verbindet er das Ende 13 der weiteren Wicklung 11 mit dem Eingangsanschluß 2, mit dem auch das eine Ende der ersten Wicklung 9 verbunden ist. Ist der Schalter 151 geschlossen, so verbindet er das andere Ende 14 der weiteren Wicklung 11 mit dem Ausgangsanschluß 5, mit dem das andere Ende der ersten Wicklung 9 verbunden ist.

Ist der Schalter 152 geschlossen, so verbindet er das Ende 13 der weiteren Wicklung 11 mit einer Leitung 155, mit der der Schalter 153 im geschlossenen Zustand auch das andere Ende 14 der weiteren Wicklung 11 verbindet. Zwischen der Leitung 155 und dem Anschluß-Verbindungsleiter 10 ist eine Schaltungsanordnung 157 vorgesehen, die ein einfacher steuerbarer Aus/Ein-Schalter sein kann, vorzugsweise aber von einer Strombegrenzungsschaltung gebildet wird, wie sie weiter unten unter Bezugnahme auf Fig. 3 noch genauer erläutert wird.

Mit Hilfe der Schalter 150 bis 153 kann die Stelleinheit 144 in vier verschiedene Schaltzustände gebracht werden. Im ersten Schaltzustand, in dem die Schalter 150 und 153 geschlossen sind, wird an die weitere Wicklung 11 und die mit ihr in Reihe liegende Strombegrenzungsschaltung 157 die Eingangsspannung ü_ angelegt. Da der Grenzwert, auf den die Strombegrenzungsschaltung 157 den sie durchfließenden Strom begrenzt, größer gewählt ist, als der Strom, der in diesem ersten Schaltzustand durch die weitere Wicklung 11 fließt,

ist der Spannungsabfall an der Strombegrenzungsschaltung 157 sehr klein und es liegt praktisch die gesamte Eingangsspannung ü„ an der weiteren Wicklung 11 als Steuerspannung an. Der durch die Punkte 19, 20 definierte Wicklungssinn der Wicklungen 9, 11 ist so gewählt, daß sich die Spannung Δ U₁, die in diesem ersten Schaltzustand durch die weitere Wicklung 11 in der ersten Wicklung 9 induziert wird, zur Eingangsspannung U_ addiert. Zwischen den Ausgangsanschlüssen 5, 6 der Stelleinheit erhält man also die Spannung

^uai = U_{13 +} Au₁.

Der Amplituden-Absolutbetrag der induzierten Spannung AU₁ ist dabei durch das Windungsverhältnis W₁Zw der ersten Wicklung 9 zur weiteren Wicklung 11 nach der Gleichung A U.. = w..U_E/w festgelegt.

Im zweiten Schaltzustand, der in Fig. 1 dargestellt ist, sind die Schalter 150 und 153 geöffnet und sind die Schalter 151 und 152 geschlossen, wodurch an die weitere Wicklung 11 und die mit ihr wieder in Serie liegende Strombegrenzungsschaltung 157 die Ausgangsspannung U der Stelleinheit 144 gelegt ist. Da der in diesem zweiten Schaltzustand durch die weitere Wicklung 11 fließende Strom in etwa gleich dem Strom ist, der durch die weitere Wicklung 11 im ersten Schaltzustand fließt, liegt auch dieser Strom unter dem Grenzwert a_er Strombegrenzungsschaltung 157, so daß deren Widerstand auch in diesem zweiten Schaltzustand sehr klein ist und praktisch die gesamte Ausgangsspannung U_A an der weiteren Wicklung 11 anliegt. Der Wicklungssinn der weiteren Wicklung 11 ist gegenüber dem ersten Schaltzustand umgekehrt. Dadurch subtrahiert sich die Spannung A^U2' ^{die in diesem} zweiten

Schaltzustand in der ersten Wicklung 9 des Transformators 8 induziert wird, von der Eingangsspannung U„,

Γι

so daß man am Ausgang 5/ 6 erhält:

Für die induzierte Spannung gilt in diesem Fall

Es ist also die im zweiten

Schaltzustand induzierte Spannung 4 ö„ etwas kleiner als die im ersten Schaltzustand induzierte Spannung Δ U₁.

In einem dritten Schaltzustand der Stelleinheit 144 sind zumindest die beiden Schalter 150 und 151 geschlossen, so daß die weitere Wicklung 11 mit antiparallelem Wicklungssinn zur ersten Wicklung 9 und elektrisch parallel zu dieser ersten Wicklung 9 an der gleichen Spannung wie diese liegt. Der Transformator 8 ist in diesem Schaltzustand also kurzgeschlossen und die Ströme, die in den beiden antiparallelen Wicklungen 9, 11 fließen, versuchen, jeweils ein Magnetfeld aufzubauen; diese Felder sind jedoch einander entgegengerichtet und heben sich nahezu auf.

Die Streuinduktivität der ersten Wicklung 9 kann so gering gehalten werden, daß die erste Wicklung 9 dem durch sie hindurchfließenden Laststrom in diesem Schaltzustand nur ihren sehr kleinen ohmschen Widerstand entgegensetzt, wodurch der an der ersten Wicklung 9 auftretende Spannungsabfall sehr klein ist. Dies bedeutet, daß in diesem dritten Schaltzustand gilt

⁰A = ^ÜE·

Als treibende Spannung für den durch die weitere Wicklung 11 fließenden Kurzschlußstrom steht nur der geringe Spannungsabfall an der ersten Wicklung 9 zur Verfügung, so daß auch der Kurzschlußstrom durch die weitere Wicklung 11 sehr gering bleibt. Da der Scheinwiderstand der weiteren Wicklung 11 erheblich größer als der der ersten Wicklung 9 ist, fließt der Laststrom praktisch ausschließlich durch die erste Wicklung 9.

Wenn immer sichergestellt ist, daß die Schalter 152, 153 beide geöffnet sind, wenn die Schalter 150, 151 geschlossen sind, kann auf die Strombegrenzungsschaltung 157 verzichtet, d.h. der Leiter 155 unmittelbar mit dem Anschluß-Verbindungsleiter 10 galvanisch leitend verbunden werden. Dies hat allerdings zur Folge, daß beim Umschalten beispielsweise von dem in der Fig. 1 dargestellten zweiten Schaltzustand in den ersten Schaltzustand zunächst die Schalter 151, 152 geöffnet werden müssen, und daß erst dann, wenn diese Schalter mit Sicherheit offen sind, die Schalter 150, 153" geschlossen werden können. Würden nämlich bei fehlender Strombegrenzungsschaltung 157 alle vier Schalter 150 bis 153 gleichzeitig geschlossen, so wären sowohl die Eingangsspannung U„ als auch die Ausgangsspannung U kurzgeschlossen, was zu unzulässig hohen Kurzschlußströmen und zu einem unerwünschten Zusammenbrechen dieser Spannungen führen würde.

Ohne eine Strombegrenzungsschaltung 157 müßten also beim Übergang von einem Schaltzustand in den anderen zunächst die bisher geschlossenen Schalter geöffnet werden, was dann, wenn man als Schalter Triacs verwendet, nur beim Nulldurchgang des durch sie hindurchfließenden Stroms möglich wäre, und es müßten

dann die für den neuen Schaltzustand zu schließenden Schalter geschlossen werden, wofür wieder bestimmte Zeitpunkte abgewartet werden müßten, in denen sich durch diesen Umschaltvorgang möglichst geringe Schaltspitzen in der Ausgangsspannung U, ergeben. Dies führt insgesamt dazu, daß frühestens nach eineinhalb bis zwei Perioden der Ausgangswechselspannung U_ft der neue Amplitudenwert stabil zur Verfügung steht.

Zur Beschleunigung der Umschaltvorgänge ist es daher vorteilhaft, die Strombegrenzungsschaltung 157 vorzusehen. Sie ermöglicht es, bei einem Umschaltvorgang, durch den die Stelleinheit beispielsweise aus dem in Fig. 1 dargestellten zweiten Schaltzustand in den ersten Schaltzustand umgeschaltet werden soll, die Stelleinheit 144 zuerst in den dritten Schaltzustand zu bringen, was durch Schließen des ersten Schalters 150 geschieht. Kurze Zeit später wird dann der dritte Schalter 152 geöffnet und hierauf der vierte Schalter 153 geschlossen. Dabei bleibt die Stelleinheit im dritten Schaltzustand, da der erste Schalter 150 und der zweite Schalter in dieser Zeit geschlossen sind. Ein Kurzschließen der beiden Wicklungen 9 und 11 durch den weiteren Leiter 155 wird dadurch vermieden, daß die beiden

und 153
Schalter 152/nicht gleichzeitig geschlossen sind.

Während der gesamten Zeit, in der sich die Stelleinheit 144 im dritten Schaltzustand befindet, verhindert die Strombegrenzungsschaltung 157 das Fließen eines unzulässig großen Kurzschlußstroms vom Anschluß 5 bzw. vom Anschluß 2 zum Anschluß-Verbindungsleiter 10 über die gleichzeitig geschlossenen Schalter 151, 153 bzw. die gleichzeitig geschlossenen Schalter 150, 152. Als letzter Schritt des Umschaltvorganges wird dann der Schalter 151 geöffnet, wodurch die Stelleinheit aus dem dritten Schaltzustand in den ersten Schaltzustand übergeht.

Entsprechendes gilt auch für einen Umschaltvorgang, der vom ersten in den zweiten Schaltzustand führt.

Bei den eben beschriebenen Umschaltvorgängen durchläuft die Stelleinheit 144 also auch immer dann, wenn vom ersten in den zweiten oder vom zweiten in den ersten Schaltzustand übergegangen werden soll, kurzfristig den dritten Schaltzustand. Soll die Stelleinheit 144 längere Zeit im dritten Schaltzustand gehalten werden, werden die Schalter 152 und/oder 153 geöffnet, so daß vom Eingangsanschluß 2 bzw. vom Ausgangsanschluß 5 keine Ströme mehr zum Anschluß-Verbindungsleiter 10 fließen können und somit die Verlustleistung noch weiter reduziert wird.

In einem vierten Schaltzustand sind alle vier Schalter 150 bis 153 geöffnet, so daß der Stromkreis der weiteren Wicklung 11 einen hohen Widerstandswert besitzt, der auch nach Heruntertransformation auf der Seite der ersten Wicklung 9 einen hohen Widerstandswert liefert. Somit tritt an der ersten Wicklung ein von der Größe des Laststroms abhängiger Spannungsabfall auf. Diese Drosselwirkung der ersten Wicklung 9 im vierten Schaltzustand kann dazu verwendet werden, beim Auftreten eines Kurzschlusses an der Last die der Last zugeführte Leistung zumindest solange auf ein ungefährliches Maß zu begrenzen, bis weitere Abschaltmaßnahmen getroffen worden sind.

Die Schalter 150 bis 153 werden durch eine Schaltersteuerung 23 betätigt, die über Leitungen 158, 159, 160 und 161 die Schalter ansteuert. Die hierfür nötigen Informationen kann die Schaltersteuerung 23 von

• M-

einem in der Fig. 1 nicht wiedergegebenen Komparator erhalten, der die Lastspannung U- und/oder die Versorgungsspannung U mit Sollwerten vergleicht und bei Abweichungen entsprechende Differenzsignale abgibt, wie dies auch in der Hauptanmeldung ausführlich beschrieben ist. Weiterhin umfaßt der Transformator der Stelleinheit 144 eine Kurzschlußwicklung 28, die mit Hilfe eines Schalters 29, der zu ihr parallel liegt, kurzgeschlossen werden kann. Auch dieser Schalter 29 wird von der Schaltersteuerung 23 über eine Leitung angesteuert. Dies erfolgt gemäß der Erfindung nur dann, wenn bei den Schaltern 150 bis 153 bzw. in der Strombegrenzungsschaltung 157 bestimmte Störungen auftreten, wie dies weiter unten noch genauer erläutert wird.

Alternativ zu der eben beschriebenen Ausführungsform kann die Strombegrenzungsschaltung 157 in der Stelleinheit 144 weggelassen werden, ohne daß es zu den oben erwähnten Verzögerungen im Umschaltvorgang kommen muß. Dies wird dadurch erreicht, daß die beiden Schalter 152, 153, die dann wieder unmittelbar mit dem Anschluß-Verbindungsleiter 10 verbunden sind, jeweils als Strombegrenzungsschaltung ausgebildet werden, deren Grenzwert zwischen dem Wert Null und einem von Null verschiedenen Wert hin- und hergeschaltet werden kann. Wird eine solche Strombegrenzungsschaltung auf den Grenzwert Null geschaltet, so entspricht dies dem geöffneten Zustand eines Schalters. Ist sie dagegen auf den von Null verschiedenen Grenzwert geschaltet, so setzt sie dem durch sie hindurchfließenden Strom nur einen sehr kleinen, konstanten Widerstand entgegen, solang dieser Strom deutlich unterhalb des Grenzwertes bleibt. Dabei wird dieser Grenzwert so

gewählt, daß er größer ist als der Strom, der im ersten bzw. im zweiten Schaltzustand durch die weitere Wicklung 11 und den betreffenden Schalter 153 bzw. 152 fließen muß.

Eine Schaltungsanordnung, die die eben beschriebenen Eigenschaften besitzt, wird weiter unten unter Bezugnahme auf Fig. 3 noch näher erläutert,

In dem eben geschilderten Fall erfolgt die Umschaltung vom ersten in den zweiten Schaltzustand oder vom zweiten in den ersten Schaltzustand in der Weise, daß die beiden bisher geöffneten Schalter gleichzeitig geschlossen und kurze Zeit später die beiden Schalter gleichzeitig geöffnet werden, die im neuen Schaltzustand offen sein müssen. Sind die Schalter 150 und 151 mit Hilfe von Triacs realisiert, so muß mit diesem Öffnungsvorgang bis zum nächsten Nulldurchgang des Stromes gewartet werden, der vor dem öffnen durch den betreffenden Schalter 150 oder 151 fließt.

Auch bei dieser Ausführungsform kann die Stelleinheit in den vierten Schaltzustand dadurch gebracht werden, daß alle vier Schalter 150 bis 153 gleichzeitig geöffnet werden.

In Fig. 2 ist eine Transformatorschaltung mit einer Stelleinheit 174 dargestellt, deren Aufbau sich zwar von dem der Stelleinheit 144 unterscheidet, die aber im Prinzip die gleichen Funktionen aufweist.

Die Stelleinheit 174 umfaßt wiederum einen Transformator 8, dessen erste Wicklung zwischen den Eingangsanschluß 2 und den Ausgangsanschluß 5 geschaltet ist, während der andere Eingangsanschluß 3 über den An-

schluß-Verbindungsleiter 10 direkt galvanisch leitend mit dem anderen Ausgangsanschluß 6 verbunden ist.

Anders als bei der Stelleinheit 144 aus Fig. 1 besitzt hier der Transformator 8 zwei weitere Wicklungen 35, 36, von denen die eine als addierende weitere Wick lung 35 mit ihrem einen Ende fest mit dem Ende der ersten Wicklung 9 galvanisch leitend verbunden ist, das mit dem Eingangsanschluß 2 direkt galvanisch leitend verbunden ist, während das andere Ende der addierenden Wicklung 35 mit Hilfe eines Schalters 180 mit einer Leitung 185 verbunden oder von dieser getrennt werden kann, die ihrerseits über eine Strombegrenzungs schaltung 157 mit dem Anschluß-Verbindungsleiter 10 verbunden ist. Die andere der beiden Wicklungen ist als subtrahierende weitere Wicklung 36 mit ihrem einen Ende fest und direkt galvanisch leitend mit dem Ende der ersten Wicklung 9 verbunden, das direkt galvanisch leitend mit dem Ausgangsanschluß 5 der Stelleinheit 174 verbunden ist, während das andere Ende der subtrahierenden weiteren Wicklung 36 mit Hilfe eines Schalters 181 mit der Leitung 185 verbunden oder von dieser getrennt werden kann. Der Wicklungssinn der drei Wicklungen 9, 35 und 36, die über den Kern 12 magnetisch miteinander gekoppelt sind, ist durch die Punkte 19, 20 und 21 gekennzeichnet. Er ist so gewählt, daß sich die Spannung A^₁, die durch die weitere Wicklung 35 bei geschlossenem Schalter in der ersten Wicklung 9 induziert wird, zur Eingangsspannung ü_E addiert (erster Schaltzustand), und daß sich die Spannung A^₂' ^{die bei} geschlossenem Schalter 181 von der weiteren Wicklung 36 in der ersten Wicklung 9 induziert wird, von der Eingangsspannung ü_E subtrahiert (zweiter Schaltzustand). Auch hier ist der Grenzwert der Strombegrenzungsschaltung 157 größer als die Ströme gewählt, die im ersten Schaltzustand durch die addierende Wicklung 35 bzw. im zweiten Schaltzustand durch die subtrahierende

kk

Wicklung 36 fließen. Somit ist in diesen beiden Schaltzuständen der Widerstand der Strombegrenzungsschaltung 157 praktisch vernachläßigbar und es liegt die gesamte Eingangsspannung U„ bzw. die gesamte Ausgangsspannung U an der addierenden Wicklung 35 bzw. an der subtrahierenden Wicklung 36 an.

Um diese in Fig. 2 dargestellte Stelleinheit in den dritten Schaltzustand bringen zu können, ist es erforderlich, die beiden Schalter 180 und 181 gleichzeitig zu schließen, wodurch die beiden weiteren Wicklungen 35, 36 mit gleichem Wicklungssinn miteinander in Reihe geschaltet und mit antiparallelem Wicklungssinn zur ersten Wicklung 9 parallelgeschaltet sind. Da in diesem Schaltzustand die beiden weiteren Wicklungen 35, 36 als eine einzige Wicklung betrachtet werden können, erhält man also den gleichen Schaltzustand, wie er oben als dritter Schaltzustand der Stelleinheit 144 aus Fig. 1 beschrieben wurde und es wird auch hier die Eingangsspannung U_ praktisch unverändert an den Ausgang der Stelleinheit weitergegeben.

Damit in diesem dritten Schaltzustand nicht die Eingangsspannung U„ an der im Kurzschlußkreis liegenden weiteren Wicklung 35 anliegt und einen unzulässig hohen Kurzschlußstrom vom Eingangsanschluß 2 zum Eingangsschluß 3 treibt, ist auch hier wieder zwischen dem Leiter 185 und dem Anschluß-Verbindungsleiter eine Strombegrenzungsschaltung 157 vorgesehen, die prinzipiell wieder durch einen steuerbaren Ein/Aus-Schalter ersetzt werden könnte. Allerdings müßten dann für das Umschalten von einem Schaltzustand in den anderen auch hier wieder Schutzzeiten eingeführt und spezielle Uberprüfungsschaltungen vorgesehen werden, damit mit absoluter Sicherheit ausgeschlossen wird, daß die Schalter 180 und 181 gleichzeitig ge-

schlossen werden, solange der die Leitungen 185 und 10 miteinander verbindende Schalter geschlossen ist. Vorzugsweise wird daher als Schaltungsanordnung 157 wieder eine Strombegrenzungsschaltung verwendet, die automatisch und ohne zeitliche Verzögerung ein weiteres Ansteigen des durch sie hindurchfließenden Stroms verhindert, wenn dieser Strom einen vorgegebenen Grenzwert zu übersteigen droht.

Auch die Stelleinheit 174 kann in einen vierten Schaltzustand gebracht werden, wie er in der Fig. 2 dargestellt ist. In diesem Schaltzustand sind die beiden Schalter 180 und 181 gleichzeitig geöffnet, wodurch wieder eine starke Drosselwirkung der ersten Wicklung 9 auftritt, die dazu verwendet werden kann, in Fall eines Lastkurzschlusses den Kurzschlußstrom zu begrenzen.

Das Umschalten vom ersten in den zweiten oder vom zweiten in den ersten Schaltzustand erfolgt auch hier in der Weise, daß zunächst derjenige der beiden Schalter 180, 181 geschlossen wird, der bis dahin offen war und daß erst danach der bis dahin geschlossene Schalter geöffnet wird. Die Stelleinheit 174 durchläuft also auch hier bei jedem Übergang vom ersten in den zweiten oder vom zweiten in den ersten Schaltzustand kurzfristig den dritten Schaltzustand.

Damit dann, wenn der dritte Schaltzustand für längere Zeiten aufrechterhalten werden soll, die Verlustleistung besonders klein gehalten werden kann, ist bei dieser Ausführungsform vorgesehen, daß die Strombegrenzungsschaltung 157 über zwei Leitungen 163 von der Schaltersteuerung 23 so angesteuert wird, daß ihr Grenzwert einen wesentlich kleineren Wert,

-ρ-

vorzugsweise den Wert Null annimmt. Die Strombegrenzungsschaltung 157 wirkt dann wie ein geöffneter Schalter und es fließt praktisch nur noch der sehr kleine Kurzschlußstrom, der von dem kleinen Spannungabfall an der ersten Wicklung 9 in den beiden weiteren Wicklungen 35, 36 getrieben wird.

Die Schalter 180, 181 werden von der Schaltersteuerung 23 über die Leitungen 164, 165 angesteuert.

Auch der Transformator 8 der Stelleinheit 174 weist eine Kurzschlußwicklung 28 auf, die über einen Schalter 2 9 kurzschließbar ist, der von der Schaltersteuerung 23 über eine Leitung 30 angesteuert wird.

Aufgrund des erfindungsgemäßen Aufbaus ist es bei bestimmten Störfällen möglich, die Stelleiriheit 174 zumindest teilweise funktionsfähig zu erhalten oder sie wenigstens so anzusteuern, daß sie ihre Eingangsspannung unverändert an den Ausgangsanschlüssen 5, 6 abgibt. Bildet die Stelleinheit ein Glied in einer längeren Kette von Stelleinheiten, die insgesamt als Spannungskonstanter eingesetzt werden, so bleiben hierdurch wenigstens die übrigen Stelleinheiten funktionsfähig und die gesamte Transformatorschaltung kann, wenn auch im beschränktem Umfang, ihre Steuerungs- bzw. Regelfunktion aufrechterhalten. Dies wird im folgenden für einige typische Störungsfälle erläutert:

1. Kurzschluß im Schalter 180 oder 181: Ein solcher Kurzschluß bedeutet, daß sich der betreffende Schalter nicht mehr öffnen läßt, die Stelleinheit also dann, wenn sie nicht gemäß der Erfindung ausgebildet wäre, ständig im ersten bzw. zweiten Schaltzustand bleiben würde. Nimmt man an, daß z.B. der Schalter 180 ständig geschlossen ist, so kann aufgrund des Vorhandenseins der Strombegren-

zungsschaltung 157 in all den Fällen, in denen keine additive Aufprägung der in der Wicklung 9 induzierten Spannung gewünscht wird, der Schalter 181 geschlossen und die Strombegrenzungsschaltung 157 auf den kleineren Grenzwert geschaltet werden. Die Stelleinheit geht dann also in den dritten Schaltzustand über und gibt die Eingangsspannung unverändert am Ausgang ab. Wird der Schalter 181 wieder geöffnet und die Strombegrenzungsschaltung 157 wieder auf den größeren Grenzwert zurückgeschaltet, so geht die Stelleinheit wieder in den ersten Schaltzustand über. Sie kann also trotz der Störung immer noch zwischen dem ersten und dem dritten Schaltzustand hin- und hergeschaltet werden und die Amplitude der Ausgangsspannung U. in entsprechender Weise verändern. Der zweite Schaltzustand kann in einem solchen Fall allerdings nicht mehr hergestellt werden. Entsprechendes gilt, wenn ein Kurzschluß im Schalter 181 auftritt, der Schalter 180 aber funktionsfähig bleibt. In diesem Fall kann die Stelleinheit 174 zwischen dem zweiten und dritten Schaltzustand hin- und hergeschaltet werden, den ersten Schaltzustand aber nicht mehr einnehmen.

2. Gleichzeitiger Kurzschluß in den Schaltern 180 und 181:

In diesem Fall wird die Strombegrenzungsschaltung 157 auf den kleineren Grenzwert geschaltet und die Stelleinheit bleibt auf Dauer im dritten Schaltzustand, in dem die Ausgangsspannung gleich der Eingangsspannung ist. In den ersten oder zweiten Schaltzustand kann sie dann allerdings nicht mehr gebracht werden.

3. Sollte ein Kurzschluß gleichzeitig in den beiden Schaltern 180 und 181 und in der Strombegrenzungsschaltung 157 auftreten, so würde zunächst ein sehr hoher Kurzschlußstrom vom Anschluß 2 zum Anschluß 3 fließen. Für diesen Fall ist mit der Strombegrenzungsschaltung 157 eine Sicherung 167 in Reihe geschaltet, die dann durchbrennt und somit die Verbindung zwischen den Leitungen 185 und 10 endgültig unterbricht. Wegen des Kurzschlusses in den beiden Schaltern 180 und 181 befindet sich die Stelleinheit dann im dritten Schaltzustand.

4. Leitungsunterbrechung in der Strombegrenzungsschaltung 157:

Läßt die Strombegrenzungsschaltung 157 aufgrund einer Störung keinen Strom mehr fließen, so werden die Schalter 180 und 181 durch die Schaltersteuerung 23 permanent geschlossen und die Stelleinheit 174 wird auf Dauer in dem sich so ergebenden dritten Schaltzustand gehalten.

5. Leitungsunterbrechung in einem der Schalter 180 bzw. 181

Läßt sich einer der beiden Schalter 180, 181 nicht mehr schließen, so würde immer dann, wenn der jeweils andere Schalter geöffnet werden muß, die oben geschildete starke Drosselwirkung der Wicklung 9 eintreten. Wegen des Spannungsabfalls, der in diesem Zustand an der Drossel 9 auftritt, würde ein Spannungskonstanter oder Spannungsregler, in dem

■ 45

eine Stelleinheit diese Störung zeigt, praktisch seine Punktion nicht mehr ausüben können. Um dies zu verhindern, ist die Kurzschlußwicklung 28 vorgesehen, deren Schalter 29 dann geschlossen wird. Damit befindet sich die Stelleinheit 174 wieder im dritten Schaltzustand; sie kann somit weiterhin zwischen dem dritten Schaltzustand und dem einen der beiden anderen Betriebs-Schaltzustände hin- und hergeschaltet werden.

Die eben beschriebenen Störfälle können auch bei der in Fig. 1 dargestellten Stelleinheit 144 auftreten und aufgrund ihres erfindungsgemäßen Aufbaus in ähnlicher Weise zum Teil überwunden werden, wie dies eben geschildert wurde. Selbstverständlich kann auch bei der in Fig. 1 dargestellten Stelleinheit 144 eine Sicherung vorgesehen werden, die mit der Strombegrenzungsschaltung 157 in Reihe liegt.

In Fig. 3 ist eine Strombegrenzungsschaltung 157 dargestellt, wie sie bei den Stelleinheiten 144, 174 in den Fig. 1 und 2 verwendet werden kann.

Diese Strombegrenzungsschaltung besitzt zwei Stromanschlüsse 187, 188, von denen der eine mit der Leitung 155 bzw. der Leitung 185 und der andere mit dem Anschluß-Verb indungs leiter 10 direkt galvanisch leitend verbunden ist. Zwischen den beiden Stromanschlüssen 187, 188 ist eine Reihenschaltung angeordnet, die aus der Source-Drain-Strecke eines ersten V-MOS-Transistors 190, zwei Widerständen 192, 193 und der Source-Drain-Strecke eines zweiten V-MOS-Transistors 191 besteht. Parallel zu dieser Reihenschaltung sind zwischen die beiden Stromanschlüsse

187, 188 zwei miteinander in Reihe liegende Dioden 198, 199 geschaltet, deren Durchlaßrichtungen einander entgegengesetzt sind. Der Verbindungspunkt 196 der beiden Dioden 198, 199 ist mit dem Verbindungspunkt der beiden Widerstände 192, 193 galvanisch leitend verbunden.

Da jeder der beiden Transistoren 190, 191 eine Diodencharakteristik besitzt, d.h. seine Sperrwirkung nur in einer Richtung entfalten kann, sind die beiden Transistoren 190, 191 so angeordnet, daß ihre Durchlaßrichtungen parallel zu der Durchlaßrichtung der im Parallelzweig liegenden Dioden 198 bzw. 199 und somit einander entgegengerichtet sind. Dadurch kann mit Hilfe dieser Strombegrenzungsschaltung 157 auch ein Wechselstrom in der erforderlichen Weise begrenzt werden.

Die Dioden 198, 199 sind so ausgewählt, daß der an ihnen beim Fließen des Nennstroms auftretende Spannungsabfall kleiner ist als der entsprechende Spannungsabfall am parallelen V-MOS-Transistor 190 bzw. 191. Da jede Diode 198 bzw. 199 nicht nur den zu ihr parallelen V-MOS-Transistor 190 bzw. 191 sondern auch dessen zugehörigen Serienwiderstand 192 bzw. 193 überbrückt, fließen die Halbwellen des zu begrenzenden Wechselstroms entweder über die Diode 198 und weiter über den Widerstand 193 und den V-MOS-Transistor 191 oder über die Diode 199 und weiter über den Widerstand 192 und den V-MOS-Transistor 190. Dadurch kann einerseits der Wechselstrom in jeder Halbwelle durch den einen der beiden V-MOS-Transistoren 190 bzw. 191 in der erforderlichen Weise begrenzt werden; andererseits wird vermieden, daß die Halbwellen auch noch den zweiten

Widerstand und den zweiten V-MOS-Transistor durchfließen müssen, die nur für die Begrenzung der Halbwellen mit dem jeweils anderen Vorzeichen erforderlich sind. Somit kann die in der Strombegrenzungsschaltung 157 auftretende Verlustleistung besonders klein gehalten werden.

Die über die beiden Leitungen 163 von der Schaltersteuerung 23 her zugeführte Gate-Spannung für die beiden Transitoren 190, 191 ist zwischen dem Verbindungspunkt 195 der beiden Widerstände 192, 193 und den beiden Gate-Anschlüssen der Transistoren 190, 191 angelegt. Hierdurch zieht sich die Spannung, die an den Widerständen 192, 193 beim Fließen eines Stroms zwischen den Anschlüssen 187 und 188 abfällt, von der Gate-Spannung ab. Die Größe dieser Gate-Spannung ist so gewählt, daß der Strom, der von einem der beiden Anschlüsse 187, 188 zum jeweils anderen Anschluß fließt, einen vorgegebenen Grenzwert nicht übersteigen kann.

Für den oben beschriebenen Fall, daß die Strombegrenzungsschaltung 157 auf einen zweiten, kleineren Grenzwert geschaltet werden soll, der praktisch gleich Null ist, wird die über die Leitungen 163 zugeführte Gate-Spannung so niedrig gewählt, daß sie unterhalb der Schwellenspannung U_TH der V-MOS-Transistoren 190, 191 liegt, die somit praktisch keinen Strom mehr durch ihre Source/Drain-Strecke fließen lassen.

Wie bereits erwähnt, können als Schalter 150 bis 153 bzw. 180 und 181 Triacs verwendet werden. Dies bedeutet jedoch, daß diese Schalter nur dann geöffnet werden können, wenn der durch sie hindurchfließende Strom einen Nulldurchgang durchläuft. Es wurde bereits darauf hingewiesen, daß gemäß der Erfindung beim übergang von einem Schaltzustand in den anderen zunächst bis dahin offene Schalter geschlossen werden. Dann

befindet sich sowohl die Stelleinheit 144 als auch die Stelleinheit 174 jeweils in ihrem dritten Schaltzustand. Durch die Schalter 1'50, 151 bzw. 152, 153 bzw. 180, 181 fließt dann der jeweilige Kurzschlußstrom und es kann in den nachfolgenden ersten oder zweiten Schaltzustand nur dann übergegangen werden, wenn dieser Kurzschlußstrom einen Nulldurchgang durchläuft.

Wird dann der betreffende Schalter geöffnet, so liegt die weitere Wicklung 11 bzw. eine der beiden weiteren Wicklungen 35, 36 an ihrer Steuerspannung U_E bzw. υ_Δ, die im Regelfall das Fließen eines Stroms zu erzwingen versucht, der gegen den bis dahin fließenden Kurzschlußstrom phasenverschoben ist, d.h. also in dem Zeitpunkt, in dem der jeweilige Schalter geöffnet wird, keinen Nulldurchgang aufweist.

In Fig. 4 sind in einem Diagramm der Kurvenverlauf einer Schwingungsperiode der Eingangsspannung \J„, des

Γι

im dritten Schaltzustand fließenden Kurzschlußstroms I_R/ des im ersten Schaltzustand fließenden Stroms I₁ sowie des im zweiten Schaltzustand fließenden Stroms dargestellt. Dabei ist die Amplitude des Kurzschlußstroms I_K der Deutlichkeit halber stark vergrößert dargestellt.

Es sei ausdrücklich darauf hingewiesen, daß die drei Ströme I_R, I. und I nicht gleichzeitig fließen können, da sich die Stelleinheit 144 bzw. 174 immer nur in einem der drei Schaltzustände befinden kann.

Für die folgenden Betrachtungen sei nun angenommen, daß sich die Stelleinheit 144 oder 174 im dritten Schaltzustand befindet, von dem während der in Fig. dargestellten ersten Halbperiode der Eingangsspannung IL, d.h. also zwischen den Zeitpunkten t„ und t, in

Γι I 4

den ersten Schaltzustand übergegangen werden soll.

. si-

Hierzu muß bei dem Ausführungsbeispiel nach Fig.1 der Schalter 151 und beim Ausführungsbeispiel nach Fig. 2 der Schalter 181 geöffnet werden. Da diese Schalter vom Kurzschlußstrom I„ durchflossen werden, können sie, wenn sie mit Hilfe von Triacs realisiert sind, nur im Zeitpunkt t. geöffnet werden, in welchem der Kurzschlußstrom I„ einen Nulldurchgang durchläuft. Man entnimmt der Fig. 4, daß zu diesem Zeitpunkt der Strom I₁, der im unmittelbaren Anschluß an das Öffnen der Schalter durch die weitere Wicklung 11 bzw. die weitere Wicklung 35 fließen sollte, einen Wert aufweist, der von dem Nulldurchgangswert des Kurzschlußstroms I„, der vor dem Öffnen durch diese weitere Wicklung 11 bzw. 35 geflossen ist, erheblich verschieden ist.

Es ist klar, daß der im neuen Schaltzustand durch die weitere Wicklung 11 bzw. 35 fließende Strom nicht sprungartig von Null auf den eigentlich erforderlichen Wert I ansteigen kann. Statt dessen wird im Transformator ein Kompensationsstrom I_, induziert, dessen Wert

la

zunächst gleich -I_c ist und der über einen längeren Zeitraum hinweg exponentiell abklingt. Es kann mehrere Schwingungsperioden der Eingangsspannung U„ dauern, bis dieser Kompensationsstrom I-, vollständig verschwunden ist.

Der Kompensationsstrom I-, addiert sich zu dem von der Eingangsspannung U„ getriebenen Strom durch die weitere Wicklung 11 bzw. 35. Da der Transformator 8 so dimensioniert ist, daß der Strom, der durch eine an ihrer Steuerspannung liegende weitere Wicklung normalerweise fließt, knapp unterhalb der Sättigungsgrenze liegt, wird der Transformator durch diesen sich addierenden Kompensationsstrom I_ in die Sättigung getrieben. Dies hat zur Folge, daß sich bei dem eben beschriebenen Schaltvorgang ein Spannungseinbruch ergibt, der

. St-

dazu führt, daß der übergang von der alten auf die neue Spannungsamplitude nicht völlig glatt verläuft, sondern daß auf die erste auf den Schaltvorgang folgende Halbwelle der Ausgangsspannung U_a Spannungsspitzen aufgeprägt sind.

Um diesen störenden Effekt zu vermeiden ist erfindungsgemäß vorgesehen, die Schalter 150 bis 153 und 180, 181 statt mit Triacs ebenfalls mit V-MOS-Transistoren aufzubauen, von denen wieder jeweils zwei mit entgegengesetzter Polung hintereinander geschaltet sind. Diese Transistoren haben den Vorteil, das der von ihnen gebildete Schalter unabhängig von der Größe des sie momentan durchfließenden Stroms geöffnet werden kann. Es muß also nicht mehr auf den nächsten Nulldurchgang des Kurzschlußstroms I_v gewartet werden, sondern es kann der Übergang vom dritten in den ersten bzw. zweiten Schaltzustand zu einem wesentlich günstigeren Zeitpunkt stattfinden.

Wie man der Figur 4 entnimmt, wären die optimalen Umschaltzeitpunkte die Zeitpunkte t₂ bzw. t₃, weil in ihnen der Kurzschlußstrom I, der vor dem Umschalten

is.

in den betreffenden weiteren Wicklungen fließt, gleich dem Strom ist, der nach dem Umschaltvorgang in der jeweiligen weiteren Wicklung fließen soll.

Da diese idealen Zeitpunkte t„ bzw. t₃ meßtechnisch nur sehr schwer zu erfassen sind, können sie näherungsweise durch die Zeitpunkte t₂' bzw. t₃' ersetzt werden, in denen der Strom, der die weitere Wicklung im ersten bzw. im zweiten Schaltzustand durchfließt, einen Nulldurchgang aufweist. Diese Ersatzzeitpunkte t₂' bzw. t₃' sind von den idealen Zeitpunkten t„ bzw. t₃ nicht allzu weit entfernt. Da, wie bereits erwähnt, die

Amplitude von I_K in Fig. 4 stark übertrieben dargestellt ist, ist die bei Verwendung der Ersatzzeitpunkte t„' bzw. to¹ erforderliche Stromänderung auch nicht besonders groß.

Da die Zeitabstände TT₁ bzw. T*„, die die Ersatzzeitpunkte t~ ' bzw. t-.¹ vom nächstliegenden Nulldurchgang der Eingangsspannung U„ aufweisen, lastabhängig sind, können sie nicht ein für allemal in der Schaltersteuerung 2 3 gespeichert werden. Statt dessen werden sie immer dann, wenn sich die Stelleinheit 144 bzw. 174 im ersten bzw. zweiten Schaltzustand befindet, gemessen und die Meßwerte werden gespeichert. Soll dann das nächste Mal vom dritten Schaltzustand in den ersten bzw. zweiten Schaltzustand übergegangen werden, so kann ausgehend von der Zeit, die seit dem Nulldurchgang t. der Eingangsspannung U„ verstrichen ist, auf

I Γι

den der Schaltvorgang folgen soll, der Schaltzeitpunkt t ' bzw. der Schaltzeitpunkt t ' ohne weiters vorgegeben WGrden.

Durch diese Maßnahmen läßt sich erreichen, daß die Ausgangsspannung der Stelleinheit bereits bei der nächsten Halbschwingung den neuen Amplitudenwert in völlig ungestörter Weise durchläuft.

Soll eine Stelleinheit, die mit V-MOS-Transistor-Schaltern und einer Strombegrenzungsschaltung 157 ausgestattet ist und die im ersten Schaltzustand auf ihre Eingangsspannung +Δυ Spannungsänderung aufprägt und im zweiten Schaltzustand eine Spannungsänderung von -^U bewirkt, vom ersten in den zweiten Schaltzustand oder umgekehrt umgeschaltet werden, so läßt sich die dabei insgesamt auftretende Spannungsänderung von 2Δϋ in zwei Schritten durchführen; der erste Schritt, bei dem die Ausgangsspannung um AU geändert wird, erfolgt sofort,

d.h. gleichzeitig mit der Erzeugung des Umschaltsignals. Dies geschieht dadurch, daß durch Schließen eines oder mehrerer bis dahin offener Schalter die Stelleinheit in den dritten Schaltzustand übergeführt wird. Die zweite Hälfte der erforderlichen Änderung wird dann innerhalb eines Zeitraumes bewerkstelligt, der im ungünstigsten Fall gleich einer halben Schwingungsperiode der Eingangsspannung U_E ist. Nimmt man an, daß U„ eine Schwingungsfrequenz von 50 Hz besitzt, so läßt sich also die Gesamtänderung innerhalb von höchstens 10 ms bewerkstelligen. Danach hat die Ausgangsspannung U-stabil ihren neuen Wert.

Entsprechendes gilt auch dann, wenn eine Stelleinheit in den ersten oder zweiten Schaltzustand übergeführt werden soll, nachdem sie sich längere Zeit im dritten Schaltzustand befunden hat. Da bei einem solchen Übergang nur ein bzw. zwei Schalter geöffnet werden müssen, muß nach der Erzeugung des Umschaltsignals lediglich gewartet werden, bis der nächste günstige Schaltzeitpunkt t₂' bzw. t^¹ auftritt. Da jeder dieser Zeitpunkte pro Wechselspannungsperiode zweimal zur Verfügung steht, muß also im ungünstigsten Fall eine Zeitdauer abgewartet werden, die der Länge einer Halbperiode der Wechselspannung entspricht, bis umgeschaltet werden kann. Zwar erfolgt hier die Änderung der Ausgangsspannung in einem einzigen Schritt, doch ist die Größe dieser Änderung auch nur halb so groß wie die Gesamtänderung, die beim Übergang vom ersten in den zweiten oder vom zweiten in den ersten Schaltzustand durchlaufen wird.

Ein besonders schnelles und präzises Umschalten ergibt sich dann, wenn jeweils zwei der oben beschriebenen Stelleinheiten zur Bildung eines Stelleinheiten-Paares miteinander in Reihe geschaltet werden.

. SJ-

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Claims (1)

1. STROHSCHÄNK,URI & STRASSER

   PATENTANWÄLTE

   EUROPEAN PATENT ATTORNEYS

   M 107 - S/m

   MITEC Moderne Industrietechnik GmbH
   Daimlerstraße 13
   8012 Ottobrunn

   München, den 2 7, MUTZ 1985

   Transformatorschaltung

   Patentansprüche

   1. Transformatorschaltung zur Erzeugung einer einstellbaren, an einer Last liegenden Lastspannung aus einer Versorgungsspannung, die von einer Spannungsquelle geliefert wird, wobei die Transformatorschaltung wenigstens eine Stelleinheit umfaßt, die folgende Bestandteile aufweist:

   - zwei Eingangsanschlüsse zum Anlegen einer Eingangswechselspannung ,

   - zwei Ausgangsanschlüsse zum Abgeben einer Ausgangs· wechselspannung, wobei einer der beiden Eingangsanschlüsse mit einem der beiden Ausgangsanschlüsse durch einen Anschluß-Verbindungsleiter direkt galvanisch leitend verbunden ist,

   - einen Transformator mit einer ersten Wicklung, die zwischen den anderen Eingangsanschluß und den anderen Ausgangsanschluß geschaltet ist, und mit wenigstens einer weiteren Wicklung, deren Windungsverhältnis zur ersten Wicklung größer 1 ist, sowie

   - Schalter, mit deren Hilfe an die wenigstens eine weitere Wicklung eine erste Steuer-Wechselspannung anlegbar ist, um in der ersten Wicklung eine erste Spannung zu induzieren, die sich der Eingangswechselspannung so aufprägt, daß sich die Amplitude der Ausgangswechselspannung um die Amplitude der induzierten Spannung von der Amplitude der Eingangswechselspannung unterscheidet, gemäß der deutschen Patentanmeldung P 35 02 889.0,

   dadurch gekennzeichnet , daß Schalter (150,151,152,153; 180) vorgesehen sind, mit deren Hilfe die wenigstens eine weitere Wicklung (11,35) so in einen Strompfad (150,11,151; 35,180,185, 181,36) eingeschaltet werden kann, der elektrisch parallel ·. ur ersten Wicklung (9) des Transformators (8) liegt, daß der resultierende magnetische Fluß im Kern (12) des Transformators (8) zumindest näherungsweise gleich Null und somit die Ausgangsspannung (U₃.) der Stelleinheit (144,174) gleich der Eingangsspannung (U„) ist.

   2. Transforinatorschaltung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet , daß der Transformator (8) eine einzige weitere Wicklung (11) umfaßt, daß das eine Ende (13) der weiteren Wicklung (11) mit Hilfe eines ersten Schalters (150) direkt mit dem Eingangsanschluß (2) der Stelleinheit (144) verbindbar ist, mit dem die erste Wicklung (9) verbunden ist, daß das andere Ende (14) der weiteren Wicklung (11) mit Hilfe eines zweiten Schalters (151)

   direkt mit dem Ausgangsanschluß (5) der Stelleinheit (144) verbindbar ist, mit dem die erste Wicklung (9) verbunden ist, daß jedes der beiden Enden (13, 14) der weiteren Wicklung (11) über einen dritten Schalter (152) bzw. einen vierten Schalter (153) mit dem Anschluß-Verbindungsleiter (10) verbindbar ist, und daß die Stelleinheit (144) mit Hilfe dieser Schalter (150,151,152,153) in die drei folgenden Schaltzustände bringbar ist:

   - einen ersten Schaltzustand, in dem die weitere Wicklung (11) mit einem solchen Wicklungssinn an die Eingangsspannung (IL) der Stelleinheit (144) gelegt ist, daß sich die hierdurch in der ersten Wicklung (9) induzierte Spannung (A U.) additiv auf die Eingangsspannung (IL) aufprägt,

   Ei

   - einen zweiten Schaltzustand, in dem die weitere Wicklung (11) mit einem solchen Wicklungssinn an die Ausgangsspannung (U.) der Stelleinheit (144) gelegt ist, daß sich die hierdurch in der ersten Wicklung (9) induzierte Spannung (AU₃) subtraktiv auf die Eingangsspannung (IL) aufprägt,und

   einen dritten Schaltzustand, in dem jeweils ein Ende (13,14) der weiteren Wicklung (11) mit einem Ende der ersten Wicklung (9) elektrisch leitend verbunden ist, wodurch die eine weitere Wicklung (11) gemeinsam mit dem ersten geschlossenen Schalter (150) und dem zweiten geschlossenen Schalter (151) den zur ersten Wicklung (9) parallelen Strompfad bildet.

   3. Transformatorschaltung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet , daß der dritte und vierte Schalter (152,153) jeweils in der Weise als Strombegrenzungsschaltung ausgebildet sind, daß sie im geschlossenen Zustand dem durch sie hindurchfließenden Strom nur einen kleinen, konstanten Widerstand entgegensetzen, solange dieser Strom kleiner als ein vorgegebener Grenzwert ist und daß dieser Grenzwert etwas größer als der Strom gewählt ist, der im ersten oder im zweiten Schaltzustand durch die weitere Wicklung (11) fließt.

   4. Transformatorschaltung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet , daß der dritte und vierte Schalter (152,153) durch einen weiteren elektrischen Leiter (155) direkt galvanisch leitend miteinander verbunden sind, und daß zwischen dem weiteren elektrischen Leiter (155), der den dritten und vierten Schalter (152,153) miteinander verbindet, und dem Anschluß-Verbindungsleiter (10) eine Schaltungsanordnung (157) vorgesehen ist, die die beiden Leiter (155,10) elektrisch leitend miteinander verbindet und das Fließen eines unzulässig großen Stroms verhindert.

   5. Trans forma tor schaltung nach Anspruch 4, -dadurch gekennzeichnet , daß die Umschaltung von einem Schaltzustand in einen anderen so erfolgt, daß der dritte und der vierte Schalter (152,153) niemals gleichzeitig geschlossen sind.

   6. Transformatorschaltung nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet , daß der Strompfad (152,155,153), der die beiden Enden (13,14) der wei-

   teren Wicklung (11) miteinander verbindet, wenn der dritte und vierte Schalter (152,153) gleichzeitig geschlossen sind, einen elektrischen Widerstandswert besitzt, der größer als der ohmsche Widerstand der weiteren Wicklung (11) ist.

   Transformatorschaltung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet , daß der Transformator (8) zwei weitere Wicklungen (35,36) umfaßt, von denen die eine zur Verwendung als addierende Wicklung (35) mit ihrem ersten Ende ständig mit dem Eingangsanschluß (2) der Stelleinheit (174) verbunden ist, mit dem die erste Wicklung (9) in Verbindung steht, und von denen die andere zur Verwendung als subtrahierende Wicklung (36) mit ihrem ersten Ende ständig mit dem Ausgangsanschluß (5) der Stelleinheit (174) verbunden ist, mit dem die erste Wicklung (9) in Verbindung steht, und daß Schalter (180,181) vorgesehen sind, mit deren Hilfe die Stelleinheit in die folgenden drei Schaltzustände bringbar ist:

   - einen ersten Schaltzustand, in dem nur die addierende weitere Wicklung (35) mit ihrem zweiten Ende mit dem Anschluß-Verbindungsleiter (10) in Verbindung steht, wodurch in der ersten Wicklung

   (9) eine Spannung (Λ^ϋ·ι) induziert wird, die sich zur Eingangsspannung (ü„) addiert,

   ti

   - einen zweiten Schaltzustand, in dem nur die subtrahierende weitere Wicklung (36) mit ihrem zweiten Ende mit dem Anschluß-Verbindungsleiter (10) in Verbindung steht, wodurch in der ersten Wicklung (9) eine Spannung (Aü,) induziert wird, die sich von der Eingangsspannung (U-) substrahiert, und

   - einen dritten Schaltzustand, in dem die beiden zweiten Enden der beiden weiteren Wicklungen (35, 36) miteinander direkt galvanisch leitend verbunden sind, wodurch die beiden weiteren Wicklungen (35,36) hintereinander in dem zur ersten Wicklung (9) elektrisch parallelen Strompfad liegen.

   8. Transformatorschaltung nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet , daß die beiden Schalter (180,181), durch die die zweiten Enden der beiden weiteren Wicklungen (35,36) mit dem Anschluß-Verbindungsleiter (10) verbindbar sind, durch einen weiteren elektrischen Leiter (185) direkt galvanisch leitend miteinander verbunden sind und daß zwischen diesem Leiter (185) und dem Anschluß-Verbindungsleiter (10) eine Schaltungsanordnung (157) vorgesehen ist, die die beiden Leiter (185,10) elektrisch leitend miteinander verbindet und das Fließen eines unzulässig großen Stroms verhindert.

   9. Trans forma tor schaltung nach einem der Ansprüche 4 bis 6 oder 8, dadurch gekennzeichnet , daß die Schaltungsanordnung (157) ein Schalter ist, der im ersten und zweiten Schaltzustand der Stelleinheit (144,174) geschlossen und im dritten Schaltzustand geöffnet ist.

   10. Transformatorschaltung nach einem der Ansprüche 4 bis 6 oder 8, dadurch gekennzeichnet , daß die Schaltungsanordnung (157) eine Strombegrenzungsschaltung ist, die dem durch sie hindurchfließenden Strom einen kleinen, konstanten Widerstand entgegensetzt, solange dieser Strom kleiner als ein vorgegebener Grenzwert ist und daß der Grenzwert

   etwas größer als der Strom gewählt ist, der im ersten oder im zweiten Schaltzustand durch die jeweils an einer Steuerspannung liegende weitere Wicklung (11; 35,36) fließt.

   11. Transformatorschaltung nach Anspruch 3 oder 10, dadurch gekennzeichnet , daß der Grenzwert der Strombegrenzungsschaltung veränderbar ist.

   12. Transformatorschaltung nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet , daß die Strombegrenzungsschaltung für Zeiträume, in denen sich die Stelleinheit längerfristig im dritten Schaltzustand befindet, auf einen zweiten Grenzwert umschaltbar ist, der wesentlich kleiner als der erste Grenzwert ist.

   13. Transformatorschaltung nach Anspruch 12, dadurch gekennzeichnet , daß der zweite Grenzwert gleich Null ist.

   14. Transformatorschaltung nach Anspruch 3 oder einem der Ansprüche 10 bis 13, dadurch gekennzeichnet , daß die Strombegrenzungsschaltung den durch sie hindurchfließenden Strom bei Annäherung an den Grenzwert mit einem stetigen Übergang auf diesen Grenzwert einregelt.

   15. Transformatorschaltung nach Anspruch 3 oder einem der Ansprüche 10 bis 14, dadurch gekennzeichnet ,

   daß die Strombegrenzungsschaltung (157) zwei V-MOS-Transistoren (190,191), deren Source/Drain-Strecken mit einander entgegengesetzter Polung in Reihe ge- _f schaltet sind, und zwei Widerstände (192,193) um-

   faßt, die miteinander und mit den Source/Drain-Strecken der beiden Transistoren (190,191) in Reihe zwischen die beiden Transistoren (190,191) geschaltet sind, und daß die Gate-Spannung für die beiden Transistoren (190,191) zwischen dem Verbindungspunkt (195) der beiden Widerstände (192,193) und dem jeweiligen Gate-Anschluß angelegt ist.

   16. Transformatorschaltung nach Anspruch 15, dadurch gekennzeichnet , daß die Strombegrenzungsschaltung (157) zwei Dioden (198,199) umfaßt, die mit einander entgegengesetzter Polung in Reihe zwischen die beiden Stromanschlüsse (187,188) der Strombegrenzungsschaltung (157) geschaltet sind und deren Verbindungspunkt (196) elektrisch direkt leitend mit dem Verbindungspunkt (195) der beiden Widerstände (192,193) verbunden ist, wobei die Durchlaßrichtung einer jeden Diode (198,199) gleich der permanenten Durchlaßrichtung des im jeweiligen Parallelzweig liegenden V-MOS-Transistors (190,191) ist.

   17. Transformatorschaltung nach Anspruch 3 oder einem der Ansprüche 10 bis 16, dadurch gekennzeichnet , daß zwei Stelleinheiten zur Bildung eines Stelleinheiten-Paares in Reihe hintereinander geschaltet sind, wobei die Windungsverhältnisse der jeweiligen ersten Wicklungen zu den zugehörigen weiteren Wicklungen so aufeinander abgestimmt sind, daß die Ausgangsspannung des Stelleinheiten-Paares gleich der Eingangsspannung des Stelleinheiten-Paares ist, wenn die eine der beiden Stelleinheiten auf ihre Eingangsspannung eine induzierte Spannung additiv und die andere der beiden Stelleinheiten auf ihre Eingangsspannung eine induzierte Spannung subtraktiv aufprägt.

   18. Verfahren zum Umschalten einer Stelleinheit einer Transformatorschaltung nach einem der Ansprüche 3 oder 9 bis 17, dadurch gekennzeichnet, daß der übergang vom ersten in den zweiten oder vom zweiten in den ersten Schaltzustand jeweils unter kurzzeitiger Zwischenschaltung des dritten Schaltzustandes erfolgt.

   19. Verfahren nach Anspruch 18 für eine Transformatorschaltung nach Anspruch 3 oder einem der Ansprüche 11 bis 17, dadurch gekennzeichnet , daß beim übergang vom ersten Schaltzustand, in dem der erste Schalter (150) und der vierte Schalter (153) geschlossen und der zweite Schalter (151) und der dritte Schalter (152) geöffnet sind, in den zweiten Schaltzustand, in dem der zweite Schalter (151) und der dritte Schalter (152) geschlossen und der erste Schalter (150) und der vierte Schalter (153) geöffnet sind, zuerst der zweite Schalter (151) und der dritte Schalter (152) geschlossen und dann der erste Schalter (150) und der vierte Schalter (153) geöffnet werden, und daß beim übergang vom zweiten in den ersten Schaltzustand zuerst der erste Schalter (150) und der vierte Schalter (153) geschlossen und dann der zweite Schalter (151) und der dritte Schalter (152) geöffnet werden.

   20. Verfahren nach Anspruch 18, für eine Transformatorschaltung nach einem der Ansprüche 4 bis 6 und einem der Ansprüche 9 bis 17, dadurch gekennzeichnet , daß beim übergang vom ersten Schaltzustand in den zweiten Schaltzustand zuerst der zweite Schalter (151) geschlossen, dann der vierte Schalter (153) geöffnet, dann der dritte Schalter (152) geschlossen und dann der erste Schalter (150)

   geöffnet wird und daß beim Übergang vom zweiten in den ersten Schaltzustand zuerst der erste Schalter (150) geschlossen, dann der dritte Schalter (152) geöffnet, dann der vierte Schalter (153) geschlossen und dann der zweite Schalter (151) geöffnet wird.

   21. Verfahren nach Anspruch 18 für eine Transformatorschaltung nach Anspruch 8 und einem der Ansprüche 9 bis 17, dadurch gekennzeichnet, daß beim Übergang vom ersten Schaltzustand, in dem der Schalter (180), der mit dem zweiten Ende der addierenden weiteren Wicklung (35) verbunden ist, geschlossen und der Schalter (181), der mit dem zweiten Ende der subtrahierenden weiteren Wicklung (36) verbunden ist, geöffnet ist, zuerst der Schalter (181) für die subtrahierende Wicklung (36) geschlossen und danach der Schalter (180) für die addierende Wicklung (35) geöffnet wird, und daß beim Übergang vom zweiten in den ersten Schaltzustand zuerst der Schalter (180) für die addierende Wicklung (35) geschlossen und danach der Schalter (181) für die subtrahierende Wicklung (36) geöffnet wird.

   22. Verfahren nach einem der Ansprüche 18 bis 21, dadurch gekennzeichnet , daß als Schalter (150,151,152,153; 180,181) elektronische Schalter verwendet werden, die zu beliebigen Zeitpunkten geschlossen und geöffnet werden können, und daß die Schalter, die zum Übergang vom dritten Schaltzustand in den ersten oder zweiten Schaltzustand geöffnet werden müssen, möglichst genau in den idealen Schaltzeitpunkten geöffnet werden, in denen der Strom, der im dritten Schaltzustand durch die weitere Wicklung (11; 35,36) fließt, die nach dem Übergang in den ersten bzw. zweiten Schaltzustand

   an ihre entsprechende Steuerspannung angeschlossen ist, denselben Wert besitzt, wie der Strom, der unmittelbar nach dem Schaltvorgang in dieser weiteren Wicklung (11; 35,36) fließt.

   23. Verfahren nach Anspruch 22, dadurch gekennzeichnet , daß als Näherung für die idealen Schaltzeitpunkte die Zeitpunkte zum öffnen der Schalter verwendet werden, in denen der Strom, der im ersten oder zweiten Schaltzustand durch die weitere Wicklung (11; 35,36) fließt, die in diesem Schaltzustand an ihrer entsprechenden Steuerspannung liegt, einen Nulldurchgang aufweist.

   24. Verfahren nach Anspruch 23, dadurch gekennzeichnet , daß der Zeitabstand, den ein Nulldurchgang des Stroms, der im ersten oder zweiten Schaltzustand durch die in diesem Schaltzustand an ihrer jeweiligen Steuerspannung liegende weitere Wicklung (11; 35,36) fließt, vom vorausgehenden oder zum nachfolgenden Nulldurchgang dieser Steuerspannung gemessen und der Meßwert gespeichert wird, und daß bei späteren Übergängen vom dritten in den ersten oder in den zweiten Schaltzustand dieser gespeicherte Meßwert verwendet wird, um ausgehend von einem Nulldurchgang der Steuerspannung den Zeitpunkt zum öffnen der betreffenden Schalter zu ermitteln.

   25. Transformatorschaltung für ein Mehrphasensystem mit Null-Leiter, insbesondere nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet , daß sie für jede Phase wenigstens eine Stelleinheit (144,174) umfaßt, deren erste Wicklung (9) jeweils in dem betreffenden Phasenleiter liegt und deren Anschluß-Verbindungsleiter (10) mit dem Null-Leiter des Mehrphasensystems verbunden ist.

   26. Transformatorschaltung für ein Mehrphasensystem ohne Null-Leiter insbesondere nach einem der Ansprüche 1 bis 24, dadurch gekennzeichnet , daß sie für jede Phase wenigstens eine Stelleinheit (144,174) umfaßt, deren erste Wicklung (9) jeweils in dem betreffenden Phasenleiter liegt, und daß die Anschluß-Verbindungsleiter (10) aller Stelleinheiten zur Bildung eines künstlichen Null-Leiters miteinander verbunden sind.

   27. Transformatorschaltung für ein Mehrphasensystem ohne Null-Leiter, insbesondere nach einem der Ansprüche 1 bis 24, dadurch gekennzeichnet , daß sie für jede Phase wenigstens eine Stelleinheit (144,174) umfaßt und daß die zu verschiedenen Phasen gehörenden Stelleinheiten in verketteter Schaltung angeordnet sind, wobei für jede Stelleinheit die erste Wicklung im zugehörigen Phasenleiter liegt und der Anschluß-Verbindungsleiter (10) von einem der anderen Phasenleiter gebildet wird.