DE3540830A1

DE3540830A1 - Verfahren zum stufenweisen einstellen einer an einem an spannung ueber einen schalter liegenden widerstand anfallenden elektrischen leistung und schaltungsanordnung zur durchfuehrung des verfahrens

Info

Publication number: DE3540830A1
Application number: DE19853540830
Authority: DE
Inventors: Manfred Dr. 5000 Köln Schmidt
Original assignee: Joh Vaillant GmbH and Co
Current assignee: Vaillant GmbH
Priority date: 1984-11-16
Filing date: 1985-11-14
Publication date: 1986-05-22
Also published as: DE3540830C2

Description

Verfahren zum stufenweisen Einstellen einer an einem an Spannung über
einen Schalter liegenden Widerstand anfallenden elektrischen Leistung und Schaltungsanordnung zur Durchführung des Verfahrens Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf ein Verfahren zum stufenweisen Einstellen einer an einem an Spannung über einen Schalter liegenden Widerstand anfallenden elektrischen Leistung und auf eine Schaltungsanordnung zur Durchführung des Verfahrens gemäß den Oberbegriffen der nebengeordneten Patentansprüche.
Es ist bekannt, elektrische Durchlauferhitzer zur Beheizung von kaltem Brauchwasser einzusetzen, wobei diese Durchlauferhitzer entweder einphasig oder dreiphasig betrieben werden können. Im einfachsten Fall ist bei einphasigem Betrieb ein einziger Widerstand vorhanden, der von einem Wasserschalter bei Wasserdurchsatz an die Spannung des speisenden Netzes gelegt wird. Die Maximalleistung des Durchlauferhitzers ist damit durch den Widerstandswert des Widerstandes und die angelegte Spannung definiert. Bei einem an einem Dreiphasensystem liegenden Durchlauferhitzer sind in der Regel drei gleiche Widerstände an die Außenleiter des speisenden Netzes angeschlossen, die Leistung des Durchlauferhitzers ergibt sich hier analog aufgrund der Widerstandswerte und der anliegenden Dreiphasenspannung.
Es hat sich gezeigt, daß die Leistung eines solchen Durchlauferhitzers häufig zu klein oder auch bei geringem Zapfwasserdurchsatz zu groß ist.
Zur Anpassung der Leistung ist schon vorgeschlagen worden, Widerstände mit Phasenanschnittssteuerung oder mit Schwingungspaketsteuerung zu betreiben. Die Phasenanschnittsteuerung ist bei Elektrowärmegeräten oberhalb einer bestimmten Leistung nicht zugelassen, die Schwingungspaketsteuerung führt bei der Anwendung auf große Leistungen generell zu einem unbefriedigenden Regelverhalten, wenn man die Bestimmungen über die Netzrückwirkungen einhalten will.
Aus diesem Grunde liegt der Erfindung die Aufgabe zugrunde, unter Verwendung eines Minimums an Teilwiderständen und Schaltelementen eine feineinstellbare größere elektrische Leistung (größer als 2 kW) über einen großen Bereich schnell darzustellen, wobei auftretende Netzrückwirkungen gemäß DIN IEC77 (CO) 4, 5 und 8 innerhalb der als zulässig angesehenen Grenzen gehalten werden.
Die Lösung der Aufgabe ergibt sich aus den kennzeichnenden Merkmalen der unabhängigen Ansprüche.
Mit Hilfe dieser Maßnahme gelingt es, auf elektronischem Wege nahezu jede beliebige Teilleistung an einem ohmschen Verbraucher darstellen zu können und zwar sowohl stationär wie auch als Stellgröße in einem Regelkreis.
Es hat sich herausgestellt, daß mit den erfindungsgemäßen Verfahren bzw.
den Schaltungsanordnungen nicht nur eine Leistungssteuerung bei einem elektrischen Durchlauferhitzer durchgeführt werden kann, sondern daß die Erfindung ebensogut auf alle anderen Elektrowärmegeräte wie insbesondere Herde und auch auf Lasten mit induktiven bzw. kapazitiven Anteilen anwendbar ist.
Unter dem gleichzeitigen Schalten ist zu verstehen, daß bei Wechselspannung bei den einzelnen Teil leistungen im jeweiligen Strom-Nulldurchgang der Leistungsstufe geschaltet wird. Toleranzen, die in den Widerständen oder die in den Schaltelementen liegen, bleiben außer Betracht. Wird bei dem Dreiphasensystem in mehreren, die Außenleiter verbindenden, Strängen geschaltet, so bedeutet gleichzeitiges Schalten ein aufeinanderfolgendes Schalten in den Strom-Nulldurchgängen dieser Stränge.
Wenn im folgenden von kleinen Widerständen gesprochen wird, so ist gemeint, daß an einem kleinen Widerstand eine kleine Leistung, an einem größeren Widerstand eine größere Leistung und an einem großen Widerstand eine große Leistung erzeugt wird. Es versteht sich, daß die Widerstandswerte sich zur Größe der Leistung umgekehrt proportional bei gleicher angelegter Spannung verhalten.
Es soll auch darauf hingewiesen werden, daß das gleichzeitige Schalten von wenigstens zwei Teilwiderständen nach der Erfindung unabhängig davon ist, ob zur Darstellung der Gesamtleistung zusätzlich ein oder mehrere Teilwiderstände dauernd an Spannung liegen oder nicht.
Weitere Ausgestaltungen und besonders vorteilhafte Weiterbildungen der Erfindung sind den übrigen unabhängigen Ansprüchen sowie den weiteren abhängigen Ansprüchen zu entnehmen bzw. gehen aus der nachfolgenden Beschreibung hervor, die mehrere Ausführungsbeispiele der Erfindung anhand der Figuren 1 - 10 näher erläutert.
Es zeigen: Figur 1 eine Prinzipschaltung zur Erklärung des erfindungsgemäßen Prinzips, Figur 2 Diagramme zur Erklärung der Wirkungsweise der Schaltung nach Figur 1, Figur 3 eine detaillierte Schaltung, Figur 4 Diagramme zur Erklärung der Wirkungsweise der Schaltung nach Figur 3, Figur 5 Diagramme zur zusätzlichen Erklärung der Wirkungsweise der Schaltung nach Figur 3, Figur 6 ein schaltungsmäßiges Ausführungsbeispiel zur Anwendung an einem Dreiphasensystem, Figur 7 Diagramme zur Erklärung der Wirkungsweise der Schaltung nach Figur 6, Figur 8 den mechanischen und elektrischen Aufbau eines dreiphasigen Durchl auferhitzers, Figur 9 den Aufbau der Schaltung zur Steuerung der Leistung des Durchlauferhitzers nach Figur 8 und Figur 10 ein weiteres Ausführungsbeispiel der Erfindung als Schaltung.
In allen Figuren bedeuten gleiche Bezugszeichen jeweils die gleichen Einzelheiten.
Die Schaltung nach Figur 1 weist zwei Leiter 1 und 2 auf, die bei einem Gleichspannungssystem die positive bzw. negative Spannungszuführung sein können, bei einem Einphasenwechselspannungssystem die Leiter L1 und N und bei einem Dreiphasensystem zwei Außenleiter L1 und L2 sein können, wobei der dritte Außenleiter hierbei keine Berücksichtigung findet.
Die Leiter 1 und 2 führen zu je einem Verzweigungspunkt 3 bzw. 4, an die eine Parallelschaltung 5 angeschlossen ist. Die Parallelschaltung besteht aus zwei Leitungszweigen 6 und 7, in denen in Reihe jeweils ein Widerstand R1 bzw. R2 mit einem zugehörigen Schalter V1 bzw. V2 liegt.
Die Widerstände R1 und R2 sind bevorzugt Widerstände eines Elektrowärmegerätes, können aber auch allgemein ohmsche oder komplexe, insbesondere induktive Widerstände sein. Die Schalter V1 und V2 sind insbesondere Triacs, können aber auch beliebige andere elektronische oder mechanische Schalter sein. Die Schalter können über Steuerelektroden 9 bzw. 10 in den leitenden oder gesperrten Zustand geschaltet werden. Die Teilwiderstände R1 und R2 bilden einen Widerstand, der zwischen den Leitern 1 und 2 angeschlossen ist, wobei diesem Widerstand eine bestimmte Leistungsstufe zugeordnet ist, die sich aus der anliegenden Spannung bei geschlossenen Schaltern V1 und V2 ihrer Höhe nach, bezogen auf den Widerstandswert, betragsmäßig ergibt. An den beiden Teilwiderständen R1 oder/und R2 können Teilleistungen bzw. Leistungsteilstufen abgenommen werden, die sich dann ergeben, wenn der zugehörige Teilwiderstand bei eingeschaltetem Schalter V1 und/oder V2 an Spannung liegt. Mittlere Teil leistungen können sich auch dadurch ergeben, daß periodisch der Schalter V1 bzw. V2 geschlossen und geöffnet wird. Die Schalter V1 und V2 werden dazu bei angelegter Gleichspannung an die Leiter 1 und 2 impulsbreitengesteuert betrieben, bei anliegender Wechsel- oder auch Drehspannung schwingungspaketgesteuert. Die Widerstände R1 und R2 sind ungleich, insbesondere sind die Widerstände R1 und R2 um den Faktor 2 verschieden, so daß die Leistung bei Dauereinschaltung am Widerstand R2 doppelt so groß wie die am Widerstand R1 ist.
Die mit der Schaltung gemäß Figur 1 gesamt erzeugbare Leistung setzt sich aus der Addition der Teil leistungen, die als Leistung P1 am Widerstand R1 bei permanent geschlossenem Schalter V1 und der doppelt so großen Leistung P2 zusammen, die am Widerstand R2 bei ebenfalls permanent geschlossenem Schalter V2 abfällt. Somit gilt folgende Gleichung (1) P9esmax P1 + P2 Sollen nun Teilleistungen von Pgesmax dargestellt werden, die im folgenden als Pges bezeichnet werden, so besteht zum einen die Möglichkeit, einen der beiden Schalter V1 bzw. V2 generell zu öffnen.
Zum anderen besteht die Möglichkeit, den Schalter V1 oder den Schalter V2 oder beide Schalter periodisch impulsbreiten- bzw. schwingungspaketgesteuert zu betreiben, wobei sich eine Teilleistung Pges als Mittelwert über die Periodendauer der Impulsbreiten- bzw. Schwingungspaketsteuerung ergibt.
Entsprechend der Erfindung wird die Schaltung so betrieben, daß zum einen Pegel über den ganzen Bereich von 0 bis Pgesmax feinstufig einstellbar ist, wobei die Anwendung von Impulsbreiten- oder Schwingungspaketsteuerung auf den Schalter V2 allein und damit auf die größere Leistung P2 allein vermieden wird, um die damit verbundenen größeren Netzrückwirkungen als beim Schalten von V1 allein zu vermeiden.
Die gleichzeitige Anwendung von Impulsbreiten- oder Schwingungspaketsteuerung auf beide Schalter V1 und V2 wird so durchgeführt, daß dabei nur Netzrückwirkungen wie beim Anwenden von Impulsbreiten- oder Schwingungspaketsteuerung auf V1 allein auftreten.
Die Wirkungsweise des Steuerungsverfahrens zur Einstellung von Teilleistungen Pges der Anordnung nach Figur 1 geht aus Figur 2 hervor. In den Diagrammen der Figur 2 sind die Zeitverläufe der Leistungen dargestellt.
So zeigt der Kurvenzug 11 den Verlauf der Leistung P1 in Abhängigkeit von der Zeit mit dem Maximalwert P1 (13). Analoges gilt für Pges Bei der Anwendung von Wechselspannung geben die Kurvenzüge die Mittelwerte der Leistungen p1 bzw. Pges über die Zeiten tein bzw. taus an.
In den Gleichungen bezeichnet die Leistung Pges den Mittelwert der Leistung über die Gesamtzeit tein und taus Zunächst soll die Anwendung von Gleichspannung betrachtet werden.
Im folgenden soll zunächst der Fall betrachtet werden, daß die Leistung Pges größer als O aber kleiner als die Leistung P1 ist. In diesem Fall ist der Schalter V2 permanent geöffnet und der Schalter V1 wird durch Ansteuern der Elektrode 9 impulsbreitengesteuert, d. h. der Schalter V1 wird für eine Zeit tein geschlossen und für die Zeit taus geöffnet; Der Kurvenzug 11 zeigt beispielhaft einen zeitlichen Leistungsverlauf an R1, der bei geöffnetem Schalter V2 dem Verlauf von Pges entspricht.
Die Gesamtleistung P ges ergibt sich als Mittelwert zu Durch Wahl der Zeit tein bezogen auf die Zeit tein + taus läßt sich somit bei angelegter Gleichspannung die Leistung Pges im Bereich von 0 bis P1 stufenlos variieren. Ein weiterer Verlauf mit geänderten Zeiten tein und staus ist dargestellt.
Erfordert die Gesamtleistung P eine Leistung, die von R1 nicht mehr ges erbracht werden kann, so ist es erforderlich, mit beiden Widerständen R1 und R2 zu arbeiten. Liegt die gewünschte Leistung Pegel in einem Bereich kleiner als P2 aber größer als P1, so wird erfindungsgemäß so verfahren, daß für eine Zeit tejn der Schalter V2 geschlossen wird. Damit wird für ein diese Zeit die Leistung P2 dargestellt, gleichzeitig wird aber der Schalter V1 geöffnet, so daß für exakt die gleiche Zeit die Leistung P1 ausfällt.
Während der folgenden Zeit taus' die sich wie die Zeit tein immer auf das Ein- bzw. Ausschalten des Widerstandes mit der größeren Leistung bezieht, ist die größere Leistung ausgeschaltet und die kleinere Leistung eingeschaltet.
Die Leistungsverläufe an R1 und R2 zeigen die Kurvenverläufe 14 und 15.
Pges ergibt sich aus der überlagerung.
Ein weiteres Beispiel mit veränderten Zeiten ist in der Figur 2 ebenfalls gezeigt. Somit resultieren zwar in den Zweigen 6 und 7 relativ große Leistungsänderungen, nicht aber in den Leitern 1 und 2, da sich hier nur die Oberlagerung der geschalteten Leistungen auswirkt.
Die Gesamtleistung P ges ergibt sich zu g Somit kann die Leistung Pegel vergrößert werden bis zur Leistung P2.
Somit kann die Leistung Pg5 Reicht auch diese Leistung nicht aus, so wird über Schließen des Schalters V2 die Leistung P2 gemäß dem Kurvenzug 16 permanent zugeschaltet und die Leistung P1 gemäß dem Kurvenzug 17 wieder getastet, bis im Maximum P1 und P2 permanent durch dauerndes Schließen beider Schalter anfallen.
Somit wird in diesem Bereich die darstellbare Leistung Bei Anwendung der Schaltung nach Figur 1 in einem Wechselspannungssystem wird anstelle der Impulsbreitensteuerung eine Schwingungspaketsteuerung angewandt.
Bei Schalten im Nulldurchgang des Stromes und bei Vollwellensteuerung gelangt somit während der Zeitdauer tein wenigstens eine Netzvollwelle bzw.
ein Vielfaches davon an den zugehörigen Widerstand. Damit tritt anstelle der kontinuierlichen Leistungssteuerung eine gestufte Steuerung, wobei der minimale Stufenschritt sich ergibt aus der Zeit für eine Netzvollwelle bezogen auf die Summe der Zeiten tein + taus Da diese Zeiten bezüglich der Dauer einer Netzvollwelle beliebig lang sein können, ergibt sich quasi wieder eine stetige Steuerung.
Gegenüber einer Tastung eines ungestuften Widerstandes mit einer identischen maximalen Gesamtleistung gemäß Gleichung (1) ergibt sich bei der Anwendung der Erfindung ein zeitlicher Verlauf der Gesamtleistung mit wesentlich kleineren Sprüngen sowie wesentlich geringeren Netzrückwirkungen (Flicker), da nur Leistungssprünge von einem Betrag von P1 auftreten.
Gegenüber einer Aufteilung einer Gesamtleistung gemäß Gleichung (1) mit nur fest zu- oder abschaltbaren Teilwiderständen ergibt sich bei entsprechender Feinstufung eine wesentlich geringere Anzahl von Teilwiderständen und Schaltelementen.
Das Ausführungsbeispiel gemäß Figur 1 bezieht sich auf die Anwendung der Erfindung auf eine Herdplatte, deren Gesamtwiderstand in zwei Teilwiderstände aufgespalten ist.
Beim Ausführungsbeispiel gemäß Figur 3 handelt es sich um die Fortführung der Anordnung nach Figur 1 mit drei ungleichen Teilwiderständen RR1, RR2 und RR3, die alle drei zusammen den Gesamtwiderstand ergeben und ungleich gestuft sind. Die Stufung der Widerstandswerte ist dual, so daß bei Volleinschaltung des Schalters VR1 am Widerstand RR1 die Leistung PR1 abfällt, bei Einschaltung des Schalters VR2 am Widerstand RR2 die doppelt so'große Leistung PR2 und bei Volleinschaltung des Schalters VR3 am Widerstand RR3 die Leistung PR3 abfällt, die ihrerseits doppelt so groß ist wie die Leistung PR2.
Zwischen den Außenleitern L1 und L2 entsprechend den Anschlüssen 1 und 2 liegt die verkettete Dreieckspannung in Höhe von 380 V an.
Ein einphasiger Anschluß zwischen L1 und N wäre analog möglich, nur treten dann andere Spannungs- und Leistungsverhältnisse auf.
Im Ausführungsbeispiel beträgt die Leistung PR1 - siehe Figur 4 - 1 kW.
Weil es sich um einen dreigestuften Widerstand handelt, liegt parallel zu dem Zweigen 6 und 7 ein dritter Zweig 8, der als Serienschaltung den Widerstand RR3 in Verbindung mit seinem Schalter VR3 aufweist, dessen Elektrode 18 ansteuerbar ist.
Zur Erläuterung der Wirkungsweise dieser Schaltung wird auf die Diagramme gemäß Figur 4 verwiesen. Die Diagramme der Figur 4 zeigen stationäre Leistungseinstellungen.
Für die Darstellung der Zeitverläufe und Mittelwerte der Leistung und der Maximalleistung gilt das eingangs zum Ausführungsbeispiel der Figur 1 Gesagte.
Dem Ausführungsbeispiel nach Figur 3 liegt die Idee zugrunde, die einzelnen Teil leistungen in Stufen von 250 W darzustellen und dies beginnend mit der Leistung 0 bis zur maximalen Strangleistung PRmax die sich aus der Addition der Teil leistungen an den Widerständen RR1 bis RR3 bei permanent geschlossenen Schaltern VRl bis VR2 zusammensetzt, gemäß der Beziehung nach Gleichung (5).
(5) PRmax = PR1 + PR2 + PR3.
Wie die erste Gruppe der Diagramme der Figur 4 ausweist, ist es nun möglich, zur Darstellung einer Leistung zwischen 0 und PRl = 1 kW die chalter VR2 und VR3 zu sperren und den Schalter VR1 schwingungspaketmäßig zu steuern, indem die Einschaltzeit tein für die Schwingungen zwischen einer Periode und der Volleinschaltung variiert wird. Durch Wahl diskreter Tastverhältnisse tein bezogen auf tein + taus können so Leistungen PR von 250, 500 und 750 W dargestellt werden, die sich als Mittelwerte über die Zeit tein + taus darstellen. Bei permanenter Einschaltung von RR1 beträgt PR = 1 kW.
Die minimale Einschaltzeit tein beträgt 20 ms (1 Netzperiode), das gleiche gilt für die minimale Ausschaltzeit taus Die Summe beider Zeiten beträgt bei 250 W und 750 W Leistung 80 ms, bei 500 W jedoch nur 40 ms.
Allgemein gilt für die darstellbare Leistung in diesem Bereich Hinter den Diagrammverläufen sind jeweils die Mittelwerte der in den einzelnen Teilwiderständen auftretenden Leistungen bzw. der Mittelwert der Gesamtleistung PR angegeben.
Die zweite Grupppe der Diagramme beschäftigt sich mit dem Leistungsbereich zwischen 1 kW und 2 kW. Hierbei sind diskrete Leistungsdarstellungen von PR = 1250 und 1500 W herausgegriffen.
Diese Leistungen werden so dargestellt, daß der Schalter VR3 generell geöffnet ist, während die Schalter VR1 und VR2 jeweils geöffnet und geschlossen werden, wobei jeweils nur einer der beiden Schalter leitend ist. Die Darstellung erfolgt erfindungsgemäß analog zu den Ausführungen der Figur 2 (Kurvenzüge 14 und 15).
Zur Darstellung der Leistung PR = 1250 W wird der Widerstand RR2 durch Betätigen seines zugehörigen Schalters periodisch für die Zeiten tein an Spannung gelegt und für taus abgeschaltet, so daß bei dem Tastverhältnis von tein zu tein + taus von 1/4 an ihm eine mittlere Leistung von 500 W erzeugt wird. Für die Zeiten tein wird aber der Widerstand RRl für die gleiche Zeitdauer abgeschaltet, so daß an ihm für die Zeitdauer tein keine Leistung erzeugt wird. Für die Zeiten taus in denen der Widerstand RR2 abgeschaltet ist, ist aber der Widerstand RR1 eingeschaltet.
Somit entsteht an R1 bei dem vorliegendem Tastverhältnis eine mittlere Leistung von 750 W.
Aus der Sicht der Außenleiter L1 und L2 ergibt sich somit durch Oberlagerung eine konstante Leistung von 1 kW, der Leistungsimpulse von einem weiteren kW mit einem Tastverhältnis tein zu tein + taus überlagert sind, so daß sich eine mittlere Leistung von 1250 W ergibt.
Sinngemäß wird für die Leistung von PR = 1500 W verfahren, indem das Tastverhältnis tein zu tein + taus auf 1/2 festgelegt wird und der Widerstand RR1 wiederum entgegengesetzt getastet wird wie der Widerstand RR2. Somit ergibt sich im Zweig 7 eine getastete Leistung von 2 kW, die einem Mittelwert von 1 kW entspricht. Da die Leistung am Widerstand RR1 im gleichen Tastverhältnis weggeschaltet wird, wenn der Widerstand RR2 an Spannung liegt, resultiert hier eine getastete Leistung von 1 kW mit einem Mittelwert von 500 W. Die Oberlagerung beider Leistungen, die in den Außenleitern zur Wirkung kommt, enthält wieder eine konstante Leistung von 1 kW, überlagert von Leistungsimpulsen mit 1 kW.
Analoges gilt für die Darstellung der Leistung von PR = 1750 W. Allgemein gilt für den Mittelwert der darstellbaren Leistung in diesem Bereich Im Leistungsbereich zwischen 2 kW und 3 kW wird der Widerstand RR2 permanent an Spannung gelegt und der Widerstand RR1 schwingungspaketgesteuert getaktet, womit allgemein für die darstellbare Leistung in diesem Bereich gilt Im Leistungsbereich von 3 kW bis 4 kW wird der Zweig 8 mit einbezogen.
Dabei wird das erfindungsbedingte Prinzip des Tastens eines größeren Teilwiderstandes (RR3) und des gleichzeitigen entgegengesetzten Tastens aller kleineren Teilwiderstände (RR2 und RR1) angewandt. Zur Darstellung der Leistung von 3250 W wird über den zugehörigen Schalter VR3 der Widerstand RR3 periodisch während tein an Spannung gelegt und während taus abgeschaltet, wobei das Tastverhältnis tein zu tein + taus auf 1/4 festgelegt wird. An RR3 fällt während der Einschaltzeit tein eine Leistung von 4 kW ab, da er aber getastet wird, resultiert eine mittlere Leistung von 1 kW. Für die Zeiten t in, in denen der Widerstand RR3 an Spannung e liegt, werden beide Zweige 6 und 7 durch Offenen der zugehörigen Schalter spannungslos geschaltet. Während der Zeiten tau, in denen der Widerstand RR3 nicht an Spannung liegt, liegen beide Widerstände RR1 und RR2 hingegen an Spannung. Bei dem angegebenen Tastverhältnis entstehen in RR1 und RR2 Mittelwerte von 1500 W bzw. 750 W. Somit werden die Leistungen von 4 kW einerseits und 3 kW andererseits entgegengesetzt geschaltet.
Damit resultieren nun zwar in den einzelnen Zweigen 6, 7 und 8 erhebliche Leistungssprünge, nicht aber in den Außenleitern L1 und L2, da hier nur die Oberlagerungen zum Tragen kommen.
Die Gesamtleistung, die sich hier auswirkt, beträgt 3 kW konstant, worüber sich Leistungsimpulse von 1 kW mit einem Tastverhältnis von 1/4 überlagern, so daß sich eine mittlere Leistung von PR = 3250 W ergibt.
Um eine Leistung PR = 3500 W darzustellen, wird analog verfahren, wobei das Tastverhältnis auf 1/2 festgelegt wird und tein = taus wird. Damit stellt sich in den Außenleitern eine konstante Leistung von 3 kW überlagert von einer getakteten Leistung von 1 kW mit einem Mittelwert von = 3500 W dar.
Allgemein gilt für diesen Bereich Im Bereich zwischen 4 und 5 kW wird der Widerstand RR3 permanent an Spannung gelegt, der Widerstand RR1 gemäß der obersten Diagrammgruppe getastet und der Widerstand RR2 bleibt ausgeschaltet.
Allgemein gilt für den Mittelwert der darstellbaren Leistung in diesem Bereich Zur Darstellung von Leistungen im Bereich zwischen 5 kW und 6 kW ist der Widerstand RR3 permanent eingeschaltet, während die Widerstände RR2 und RR1 getastet werden.
Die Tastung erfolgt hierbei analog zu der im Leistungsbereich zwischen 1 und 2 kW. Als Beispiel ist die Darstellung der Leistung von PR = 5750 W gewählt, wobei periodisch für eine Einschaltdauer tein = 60 ms der Widerstand RR2 an Spannung gelegt wird und für eine Zeit taus = 20 ms abgeschaltet wird, so daß sich bei diesem Tastverhältnis von 3/4 eine mittlere Leistung an RR2 von 1500 W ergibt.
Für die Zeiten tein wird der Widerstand RR1 abgeschaltet. Somit ergibt sich am Widerstand RR1 eine mittlere Leistung von 250 W. Die Oberlagerung der Leistungen ergibt den gewünschten Mittelwert von 5750 W.
Allgemein gilt für diesen Bereich Im Bereich von 6 kW bis 7 kW werden die Widerstände RR3 und RR2 fest zugeschaltet und der Widerstand RR1 wird entsprechend der oberen Diagrammgruppe getastet, wobei für die darstellbare Leistung gilt Aus Vorstehendem zeigt sich, daß es für die Erfindung generell wichtig ist, daß in einem ersten Leistungsbereich ein einziger Widerstand schwingungspaketgesteuert getastet wird, in einem weiteren mittleren Leistungsbereich zwei Widerstände schwingungspaketgesteuert getastet werden, wobei jeweils ein Widerstand an Spannung liegt und der andere ausgeschaltet ist. In weiteren Leistungsbereichen sind ein oder mehrere Widerstände permanent an Spannung, während ein oder mehrere Widerstände gemäß der Erfindung getastet werden. Die Maximalleistung des Systems nach Figur 3 ist 7 kW. Auf diese Weise ist im gesamten Leistungsbereich von 0 bis 7 kW die Leistung in Stufen von 250 W einstellbar, wobei neben Dauereinschaltung nur die angegebenen diskreten Tastverhältnisse tein zu tein + taus von 1/4, 1/2 und 3/4 zur Anwendung kommen.
Da die Gesamtleistung in allen Fällen nur Sprünge von maximal PR1 = 1 kW aufweist, treten in den Außenleitern nur Rückwirkungen entsprechend der Größe dieser Sprünge auf.
Das entscheidende ist, daß beim Tasten eines größeren Teilwiderstandes alle kleineren zusammen entgegengesetzt getastet werden. Das bedeutet, daß beim Ausführungsbeispiel der Figur 3 beim Schalten des Widerstandes RR3 die beiden Widerstände RR1 und RR2 gemeinsam und entgegengesetzt zu RR3 geschaltet werden. Wird RR3 demgemäß eingeschaltet für eine bestimmte Zeit, so werden die Widerstände RR1 und RR2 für exakt diese Zeit gemeinsam ausgeschaltet und umgekehrt. Wird weiterhin RR2 für eine bestimmte Zeit eingeschaltet, so wird der Widerstand Rp1 abgeschaltet und umgekehrt, wobei hierbei der Widerstand RR3 entweder permanent an Spannung liegt oder permanent abgeschaltet ist.
Für den Fall, daß noch mehr Zweigwiderstände an den Leitern L1 und L2 oder L1 und N liegen, würden die selben Erwägungen gelten.
Das Ausführungsbeispiel gemäß Figur 3 erfüllt mit den angegebenen Leistungen, Widerständen und Tastverhältnissen die Bestimmungen über zulässige Netzrückwirkungen. Die auftretenden Flickerpegel liegen deutlich unter den zugelassenen Werten.
Während bislang der stationäre Fall behandelt wurde, d. h. eine bestimmte Leistung angewählt werden soll, ist es bei Steuerungen bzw. Regelungen notwendig, daß bestimmte Leistungen als Stellgrößen sich ändern bzw. variabel vorgegeben werden müssen. Anhand der Figur 5 wird erklärt, wie Leistungsänderungen bei der Schaltung nach Figur 3 vorgenommen werden. Bei Einstellvorgängen innerhalb eines Bereiches von 1 kW wird nur das Tastverhältnis entsprechend verändert. Bei größeren Einstellvorgängen wird in Schritten von 1 kW zu- oder abgeschaltet, wobei bei der Aufteilung der Widerstände im Dual system dies beispielsweise auch durch Zuschalten oder Abschalten eines größeren Teilwiderstandes und gleichzeitiges Ab-oder Zuschalten aller kleineren Teilwiderstände erreicht wird.
Während der Einstellvorgänge erfolgt keine Tastung. Liegt die bestehende Leistung PR als Tastung vor, so wird zunächst der obere Wert bzw. der untere Wert der Tastung eingestellt und von da aus in 1 kW-Schritten erhöht bzw. erniedrigt.
Muß die gewünschte Leistung PR als Tastung dargestellt werden, so erfolgt eine Erhöhung bzw. eine Erniedrigung in 1 kW-Schritten bis zum unteren bzw. oberen Wert der Tastung, wonach die entsprechende Tastung angeschlossen wird.
Im Beispiel der Figur 5 sind zwei Einstellvorgänge gezeigt. Der Ausgangspunkt für den ersten Einstellvorgang ist eine Leistung von 0,75 kW, die durch Tastung des Widerstandes RR1 als Mittelwert dargestellt ist. Von diesem Ausgangswert soll möglichst schnell eine Leistung von PR = 5,25 kW erreicht werden. Dazu wird zunächst 1 kW durch Schließen von VR1 eingestellt und dann durch Einschalten von RR2 und gleichzeitiges Ausschalten von RR1 eine Leistung von 2 kW erreicht. Analog wird in 1 kW-Schritten bis zur Leistung von PR = 5 kW erhöht, wonach sich eine Tastung von RR2 und gleichzeitig eine entgegengesetzte Tastung von RR1 entsprechend den vorangegangenen Ausführungen anschließt und damit 5,25 kW als Mittelwert vorliegt.
Der zweite gezeigte Einstellvorgang erfolgt im Anschluß an den ersten von PR = 5,25 kW auf PR = 2,5 kW.
Dazu wird zunächst ohne Tastung 5 kW eingestellt und in 1 kW-Schritten bis 3 kW erniedrigt, wonach eine Tastung von RR1 angeschlossen wird, wodurch die gewünschte Leistung von 2,5 kW erreicht wird. Der zeitliche Abstand zwischen zwei 1 kW-Schritten wird zu tF = 80 ms gewählt, so daß die Einstellgeschwindigkeit 1 kW pro 80 ms beträgt. Wesentlich ist bei dem Verfahren die Zu- und Abschaltung in Schritten der Größe von PR1, welches durch Zu- und Abschalten der dualgestuften Teilwiderstände erreicht wird. Beim Betrieb der Schaltung von Figur 3 an einem 380 V-Netz erreicht die Schaltung bei periodischem Zuschalten über den gesamten Bereich von 0 bis 7 kW und Abschalten über den gesamten Bereich von 7 kW bis 0 in der angegebenen Weise gerade die zulässigen Netzrückwirkungen (Flickerpegel).
Beim Ausführungsbeispiel gemäß Figur 6 handelt es sich um die Anwendung der Erfindung auf ein Dreiphasensystem mit Außenleitern L1, L2 und L3, zwischen denen jeweils Stränge 19, 20 und 21 gebildet werden, wobei der Strang 19 eine Leistungsstufe bildet, die feingestuft ist, da sie aus drei Teilwiderständen RR1, RR2 und RR3 besteht, die jeweils mit ihren zugehörigen Schaltern VR1, VR2 und VR3 in Serie liegen. Die drei Widerstände liegen zueinander parallel. Der zweite Strang 20 stellt eine ungestufte Leistungsstufe dar, die aus einem einzelnen Widerstand RF2 mit zugehörigem Schalter VF2 in Serie liegt. Der dritte Strang 21 stellt eine grobgestufte Leistungsstufe dar, die aus zwei parallel liegenden Widerständen RFü und RF1 besteht, wobei lediglich der Widerstand RF1 mit dem zugehörigen Schalter VF1 in Serie liegt. Alle Schaltelemente der Leistungsstufen 19 und 21 sind im Punkt 22 galvanisch verbunden. Die maximalen Strangleistungen sind alle gleich.
Sie betragen beispielsweise 7 kW. Damit ist an dem Widerstand RR1 maximal eine Leistung von 1 kW, am Widerstand RR2 eine solche von 2 kW und am Widerstand RR3 eine Leistung von 4 kW erzeugbar. Am Widerstand RFO ist eine Leistung von 4 kW erzeugbar, am Widerstand RF1 eine solcheWvon 3 kW. Die am Widerstand RF2 erzeugbare Leistung beträgt 7 kW. Alternativ wäre es auch möglich, in der grobgestuften Leistungsstufe die Widerstände gleich zu wählen, so daß hier beispielsweise zwei gleiche Leistungen von je 3,5 kW erzeugbar wären. Ebenso wäre es möglich, anstelle der ungestuften Leistungsstufe 20 eine grobgestufte, bestehend aus zwei parallelen Teilwiderständen anzuwenden, die ihrerseits gleich oder ungleich sein können.
Bevorzugt wird die Schaltung gemäß Figur 6 als Leistungsstellglied für einen Durchlauferhitzer, dessen Brauchwasserauslauftemperatur elektronisch geregelt ist, benutzt.
Die Schalter für die Teilwiderstände RR1, RR2 und RR3 und RF1, also die Schaltelemente für die feingestufte Leistungsstufe und die grobgestufte Leistungsstufe, liegen unmittelbar an dem gemeinsamen Bezugspunkt 22.
Die Anbindung der drei unterschiedlichen Leistungsstufen an die Außenleiter L1 bis L3 wird wie folgt vorgenommen, da sich damit die Netzrückwirkungen bei den später erläuterten Feststufenzustandsänderungen minimieren: Der Verbindungspunkt 22 der feingestuften Leistungsstufe 19 und der grobgestuften Leistungsstufe 21 liegt am Außenleiter L1. Der Verbindungspunkt 23 zwischen der feinstgestuften Leistungsstufe 19 und der ungestuften Leistungsstufe 20 liegt am Außenleiter L2 und der Verbindungspunkt 24 zwischen der grobgestuften Leistungsstufe 21 und der ungestuften Leistungsstufe 20 liegt am Außenleiter L3, wobei in den Phasenwinkeln die Spannungen der Außenleiter L1, L2 und L3 zyklisch einander folgen.
Demgemäß können die Anbindungspunkte 22, 23 und 24 auch zyklisch bezüglich der Außenleiter vertauscht werden.
Die Steuerelektroden aller Triacs sind über Leitungen 25 mit einer Steuerung 26 verbunden, wobei gilt, daß die Triacs VR1, VR2 und VR3 sowohl schwingungspaketgesteuert sein können wie auch ein- und ausgeschaltet werden können, während die Triacs VF1 und VF2 nur ein- oder ausgeschaltet werden können.
Die maximal mögliche Gesamtleistung Pgesmax der Anordnung beträgt 21 kW und ist bei Vollast symmetrisch auf die Stränge zwischen den Außenleitern L1 und L2 sowie den Außenleitern L1 und L3 und den Außenleitern L2 und L3 verteilt. Die Grundleistung PFO = 4 kW ist bei eingeschaltetem Gerät immer eingeschaltet. Die Gesamtleistung P ges ist zwischen 4 kW und 21 kW in Stufen von 250 W einstellbar (vergleiche Erläuterungen zu Figur 4). Die Anordnung des Stranges 19 zwischen den Außenleitern L1 und L2 entspricht der Anordnung der Figur 3. Die Widerstände RR1, RR2 und RR3 werden zur Darstellung einer bestimmten Leistung PR, wie in Figur 4 angegeben, fest zu- oder abgeschaltet oder schwingungspaketgesteuert betrieben.
Leistungsänderungen im Strang 19 werden entsprechend Figur 5 vorgenommen. Die Widerstände RF1 und RF2 werden fest zu- oder abgeschaltet und nicht mit Schwingungspaketsteuerung betrieben.
Figur 7 zeigt die möglichen Leistungseinstellungen der Schaltung nach Figur 6 ohne Anwendung von Schwingungspaketsteuerung. In Abhängigkeit von den fest zu- oder abgeschalteten Teilwiderständen RF1 bzw. RF3 existieren vier Feststufenzustände, im Folgenden als Zustände bezeichnet (z. B. Zustand 2: PF1 fest eingeschaltet, PF2 fest ausgeschaltet). In jedem Zustand kann die Gesamtleistung durch Zuschalten, Abschalten bzw.
Tasten von RR1, RR2 und RR3 entsprechend Figur 4 in einem Bereich von 7 kW verändert werden. Damit ist im Zustand 1 eine Gesamtleistung von 4 - 11 kW, im Zustand 2 eine Gesamtleistung von 7 - 14 kW, im Zustand 3 eine Gesamtleistung von 11 - 18 kW und im Zustand 4 eine Gesamtleistung von 14 - 21 kW darstellbar.
Die durch Anwendung von Schwingungspaketsteuerung in den Widerständen RR1, RR2 und RR3 entstehenden Zwischenwerte der Gesamtleistung (z. B.
17,25 kW) sind in der Figur 7 nicht mehr eingetragen.
Wie aus der Figur 7 ersichtlich, ist jede Leistung, ausgenommen die Leistungen von 0 - 6 kW und oberhalb 18 kW, durch mehrere unterschiedliche Schalterstellungen in den einzelnen Strängen darstellbar. Hierbei entstehen wenigstens zwei, mitunter auch drei gleichwertige Leistungsstufen.
Beim Verändern der Gesamtleistung Pges wird soweit wie möglich die Leistung PR der feingestuften Leistungsstufe verändert, d. h. es wird soweit wie möglich in einem bestehenden Zustand verblieben.
Ist eine gewünschte Leistung im bestehenden Zustand nicht darstellbar, so erfolgt eine Zustandsumschaltung. Die vorgesehenen Zustandsumschaltungen oder übergänge sind in Figur 7 als eingekreiste Ziffern definiert.
Beispielsweise erfolgt eine Leistungsänderung von Pges = 12 kW im Zustand 2 auf Pges = 17 kW dergestalt, daß zunächst im Zustand 2 analog zu Figur 5 in der feingestuften Leistungsstufe in 1 kW-Schritten mit einer Einstellgeschwindigkeit von 1 kW pro 80 ms bis auf 7 kW erhöht wird (Gesamtleistung 14 kW). Dann folgt wieder im Abstand von 80 ms die Zustandsumschaltung, eingekreist 3, wobei gleichzeitig die Teilwiderstände RF2 zugeschaltet, RF1 abgeschaltet und zusätzlich PR um 3 kW reduziert wird, was einer Gesamtleistungserhöhung von 1 kW entspricht.
Danach wird wieder im Abstand von 80 ms im Zustand 3 in Schritten von 1 kW mit einer Einstellgeschwindigkeit von 1 kW pro 80 ms eine stufenweise Erhöhung von PR bis zur gewünschten Gesamtleistung von Pges = 17 kW vorgenommen.
Für das Hochschalten der Leistung zwischen 4 und 21 kW ergeben sich somit drei festgelegte Zustandsänderungen bei 11, 14 und 18 kW, wobei die Zustandsänderungen bei 11 und 18 kW identisch sind.
Beim entsprechendem Herunterfahren der Leistung von 21 auf 4 kW ergeben sich Zustandsänderungen bei den Leistungsstufen 14, 11 und 7 kW, wobei die Zustandsänderungen bei 14 und 7 kW gleich sind.
Wesentlich ist, daß bei den Zustandsänderungen, eingekreist 1 bis eingekreist 4, gleichzeitiges Zu- und Abschalten von Teilwiderständen in mehreren unterschiedlichen Strängen vorgenommen wird, wobei die Zustandsänderungen so ausyelegt sind, daß bei der in Figur 6 angegebenen oder einer zyklisch vertauschten Anschlußfolge eine Minimierung der Netzrückwirkungen (Flicker) erreicht wird.
Um bei der Anwendung der Schaltung nach Figur 6 als Leistungsstellgjied für einen elektrischen Durchlauferhitzer Oberhitzungen des Durchlauferhitzers zu vermeiden, sind die beiden übergänge, eingekreist 5 und eingekreist 6, vorgesehen, die die Gesamtleistung sprunghaft deutlich verringern. Auch bei diesen Obergängen werden entgegengesetzte Schaltungen in der feingestuften Leistungsstufe 19 vorgenommen, um die Netzrückwirkungen (Flicker) zu verringern. Beispielsweise würde das alleinige Abschalten von RF2 zu hohen Rückwirkungen in den Außenleitern L2 und L3 führen. Beim ausgeführten Übergang, eingekreist 6, mit der gleichzeitigen, entgegengesetzten Schaltung von 2 kW in der feingestuften Leistungsstufe 19, treten zwar in allen Außenleitern L1, L2 und L3, insgesamt aber geringere Rückwirkungen auf. Da die Zustandsänderung, eingekreist 6, durch das Abschalten von RF2 und das gleichzeitige Erhöhen von PR um 2 kW definiert ist, ist der Obergang, eingekreist 6, von allen Ausgangspunkten der Zustände 3 und 4 aus durchführbar, die ein Erhöhen der Leistung von PR um 2 kW gestatten, wobei die grobgestufte Leistungsstufe unverändert bleibt.
Ein noch drastischeres Reduzieren der Gesamtleistung findet durch gleichzeitiges Abschalten von RF2 und RF1 statt. Diese gleichzeitigen Abschaltungen haben wiederum große Netzrückwirkungen in den drei Außenleitern L1, L2 und L3 zur Folge. Beim vorgesehenen übergang, eingekreist 5, wird durch das gleichzeitige Erhöhen der Leistung PR um 2 kW eine Reduzierung dieser Netzrückwirkungen erreicht.
Neben der Ausführung des Oberganges an der in der Figur 7 gezeigten Stelle ist auch eine Ausführung dieses Oberganges von allen anderen Ausgangsleistungen des Zustandes 4 unterhalb 19 kW möglich. Die angegebenen Obergänge, eingekreist 1 bis eingekreist 6, werden durch einen programmierten Mikrocomputer der Steuerung 26 in Figur 6 ausgeführt.
In der Figur 8 ist ein elektrischer Durchlauferhitzer dargestellt. Dieser Durchlauferhitzer besteht aus einem Kanal körper 27, der von einer Zapfwasserleitung 28 durchsetzt ist. Diese Zapfwasserleitung weist wassernetzseitig einen Temperaturfühler 29 auf, der über eine Meßleitung 30 mit einem Regler 31 verbunden ist. Weiterhin ist in der Kaltwassereinlaufleitung ein Wasserdurchsatzgeber 32 angeordnet, der über eine Meßleitung 33 gleichfalls mit dem Regler verbunden ist.
Der Kanalkörper 27 ist von Widerständen RR1, RR2, RR3, RF1, RFO und6R2 durchsetzt, die in drei Stufen 19, 20 und 21 unterteilt sind, die alle an die Außenleiter eines speisenden Drehstromnetzes angeschlossen sind.
Die sich durch die Stufen 19, 20 und 21 ergebenden Leistungen sind gleich groß, die Leistungsstufe 20 besteht aus einem ungestuften Einzelwiderstand RF2, der über einen Triac VF2 an den Außenleitern liegt, die Leistungsstufe 21 als grobgestufte Leistungsstufe besteht aus zwei parallelliegenden Widerständen RFü und RF1, die fast gleich groß sind und von denen der größere Widerstand RFü galvanisch an die Außenleiter angeschlossen ist, während der kleinere Widerstand RF1 über einen zugehörigen Triac VF1 an den Außenleitern liegt. Die Stufe 19 bildet die feingestufte Leistungsstufe, sie besteht aus drei einzelnen Widerständen RR1, RR2 und RR3, die parallel geschaltet sind und mit je einem Triac VR1, VR2 und VR3 in Reihe liegen. Die einzelnen Stufen können auf Kanäle aufgeteilt sein, die strömungstechnisch parallel oder in Serie oder auch parallel und in Serie liegen können.
Stromab des Kanal körpers setzt sich die Zapfwasserleitung 28 fort, sie führt zu einem oder mehreren Zapfventilen 34 und weist einen Temperaturfühler 35 auf, der über eine Leitung 36 gleichermaßen mit dem Regler 31 verbunden ist, der einen Sollwertgeber 37 aufweist, an dem beliebige Wassertemperaturen vorgewählt werden können.
Wesentlich an dem Regler 31 ist, daß er wenigstens einen Mikrocomputer und die Steuerung 26 aufweist, in denen nach Maßgabe der Wassereinlaßtemperatur, gemessen über den Fühler 29, und dem Wasserdurchsatz, gemessen durch den Fühler 32, und der Wasserauslaßtemperatur, gemessen durch den Fühler 35, eine solche Leistung beziehungsweise Leistungsvariation vorgewählt wird, um ein optimales Regelungsergebnis bezüglich der Temperatur des auslaufenden Wassers unter gleichzeitiger Minimierung der Netzrückwirkungen zu erzielen.
Wert sich der Zapfwasserstrom durch Uffnen oder Schließen des Zapfventils oder Zu- oder Abschalten weiterer Zapfventile, so wird die Variation des Wasserdurchsatzes unmittelbar über den Fühler 32 erfaßt, was zur Leistungsänderung im Zuge der Leistungsstufen 19, 20 und 21 führt.
Wesentlich ist noch, daß der Wasserdurchsatzgeber 32 einen Membranschalter 38 betätigt, der seinerseits einen dreipoligen Außenleiterschalter 39 betätigt, mit dem überhaupt die Spannungsversorgung des Durchlauferhitzers durchgeführt wird.
Für die Wirkungsweise des Durchlauferhitzers bzw. für das an Spannung legen bzw. von der Spannung abschalten der Teilwiderstände der Leistungsstufen 19 bis 21 gilt das zum Ausführungsbeispiel der Figur 6 Gesagte.
Wesentlich für das Ausführungsbeispiel der Figur 8 ist aber, daß das erfindungsgemäße Leistungsstellglied nunmehr in einem Regelkreis liegt.
Es wäre analog möglich, die Regelung aufzugeben, indem der Fühler 35 weggelassen wird und in Abhängigkeit vom Wasserdurchsatz und der Wassereinlaßtemperatur eine Leistungssteuerung vorzunehmen.
In die Steuerung könnte man auch die Höhe der Netzspannung einbeziehen.
In Figur 9 ist eine praktische Ausführung der Schaltung des Leistungsstellgliedes für einen elektrischen Durchlauferhitzer entsprechend Figur 6 angegeben.
Die Schaltung ist an die Außenleiter L1, L2 und L3 eines 380 V-Drehstromsystems angeschlossen. Die Gesamtleistung des Verbrauchers ist in Teil leistungen aufgeteilt, die durch die Verbraucherwiderstände RR1, RR2, RR3, RFü, RF1 und RF2 erzeugt werden. Die Verbraucherwiderstände entsprechen denen der Figur 6.
Die durch die Verbraucherwiderstände darstellbaren Leistungen sowie das Steuerverfahren zur Einstellung und Veränderung der Leistung gehen aus den Ausführungen zu Figur 6 und Figur 7 hervor.
Die Gesamtleistung des Durchlauferhitzers beträgt 21 kW.
Der Verbraucherwiderstand RFü ist bei eingeschaltetem Gerät immer zugeschaltet. Die Verbraucherwiderstände RRl, RR2 und RR3 werden durch elektronische Schaltelemente (Triacs) VR1, VR2 und VR3 zu- oder abgeschaltet bzw. getastet. Die Verbraucherwiderstände RF1 und RF2 werden durch elektronische Schaltelemente (Triacs) VF1 und VF2 zu- oder abgeschaltet.
Die Ansteuerung der Triacs erfolgt über zweistufige Treiberschaltungen, die aus Ausgängen eines Single-Chip-Mikrocomputers 40 gesteuert werden.
Zur Durchschaltung des Triacs VR1 wird der Ausgang P10 logisch 0 gesetzt, wodurch der Transistor V10 und damit auch der Transistor V11 leitend und damit eine positive Spannung an das Gate von VR1 gelegt wird. Zum Sperren von VR1 wird P10 logisch 1 gesetzt.
Die Ansteuerung der Triacs VR2, VR3 und VF1 erfolgt analog. Die Triacs VR1, VR2, VR3 und VF1 haben mit L1 einen gemeinsamen Bezugspunkt.
Zum Durchschalten des Triacs VF2 wird der Ausgang P14 logisch 0 gesetzt.
Damit wird über die Transistoren V19 und V18 ein Anziehen des Relais Rel bewirkt, womit über den Schließer S1 und den Widerstand R32 der Triac leitend wird. Zum Sperren des Triacs VF2 wird P14 logisch 1 gesetzt.
Der Triac VF2 hat mit L3 einen anderen Bezugspunkt als die Triacs VR1, VR2, VR3 und VF1. Die Versorgung der Treiberschaltungen erfolgt über zwei Gleichspannungen Vc1 und Vc2.
Das Zu- oder Abschalten der Spannungen an den Verbraucherwiderständen erfolgt durch Uffnen oder Sperren der Triacs im Nulldurchgang der Spannung am betreffenden Triac.
Dazu ist eine Erkennung der Nulldurchgänge der Spannungen zwischen L2 und L1 und zwischen L3 und L1 vorhanden. Der Nulldurchgang der Spannung zwischen L2 und L3 wird vom Mikrocomputer rechnerisch daraus abgeleitet.
Zur Erkennung des Nulldurchganges der Spannung zwischen L3 und L1 wird über eine Diode V200 die positive Halbwelle einem Spannungsteiler R5, R6 und R10 zugeführt. Oberhalb einer bestimmten Schwellspannung an R10 wird der Transistor V4 durchgeschaltet. Fällt die Spannung an R10 unter eine bestimmte Schwelle, sperrt V4. Damit wird über den Kondensator C1 und den Widerstand R9 der Transistor V3 impulsmäßig durchgeschaltet und am Interrupt-Eingang 41 des Mikrocomputers ein Interrupt-Signal (O-Pegel) erzeugt.
Auf diese Weise werden alle negativen Nulldurchgänge der Spannung zwischen L3 und L1 erkannt und lösen Interrupt-Signale aus. Analog dazu erfolgt die Erkennung aller negativen Nulldurchgänge der Spannung zwischen L2 und L1 mit einer identischen Schaltung, wobei in gleicher Weise Interrupt-Signale ausgelöst werden.
Zur Unterscheidung, ob ein Nulldurchgang der Spannung zwischen L2 und L1 oder zwischen L3 und L1 den Interrupt ausgelöst hat, wird der statische Pegel am Spannungsteiler R10 über den Transistor V100 an einen Eingang P20 des Mikrocomputers geführt und dort ausgewertet. Ist nach Auslösen eines Interrupt-Signals der Pegel an P20 logisch 0, so liegt ein Nulidurchgang der Spannung zwischen L2 und L1 vor. Ist nach Auslösen eines Interrupt-Signals der Pegel an P20 logisch 1, so liegt ein Nulldurchgang der Spannung zwischen L3 und- L1 vor. Die Schaltung zur Erkennung der Spannungsnulldurchgänge wird von der Gleichspannung V gespeist.
Durch Analyse der Nulldurchgänge im Mikrocomputer wird festgestellt, ob die Strangwiderstände in der richtigen Weise mit den Außenleitern verbunden sind. Bei falschem Anschluß erfolgt keine Freigabe der Triacs.
Die Einstellung einer vorgegebenen Leistung durch Ein- oder Abschaltung bzw. Tastung der Verbraucherwiderstände im jeweiligen Spannungsnulldurchgang erfolgt durch ein im Single-Chip-Mikrocomputer gespeichertes Programm.
Der Mikrocomputer mit der Ansteuerelektronik für die Schaltelemente entspricht der Steuereinrichtung 26 in Figur 6.
Figur 10 zeigt ein weiteres Ausführungsbeispiel der Erfindung, wobei eine größere Leistung an einem Dreiphasensystem betrieben wird.
Dabei wird eine Schaltungsanordnung entsprechend der Figur 3, bestehend aus Teilwiderständen RR1, RR2 und RR3 mit den entsprechenden Schaltelementen VR1, VR2 und VR3 zwischen den beiden Verbindungspunkten 22 und 23 betrieben. Eine identische Schaltungsanordnung, bestehend aus den Teilwiderständen RTl, R12 und RT3, verbunden mit den entsprechenden Schaltelementen VT1, VT2 und VT3 wird zwischen den Anschlußpunkten 22 und 24 betrieben, wobei die Widerstände RT1 =RRl> RT2 = RR2 und RT3 = RR3 sind. Alle Schaltelemente VR1, VR2> VR3, VTl> VT2 und VT3 weisen mit 22 einen gemeinsamen Bezugs-; punkt auf.
Zwischen den Verbindungspunkten 23 und 24 wird eine weitere Schaltungsanordnung betrieben, die entweder identisch zu den bereits angegebenen Schaltungsanordnungen ist oder abweichend davon eine andere bzw. gröbere Stufung aufweist. Die Teilwiderstände RE1 und RE2 der Anordnung zwischen 23 und 24 weisen Schaltelemente (Kontakte bzw.
Triacs) 5F1 und 5F2 auf, die keinen gemeinsamen Bezugspunkt zu den übrigen Schaltungselementen aufweisen. Die Verbindungspunkte 22, 23 und 24 sind mit den Außenleitern eines Dreiphasensystems verbunden, wobei die Anschlußfolge ohne Bedeutung ist. Die Schaltung ermöglicht eine feingestufte Einstellung der Gesamtleistung Pges sowie eine schnelle Einstellung einer gewünschten Leistung unter Einhaltung der zulässigen Netzrückwirkungen unabhängig von der gewählten Belegung der Außenleiteranschlüsse, wobei die Belastung des Netzes bei allen möglichen Teil leistungen angenähert symmetrisch gehalten werden kann.
Die Ansteuerung der Schaltelemente erfolgt über eine Steuerung analog wie in Figur 6 gezeigt.
Zunächst sei der Fall betrachtet, daß die Schaltungsanordnung zwischen den Punkten 23 und 24 identisch zu den Schaltungsanordnungen zwischen den Punkten 22 und 23 bzw. 22 und 24 ist.
Die maximale Leistung betrage wiederum 21 kW. Im gesamten Leistungsbereich von 0 bis 21 kW läßt sich eine gewünschte Leistung feinstufig, beispielsweise mit einer Stufenweite von 250 W, einstellen, indem ein Teil der Teilwiderstände fest zu- bzw. abgeschaltet ist und in einer Anordnung, beispielsweise zwischen den Verbindungspunkten 22 und 23, auf Teilwiderstände Schwingungspaketsteuerung entsprechend den Ausführungen zu Figur 3 und 4 angewandt wird.
Schwingungspaketsteuerung sollte aus Gründen der entstehenden Netzrückwirkungen in nur einer Anordnung vorgenommen werden.
Leistungsänderungen in einer Anordnung, beispielsweise zwischen den, Verbindungspunkten 22 und 23, erfolgen wie in den Erläuterungen zu Figur 5 angegeben.
Abweichend davon können Leistungsänderungen in Schritten von 1 kW 6 zyklisch abwechselnd in den drei Anordnungen vorgenommen werden, womit zu allen Zeiten eine angenähert symmetrische Belastung des Dreiphasennetzes vorliegt. Besonders vorteilhaft sind Leistungsänderungen dergestalt vorzunehmen, daß in zweien oder allen Anordnungen gleichzeitig in Schritten von 1 kW zu- oder abgeschaltet wird, womit eine hohe Einstellgeschwindigkeit bei angenähert symmetrischer Belastung des Netzes erreicht wird. Da hierbei P ges in Schritten von 2 kW bzw. 3 kW geändert wird, kann nach grober Annäherung an den Sollwert eine Feineinstellung in Stufen von 2 kW oder 1 kW und anschließende Tastung erfolgen.
Als weiteres Ausführungsbeispiel sei eine Anordnung entsprechend Figur 10 betrachtet, bei der die Schaltungsanordnung zwischen den Verbindungspunkten 23 und 24 abweichend von denen zwischen den Anschlußpunkten 22 und 23 bzw. 22 und 24 ist. Die maximale Gesamtleistung sei wiederum 21 kW. Die Anordnung zwischen den Punkten 23 und 24 bestehe aus zwei gleichen oder ungleichen Widerständen REl und RE2, die zusammen bei Dauereinschaltung wiederum eine Leistung von 7 kW ermöglichen. Im Gegensatz zu den übrigen Teilwiderständen können die Widerstände REl und RE2 nur fest ein- bzw. abgeschaltet werden und werden keiner Schwingungspaketsteuerung unterworfen.
Die Einstellung einer gewünschten Leistung erfolgt, wie bereits angegeben, durch fest ein- und abgeschaltete Teilwiderstände und Oberlagerung von Schwingungspaketsteuerungen entweder in der Anordnung zwischen den Punkten 22 und 23 oder in der Anordnung zwischen den Punkten 22 und 24. Leistungsänderungen können wie oben angegeben in Schritten von 1 kW abwechselnd in den Anordnungen zwischen den Punkten 22 und 23 bzw. 22 und 24 oder gleichzeitig in diesen beiden Anordnungen vorgenommen werden.
Abhängig von den Zuständen der Schaltelemente 5F1 und SF2 können vier Zustände der Gesamtanordnung unterschieden werden. Zustandsänderungen erfolgen bei der angegebenen Anordnung durch Ein- bzw. Abschalten der Widerstände REl bzw. RE2, wobei in mindestens einer Anordnung zwischen den Punkten 22 und 23 bzw. zwischen den Punkten 22 und 24 Teilleistungen entgegengesetzt geschaltet werden, wodurch die entstehenden Netzrückwirkungen in den Außenleitern vermindert werden.
Es ist möglich, bei der Anwendung der Schaltung als Leistungsstellglied für einen elektrischen Durchlauferhitzer den Teilwiderstand RE2 so auszuführen, daß er ohne Schalter fest an den entsprechenden Außenleitern liegt und in ihm eine Leistung von beispielsweise 4 kW entsteht.
Diese Grundleistung von 4 kW ist bei eingeschaltetem Gerät immer eingeschaltet. Abhängig vom Zustand des Schaltelementes SF1 ergeben sich dann für die Gesamtanordnung nur noch zwei Zustände. Die Gesamtleistung ist dann zwischen 4 kW und 21 kW feinstufig einstellbar. Zustandsänderungen ergeben sich durch Ein- oder Abschalten des Widerstandes RE1, wobei in einer oder beiden Anordnungen zwischen den Punkten 22 und 23 bzw. zwischen den Anschlußpunkten 22 und 24 zur Verminderung der Netzrückwirkungen in den Außenleitern eine Teilleistung entgegengesetzt geschaltet wird.
Neben den beschriebenen Detailausführungen kann die Anordnung zwischen den Punkten 23 und 24 auch aus einem ungestuften Widerstand bestehen.
Die Schaltung findet Anwendung bei ohmschen Lasten bzw. komplexen Lasten insbesondere bei Elektrowärmegeräten, wie Durchlauferhitzern und Elektroherden mit Drehstromanschluß.
Sie ist dann sinnvoll anwendbar anstelle einer Ausführung entsprechend Figur 6, wenn die dort auftretenden Unsymmetrien in der Belastung des Netzes als zu groß angesehen werden, die Kostenerhöhung für die zusätzlichen Teilwiderstände und Schalter aber in Kauf genommen wird.
Die Schaltung erfordert zur Minimierung der entstehenden Netzrückwirkungen (Flicker) keine feste Anschlußfolge der Außenleiteranschlüsse.
Alle dargestellten Ausführungen stellen Beispiele für die Anwendung der Erfindung dar. Erweiterungen und Modifikationen sind insbesondere hinsichtlich der betrachteten Anzahl der Teilwiderstände nach Figur 3 möglich. Auch hinsichtlich der Größe der Teilwiderstände, sowie der beispiel haft angegebenen Wahl diskreter Tastverhältnisse bei der Anwendung von Wechselspannung sind Variationen möglich. Die gezeigte Anordnung nach Figur 6 sowie eine beschriebene Ausführung der Anordnung nach Figur 10 weisen eine maximale Gesamtleistung von 21 kW auf. In beiden Fällen liegen die entstehenden Netzrückwirkungen (Flicker) bei stationären Leistungseinstellungen deutlich unter den maximal zulässigen Werten. Aus diesem Grunde ist eine Vergrößerung der maximal möglichen Gesamtleistung für beide Anordnungen bis zu etwa 33 kW möglich, ohne daß die zulässigen Netzrückwirkungen im stationären Zustand überschritten werden.
Bei diesen sind lediglich die Teilwiderstände entsprechend umzurechnen, wobei Gesamtanordnung und Steuerungsverfahren erhalten bleiben. Dabei vergrößern sich der kleinste Teilwiderstand und die daran erzeugbare Leistung gegenüber 1 kW entsprechend. Durch weitere Tastverhältnisse ist wieder eine vergleichbare Feineinstellung möglich.
In der Anordnung nach Figur 6 sollte bei größeren maximalen Gesamtleistungen die ungestufte Leistungsstufe durch eine grobgestufte Leistungsstufe, bestehend aus zwei gleichen oder ungleichen Teilwiderständen, ersetzt werden, wodurch die Netzrückwirkungen bei Zustandsumschaltungen vermindert werden.

Claims

Patentansprüche 1. Verfahren zum stufenweisen Einstellen einer an einem an Spannung über einen Schalter liegenden Widerstand anfallenden elektrischen Leistung, wobei dieser Widerstand aus wenigstens zwei mit je einem Schalter versehenen Teilwiderständen zusammengesetzt ist, gekennzeichnet durch die gemeinsame Anwendung des Ein-, Aus- und Umschaltens der Teilwiderstände in Verbindung mit einer Schwingungspaket-oder Impulsbreitensteuerung der Schalter.
2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Widerstand aus k Teilwiderständen besteht, wobei k mindestens zwei ist und daß die Darstellung einer Leistung derart erfolgt, daß eine Untermenge m der k Teilwiderstände, die mindestens einen Teilwiderstand umfaßt, schwingungspaket- oder impulsbreitengesteuert für bestimmte Zeiten eingeschaltet wird und eine andere Untermenge n, die mindestens einen Teilwiderstand umfaßt, für die gleichen Zeiten schwingungspaket- oder impulsbreitengesteuert abgeschaltet wird und für Zeiten, in denen die Untermenge m abgeschaltet wird, die Untermenge n eingeschaltet wird.
3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß bei überschreiten der elektrischen Leistung an einem kleineren Widerstand bei Dauereinschaltung ein größerer Widerstand schwingungspaketmäßig oder impulsbreitengesteuert eingeschaltet und gleichzeitig der kleinere Widerstand für diese Impulsbreiten bzw. diese Schwingungspakete abgeschaltet wird und umgekehrt.
4. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß zur Darstellung einer mittleren Leistung, die größer ist als die Leistung eines kleineren Widerstandes bei Dauereinschaltung und kleiner als die Leistung des nächstgrößeren Widerstandes bei Dauereinschaltung der nächstgrößere Widerstand schwingungspaket- oder impulsbreitengesteuert eingeschaltet und für die Zeitabschnitte, in denen der nächstgrößere Teilwiderstand schwingungspaket- oder impulsbreitengesteuert eingeschaltet wird, der nächstkleinere Teilwiderstand abgeschaltet wird, während für die Zeitabschnitte, in denen der nächstgrößere Teilwiderstand abgeschaltet wird, der kleinere Teilwiderstand eingeschaltet wird.
5. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß bei mehr als zwei ungleichen Teilwiderständen bei einer Leistung, die von einem oder mehreren kleineren Teilwiderständen bei dauernder Einschaltung nicht erreicht wird, der nächst größere Teilwiderstand impulsbreiten- oder schwingungspaketgesteuert eingeschaltet und die kleineren für diese Impulsbreiten bzw. Schwingungspakete abgeschaltet werden und umgekehrt.
6. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß bei mehr als zwei ungleichen Teilwiderständen eine mittlere Leistung, die größer ist als die Summe der Leistung mehrerer kleinerer Teilwiderstände bei Dauereinschaltung und kleiner als die Leistung eines größeren Teilwiderstandes bei Dauereinschaltung, ein größerer Teilwiderstand schwingungspaket- oder impulsbreitengesteuert eingeschaltet und für die Zeitabschnitte, in denen der größere Teilwiderstand eingeschaltet wird, mehrere kleinere Teilwiderstände gemeinsam und gleichzeitig abgeschaltet werden, während für die Zeitabschnitte, in denen der größere Teilwiderstand abgeschaltet wird, mehrere kleinere Teilwiderstände gemeinsam gleichzeitig eingeschaltet werden, unabhängig davon, ob zur Darstellung der Gesamtleistung weitere Teilwiderstände dauernd fest zu- oder abgeschaltet sind.
7. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß der Widerstand im dualen System gestuft und die Teilwi.derstände parallel geschaltet sind, wobei jeder Teilwiderstand seinerseits mit einem Schalter in Serie liegt.
8. Verfahren zum stufenweisen Einstellen einer an einem an Spannung über einen Schalter liegenden Widerstand anfallenden elektrischen Leistung, wobei dieser Widerstand aus wenigstens zwei mit je einem Schalter versehenen Teilwiderständen zusammengesetzt ist, unter gemeinsamer Anwendung des Ein-, Aus- und Umschaltens der Teilwiderstände in Verbindung mit einer Schwingungspaket- oder Impulsbreitensteuerung der Schalter, dadurch gekennzeichnet, daß bei Anwendung auf ein Dreiphasensystem die Widerstandsstufung zwischen einem und zwei anderen Außenleitern identisch ist.
9. Verfahren nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, daß sämtliche Schalter galvanisch mit einem Pol miteinander verbunden sind.
10. Verfahren nach Anspruch 8 und 9, dadurch gekennzeichnet, daß dieser Verbindungspunkt (22) seinerseits mit einem Außenleiter (L1) verbunden ist.
11. Verfahren nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, daß in den zwischen jeweils zwei Außenleitern (L1, L2, L3) gebildeten Stränge gen (19, 20, 21) gleichzeitig geschaltet wird.
12. Verfahren zum stufenweisen Einstellen einer an einem an Spannung über einen Schalter liegenden Widerstand anfallenden elektrischen Leistung, wobei dieser Widerstand aus wenigstens zwei mit je einem Schalter versehenen Teilwiderständen zusammengesetzt ist, unter gemeinsamer Anwendung des Ein-, Aus- und Umschaltens der Teilwiderstände in Verbindung mit einer Schwingungspaket- oder Impulsbreitensteuerung der Schalter, dadurch gekennzeichnet, daß bei Anwendung auf ein Dreiphasensystem diese Teilwiderstandsgruppe (RR1, RR2, RR3) zwischen zwei Außenleitern (L1, L2) liegt und daß zwischen diese beiden Außenleiter und den dritten Außenleiter (L3) ein ungestufter (RF2) bzw. grobgestufter (RFo, Ruf1) Widerstand geschaltet ist.
13. Schaltungsanordnung zur Steuerung der Leistung eines elektrischen Verbrauchers, vorzugsweise Durchlauferhitzers, insbesondere nach einem der Ansprüche 1 oder 12, der eine ungestufte, eine grobgestufte und eine feingestufte Leistungsstufe aufweist, die in Dreieckschaltung mit den Außenleitern eines Dreiphasensystems verbunden sind, dadurch gekennzeichnet, daß der Verbindungspunkt (22) zwischen der feingestuften und der grobgestuften Leistungsstufe an einen ersten Außenleiter (L1) gelegt, daß der Verbindungspunkt (23) zwischen der feingestuften Leistungsstufe (19) und der ungestuften Leistungsstufe (20) an den am Phasenwinkel nächstfolgenden Außenleiter (L2) gelegt ist, und daß schließlich der Verbindungspunkt (24) zwischen der ungestuften Leistungsstufe und der grobgestuften Leistungsstufe (21) an den im Phasenwinkel letztnachfolgenden Außenleiter (L3) gelegt ist.
14. Schaltungsanordnung nach Anspruch 13, dadurch gekennzeichnet, daß eine zyklische Vertauschung der drei Außenleiter vorgesehen ist.
15. Verfahren zum Steuern eines an einem Dreiphasensystem liegenden Verbrauchers mit Widerständen, die mit den drei Außenleitern des Dreiphasensystems verbunden sind, wobei ein Widerstand un- oder grobgestuft, ein weiterer grobgestuft und der dritte feingestuft aufgeteilt sind und wenigstens die Teilwiderstände des feingestuften Widerstandes und ein Teil der Teilwiderstände des grobgestuften über Schalter mit den Außenleitern verbunden sind, dadurch gekennzeichnet, daß bei Leistungsumschaltungen, die mehr als einen Widerstand berühren, die Leistungsumschaltungen in zwei oder drei der Widerstände so vorgenommen werden, daß durch gleichzeitiges Ein- und Abschalten von Teilwiderständen in mehreren Widerständen die änderungen der Sternspannungen, hervorgerufen durch die Netzimpedanz, minimiert werden.
16. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 15, dadurch gekennzeichnet, daß bei einer änderung der Verbraucherleistung zunächst die aus dem feinstgestuften Widerstand bestehende Leistungsstufe variiert wird.
17. Verfahren zum Steuern eines an einem Dreiphasensystem liegenden Verbrauchers mit Widerständen, die mit den drei Außenleitern des Dreiphasensystems verbunden sind, wobei ein Widerstand ungestuft, ein weiterer grobgestuft und der dritte feingestuft aufgeteilt sind und wenigstens Teilwiderstände des feingestuften Widerstandes, ein Teil der Teilwiderstände des grobgestuften und der ungestufte über Schalter mit den Außenleitern verbunden sind, dadurch gekennzeichnet, daß zur schnellen Leistungsreduzierung der ungestufte Widerstand bzw.

ein Teilwiderstand des grobgestuften Widerstandes abgeschaltet und gleichzeitig ein Teilwiderstand des feingestuften Widerstandes eingeschaltet wird.
18. Verfahren zum Steuern eines an einem Dreiphasensystem liegenden Verbrauchers mit Widerständen, die mit den drei Außenleitern des greiphasensystems verbunden sind, wobei ein Widerstand ungestuft, ein weiterer grobgestuft und der dritte feingestuft aufgeteilt sind und wenigstens die Teilwiderstände des feingestuften Widerstandes und ein Teil der Teilwiderstände des grobgestuften und der ungestufte über Schalter mit den Außenleitern verbunden sind, dadurch gekennzeichnet, daß zur schnellen Leistungsreduzierung des Verbrauchers die Widerstandsstufen so geändert werden, daß statt großer Sternspannungsänderungen in zwei Außenleitern insgesamt kleinere Sternspannungsänderungen in allen drei Außenleitern bewirkt werden.
19. Verfahren zum Steuern oder Regeln der Leistungsaufnahme eines an einem Dreiphasensystem liegenden Verbrauchers mit Widerständen, die mit den drei Außenleitern verbunden sind, dadurch gekennzeichnet, daß die Einstellgeschwindigkeit der Leistungsänderung gleich oder kleiner als 1 kW/80 ms gewählt ist, und zwar bei Leistungserhöhung ebenso wie bei Leistungserniedrigung.
20. Verfahren zum Steuern eines an einem Dreiphasensystem liegenden Verbrauchers mit Widerständen, die mit den drei Außenleitern des Dreiphasensystems verbunden sind, wobei ein Widerstand un- oder grobgestuft, ein weiterer grobgestuft und der dritte feingestuft aufgeteilt sind und wenigstens die Teilwiderstände des feingestuften Widerstandes und ein Teil der Teilwiderstände eines grobgestuften Widerstandes über Schalter mit den Außenleitern verbunden sind, dadurch gekennzeichnet, daß die Stufung des grobgestuften Widerstandes so gewählt ist, daß sich mittlere Leistungen in identischer Weise durch unterschiedliche Schalterstellungen des grobgestuften bzw. des feingestuften Widerstandes darstellen lassen.
21. Verfahren zum Steuern der Leistung eines aus wenigstens zwei Teilwiderständen bestehenden Widerstandes, wobei der Widerstand dual gestuft ist und die Teilwiderstände jeweils mit einem Schalter,in Serie an einer Betriebsspannung liegen, sowie mit Schwingungspaketsteuerung und Ein- und Abschaltung betrieben werden, dadurch gekennzeichnet, daß zur Darstellung von Leistungsänderungen zunächst,das Tastverhältnis der Schwingungspaketsteuerung geändert wird und anschließend in Stufen entsprechend dem Leistungswert des kleinsten Teilwiderstandes die Leistung geändert wird, wobei beim stufenweisen Andern durch Ein- und Abschalten der Teilwiderstände keine Schwingungspaketsteuerung erfolgt.
22. Verfahren nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß die Darstellung jeder mittleren Gesamtleistung dergestalt erfolgt, daß diese Gesamtleistung im zeitlichen Verlauf maximal änderungen aufweist, die identisch mit dem Betrag der Leistung sind, die am kleinsten Teilwiderstand bei Dauereinschaltung entsteht.
23. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß bei Einschalten eines größeren Teilwiderstandes im Rahmen der Schwingungspaket- oder Impulsbreitensteuerung ein kleinerer, der nächstkleinere, mehrere kleinere oder alle kleinen Teilwiderstände abgeschaltet werden und umgekehrt.