DE102020129245A1

DE102020129245A1 - Vorrichtung zum Anschluss an ein Versorgungsnetz

Info

Publication number: DE102020129245A1
Application number: DE102020129245.7A
Authority: DE
Inventors: Tim Pfizenmaier; Florian Mayer; Daniel Spesser
Original assignee: Dr Ing HCF Porsche AG
Current assignee: Dr Ing HCF Porsche AG
Priority date: 2020-11-06
Filing date: 2020-11-06
Publication date: 2022-05-12

Abstract

Eine Vorrichtung (20) zum Anschluss an ein Versorgungsnetz (10) mit aktiven Leitern (L1, L2, L3, N; HOT1, HOT2; L1, N) und einem Schutzleiter (PE) weist eine Spannungsregelungsvorrichtung (30), eine Kompensationsstromerzeugungsvorrichtung (60), eine Schleifenimpedanz-Messvorrichtung (120), eine Stromstellervorrichtung (144), einen ersten Punkt (50), mindestens zwei erste Anschlüsse (21, 24) zum Anschluss von aktiven Leitern (L1, L2, L3, N; HOT1, HOT2; L1, N) und einen Schutzleiteranschluss (25) zum Anschluss eines Schutzleiters (PE) auf, welche Spannungsregelungsvorrichtung (30) dazu ausgebildet ist, eine erste Spannung (U50) am ersten Punkt (50) auf eine zweite Spannung (U25) am Schutzleiteranschluss (25) zu regeln, welche Stromstellervorrichtung (144) zwischen dem vorgegebenen Punkt (50) und dem Schutzleiteranschluss (25) verschaltet ist, welcher Kompensationsstromerzeugungsvorrichtung (60) die Stromstellervorrichtung (144) zugeordnet ist, und welcher Schleifenimpedanz-Messvorrichtung (120) die Stromstellervorrichtung (144) zugeordnet ist.

Description

Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zum Anschluss an ein Versorgungsnetz.
Die DE 10 2013 226 023 A1 zeigt eine Vorrichtung zur Kompensation eines Spannungsoffsets.
Die DE 10 2012 205 038 A1 zeigt eine Einrichtung zum Korrigieren von Leckstrom.
Die DE 10 2018 121 320 A1 und die DE 10 2018 104 916 A1 zeigen ein Verfahren zum Erfassen des Schutzleiterwiderstands.
Die DE 10 2018 118 259 A1 zeigt ein Verfahren zur Reduzierung von Ableitströmen.
Es ist daher eine Aufgabe der Erfindung, eine neue Vorrichtung zum Anschluss an ein Versorgungsnetz bereitzustellen.
Diese Aufgabe wird gelöst durch den Gegenstand des Anspruchs 1.
Eine Vorrichtung zum Anschluss an ein Versorgungsnetz mit aktiven Leitern und einem Schutzleiter weist eine Spannungsregelungsvorrichtung, eine Kompensationsstromerzeugungsvorrichtung, eine Schleifenimpedanz-Messvorrichtung, eine Stromstellervorrichtung, einen ersten Punkt, mindestens zwei erste Anschlüsse zum Anschluss von aktiven Leitern und einen Schutzleiteranschluss zum Anschluss eines Schutzleiters auf, welche Spannungsregelungsvorrichtung dazu ausgebildet ist, eine erste Spannung am ersten Punkt auf eine zweite Spannung am Schutzleiteranschluss zu regeln, welcher Spannungsregelungsvorrichtung zur Beeinflussung der ersten Spannung am ersten Punkt mindestens zwei Stromsteuervorrichtungen zugeordnet sind, welche Stromsteuervorrichtungen jeweils mit einem zugeordneten ersten Anschluss und mit dem ersten Punkt verbunden und dazu ausgebildet sind, in Abhängigkeit von einem von der Spannungsregelungsvorrichtung beeinflussten Ansteuersignal einen Stromfluss zwischen dem ersten Punkt und dem zugeordneten ersten Anschluss zu ermöglichen oder zu unterbinden, welche Stromstellervorrichtung zwischen dem vorgegebenen Punkt und dem Schutzleiteranschluss verschaltet ist, welcher Kompensationsstromerzeugungsvorrichtung die Stromstellervorrichtung zugeordnet ist, und welche Kompensationsstromerzeugungsvorrichtung dazu ausgebildet ist, der Stromstellervorrichtung ein Kompensationsstromvorgabesignal zuzuführen und über die Stromstellervorrichtung einen Kompensationsstrom zwischen dem Schutzleiteranschluss und dem ersten vorgegebenen Punkt zu erzeugen, welche Schleifenimpedanz-Messvorrichtung eine Signalerfassungsanordnung und eine Auswertevorrichtung aufweist, und welcher Schleifenimpedanz-Messvorrichtung die Stromstellervorrichtung zugeordnet ist, welche Schleifenimpedanz-Messvorrichtung dazu ausgebildet ist, der Stromstellervorrichtung ein Teststromvorgabesignal zuzuführen und über die Stromstellervorrichtung bei Anschluss eines Versorgungsnetzes einen Teststrom in einer ersten Stromschleife zu erzeugen, welche erste Stromschleife die Stromstellervorrichtung, den Schutzleiteranschluss, das Versorgungsnetz, mindestens einen der ersten Anschlüsse, den ersten Punkt und wieder die Stromstellervorrichtung umfasst, welche Signalerfassungsanordnung dazu ausgebildet ist, ein erstes Signal an mindestens einem vorgegebenen ersten Punkt der ersten Stromschleife zu erfassen und der Auswertevorrichtung ein Signalerfassungsanordnungssignal zuzuführen, welches erste Signal eine erste Information über die Impedanz der ersten Stromschleife aufweist, und welches Signalerfassungsanordnungssignal abhängig ist vom ersten Signal. Es wird somit quasi durch die Spannungsregelungsvorrichtung am ersten Punkt ein virtueller Neutralleiter bereitgestellt, und über diesen kann aufgrund der geringen Spannungsdifferenz zwischen dem Schutzleiteranschluss und dem ersten Punkt in einfacher Weise und gut reproduzierbar ein Kompensationsstrom oder ein Teststrom erzeugt werden.
Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform hat die Spannungsregelungsvorrichtung einen Vergleicher, welcher dazu ausgebildet ist, die erste Spannung und die zweite Spannung miteinander zu vergleichen. Dies ist eine bevorzugte Lösung zur Bestimmung einer Regelabweichung.
Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform weist die Stromstellervorrichtung einen Stromsteller auf, über den sowohl der Kompensationsstrom als auch der Teststrom erzeugt wird. Dies ermöglicht eine Mehrfachnutzung des Stromstellers.
Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform weist die Stromstellervorrichtung einen ersten Stromsteller und einen zweiten Stromsteller auf, welche parallel verschaltet und dazu ausgebildet sind, über den ersten Stromsteller den Kompensationsstrom zu erzeugen und über den zweiten Stromsteller den Teststrom zu erzeugen. Die Ausbildung mit zwei Stromstellern ermöglicht eine Optimierung der Stromsteller für den jeweiligen Anwendungsfall und die erforderlichen Stromgrößen.
Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform ist die Kompensationsstromerzeugungsvorrichtung dazu ausgebildet, einen Kompensationsstrom zu ermöglichen, der mindestens 70 mA beträgt, der bevorzugt mindestens 100 mA beträgt. Dies ermöglicht einen effektiven und schnellen Ausgleich von Differenzströmen.
Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform ist die Schleifenimpedanz-Messvorrichtung dazu ausgebildet, einen kontinuierlichen Teststrom oder einen gepulsten Teststrom zu erzeugen.
Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform ist die Schleifenimpedanz-Messvorrichtung dazu ausgebildet, im Falle eines kontinuierlichen Teststroms den Teststrom derart zu erzeugen, dass dieser zu keinem Zeitpunkt größer als 10 mA ist und weiter bevorzugt zu keinem Zeitpunkt größer als 3 mA ist.
Hierdurch wird die Gefahr eines fehlerhaften Auslösens eines Fehlerstromschutzschalters verringert.
Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform ist die Kompensationsstromerzeugungsvorrichtung dazu eingerichtet, als Teststrom ein Wechselstromsignal zu erzeugen.
Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform weist das Wechselstromsignal eine vorgegebene Testfrequenz auf.
Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform liegt die vorgegebene Testfrequenz im Bereich 75 Hz bis 625 Hz, bevorzugt im Bereich 100 Hz bis 590 Hz. Diese Frequenzen lassen sich gut durch Filter auswerten.
Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform sind der Spannungsregelungsvorrichtung zur Beeinflussung der Spannung am ersten Punkt mindestens zwei Stromsteuervorrichtungen zugeordnet, weiter bevorzugt mindestens drei Stromsteuervorrichtungen. Das Vorsehen einer größeren Anzahl von Stromsteuervorrichtungen kann bei einigen Versorgungsnetzen die Spannungsregelung verbessern.
Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform weist mindestens eine der Stromsteuervorrichtungen einen Spannungsbegrenzer auf.
Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform weist mindestens eine der Stromsteuervorrichtungen eine Schalteranordnung auf, welche Schalteranordnung einen ersten Schalter umfasst, welche Schalteranordnung durch das zugeordneten Ansteuersignal ansteuerbar ist und dazu ausgebildet ist, in einem ersten Zustand einen Stromfluss zwischen dem ersten Punkt und dem zugeordneten Anschluss zu ermöglichen, und in einem zweiten Zustand den Stromfluss zwischen dem ersten Punkt und dem zugeordneten Anschluss zu verhindern. Durch die Schalteranordnung kann die Stromsteuervorrichtung vorteilhaft angesteuert werden.
Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform ist die Schalteranordnung dazu ausgebildet, im ersten Zustand die Größe des Stromflusses in Abhängigkeit von der Regelabweichung der Spannungsregelungsvorrichtung zu beeinflussen. Hierdurch kann eine vergleichsweise schnell reagierende Regelung der Spannung erfolgen.
Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform ist die Spannungsregelungsvorrichtung über mindestens eine galvanische Trennvorrichtung mit der Schalteranordnung verbunden, welche galvanische Trennvorrichtung bevorzugt als Optokoppler oder als Transformator ausgebildet ist. Durch die galvanische Trennung können aufwendige Treiberstufen zwischen der Spannungsregelungsvorrichtung und der Schalteranordnung vermieden werden.
Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform weist die Schalteranordnung einen zweiten Schalter auf, welcher zweite Schalter parallel geschaltet ist zum ersten Schalter. Das Vorsehen eines zweiten Schalters erleichtert die Ansteuerung durch eine Hardware-Ansteuervorrichtung der Spannungsregelungsvorrichtung.
Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform ist die Spannungsregelungsvorrichtung dazu ausgebildet, den Stromfluss über den ersten Schalter zu beeinflussen, wenn die Phase am zugeordneten Anschluss eine positive Halbwelle aufweist, und den Stromfluss über den zweiten Schalter zu beeinflussen, wenn die Phase am zugeordneten Anschluss eine negative Halbwelle aufweist. Dies erleichtert die Ansteuerung der Schalter.
Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform weist mindestens eine der Stromsteuervorrichtungen einen Brückengleichrichter aufweist, welcher Brückengleichrichter einen ersten Brückengleichrichteranschluss, einen zweiten Brückengleichrichteranschluss, eine erste Leitung, eine zweite Leitung und die Schalteranordnung aufweist, welcher erste Brückengleichrichteranschluss mit dem zugeordneten Anschluss verbunden ist, welcher zweite Brückengleichrichteranschluss mit dem ersten Punkt verbunden ist, welcher Brückengleichrichter dazu ausgebildet ist,

- einen Stromfluss von mindestens einem der Brückengleichrichteranschlüsse zur ersten Leitung zu ermöglichen, aber einen Stromfluss von der ersten Leitung zu den Brückengleichrichteranschlüssen zu verhindern,
- einen Stromfluss von der zweiten Leitung zu mindestens einem der Brückengleichrichteranschlüsse zu ermöglichen, aber einen Stromfluss von den Brückengleichrichteranschlüssen zur zweiten Leitung zu verhindern,
- im ersten vorgegebenen Zustand der Schalteranordnung einen Stromfluss zwischen dem ersten Brückengleichrichteranschluss und dem zweiten Brückengleichrichteranschluss in mindestens eine Richtung zu ermöglichen, und
- im zweiten vorgegebenen Zustand der Schalteranordnung einen Stromfluss zwischen den zwei Brückengleichrichteranschlüssen zu verhindern. Durch diese Verschaltung fließt der Strom immer in der gleichen Richtung durch die Schalteranordnung, und es können unidirektionale Schalter verwendet werden, insbesondere elektronische Schalter.

Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform ist mindestens eine der Stromsteuervorrichtungen dazu ausgebildet, einen Stromfluss zwischen dem ersten Punkt und dem zugeordneten Anschluss in beide Richtungen zu ermöglichen. Dies ermöglicht eine Verbindung des Punkts mit dem zugeordneten Anschluss unabhängig von der Spannung an diesen Punkten, und die Spannung am zugeordneten Anschluss kann bei Bedarf genutzt werden.
Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform ist zu mindestens einer der Stromsteuervorrichtungen ein Kondensator parallel geschaltet. Der Kondensator ist insbesondere vorteilhaft, wenn an den Anschlüssen der Stromsteuervorrichtungen eine niedrige Spannung anliegt, da in diesem Zustand nur wenig Strom über die Stromsteuervorrichtung fließen kann. Hierdurch kann auch in diesem Zustand gut ein Kompensationsstrom fließen.
Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform weist die Vorrichtung mindestens eine Spannungsmessvorrichtung auf, welche Spannungsmessvorrichtung dazu ausgebildet ist, in Abhängigkeit von der Spannung an mindestens einem der Anschlüsse einen die Spannung charakterisierenden Spannungsmesswert zu erfassen, und die Spannungsregelungsvorrichtung ist dazu ausgebildet, die Stromsteuervorrichtungen in Abhängigkeit von dem Spannungsmesswert anzusteuern. Über die Spannungsmesswerte kann vorteilhaft entschieden werden, welche der Stromsteuervorrichtungen zur Beeinflussung der Spannung am ersten Punkt geeignet sind.
Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform weist die Spannungsregelungsvorrichtung einen ersten Spannungsregler und einen zweiten Spannungsregler auf, und die Spannungsregelungsvorrichtung aktiviert in Abhängigkeit vom Spannungsmesswert entweder den ersten Regler oder den zweiten Regler. Dies ergibt eine klare Zuordnung der Spannungsregler zu den Spannungsmesswerten.
Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform umfasst die mindestens eine Spannungsmessvorrichtung eine erste Spannungsmessvorrichtung und eine zweite Spannungsmessvorrichtung, und die Spannungsregelungsvorrichtung ist dazu ausgebildet, die Stromsteuervorrichtungen in Abhängigkeit von der Differenz des Spannungsmesswerts der ersten Spannungsmessvorrichtung und des Spannungsmesswerts der zweiten Spannungsmessvorrichtung anzusteuern. Die Bildung der Differenz bzw. die Betrachtung des Vorzeichens der Differenz ermöglicht in vorteilhafter Weise die Anwendung der Vorrichtung für unterschiedliche Spannungsversorgungen.
Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform weisen die Anschlüsse einen ersten Anschluss und einen zweiten Anschluss auf, welche im Betrieb derart an ein Versorgungsnetz anschließbar sind, dass am ersten Anschluss eine erste Phase und am zweiten Anschluss eine zweite Phase anliegt, welche zweite Phase um 180° phasenverschoben zur ersten Phase ist. Bei einem solchen Versorgungsnetz ist die Erzeugung der Spannung am ersten Punkt durch die Spannungsregelungsvorrichtung besonders vorteilhaft, da häufig kein Neutralleiteranschluss vorhanden ist.
Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform werden die Stromsteuervorrichtungen in Abhängigkeit von der Spannung an mindestens einem der Anschlüsse angesteuert.
Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform werden die Stromsteuervorrichtungen in Abhängigkeit von der Spannungsdifferenz der ersten Spannung und der zweiten Spannung angesteuert.
18. Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, welche dritte Leitungen (151, 152, 153, 154) und eine Differenzstromerfassungsvorrichtung (17) aufweist, welche dritten Leitungen (151, 152, 153, 154) zwischen den ersten Anschlüssen (21, 22, 23, 24) und Verbraucheranschlüssen (158) vorgesehen sind, und welche Differenzstromerfassungsvorrichtung (17) dazu ausgebildet ist, einen den Differenzstrom in den dritten Leitungen (151, 152, 153, 154) charakterisierenden Differenzstrom wert (I_DIFF) zu bestimmen und der Kompensationsstromerzeugungsvorrichtung (60) zuzuführen, welche Kompensationsstromerzeugungsvorrichtung (60) dazu ausgebildet ist, in Abhängigkeit vom Differenzstromwert (I_DIFF) das Kompensationsstromvorgabesignal (I_COMP_S) zu erzeugen.
19. Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, bei welcher die Differenzstromerfassungsvorrichtung (17) außerhalb des direkten Strompfads zwischen der Stromstellervorrichtung (144) und dem Schutzleiteranschluss (25) vorgesehen ist, um eine Beeinflussung des Differenzstromwerts (I_DIFF) durch den Teststrom (262) oder durch den Kompensationsstrom (62) zu verringern oder zu verhindern.
20. Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, welche dazu ausgebildet ist, zumindest zeitweise eine gleichzeitige Erzeugung eines Kompensationsstroms (62) und eines Teststroms (262) zu ermöglichen.
Weitere Einzelheiten und vorteilhafte Weiterbildungen der Erfindung ergeben sich aus den im Folgenden beschriebenen und in den Zeichnungen dargestellten, in keiner Weise als Einschränkung der Erfindung zu verstehenden Ausführungsbeispielen sowie aus den Unteransprüchen. Es zeigt

1 eine Vorrichtung mit einer Spannungsregelungsvorrichtung und Stromsteuervorrichtungen, einer Stromstellervorrichtung, einer Kompensationsstromerzeugungsvorrichtung und einer Schleifenimpedanz-Messvorrichtung,
2 ein Diagramm mit einer Differenzspannung zwischen zwei Aktivleitern, aufgetragen über die Zeit,
3 ein Kompensationsstromvorgabesignal, aufgetragen über die Zeit,
4 ein Diagramm mit der Spannung an einem Punkt, aufgetragen über die Zeit,
5 ein Diagramm mit einem durch die Stromsteuervorrichtungen von 1 erzeugten Strom,
6 eine Ausführungsform der Stromsteuervorrichtung von 1,
7 eine Tabelle mit einer Auswahllogik für ein Versorgungsnetz vom Typ US split phase,
8 eine Tabelle mit einer Auswahllogik für ein Versorgungsnetz mit einem Aktivleiter L1 und einem Neutralleiter N,
9 eine Tabelle mit einer alternativen Auswahllogik für ein Versorgungsnetz mit einem Aktivleiter L1 und einem Neutralleiter N,
10 eine weitere Ausführungsform der Stromsteuervorrichtung von 1,
11 eine weitere Ausführungsform der Vorrichtung zur Erzeugung eines Kompensationsstroms,
12 eine Ausführungsform der Spannungsregelungsvorrichtung von 1 zur Ansteuerung der Vorrichtung von 11, und
13 ein Ausführungsbeispiel einer Stromstellervorrichtung mit zwei parallel geschalteten Stromstellern.

Die Figuren werden zusammenhängend und übergreifend beschrieben. Gleiche Bezugsziffern bezeichnen die gleichen Elemente, und diese werden üblicherweise nur einmal beschrieben.
1 zeigt eine Vorrichtung 20. Die Vorrichtung 20 hat einen Anschluss 21 mit einer Leitung 51, einen Anschluss 22 mit einer Leitung 52, einen Anschluss 23 mit einer Leitung 53, einen Anschluss 24 mit einer Leitung 54 sowie einen Schutzleiteranschluss 25 mit einer Leitung 55. Der Schutzleiteranschluss 25 ist mit einem Schutzleitersymbol 99 versehen, das auch an anderer Stelle der Schaltung als Symbol für eine leitende Verbindung mit dem Schutzleiteranschluss 25 verwendet wird.
Die Vorrichtung 20 ist beispielhaft an ein Versorgungsnetz 10 vom Typ split phase angeschlossen, wie es insbesondere in den USA verwendet wird. Ein solches Versorgungsnetz 10 wird auch als Einphasen-Dreileiternetz bezeichnet. Ein Punkt 13 ist über eine erste Wechselspannungsquelle 11 mit dem Anschluss 21 (HOT1) verbunden und über eine zweite Wechselspannungsquelle 12 mit dem Anschluss 24 (HOT2). Der Punkt 13 ist über einen Erdungsanschluss 199 geerdet und mit dem Schutzleiteranschluss 25 (PE) verbunden. Die Wechselspannungsquellen 11, 12 sind beispielsweise die Sekundärseite eines Transformators, und der Punkt 13 ist eine Mittelanzapfung auf der Sekundärseite. Im Ausführungsbeispiel sind die Anschlüsse 22 und 23 nicht mit dem Versorgungsnetz 10 verbunden. Bei einem - nicht dargestellten - Drehstrom-Versorgungsnetz 10 können die aktiven Leiter L1, L2, L3, N an die Anschlüsse 21, 22, 23, 24 und der Schutzleiter PE an den Anschluss 25 angeschlossen werden. Es ist ebenso möglich, die Vorrichtung 20 für einen einphasigen Anschluss an das Versorgungsnetz 10 zu verwenden, wobei der Anschluss 21 mit dem Aktivleiter (Phase) L1 und der Anschluss 24 mit dem Neutralleiter N verbunden sein kann, oder umgekehrt.
Ein Verbraucher 15 ist beispielhaft über eine Leitung 151 an den Anschluss 21, über eine Leitung 152 an den Anschluss 22, über eine Leitung 153 an den Anschluss 23, über eine Leitung 154 an den Anschluss 24 und über eine Leitung 155 an den Schutzleiteranschluss 25 angeschlossen und kann somit Leistung aus dem Versorgungsnetz 10 entnehmen bzw. aus dem Versorgungsnetz 10 gespeist werden, oder umgekehrt. An den Leitungen 151, 152, 153, 154, 155 sind schematisch dargestellte Verbraucheranschlüsse 158 zum Anschluss des Verbrauchers 15 vorgesehen.
Die Vorrichtung 20 hat eine Spannungsregelungsvorrichtung 30, eine Stromstellervorrichtung 144, eine Kompensationsstromerzeugungsvorrichtung 60, eine Schleifenimpedanz-Messvorrichtung 120, einen ersten Punkt 50 und zwei Stromsteuervorrichtungen 41, 42. Die Stromsteuervorrichtungen 41, 42 sind jeweils mit einem zugeordneten Anschluss 21, 24 einerseits und mit dem ersten Punkt 50 andererseits verbunden und dazu ausgebildet, einen Stromfluss I41, 142 zwischen dem ersten Punkt 50 und dem zugeordneten Anschluss 21, 24 zu ermöglichen.
Wenn in dieser Anmeldung von einem Strom zwischen zwei Punkten gesprochen wird, umfasst dies einen Strom in die eine oder in die entgegengesetzte Richtung. Wenn dagegen von einem Strom von einem Punkt A zu einem Punkt B gesprochen wird, umfasst dies nur eine Richtung von Punkt A zu Punkt B.
Die Spannungsregelungsvorrichtung 30 hat einen Vergleicher 30A und den eigentlichen Spannungsregler 30B. Die Spannungsregelungsvorrichtung 30 ist eingangsseitig über eine Leitung 251 mit dem Punkt 50 und mit dem Schutzleiteranschluss 25 (Schutzleitersymbol 99) verbunden, und die Spannungsregelungsvorrichtung 30 kann somit einen Vergleich zwischen einer ersten Spannung U50 am ersten Punkt 50 und einer zweiten Spannung U25 am Schutzleiteranschluss 25 durchführen. Am Ausgang des Vergleichers 30A wird ein Signal U_DIFF erzeugt, welches die Regeldifferenz charakterisiert. Das Signal U_DIFF wird dem Spannungsregler 30B zugeführt. Der Spannungsregelungsvorrichtung 30 ist eine Auswahlvorrichtung 32 zugeordnet. Die Auswahlvorrichtung 32 kann auch als Teil der Spannungsregelungsvorrichtung 30 angesehen werden. Die Auswahlvorrichtung 32 weist zwei Spannungsmessvorrichtungen 35, 36 auf. Die Spannungsmessvorrichtung 35 ist über eine Leitung 33 mit dem Anschluss 21 verbunden und zur Erzeugung eines die Spannung U21 am Anschluss 21 charakterisierenden Werts ausgebildet, und die Spannungsmessvorrichtung 36 ist über eine Leitung 34 mit dem Anschluss 24 verbunden und zur Erfassung eines die Spannung U24 am Anschluss 24 charakterisierenden Werts ausgebildet. Die Auswahlvorrichtung 32 ist über Leitungen 243, 244 mit den Stromsteuervorrichtungen 41, 42 verbunden und bestimmt in Abhängigkeit von den Werten der Spannungsmessvorrichtungen 35, 36, über welche Stromsteuervorrichtung 41, 42 ein geeigneter Strom fließen kann, um die Spannung am Punkt 50 an die Spannung am Schutzleiteranschluss 25 anzunähern. Die Spannung am Punkt 50 und die Spannung am Schutzleiteranschluss 25 haben in der Regel einen Potenzialbezug über das Versorgungsnetz 10 und/oder über - nicht dargestellte - Y-Kondensatoren, die zur Verbesserung der EMV-Eigenschaften zwischen auf der Wechselstromseite des Verbrauchers 15 oder ggf. hinter einem AC/DC-Wandler auf der Gleichstromseite zum Schutzleiteranschluss 25 hin geschaltet sind.
Eine Differenzstromerfassungsvorrichtung 17 ist vorgesehen und misst den Differenzstrom in den Zuleitungen 151, 152, 153, 154 der aktiven Leiter zum Verbraucher 15, der die auftretenden Ableitströme charakterisiert. Das resultierende Differenzstrommesssignal kann beispielsweise in der Differenzstromerfassungsvorrichtung 17 umgewandelt werden in einen bzw. mehrere Differenzstromwerte I_DIFF, welche der Kompensationsstromerzeugungsvorrichtung 60 zugeführt werden. Die Kompensationsstromerzeugungsvorrichtung 60 ist dazu ausgebildet, in Abhängigkeit vom Differenzstromwert I_DIFF ein Kompensationsstromvorgabesignal I_COMP_S zu erzeugen und der Stromstellervorrichtung 144 zuzuführen.
Die Erzeugung des Kompensationsstromvorgabesignals I_COMP_S kann beispielsweise durch einfache Invertierung der Differenzstromwerte I_DIFF bzw. des Differenzstrommesssignals erfolgen, oder es können kompliziertere Berechnungen mit Fouriertransformation und Filterung zur Erzeugung des Kompensationsstromvorgabesignal I_COMP_S durchgeführt werden. Die Differenzstromerfassung kann auch von einer anderen Einrichtung erzeugt bzw. vorgegeben werden.
Bevorzugt ist die Differenzstromerfassungsvorrichtung 17 außerhalb des direkten Strompfads zwischen der Stromstellervorrichtung 144 und dem Schutzleiteranschluss 25 vorgesehen, um eine Beeinflussung des Differenzstromwerts I_DIFF durch den Teststrom 262 oder durch den Kompensationsstrom 62 zu verringern oder zu verhindern.
Die Stromstellervorrichtung 144 ist dazu ausgebildet, in Abhängigkeit vom Kompensationsstromvorgabesignal I_COMP_S den Kompensationsstrom 62 zwischen dem Schutzleiteranschluss 25 und dem ersten vorgegebenen Punkt 50 zu erzeugen. Die Differenzstromwerte I_DIFF werden bevorzugt von der Differenzstromerfassungsvorrichtung 17 erzeugt und über eine Leitung 18 der Kompensationsstromerzeugungsvorrichtung 60 zugeführt. Wenn die Höhe der auftretenden Ableitströme dagegen bekannt ist oder anderweitig bestimmbar ist, kann das Kompensationsstromvorgabesignal LCOMP _S entsprechend auf andere Art erzeugt werden.
Die Schleifenimpedanz-Messvorrichtung 120 umfasst die Stromstellervorrichtung 144, eine Signalerfassungsanordnung 131 und eine Auswertevorrichtung 130.
Beim Anschluss des Versorgungsnetzes 10 kann durch die Stromstellervorrichtung 144 ein Teststrom 262 in mindestens einer ersten Stromschleife 81 und/oder 84 erzeugt werden. Hierzu gibt die Auswertevorrichtung 130 beispielsweise ein Teststromvorgabesignal I_T_S an die Stromstellervorrichtung 144 aus, damit diese den Teststrom 262 erzeugt.
Die erste Stromschleife 81 umfasst die Stromstellervorrichtung 144, den Schutzleiteranschluss 25, das Versorgungsnetz 10, den ersten Anschluss 21, den ersten Punkt 50 und wieder die Stromstellervorrichtung 144.
Die erste Stromschleife 84 umfasst die Stromstellervorrichtung 144, den Schutzleiteranschluss 25, das Versorgungsnetz 10, den ersten Anschluss 24, den ersten Punkt 50 und wieder die Stromstellervorrichtung 144.
Die Signalerfassungsanordnung 131 ist dazu ausgebildet, ein erstes Signal SIG1 an einem vorgegebenen ersten Punkt 51 der ersten Stromschleife 81 und/oder ein erstes Signal SIG2 an einem vorgegebenen ersten Punkt 54 der Stromschleife 84 zu erfassen und der Auswertevorrichtung 130 ein Signalerfassungsanordnungssignal SIG3 zuzuführen, welches erste Signal SIG1 und/oder SIG 2 eine erste Information über die Impedanz der ersten Stromschleife 81, 84 aufweist, und welches Signalerfassungsanordnungssignal SIG3 abhängig ist vom ersten Signal SIG1. Die Signale SIG1 und SIG2 erhalten eine von der Impedanz der Stromschleife 81 bzw. 84 abhängiges überlagertes Signal in Reaktion auf den Teststrom und erlauben daher einen Rückschluss auf die Impedanz der Stromschleife 81 bzw. 84.
In der Praxis sind die aktiven Anschlüsse bei funktionierendem Verbraucher 15 niederohmig an das Versorgungsnetz 10 angeschlossen, da ansonsten eine ordnungsgemäße Spannungsversorgung erkennbar nicht gewährleistet wäre. Ein niederohmiger Anschluss an einen Schutzleiter PE ist jedoch nicht in allen Netzen gewährleistet, beispielsweise bei IT-Netzen in Norwegen oder bei einem Leitungsabriss des Schutzleiters PE. Der Verbraucher funktioniert üblicherweise auch ohne einen niederohmigen Anschluss an einen Schutzleiter PE, und die Qualität des Schutzleiteranschlusses ist nicht unmittelbar erkennbar. Da für einige Schutzklassen ein niederohmiger Anschluss an den Schutzleiter PE erforderlich ist, wird der ermittelte Schleifenwiderstand der Stromschleifen 81 und/oder 84 dazu genutzt, die Qualität des Schutzleiters PE zu bestimmen. Eine direkte Messung des Schutzleiterwiderstands ist nicht möglich, da sich der Schutzleiter PE im Versorgungsnetz 10 befindet. Der Schleifenwiderstand gibt aber eine Information über die Höhe des Widerstands bzw. der Impedanz des Schutzleiters PE. Bei einem hochohmig angeschlossenen Schutzleiter PE ist der Schleifenwiderstand entsprechend hoch.
Die Schleifenimpedanz-Messvorrichtung 120 kann als Schleifenimpedanz-Überwachungsvorrichtung ausgebildet sein und beispielsweise bei einer zu hohen Schleifenimpedanz ein Warnsignal ausgeben oder mit einer Trennung des Verbrauchers 15 von den Anschlüssen 21, 22, 23, 24 durch - nicht dargestellte - Schütze reagieren.
Durch die Regelung der Spannung am vorgegebenen Punkt 50 auf die Spannung am Anschluss 25 ist der Potenzialunterschied gering oder Null. Anders ausgedrückt wird ein virtueller Neutralleiter am Punkt 50 bereitgestellt. Dies ist vorteilhaft für die Stromstellervorrichtung 144, da für die Erzeugung eines Stroms bei geringem Potenzialunterschied nicht mit hohen Spannungen gearbeitet werden muss und die Stromerzeugung schneller erfolgen kann als bei großem Potenzialunterschied.
Bei Versuchen mit einem leistungsstarken Verbraucher 15 sind Kompensationsströme von beispielsweise 150 mA (RMS) aufgetreten, wobei RMS für Root Means Square steht und damit den Effektivwert von Wechselströmen angibt. Für die Messung des Schleifenwiderstands sind dagegen kontinuierliche Testströme von 0,7 bis 1,4 mA (RMS) geeignet, und große Testströme würden einen ggf. vorhandenen Fehlerstrom-Schutzschalter auslösen. Bei kontinuierlichen Testströmen wird beispielsweise während der Zeitdauer der Messung ein sinusförmiges Teststromsignal erzeugt.
Bei impulsförmigen Testströmen können auch höhere Stromstärken verwendet werden, wenn die Zeitdauer der Impulse entsprechend kurz ist.
Bevorzugt ist die Kompensationsstromerzeugungsvorrichtung 60 dazu ausgebildet, einen Kompensationsstrom zu ermöglichen, der mindestens 70 mA (RMS) beträgt und weiter bevorzugt mindestens 100 mA (RMS) beträgt.
Bevorzugt ist der Stromsteller 144 dazu ausgebildet, einen Teststrom/Messstrom zu erzeugen, welcher nicht größer als 10 mA (RMS) ist und bevorzugt nicht größer als 3 mA (RMS) ist.
Die Stromstellervorrichtung 144 ist bevorzugt dazu eingerichtet, als Teststrom ein Wechselstromsignal zu erzeugen, welches Wechselstromsignal bevorzugt eine vorgegebene Testfrequenz aufweist, welche vorgegebene Testfrequenz bevorzugt im Bereich 75 Hz bis 625 Hz liegt, weiter bevorzugt im Bereich 100 Hz bis 590 Hz. Die Verwendung eines Wechselstromsignals ist im Hinblick auf das Auslösen von Fehlerstromschutzschaltern weniger kritisch als Gleichstromsignale. Die genannten Frequenzbereiche lassen sich besonders gut durch Filter separieren, und hierdurch können die wesentlich höheren Ströme bzw. Spannungen an den aktiven Leitern weggefiltert werden.
Die Stromstellervorrichtung 144 kann einen gemeinsamen Stromsteller für die Erzeugung der Ströme nutzen.
Die Vorrichtung 20 ist bevorzugt dazu ausgebildet, zumindest zeitweise eine gleichzeitige Erzeugung eines Kompensationsstroms 62 und eines Teststroms 262 zu ermöglichen. Der Kompensationsstrom 62 kann bei der Auswertung der Schleifenimpedanz ausgefiltert werden.
Es folgen nähere Ausführungen zur Erzeugung des Potenzials am vorgegebenen Punkt 50.
2 zeigt ein Diagramm, bei dem die Differenz U21 - U24 der Spannung U21 am Anschluss 21 und der Spannung U24 am Anschluss 24 über die Zeit t als Linie 181 aufgetragen ist. Da bei einem Versorgungsnetz vom Typ US split phase die Aktivleiter HOT1 (U21) und HOT2 (U24) eine Phasenverschiebung von 180° haben, entspricht die Amplitude der Differenz U21 - U24 der doppelten Amplitude der Spannung U21. Im Ausführungsbeispiel beträgt die Amplitude der Spannungsdifferenz U21 - U24 350 V. Die Zeitdauer vom Zeitpunkt t0 bis zum Zeitpunkt t2 beträgt ca. 20 ms, und zum Zeitpunkt t1 tritt ein Nulldurchgang der Spannung U21 und der Spannung U24 auf. Dies entspricht einer Frequenz von 50 Hz, es sind aber auch Frequenzen von 60 Hz möglich.
3 zeigt mit der Linie 182 beispielhaft ein Kompensationsstromvorgabesignal I_COMP_S, wie es von der Differenzstromerfassungsvorrichtung 17 von 1 erzeugt wird. Die Kompensationsstromerzeugungsvorrichtung 60 soll bevorzugt einen Kompensationsstrom 62 erzeugen, welcher proportional zum Kompensationsstromvorgabesignal I_COMP_S ist. Im Ausführungsbeispiel verursacht der Verbraucher 15 von 1 einen sinusförmigen Ableitstrom, welcher eine höhere Frequenz hat als die Frequenz des Aktivleiters HOT1.
4 zeigt die Spannung U50 am Punkt 50. In der durchgeführten Simulation schwankt die als Linie 183 eingezeichnete Spannung U50 sinusförmig mit einer Amplitude von 80 mV. Die Schwankung der Spannung U50 resultiert aus dem durch die Kompensationsstromerzeugungsvorrichtung 60 erzeugten Kompensationsstrom 62. Die Spannungsregelungsvorrichtung 32 ist allenfalls bei einem konstanten Kompensationsstrom 62 in der Lage, die Spannung U50 exakt bei 0 mV zu halten. Bei einem zeitabhängigen Kompensationsstromvorgabesignal I_COMP_S wird dagegen trotz der Spannungsregelung immer eine gewisse Schwankung der Spannung U50 vorhanden sein. Die Amplitude der Spannung U50 von 80 mV ist jedoch zu vergleichen mit der Amplitude des Aktivleiters HOT1 von 175 V und damit sehr gering. Die niedrige Spannung U50 hat einen großen Vorteil bei der Erzeugung des Kompensationsstroms 62 durch die Kompensationsstromerzeugungsvorrichtung 60. Die Kompensationsstromerzeugungsvorrichtung 60 selbst kann mit vergleichsweise niedriger Spannung (z.B. 10V oder 20 V) betrieben werden, es wird also kein großes bzw. leistungsstarkes Netzteil benötigt. Zudem ist die Potenzialdifferenz zwischen der Spannung U25 und U50 gering, und dies erleichtert das Einprägen des gewünschten Kompensationsstroms, da dieser nicht - abhängig vom angeschlossenen Aktivleiter - einmal bei beispielsweise 0 V und einmal bei 120 V Potenzialdifferenz eingeprägt werden muss. Zudem ist die Regelung der Spannung U50 durch den Spannungsregler 30 sparsamer als das Bereitstellen unterschiedlich hoher Spannungen für den Spannungsregler 30. Das Gleiche gilt für den Stromsteller 144.
5 zeigt den Strom, der durch die Stromsteuervorrichtungen 41 und 42 erzeugt wird. Eine Linie 184 ist bei einer Stromstärke von 0 mA eingezeichnet. Zwischen dem Zeitpunkt t0 und dem Zeitpunkt t1 hat der Aktivleiter HOT1 eine negative Halbwelle, und der Aktivleiter HOT2 eine positive Halbwelle. Daher werden in diesem Zeitfenster die positiven Halbwellen des Stroms 185 durch die Stromsteuervorrichtung 42 erzeugt, und die negativen Halbwellen werden durch die Stromsteuervorrichtung 41 erzeugt. Im Zeitfenster vom Zeitpunkt t1 bis zum Zeitpunkt t2 ist die Phase HOT1 positiv, und die Phase HOT2 ist negativ. Daher werden in diesem Zeitfenster die positiven Halbwellen des Stroms 185 über die Stromsteuervorrichtung 41 bewirkt, und die negativen Halbwellen werden durch die Stromsteuervorrichtung 42 bewirkt.
6 zeigt ein Ausführungsbeispiel der Stromsteuervorrichtung 41. Die Stromsteuervorrichtung 42 ist bevorzugt in gleicher Weise aufgebaut. Die Stromsteuervorrichtung 41 ist einerseits mit dem Anschluss 21 und andererseits mit dem Punkt 50 verbunden. Der Anschluss 21 ist direkt oder indirekt (beispielsweise über einen Widerstand) mit einem Punkt 113 verbunden. Der Punkt 113 ist über eine Diode 101 mit einer Leitung 111 verbunden und über eine Diode 102 mit einer Leitung 112. Die Leitung 111 ist über eine Diode 103 mit einem Punkt 114 verbunden, und die Leitung 112 ist über eine Diode 104 mit dem Punkt 114 verbunden. Der Punkt 114 ist über einen Widerstand 115 mit dem Punkt 50 verbunden.
Die Leitung 111 ist über einen Spannungsbegrenzer 45 und eine Schalteranordnung 47 mit der Leitung 112 verbunden. Dem Spannungsbegrenzer 45 wird über eine Leitung 46 ein Sollwert U_S zugeführt, der die maximale Spannung an der Schalteranordnung 47 vorgibt. Die Schalteranordnung 47 hat einen Schalter 48, welcher über eine galvanische Trennvorrichtung 49 ansteuerbar ist. Die Schalteranordnung 47 hat einen Eingang 43A und einen Eingang 43B, über welche die galvanische Trennvorrichtung 49 ansteuerbar ist. Im Ausführungsbeispiel ist die galvanische Trennvorrichtung 49 als Optokoppler ausgebildet. Es ist auch eine Ausbildung als Transformator möglich.
Die Diode 101 ist in Durchlassrichtung vom Punkt 113 zur Leitung 111 geschaltet, und die Diode 103 ist in Durchlassrichtung vom Punkt 114 zur Leitung 111 geschaltet. Es kann somit ein Strom vom Anschluss 21 zur Leitung 111 und ein Strom vom Punkt 50 zur Leitung 111 fließen. Die Dioden 101, 103 ermöglichen jedoch keinen Strom in umgekehrter Richtung.
Die Diode 102 erlaubt einen Strom von der Leitung 112 zum Anschluss 21, und die Diode 104 erlaubt einen Strom von der Leitung 112 zum Punkt 50. Ein Strom in umgekehrter Richtung wird jedoch von den Dioden 102 bzw. 104 verhindert.
Anders ausgedrückt sind die Kathoden der Dioden 101, 103 zur Leitung 111 hin geschaltet, und die Anoden der Dioden 102, 104 sind zur Leitung 112 hin geschaltet. Hierdurch bilden die Dioden 101, 102, 103, 104 einen Brückengleichrichter 100.
Die Schalteranordnung 47 ist dazu ausgebildet, in einem ersten Zustand Z1 einen Stromfluss von der Leitung 111 zur Leitung 112 zu ermöglichen, und in einem zweiten Zustand Z2 den Stromfluss von der Leitung 111 zur Leitung 112 zu unterbrechen.
Im Ausführungsbeispiel ist der Schalter 48 unidirektional ausgebildet, und durch den Brückengleichrichter 100 ist sichergestellt, dass der Schalter 48 nur in der Durchlassrichtung betrieben wird. Bei der Verwendung einer bidirektionalen Schalteranordnung 47 kann der Brückengleichrichter 100 entfallen, und die bidirektionale Schalteranordnung 47 wird zwischen dem Anschluss 21 und dem Punkt 50 verschaltet.
7 zeigt die Auswahllogik der Auswahlvorrichtung 32 beim Anschluss der Vorrichtung 20 an ein Versorgungsnetz 10 vom Typ US split phase mit den Aktivleitern HOT1 und HOT2. Die Spannung U21 am Anschluss 21 entspricht der Spannung des Aktivleiters HOT1, und die Spannung U24 am Anschluss 24 entspricht der Spannung des Aktivleiters HOT2. Da der Aktivleiter HOT2 eine Phasenverschiebung von 180° gegenüber dem Aktivleiter HOT1 hat, ist das Vorzeichen des Aktivleiters HOT2 umgekehrt wie das Vorzeichen des Aktivleiters HOT1. Eine positive Spannung ist durch ein Plus-Zeichen dargestellt, und eine negative Spannung durch ein Minus-Zeichen. Die dritte Spalte zeigt die Differenz U21 - U24 zwischen der Spannung U21 und der Spannung U24. Aufgrund der Phasenverschiebung von 180° entspricht die Differenz U21 - U24 vom Vorzeichen her der Spannung U21.
In der vierten Spalte ist die Differenz U25 - U50 dargestellt, wie sie vom Vergleicher 30A von 1 ermittelt wird. Eine positive Differenz (+) bedeutet somit, dass die Spannung am Punkt 50 kleiner ist als die Spannung am Schutzleiteranschluss 25. Daher muss zur Spannungsregelung ein Strom von einem der Anschlüsse 21, 24 zum Punkt 50 fließen. Da bei der positiven Halbwelle der Phase HOT1 ein entsprechender Strom fließen kann, wird die Stromsteuervorrichtung 41 eingeschaltet („41 ON“). Wenn dagegen bei der positiven Halbwelle des Aktivleiters HOT1 die Differenz U25 - U50 negativ ist, ist die Spannung am Punkt 50 zu hoch, und bei der positiven Halbwelle des Aktivleiters HOT1 erfolgt eine Verbindung mit dem Aktivleiter HOT2 durch Aktivierung der Stromsteuervorrichtung 42. Bei der negativen Halbwelle des Aktivleiters HOT1 kehren sich die Aktivierung der Stromsteuervorrichtungen 41, 42 entsprechend um.
Anstelle der Differenz U25 - U50 kann naturgemäß auch die Differenz U50 - U25 verwendet werden, wobei sich die Vorzeichen entsprechend von plus nach minus bzw. minus nach plus ändern. Dies ergibt sich daraus, dass für die Differenz gilt: $U 50 = U 25 = (U 25 - U 50) .$
8 zeigt die Auswahllogik der Auswahlvorrichtung 32 für einen Anschluss der Vorrichtung 20 an ein Versorgungsnetz 10 mit einem Aktivleiter L1 und einem Neutralleiter N. Die Spannung U21 (Aktivleiter L1) hat eine positive Halbwelle (+) und eine negative Halbwelle (-). Der Neutralleiter N bzw. die Spannung U24 hat relativ zum Schutzleiter PE bzw. zum Anschluss 25 eine Spannung von ca. 0 V. Die Spannungsdifferenz U21 - U24 entspricht vom Vorzeichen her ebenfalls dem Vorzeichen der Spannung U21. Die Auswahl der Stromsteuervorrichtung 41 bzw. 42 kann in gleicher Weise über die Betrachtung der Differenz U25 - U50 einerseits und der Spannung U21 bzw. der Spannungsdifferenz U21 - U24 andererseits erfolgen und entspricht der beschriebenen Auswahl von 7.
Bei einigen einphasigen Versorgungsnetzen 10 wie bspw. in Deutschland mit den Ansprüchen L1 und N ist nicht immer eindeutig durch den Stecker vorgegeben, ob an den jeweiligen Anschlüssen L1 und N oder aber umgekehrt N und L1 anliegen. Die Vorrichtung 20 funktioniert auch, wenn am Anschluss 21 der Neutralleiter N und am Anschluss 24 der Aktivleiter L1 anliegt. Um dies zu erreichen, kann in einem solchen Fall die Spannung U24 zur Auswahl durch die Auswahlvorrichtung 32 verwendet werden, oder es ist die Möglichkeit der Auswertung der Differenz U21 - U24 möglich, die auch bei einer Vertauschung des Aktivleiters L1 und des Neutralleiters N zu einem verwertbaren Ergebnis führt.
Die Auswahllogik funktioniert unabhängig davon, ob zusätzlich Aktivleiter L2, L3 vorhanden sind oder nicht.
9 zeigt eine alternative Auswahllogik für die Auswahlvorrichtung 32, wenn an einen der Anschlüsse 21, 24 ein Neutralleiter N angeschlossen ist. Im Ausführungsbeispiel ist am Anschluss 21 der Aktivleiter L1 angeschlossen, und die Spannung U21 hat daher eine positive Halbwelle (+) und eine negative Halbwelle (-). Der Neutralleiter N ist am Anschluss 24 angeschlossen, und die Spannung U24 beträgt daher ca. 0 Volt. Es kann wie bei 8 die Differenz U21 - U24 berechnet werden, und zusammen mit der Differenz U25 - U50 kann eine Auswahl wie in 8 erfolgen. Da aber mit dem Neutralleiter N bereits ein Anschluss mit niedriger Spannung vorliegt, kann bei Erkennung des Anschlusses des Neutralleiters N alternativ die dem entsprechenden Anschluss zugeordnete Stromsteuervorrichtung 41 bzw. 42 leitend geschaltet werden, und hierdurch wird der Punkt 50 ebenfalls auf eine Spannung gesetzt, welche nah an der Spannung des Schutzleiteranschlusses 25 liegt. Im Ausführungsbeispiel ist der Neutralleiter N mit dem Anschluss 24 verbunden, und daher wird die Stromsteuervorrichtung 42 dauerhaft leitend geschaltet.
10 zeigt eine konkrete Ausführungsform der Stromsteuervorrichtung 41 von 6. Es wird im Folgenden nur auf die Unterschiede zu 6 eingegangen. Die Schalteranordnung 47 hat neben dem ersten Schalter 48 einen zweiten Schalter 148. Die Schalter 48 und 148 sind zueinander parallel geschaltet. Dem Schalter 148 ist eine galvanische Trennvorrichtung 149 zugeordnet, und es sind entsprechende Steueranschlüsse 143A und 143B vorgesehen.
Der Spannungsbegrenzer 45 hat einen Feldeffekttransistor (FET) 160, dessen Drain-Anschluss D verbunden ist mit der Leitung 111, und dessen Source-Anschluss S verbunden ist mit einem Punkt 161. Der Punkt 161 ist über einen Widerstand 162 mit der Schalteranordnung 47 verbunden. Der Gate-Anschluss G des FET 160 ist mit der Leitung 46 verbunden. Ein Kondensator 165 ist zwischen dem Punkt 161 und der Leitung 46 vorgesehen. Bevorzugt ist eine Diode 164 parallel zum Kondensator 165 geschaltet, wobei die Anode zum Punkt 161 hin geschaltet ist. Die Diode 164 wirkt als zusätzlicher Schutz des Gate-Anschlusses G, sie kann aber auch entfallen. Die Leitung 46 ist über eine Spannungsquelle 166 mit der Leitung 112 verbunden.
Im Betrieb erzeugt die Spannungsquelle 166 eine vorgegebene Spannung, bspw. 5 V. Wenn die Spannung am Source-Anschluss S ebenfalls 5 V beträgt, beträgt die Gate-Source-Spannung 0 V, und der FET 160 sperrt. Wenn dagegen die Spannung am Punkt 161 kleiner ist als die Spannung an der Leitung 46, fließt ein Strom über den FET 160 und erhöht hierdurch die Spannung am Punkt 161. Hierdurch wird die Spannung zwischen dem Punkt 161 und der Leitung 112 auf 5 Volt geregelt bzw. begrenzt.
Die Schalter 48 bzw. 148 haben bevorzugt ein weitgehend proportionales Übertragungsverhältnis mit einem vorgegebenen Verstärkungsfaktor. Die Spannung zwischen den Anschlüssen 43A und 43B bzw. die Spannung zwischen den Anschlüssen 143A und 143B bestimmen mit dem vorgegebenen Übersetzungsverhältnis die Stromstärke des durch die Schalter 48 bzw. 148 fließenden Stroms.
Das Vorsehen der beiden Schalter 48 und 148 ist technisch nicht zwingend notwendig, es erleichtert jedoch die Ansteuerung durch die Auswahlvorrichtung 32 von 1.
11 zeigt ein Ausführungsbeispiel der Vorrichtung 20, bei dem die Stromsteuervorrichtungen 41, 42 wie in 10 beschrieben eine Schalteranordnung 47 mit zwei Schaltern 48, 148 aufweisen. Die Ausbildung der Stromsteuervorrichtung 41 entspricht der Ausführungsform von 10, wobei der Spannungsbegrenzer 45 schematisch dargestellt ist. Die Ausbildung der Stromsteuervorrichtung 42 entspricht ebenfalls der Ausführungsform von 10, wobei im Unterschied hierzu die Anschlüsse 43A, 43B am Optokoppler 49 vertauscht sind. Wenn also der Anschluss 43A gegenüber dem Anschluss 43B positiver ist, leitet der Schalter 48 der Stromsteuervorrichtung 41, und der Schalter 48 der Stromsteuervorrichtung 43 ist gesperrt, und umgekehrt. In gleicher Weise sind die Anschlüsse 143A, 143B der Stromsteuervorrichtung 42 im Vergleich zu den Anschlüssen 143A, 143B der Stromsteuervorrichtung 41 vertauscht. Hierdurch ist sichergestellt, dass durch das Signal an den Anschlüssen 43A, 43B maximal einer der Schalter 48 der Stromsteuervorrichtungen 41, 42 aktiviert werden kann, und durch das Signal an den Anschlüssen 143A, 143B kann maximal einer der Schalter 148 der Stromsteuervorrichtungen 41, 42 aktiviert werden.
Der Stromsteuervorrichtung 41 ist ein Kondensator 133 parallel geschaltet, und der Stromsteuervorrichtung 42 ist ein Kondensator 134 parallel geschaltet. Die Kondensatoren 133, 134 ermöglichen auch dann einen Stromfluss über die Stromstellervorrichtung 144, wenn der an den Anschlüssen 21, 24 anliegende Aktivleiter gerade einen Nulldurchgang hat. In diesem Fall kann der benötigte Stromfluss nicht oder nur mit geringer Stromstärke über die Stromsteuervorrichtungen gewährleistet werden.
12 zeigt ein Ausführungsbeispiel der Spannungsregelungsvorrichtung 30 und der Auswahlvorrichtung 32 von 1, welche zum Zusammenwirken mit der Ausführungsform von 11 ausgebildet sind.
Der obere Teil der Schaltung 30, 32 ist mit 200A bezeichnet, und der untere Teil der Schaltung mit 200B. Es wird im Folgenden der obere Teil 200A beschrieben, und der untere Teil 200B kann gleich aufgebaut sein.
Der obere Teil 200A hat einen Vergleicher 201, einen Optokoppler 208 mit einer Diode 215 und einem Schalter 204, eine Diode 203, einen Optokoppler 209 mit einer Diode 213 und einem Schalter 207, eine Diode 206, einen Vergleicher 210 und einen Widerstand 212.
Am Plus-Eingang des Vergleichers 210, also am nicht-invertierenden Eingang, liegt die Spannung U21 des Anschlusses 21 und am Minus-Eingang, also am invertierenden Eingang, die Spannung U24 des Anschlusses 24 an. Der Ausgang 211 des Vergleichers 210 ist über den Widerstand 212, die Diode 213, eine Leitung 214 und die Diode 215 mit dem Schutzleitersymbol 99 verbunden. Die Anoden der Dioden 213, 215 zeigen in Richtung zum Ausgang 211 des Vergleichers 210.
Der Plus-Eingang des Vergleichers 201 ist mit dem Punkt 50 verbunden, so dass die Spannung U50 anliegt. Der Minuseingang des Vergleichers 201 ist mit dem Anschluss 143A und über einen Widerstand 216 mit dem Schutzleitersymbol 99 verbunden, so dass die Spannung U25 des Schutzleiteranschlusses 25 anliegt. Der Ausgang 202 des Vergleichers 201 ist über eine Diode 203 und einen zur Diode 203 antiparallel geschalteten Schalter 204 mit einer Leitung 205 verbunden, und die Leitung 205 ist über die Diode 206 und den zur Diode 206 antiparallel geschalteten Schalter 207 mit dem Anschluss 143B verbunden.
Der untere Teil 200B der Schaltung 30, 32 hat einen Vergleicher 301, eine Diode 303, einen Optokoppler 308, eine Diode 306, einen Optokoppler 309, einen Widerstand 312, einen Widerstand 316 und einen Vergleicher 310. Diese Bauteile entsprechen den Bauteilen 201, 203, 208, 206, 209, 212, 216 und 210, die Bezugsziffern sind also bei den unteren Bauteilen um die Zahl 100 erhöht. Die Verschaltung dieser Bauteile entspricht der Verschaltung des oberen Teils 200A. Im Unterschied zum oberen Teil 200A ist jedoch am Vergleicher 310 die Zuordnung vertauscht, die Spannung U24 liegt also am Plus-Eingang und die Spannung U21 am Minuseingang des Vergleicher 310. Zudem ist der Anschluss 143A des oberen Teils im unteren Teil als 43B vorgesehen, und der Anschluss 143B des oberen Teils ist im unteren Teil als 43A vorgesehen.
Funktionsweise
Über den Vergleicher 210 des oberen Teils 200A erfolgt ein Vergleich der Spannung U21 und der Spannung U24. Wenn die Spannung U21 größer ist als die Spannung U24, kann ein Strom über die Dioden 213, 215 fließen, und die Optokoppler 208, 209 sind aktiviert. Dieser Vergleich U21 - U24 entspricht somit der dritten Spalte in der Auswahllogik von 7 bis 9. Der obere Teil der Schaltung 30, 32 ist bspw. bei einem Anschluss vom Typ US split phase ( 8) für die positive Halbwelle des Aktivleiters HOT1 zuständig, und da beim unteren Teil die Eingänge des Vergleicher 310 im Vergleich zum oberen Teil vertauscht sind, ist der untere Teil der Schaltung 30, 32 für die negative Halbwelle de Aktivleiters HOT1 zuständig.
Der Vergleicher 201 führt einen Vergleich zwischen der Spannung U50 am Punkt 50, die am nichtinvertierenden Eingang anliegt, und der Schutzleiterspannung U25 am Schutzleiteranschluss 25 zuzüglich der durch einen Strom 1201 am Widerstand 216 abfallenden Spannung, die am invertierenden Eingang des Vergleichers 201 anliegt, durch, und der Vergleicher erzeugt den Strom 1201 am Ausgang 202 in Abhängigkeit vom Ergebnis dieses Vergleichs.
Der Vergleicher 201 führt somit dazu, dass die Spannungen an den Eingängen aneinander angeglichen werden. Es gilt also $U 50 = U 25 + I 201 * R 216$
mit
R216: Widerstand 216
Hieraus ergibt sich der Strom 1201 zu $I 201 = (U 50 - U 25) /R 216$
Am Ausgang 202 des Vergleichers 201 entsteht somit als Stellwert ein Strom I201, welcher proportional zur Spannungsdifferenz U50-U25 ist. Wenn die Spannung U50 größer ist als die Spannung U25, kann ein Strom vom Vergleicher 201 über die Leitung 202, die Diode 203, die Leitung 205 und den Schalter 207 zum Anschluss 143B fließen, wenn der obere Teil der Schaltung 30, 32 durch den Vergleicher 210 aktiviert ist, wenn also eine positive Halbwelle am Aktivleiter HOT1 vorliegt.
Im Ergebnis ist das Potenzial am Anschluss 143B größer als am Anschluss 143A. Dies hat bei den Stromsteuervorrichtungen 41, 42 von 11 den Effekt, dass der Schalter 148 der Stromsteuervorrichtung 41 gesperrt ist auf Grund der Diode im Optokoppler 149, dass jedoch der Schalter 148 der Stromsteuervorrichtung 42 leitend geschaltet ist, da dort die Diode des Optokopplers 149 in Durchlassrichtung angeordnet ist. Dies führt zu einem Stromfluss über die zweite Stromsteuervorrichtung 42, und da am Anschluss 24 eine negative Halbwelle vorliegt, kann die Spannung U50, die zu hoch war, erniedrigt werden.
Wenn dagegen die Spannung U50 kleiner ist als die Spannung U25, erzeugt der Vergleicher 201 am Ausgang 202 eine gegenüber dem Plus-Eingang negative Spannung, und es kann ein Strom vom Anschluss 143B über die Diode 206, die Leitung 205 und den Schalter 204 (bei einer positiven Halbwelle) zum Vergleicher 201 fließen. Hierdurch wird der Schalter 148 der Stromsteuervorrichtung 41 leitend geschaltet, und da am Anschluss 21 eine positive Halbwelle vorliegt, kann die Spannung U50, die zu niedrig war, erhöht werden. Der Schalter 148 der Stromsteuervorrichtung 42 bleibt gesperrt.
Der untere Teil 200B der Schaltung 30, 32 funktioniert entsprechend, wobei dieser nur aktiv ist, wenn der Aktivleiter HOT1 eine negative Halbwelle hat bzw. wenn die Spannung U24 größer ist als die Spannung U21. Durch den unteren Teil 200B werden die Schalter 48 der Stromsteuervorrichtungen 41, 42 entsprechend über die Anschlüsse 43A, 43B angesteuert.
Im Ergebnis wird durch den Vergleicher 201 und den Vergleicher 301 eine Regelung der Spannung U50 auf die Spannung U25 durchgeführt. Als Stellwert des Vergleichers 201 wird der Strom 1201 ausgegeben, der - im Rahmen des Stellbereichs - weitgehend proportional zur Spannungsdifferenz ist und zu einer Angleichung der Spannung U50 an die Spannung U25 führt. Alternativ wäre es auch möglich, am Vergleicher 201 (bzw. 301) einen Vergleich zwischen den Spannungen U50 und U25 durchzuführen und die sich ergebende Differenzspannung weiterzuverarbeiten. Für die Ansteuerung der Optokoppler 49, 149 ist jedoch die Ausgabe des Stellwerts als Strom 1201 vorteilhaft.
Die Auswahlvorrichtung 32 ist somit durch vergleichsweise einfache Hardwaremittel implementiert. Naturgemäß ist es auch möglich, die Auswahlvorrichtung 32 mit Hilfe eines Mikrocontrollers zu implementieren. Dieser muss jedoch schnell und sicher arbeiten, und daher ist die gezeigte Hardwarelösung vorteilhaft.
In der Praxis treten beim Versorgungsnetz 10 vom Typ US split phase und auch bei anderen Netzen Unsymmetrien zwischen den einzelnen Aktivleitern auf, beispielsweise unterschiedliche Amplituden. Dies kann bei anderen Lösungen zu Problemen führen. Ein großer Vorteil der in dieser Anmeldung beschriebenen Vorrichtung 20 ist, dass die Spannung am Punkt 50 auch beim Vorhandensein von Unsymmetrien gut geregelt werden kann. Die Vorrichtung 20 ist somit vergleichsweise robust und funktioniert auch unter schlechten Bedingungen.
13 zeigt eine alternative Ausführungsform der Stromstellervorrichtung 144 mit einem ersten Stromsteller 144A und einem zweiten Stromsteller 144B, welche parallel verschaltet und dazu ausgebildet sind, über den ersten Stromsteller 144A den Kompensationsstrom 62 zu erzeugen und über den zweiten Stromsteller 144B den Teststrom 262 zu erzeugen.
Insbesondere bei großen Unterschieden in der Größenordnung zwischen dem Teststrom 262 und dem Kompensationsstrom 62 (beispielsweise Faktor 100 bei kontinuierlichen Testströmen) ist es sehr aufwändig, einen Stromsteller bereitzustellen, der für beide Größenordnungen als Stromsteller geeignet ist. Die Testströme für den Schleifenwiderstand sind mit einem für die Kompensationsströme ausgelegten Stromsteller schwer aufzulösen.
Naturgemäß sind im Rahmen der vorliegenden Erfindung vielfältige Abwandlungen und Modifikationen möglich.
Zwei Stromsteuervorrichtungen 41, 42 sind grundsätzlich ausreichend. Zur Erhöhung der maximal möglichen Leistung oder bei ungewöhnlichen Versorgungsnetzen können auch den übrigen Anschlüssen 22, 23 von 1 ganz oder teilweise entsprechende Stromsteuervorrichtungen zugeordnet werden.
Das Vorsehen der galvanischen Trennvorrichtung 49 erleichtert das Ansteuern der einzelnen Schalter. Es sind auch andere Ansteuerschaltungen möglich, die jedoch häufig einen höheren Schaltungsaufwand erfordern.
Als Vergleicher können beispielsweise Operationsverstärker verwendet werden.
Die galvanische Trennvorrichtung 49 kann zusätzlich mit einer Darlington-Stufe versehen werden, um einen höheren Maximalstrom zu ermöglichen.
ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur

DE 102013226023 A1 [0002]
DE 102012205038 A1 [0003]
DE 102018121320 A1 [0004]
DE 102018104916 A1 [0004]
DE 102018118259 A1 [0005]

Claims

Vorrichtung (20) zum Anschluss an ein Versorgungsnetz (10) mit aktiven Leitern (L1, L2, L3, N; HOT1, HOT2; L1, N) und einem Schutzleiter (PE), welche Vorrichtung (20) eine Spannungsregelungsvorrichtung (30), eine Kompensationsstromerzeugungsvorrichtung (60), eine Schleifenimpedanz-Messvorrichtung (120), eine Stromstellervorrichtung (144), einen ersten Punkt (50), mindestens zwei erste Anschlüsse (21, 24) zum Anschluss von aktiven Leitern (L1, L2, L3, N; HOT1, HOT2; L1, N) und einen Schutzleiteranschluss (25) zum Anschluss eines Schutzleiters (PE) aufweist, welche Spannungsregelungsvorrichtung (30) dazu ausgebildet ist, eine erste Spannung (U50) am ersten Punkt (50) auf eine zweite Spannung (U25) am Schutzleiteranschluss (25) zu regeln, welcher Spannungsregelungsvorrichtung (30) zur Beeinflussung der ersten Spannung (U50) am ersten Punkt (50) mindestens zwei Stromsteuervorrichtungen (41, 42) zugeordnet sind, welche Stromsteuervorrichtungen (41, 42) jeweils mit einem zugeordneten ersten Anschluss (21; 24) und mit dem ersten Punkt (50) verbunden und dazu ausgebildet sind, in Abhängigkeit von einem von der Spannungsregelungsvorrichtung (30) beeinflussten Ansteuersignal (43A, 43B; 143A; 143B) einen Stromfluss zwischen dem ersten Punkt (50) und dem zugeordneten ersten Anschluss (21, 24) zu ermöglichen oder zu unterbinden, welche Stromstellervorrichtung (144) zwischen dem vorgegebenen Punkt (50) und dem Schutzleiteranschluss (25) verschaltet ist, welcher Kompensationsstromerzeugungsvorrichtung (60) die Stromstellervorrichtung (144) zugeordnet ist, und welche Kompensationsstromerzeugungsvorrichtung (60) dazu ausgebildet ist, der Stromstellervorrichtung (144) ein Kompensationsstromvorgabesignal (I_COMP_S) zuzuführen und über die Stromstellervorrichtung (144) einen Kompensationsstrom (62) zwischen dem Schutzleiteranschluss (25) und dem ersten vorgegebenen Punkt (50) zu erzeugen, welche Schleifenimpedanz-Messvorrichtung (120) eine Signalerfassungsanordnung (131) und eine Auswertevorrichtung (130) aufweist, und welcher Schleifenimpedanz-Messvorrichtung (120) die Stromstellervorrichtung (144) zugeordnet ist, welche Schleifenimpedanz-Messvorrichtung (120) dazu ausgebildet ist, der Stromstellervorrichtung (144) ein Teststromvorgabesignal (I_T_S) zuzuführen und über die Stromstellervorrichtung (144) bei Anschluss eines Versorgungsnetzes (10) einen Teststrom (262) in einer ersten Stromschleife (81, 84) zu erzeugen, welche erste Stromschleife (81, 84) die Stromstellervorrichtung (144), den Schutzleiteranschluss (25), das Versorgungsnetz (10), mindestens einen der ersten Anschlüsse (21, 24), den ersten Punkt (50) und wieder die Stromstellervorrichtung (144) umfasst, welche Signalerfassungsanordnung (131) dazu ausgebildet ist, ein erstes Signal (SIG1; SIG2; SIG1, SIG2) an mindestens einem vorgegebenen ersten Punkt (21; 24; 21, 24) der ersten Stromschleife (81, 84) zu erfassen und der Auswertevorrichtung (130) ein Signalerfassungsanordnungssignal (SIG1; SIG3) zuzuführen, welches erste Signal (SIG1) eine erste Information über die Impedanz der ersten Stromschleife (81, 84) aufweist, und welches Signalerfassungsanordnungssignal (SIG1; SIG3) abhängig ist vom ersten Signal (SIG1).
Vorrichtung nach Anspruch 1, bei welcher die Stromstellervorrichtung (144) einen Stromsteller aufweist, über den sowohl der Kompensationsstrom (62) als auch der Teststrom (262) erzeugt wird.
Vorrichtung nach Anspruch 1, bei welcher die Stromstellervorrichtung (144) einen ersten Stromsteller (144A) und einen zweiten Stromsteller (144B) aufweist, welche parallel verschaltet und dazu ausgebildet sind, über den ersten Stromsteller (144A) den Kompensationsstrom (62) zu erzeugen und über den zweiten Stromsteller (144B) den Teststrom (262) zu erzeugen.
Vorrichtung nach Anspruch 3, bei welcher die Kompensationsstromerzeugungsvorrichtung (60) dazu ausgebildet ist, einen Kompensationsstrom zu ermöglichen, der mindestens 70 mA beträgt, der bevorzugt mindestens 100 mA beträgt, und bei welcher die Schleifenimpedanz-Messvorrichtung (120) dazu ausgebildet ist, einen kontinuierlichen Teststrom (262) oder einen gepulsten Teststrom (262) zu erzeugen, wobei im Falle eines kontinuierlichen Teststroms (262) der Teststrom bevorzugt zu keinem Zeitpunkt größer als 10 mA ist und weiter bevorzugt zu keinem Zeitpunkt größer als 3 mA ist.
Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, bei welcher die Kompensationsstromerzeugungsvorrichtung (60) dazu eingerichtet ist, als Teststrom ein Wechselstromsignal zu erzeugen, welches Wechselstromsignal bevorzugt eine vorgegebene Testfrequenz aufweist, welche vorgegebene Testfrequenz bevorzugt im Bereich 75 Hz bis 625 Hz liegt, weiter bevorzugt im Bereich 100 Hz bis 590 Hz.
Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, bei welcher der Spannungsregelungsvorrichtung (30) zur Beeinflussung der Spannung (U50) am ersten Punkt (50) mindestens zwei Stromsteuervorrichtungen (41, 42) zugeordnet sind.
Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, bei welcher mindestens eine der Stromsteuervorrichtungen (41, 42) eine Schalteranordnung (47) aufweist, welche Schalteranordnung (47) einen ersten Schalter (48) umfasst, welche Schalteranordnung (47) durch das zugeordneten Ansteuersignal (43A, 43B; 143A; 143B) ansteuerbar ist und dazu ausgebildet ist, in einem ersten Zustand (Z1) einen Stromfluss zwischen dem ersten Punkt (50) und dem zugeordneten ersten Anschluss (21; 24) zu ermöglichen, und in einem zweiten Zustand (Z2) den Stromfluss zwischen dem ersten Punkt (50) und dem zugeordneten ersten Anschluss (21; 24) zu verhindern.
Vorrichtung nach Anspruch 7, bei welcher die Schalteranordnung (47) dazu ausgebildet ist, im ersten Zustand (Z1) die Größe des Stromflusses in Abhängigkeit von der Regelabweichung (U_DIFF) der Spannungsregelungsvorrichtung (30) zu beeinflussen.
Vorrichtung nach Anspruch 7 oder 8, bei welcher die Spannungsregelungsvorrichtung (30) über mindestens eine galvanische Trennvorrichtung (49) mit der Schalteranordnung (47) verbunden ist, welche galvanische Trennvorrichtung bevorzugt als Optokoppler oder als Transformator ausgebildet ist.
Vorrichtung nach einem der Ansprüche 7 bis 9, bei welcher die Schalteranordnung (47) einen zweiten Schalter (148) aufweist, welcher zweite Schalter (148) parallel geschaltet ist zum ersten Schalter (48), wobei die Spannungsregelungsvorrichtung (30) bevorzugt dazu ausgebildet ist, den Stromfluss über den ersten Schalter (48) zu beeinflussen, wenn die Phase am zugeordneten ersten Anschluss (21; 24) eine positive Halbwelle aufweist, und den Stromfluss über den zweiten Schalter (148) zu beeinflussen, wenn die Phase am zugeordneten ersten Anschluss (21; 24) eine negative Halbwelle aufweist.
Vorrichtung nach einem der Ansprüche 7 bis 10, bei welcher mindestens eine der Stromsteuervorrichtungen (41, 42) einen Brückengleichrichter (100) aufweist, welcher Brückengleichrichter (100) einen ersten Brückengleichrichteranschluss (113), einen zweiten Brückengleichrichteranschluss (114), eine erste Leitung (111), eine zweite Leitung (112) und die Schalteranordnung (47) aufweist, welcher erste Brückengleichrichteranschluss (113) mit dem zugeordneten ersten Anschluss (21; 24) verbunden ist, welcher zweite Brückengleichrichteranschluss (114) mit dem ersten Punkt (50) verbunden ist, welcher Brückengleichrichter (100) dazu ausgebildet ist, - einen Stromfluss von mindestens einem der Brückengleichrichteranschlüsse (113, 114) zur ersten Leitung (111) zu ermöglichen, aber einen Stromfluss von der ersten Leitung (111) zu den Brückengleichrichteranschlüssen (113, 114) zu verhindern, - einen Stromfluss von der zweiten Leitung (112) zu mindestens einem der Brückengleichrichteranschlüsse (113, 114) zu ermöglichen, aber einen Stromfluss von den Brückengleichrichteranschlüssen (113, 114) zur zweiten Leitung (112) zu verhindern, - im ersten vorgegebenen Zustand (Z1) der Schalteranordnung einen Stromfluss zwischen dem ersten Brückengleichrichteranschluss (113) und dem zweiten Brückengleichrichteranschluss (114) in mindestens eine Richtung zu ermöglichen, und - im zweiten vorgegebenen Zustand (Z2) der Schalteranordnung (47) einen Stromfluss zwischen den zwei Brückengleichrichteranschlüssen (113, 114) zu verhindern.
Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, bei welcher mindestens eine der Stromsteuervorrichtungen (41, 42) dazu ausgebildet ist, einen Stromfluss zwischen dem ersten Punkt (50) und dem zugeordneten ersten Anschluss (21, 24) in beide Richtungen zu ermöglichen.
Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, bei welcher zu mindestens einer der Stromsteuervorrichtungen (41, 42) ein Kondensator (133, 134) parallel geschaltet ist.
Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, welche mindestens eine Spannungsmessvorrichtung (35, 36) aufweist, welche Spannungsmessvorrichtung (35, 36) dazu ausgebildet ist, in Abhängigkeit von der Spannung an mindestens einem der ersten Anschlüsse (21, 24) einen die Spannung charakterisierenden Spannungsmesswert zu erfassen, und bei welcher die Spannungsregelungsvorrichtung (30) dazu ausgebildet ist, die Stromsteuervorrichtungen (41, 42) in Abhängigkeit von dem Spannungsmesswert anzusteuern.
Vorrichtung nach Anspruch 14, bei welcher die Spannungsregelungsvorrichtung (30) einen ersten Spannungsregler (201) und einen zweiten Spannungsregler (301) aufweist, und bei welcher die Spannungsregelungsvorrichtung (30) in Abhängigkeit vom Spannungsmesswert (U21, U24; U21-U24) entweder den ersten Regler (201) oder den zweiten Regler (301) aktiviert.
Vorrichtung nach Anspruch 14 oder 15, bei welcher die mindestens eine Spannungsmessvorrichtung (35, 36) eine erste Spannungsmessvorrichtung (35) und eine zweite Spannungsmessvorrichtung (36) umfasst, und bei welcher die Spannungsregelungsvorrichtung (30) dazu ausgebildet ist, die Stromsteuervorrichtungen (41, 42) in Abhängigkeit von der Differenz des Spannungsmesswerts der ersten Spannungsmessvorrichtung (35) und des Spannungsmesswerts der zweiten Spannungsmessvorrichtung (36) anzusteuern.
Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, bei welcher die ersten Anschlüsse (21, 24) im Betrieb derart an ein Versorgungsnetz anschließbar sind, dass an einem der ersten Anschlüsse (21) eine erste Phase (HOT1) und an einem anderen der ersten Anschlüsse (24) eine zweite Phase (HOT2) anliegt, welche zweite Phase (HOT2) um 180° phasenverschoben zur ersten Phase ist.
Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, welche dritte Leitungen (151, 152, 153, 154) und eine Differenzstromerfassungsvorrichtung (17) aufweist, welche dritten Leitungen (151, 152, 153, 154) zwischen den ersten Anschlüssen (21, 22, 23, 24) und Verbraucheranschlüssen (158) vorgesehen sind, und welche Differenzstromerfassungsvorrichtung (17) dazu ausgebildet ist, einen den Differenzstrom in den dritten Leitungen (151, 152, 153, 154) charakterisierenden Differenzstrom wert (I_DIFF) zu bestimmen und der Kompensationsstromerzeugungsvorrichtung (60) zuzuführen, welche Kompensationsstromerzeugungsvorrichtung (60) dazu ausgebildet ist, in Abhängigkeit vom Differenzstrom wert (I_DIFF) das Kompensationsstromvorgabesignal (I_COMP_S) zu erzeugen.
Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, bei welcher die Differenzstromerfassungsvorrichtung (17) außerhalb des direkten Strompfads zwischen der Stromstellervorrichtung (144) und dem Schutzleiteranschluss (25) vorgesehen ist, um eine Beeinflussung des Differenzstromwerts (I_DIFF) durch den Teststrom (262) oder durch den Kompensationsstrom (62) zu verringern oder zu verhindern.
Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, welche dazu ausgebildet ist, zumindest zeitweise eine gleichzeitige Erzeugung eines Kompensationsstroms (62) und eines Teststroms (262) zu ermöglichen.