DE19710161A1

DE19710161A1 - Schaltung zur stufenlosen direkten oder indirekten Variation des durch einen von einer Netz-Gleich- oder Wechselspannung oder einer beliebigen Kombination derselben betriebenen Verbraucher fließenden Gleich- und/oder Wechselstroms

Info

Publication number: DE19710161A1
Application number: DE19710161A
Authority: DE
Inventors: Peter Hofstetter; Thomas Schneider
Original assignee: Ascom Frako GmbH
Current assignee: Delta Energy Systems Switzerland AG
Priority date: 1997-03-12
Filing date: 1997-03-12
Publication date: 1998-09-24
Anticipated expiration: 2017-03-13
Also published as: DE19710161C2

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft eine Schaltung zur stu fenlosen direkten oder indirekten Variation des durch einen von einer Netz-Gleich- oder -Wechselspannung oder einer beliebigen Kombination derselben betriebenen Verbraucher fließenden Gleich- und/oder Wechselstroms, mit dem Netz, das eine Eingangsspannung U_ein mit einer beliebi gen Form und Frequenz f_Netz zur Verfügung stellt, und dem Verbraucher, der über die Schaltung am Netz angeschlossen ist.

Zur Regulierung der Energieabgabe von netzbetriebenen Ge räten (Verbraucher oder Last genannt), wie z. B. Heizungen, die aus Widerständen mit Ohmscher Charakteristik bestehen und einen mehr oder weniger linearen Verlauf der Tempera tur-Widerstandskennlinie aufweisen, werden verschiedene Verfahren eingesetzt. Ein derartiges Verfahren stellt die Phasenanschnittsteuerung dar, bei der beide Netzspan nungs-Halbwellen teilweise ausgeblendet und damit die an dem Verbraucher effektiv anliegende Spannung reduziert wird. Die an den Verbraucher abgegebene Leistung kann mit tels der Phasenanschnittsteuerung durch Verändern des Pha senwinkels zwischen 0 bis 100% variiert werden.

Ein weiteres derartiges Verfahren stellt die Voll- oder Halbwellenpaketsteuerung dar, bei der mehrere Spannungs voll- oder -halbwellen ausgeblendet werden. Die im Mittel an dem Verbraucher anliegende Spannung wird damit redu ziert. Auch mit diesem Verfahren kann die an einen Ver braucher abgegebene mittlere Leistung zwischen 0 bis 100% variiert werden.

Ab dem 1. Juni 1998 müssen alle neu in Verkehr gebrachten Geräte die Normen zur Begrenzung von Oberschwingungen (EN61000-3-2 und EN61000-3-4; Harmonische der Netzfre quenz) und zur Begrenzung von Flicker (EN61000-3-3; Net zeinbrüche aufgrund von Belastungsänderungen) einhalten. Diese Normen gelten für alle zum Anschluß an das öffentliche Niederspannungs-Verteilernetz vorgesehenen Geräte mit bis zu 16 A je Phasenleiter (EN61000-3-2) bzw. mit mehr als 16 A je Phasenleiter (EN61000-3-4). Damit fallen unter anderem auch Geräte, die ausschließlich für gewerbliche Zwecke bestimmt sind, in diese Normen. Für Geräte, die vor dem 1. Juni 1998 der EN60555-2 entsprochen haben, gelten diese Normen ab dem 1. Januar 2001.

Durch die Phasenanschnittansteuerung bzw. Voll- oder Halb wellenpaketsteuerung weist der Netzstrom neben der Grundwelle mit der Netzfrequenz f_Netz Subharmonische und Oberschwingungen auf, deren Frequenzen Teiler bzw. Viel fache der Netzfrequenz f_Netz sind, so daß die Möglichkeit der Einhaltung der Normen EN61000-3-2 bzw. EN61000-3-4 grundsätzlich fraglich ist. Die Normen EN61000-3-2 und EN61000-3-4 legen die Grenzwerte und Meßverfahren für diese Oberschwingungsanteile fest. Dabei werden die Geräte entsprechend ihrer Leistung, Funktionalität und Kurvenform des aufgenommenen Netzstroms in verschiedene Klassen (Klasse A bis D) eingeteilt und damit den gültigen Grenz werten zugeordnet.

Die Norm EN61000-3-3 definiert Meßverfahren und Grenzwerte für Spannungsänderungen am öffentlichen Netz (220-250 V/50 Hz), die durch ein Gerät erzeugt werden. Diese Span nungsänderungen werden durch Änderungen in der Netzbela stung hervorgerufen. Dabei wird eine definierte Netzimpe danz vorausgesetzt, an der durch die Belastung von Geräten ein Spannungsabfall auftritt. Die Höhe des dynamischen und statischen Spannungsabfalls und der Wiederholraten sind die Kriterien für die Prüfung. Die Grenzwerte dieser Norm beruhen hauptsächlich auf dem subjektiven Empfinden von Flicker im Licht von 230 Volt/60 Watt-Glühlampen, der durch Schwankungen der Versorgungsspannung hervorgerufen wird. Die oben beschriebenen Verfahren (Phasenanschnittsteuerung und Voll-Halbwellenpacketsteuerung) bringen auch bezüglich der Einhaltung der in dieser Norm geforderten Grenzwerte Probleme. Es ist nämlich möglich, daß durch eine Halb- oder Vollwellenpaketsteuerung im Teillastbe reich (an einem Verbraucher anliegende Spannung U_Last < Ein gangsspannung U_ein), bei dem der Verbraucher am Netz peri odisch zu- und abgeschaltet wird, sich aufgrund der Net zimpedanz eine Netzspannungsschwankung einstellt, die sich z. B. an der Raumbeleuchtung störend auswirkt (Licht flackert). Wird ein Verbraucher mit stark nichtlinearem Ver halten (Kaltleiter wie Glühlampen, Heizungen etc.) ver wendet, ergibt sich bei jedem neuen Einschalten eine Stromüberhöhung, wodurch der Effekt noch zusätzlich ver stärkt wird.

Der Erfindung fliegt somit die Aufgabe zugrunde, eine gat tungsgemäße Schaltung bereitzustellen, durch die Ober schwingungen und Flicker im Netz vermieden werden.

Erfindungsgemäß wird diese Aufgabe gelöst durch einen Tiefpaßfilter, der zur Erzielung eines kontinuierlich fließenden Eingangsstroms I_ein dient, eine Spule, die in Reihe zu dem Verbraucher angeschlossen ist, einen ersten Wechselstromschalter, der zu dem Verbraucher und der Spule parallel angeschlossen ist, einen zweiten, mit einer gegenüber der Netzfrequenz f_Netz höheren Schaltfrequenz ansteuerbaren Wechselstromschalter, der zu dem Verbraucher in Reihe angeschlossen ist, und eine Regeleinrichtung zur direkten oder indirekten Regelung des durch den Ver braucher fließenden Gleich- und/oder Wechselstroms I_Last, die einen Erfassungsteil zur direkten oder indirekten Er fassung des durch den Verbraucher fließenden Ist-Gleich- und/oder -Wechselstroms I_Last,ist, einen Sollwerteingabeteil zur direkten oder indirekten Eingabe des Sollwerts des durch den Verbraucher fließenden Gleich- und/oder Wechsel stroms I_Last,soll und einen Ansteuerteil umfaßt, der den zweiten Wechselstromschalter mit einer zur Erzeugung des Soll-Gleich- oder -Wechselstroms I_Last,soll geeigneten Schalt frequenz und einem geeigneten Tastverhältnis τ ein- und ausschaltet.

Gemäß einer besonderen Ausführungsform kann vorgesehen sein, daß der Erfassungsteil einen Stromwandler zur direk ten Erfassung des durch den Verbraucher fließenden Ist- Gleich- und/oder -Wechselstroms I_{Last, ist} und der Eingabe teil eine Einrichtung zur direkten Eingabe des Sollwerts des durch den Verbraucher fließenden Gleich- und/oder Wechselstroms I_{Last, soll} umfaßt.

Alternativ kann auch vorgesehen sein, daß der Erfassungs teil eine Einrichtung zur Erfassung der an dem Verbraucher anliegenden Ist-Gleich- und/oder -Wechselspannung U_Last,ist, die über zwei Leitungen parallel zu dem Verbraucher ange schlossen ist, und der Eingabeteil eine Einrichtung zur Eingabe des Sollwerts der an dem Verbraucher anliegenden Gleich- und/oder Wechselspannung U_Last,soll umfaßt. Eine der artige Schaltung umfaßt somit eine Spannungsregelung anstelle einer Stromregelung und ist bei linearen Verbrau chern genauso geeignet, die obengenannten Normen zu erfül len.

Dabei kann die Schaltung gekennzeichnet sein durch einen ersten Wechselstromschalter in Form von zwei ansteuer baren, jeweils zu dem Verbraucher und der Spule parallel angeschlossenen Gleichstromschaltern in Kombination mit jeweils einer in Reihe angeschlossenen Diode, wobei die Gleichstromschalter-Diode-Kombinationen zueinander anti parallel angeschlossen sind, und eine Ansteuer- und Syn chronisiereinrichtung zur Ansteuerung und zur zu der Pola rität oder Eingangsspannung U_ein synchronen Umschaltung der in zueinander entgegengesetzten Schaltzuständen be findlichen Gleichstromschalter, die zur Erfassung der Po larität der Eingangsspannung netzseitig parallel zur Ein gangsspannung U_ein angeschlossen ist und zwei Ansteuerlei tungen aufweist, die jeweils mit einem der Gleichstrom schalter zur Ansteuerung desselben verbunden sind.

Andererseits kann die Schaltung auch gekennzeichnet sein durch einen ersten und zweiten Wechselstromschalter jeweils in Form eines echten Wechselstromschalters, die invers zueinander nicht netzsynchron ansteuerbar sind. Bei einem echten Wechselstromschalter erübrigt sich eine auf wendige Netzsynchronisierung der beiden Gleichstromschal ter. Unter echtem Wechselstromschalter ist zu verstehen, daß dieser nicht aus zwei antiparallelen Gleichstromschaltern besteht.

Vorzugsweise gilt für die Frequenz der Netzspannung f_Netz ≧ 0 Hz.

Dabei kann vorgesehen sein, daß die Frequenz f_Netz der Netz spannung 50-60 Hz beträgt.

Andererseits kann die Frequenz f_Netz der Netzspannung 16,67 Hz betragen.

In einer besonderen Ausführungsform der Erfindung kann vorgesehen sein, daß der Tiefpaßfilter mindestens einen zu dem Netz parallel angeschlossenen Kondensator umfaßt.

Günstigerweise umfaßt der Tiefpaßfilter eine Kombination von mindestens einer stromkompensierten oder nicht strom kompensierten Spule und mindestens einem Kondensator. Ins besondere kann dabei vorgesehen sein, daß mindestens ein Kondensator ein X-Kondensator ist.

Es kann auch vorgesehen sein, daß mindestens ein Kondensa tor ein Y-Kondensator ist.

Vorteilhafterweise ist die Kombination mehrstufig. Die Art der Kombination hängt von der Leistung, der Schaltfrequenz und dem geforderten Entstörgrad ab.

Günstigerweise ist parallel zu der Spule eine zur Span nungsbegrenzung geeignete Beschaltung angeschlossen. Dies kann z. B. bei einer Netzunterbrechung im Spannungsmaximum sehr wichtig sein, um die Schaltung nicht zu gefährden. Insbesondere kann ein Varistor parallel zu der Spule ange schlossen sein. Der Varistor kann bei Bedarf die in der Spule gespeicherte Energie aufnehmen.

Andererseits kann ein Kondensator parallel zu der Spule angeschlossen sein.

Wiederum kann auch vorgesehen sein, daß eine RCD-Beschal tung parallel zu der Spule angeschlossen ist.

Ferner kann vorgesehen sein, daß mindestens einer der Gleichstromschalter mindestens einen MOSFET-Transistor um faßt.

Andererseits kann auch vorgesehen sein, daß mindestens einer der Gleichstromschalter mindestens einen Bipolar transistor umfaßt.

Alternativ kann auch vorgesehen sein, daß mindestens einer der Gleichstromschalter mindestens einen IGBT umfaßt.

Alternativ kann auch vorgesehen sein, daß mindestens einer der Gleichstromschalter mindestens einen GTO (Gate Turn Off) umfaßt.

Alternativ kann auch vorgesehen sein, daß mindestens einer der Gleichstromschalter mindestens einen MCT (MOS Control led Thyristor) umfaßt.

Wiederum alternativ kann auch vorgesehen sein, daß mindes tens einer der Gleichstromschalter mindestens einen Thyristor umfaßt.

Alternativ kann auch vorgesehen sein, daß mindestens einer der Gleichstromschalter mindestens einen Triac umfaßt.

Gemäß einer besonderen Ausführungsform der Erfindung umfaßt die Ansteuer- und Synchronisiereinrichtung für jeden Gleichstromschalter einen Ansteuer-Optokoppler, der von einer jeweiligen an das Netz angeschlossenen Stromquelle angesteuert wird, zur Ansteuerung desselben.

Dabei kann vorgesehen sein, daß die Stromquellen jeweils einen Depletion MOSFET-Transistor umfassen. Derartige Stromquellen führen bereits bei extrem niedriger Netzspan nung, d. h. nur kurz nach dem Spannungsnulldurchgang den für die Ansteuer-Optokoppler notwendigen Strom und ermög lichen somit eine minimale Totzeit zwischen den Ansteuer signalen für die beiden Gleichstromschalter.

Alternativ können die Stromquellen jeweils einen Enhance ment MOSFET-Transistor umfassen.

Andererseits können die Stromquellen jeweils einen Bipo lartransistor umfassen.

Günstigerweise steuern die Ansteuer-Optokoppler ausgangs seitig das Gate des jeweiligen MOSFET-Transistors an. Ins besondere kann dabei vorgesehen sein, daß die Ansteuer- Optokoppler das Gate über eine Treiberstufe des jeweiligen MOSFET-Transistors ansteuern.

Gemäß einer alternativen Ausführungsform der Erfindung um faßt die Ansteuer- und Synchronisiereinrichtung für jeden Gleichstromschalter einen Transformator zur Ansteuerung desselben.

Gemäß einer weiteren alternativen Ausführungsform der Er findung umfaßt die Ansteuer- und Synchronisiereinrichtung für jeden Gleichstromschalter einen integrierten Treiber baustein zur Ansteuerung desselben.

Darüber hinaus kann vorgesehen sein, daß der zweite Wech selstromschalter mindestens einen MOSFET-Transistor umfaßt.

Alternativ kann auch vorgesehen werden, daß der zweite Wechselstromschalter mindestens einen Bipolartransistor umfaßt.

Andererseits kann auch vorgesehen sein, daß der zweite Wechselstromschalter mindestens einen IGBT umfaßt.

Gemäß einer besonderen Ausführungsform der Erfindung kann vorgesehen sein, daß der zweite Wechselstromschalter zwei gegensinnig in Reihe geschaltete MOSFET-Transistoren um faßt.

Dabei kann vorgesehen sein, daß der zweite Wechselstrom schalter weitere zu den beiden MOSFET-Transistoren parallel geschaltete Transistoren umfaßt. Damit werden höhere Leistungen erreicht.

Ferner kann dabei vorgesehen sein, daß die Transistoren an dem Gate über Vorwiderstände direkt parallel geschaltet sind und über eine gemeinsame Ansteuerleitung von dem Ansteuerteil mit dem gleichen Ansteuersignal angesteuert werden.

Gemäß einer weiteren besonderen Ausführungsform der Erfin dung kann vorgesehen sein, daß die Regeleinrichtung über eine Leitung an einen Shunt angeschlossen ist, der zwis chen den beiden MOSFET-Transistoren in Reihe angeschlossen ist. Damit wird eine Stromüberwachung geschaffen, die bei Bedarf in die Regelung der an dem Verbraucher anliegenden Gleich- und/oder Wechselspannung U_Last eingreift.

Alternativ kann auch vorgesehen sein, daß die Regelein richtung über eine Leitung an einen Stromwandler ange schlossen ist. Ein Stromwandler weist vor allem bei höhe ren Leistungen durch geringere Verluste einen Vorteil gegenüber einem Shunt auf.

Vorzugsweise liegt der Bezugspunkt (Ground) für die Strom erfassung und -regelung an der Source des zweiten Wechsel stromschalters. Dies ermöglicht eine einfachere Ansteue rung.

Ferner kann vorgesehen sein, daß die Schaltfrequenz des zweiten Wechselstromschalters im Bereich von einigen 100 Hz bis mehreren 100 kHz liegt. Von der Schaltfrequenz des zweiten Wechselstromschalters ist nur die Spule direkt abhängig. Bei zu niedriger Schaltfrequenz wird die Spule mechanisch sehr groß. Bei zu hoher Frequenz (kleine Spule) entstehen große Schaltverluste im zweiten Wechsel stromschalter.

Insbesondere kann dabei vorgesehen sein, daß die Schalt frequenz des zweiten Wechselstromschalters im Bereich von 1 kHz bis 500 kHz liegt.

Vorzugsweise beträgt die Schaltfrequenz des zweiten Wech selstromschalters 50 kHz.

Schließlich kann vorgesehen sein, daß der Sollwerteingabe teil eine frei definierbare Schnittstelle zur Programmie rang des durch den Verbraucher fließenden Gleich- und/oder Wechselstroms I_Last bzw. der an dem Verbraucher anliegenden Gleich- oder Wechselspannung U_Last im Bereich von 0 bis 100% des Eingangsstroms bzw. der Eingangsspannung U_ein umfaßt.

Der Erfindung liegt die überraschende Erkenntnis zugrunde, daß durch die Verwendung von zwei Wechselstromschaltern und einer geeigneten Ansteuerung derselben der von einem in bestimmten Grenzen linearen Verbraucher von einem sinusförmigen Netz aufgenommene Strom einen sinusförmigen Verlauf aufweist, d. h. im Netz keine Oberschwingungen des Netzstroms vorhanden sind, und der Strom in jedem Ar beitspunkt einen kontinuierlichen Verlauf aufweist, wodurch Schaltvorgänge vermieden werden, die zu Flicker führen könnten.

Gemäß einer besonderen Ausführungsform kann die an den Verbraucher zur Verfügung gestellte Spannung bzw. der durch den Verbraucher fließende Strom über eine frei de finierbare Schnittstelle (z. B. digital parallel, digital seriell, PWM, analog etc.) im Bereich zwischen 0% und 100% der Eingangsspannung bzw. des Eingangsstroms programmiert werden. Dabei erreicht z. B. eine 1,2 kW-Schaltung einen Wirkungsgrad zwischen 85% (kleiner Verbraucher mit unge fähr 100 W) und 98% (größter Verbraucher mit ungefähr 1200 W). Es ist auch ein Betrieb des Verbrauchers mit einer Gleichspannungsversorgung oder mit einer kombinierten Gleich- und Wechselspannungsversorgung möglich, während auf der Netzseite die obengenannten Normen eingehalten werden. Ein Wechselspannungsbetrieb des Verbrauchers ist bei bestimmten Verbrauchertypen (z. B. Infrarot-Heizröhren) notwendig, da sich ein Gleichspannungsbetrieb (z. B. durch eine Materialdrift von einer Elektrode zur anderen) in Form einer deutlichen Verkürzung der Lebensdauer des Verbrauchertyps negativ auswirken kann. Die Schaltung ver hält sich vereinfacht dargestellt wie ein verlustloser, programmierbarer Wechselstromwiderstand.

Die Schaltung kann für alle netzbetriebenen Verbraucher eingesetzt werden, deren aufgenommene Leistung in beliebi gen Schritten zwischen 0 bis 100% variiert werden soll. Die Schaltung eignet sich dabei besonders für alle Arten von Heizungen mit Ohmscher, teilweise nichtlinearer Cha rakteristik, wie z. B. Heizlampen und -widerstände für in dustrielle und sonstige Zwecke, allgemeine Heizöfen, Heiz platten, Dimmer, Wechselstromsteller, Vorschaltgeräte und ähnliches. Die Vorteile zeigen sich besonders dann, wenn diese Verbraucher bisher in einer Art von 2-Punkt-Regelung (Phasenanschnittsteuerung, Halb- oder Vollwellenpaket steuerung, oder ähnliches) betrieben worden sind, um einen Teillastbetrieb zu erzeugen, und die Verbraucher nun an die neuen Normen angepaßt werden müssen. Die Schaltung ermöglicht den Übergang von einem bisher geschalteten 2- Punkt-Betrieb in einen modernen Permanent-Betrieb mit extrem hohen Wirkungsgrad in jedem Arbeitspunkt. Dabei werden die Anforderungen der Normen EN61000-3-2, EN61000-3-3 und EN61000-3-4 in idealer Weise erfüllt, weil in jedem beliebigen Arbeitspunkt ein kontinuierlicher sinus förmiger Stromfluß gewährleistet wird.

Weitere Merkmale und Vorteile der Erfindung ergeben sich aus den Ansprüchen und aus der nachstehenden Beschreibung, in der ein Ausführungsbeispiel anhand der schematischen Zeichnungen im einzelnen erläutert ist. Dabei zeigt:

Fig. 1 schematisch eine Ausführungsform der erfindungsge mäßen Schaltung, die eine Spannungsregeleinrichtung und einen ersten Wechselstromschalter in Form von zwei anti parallelen Gleichstromschaltern umfaßt,

Fig. 2 Ansteuersignale und Spannungsverläufe beim Betrieb der in Fig. 1 gezeigten Schaltung,

Fig. 3 den Schaltplan eines Teils einer konkreten Ausfüh rungsform der in Fig. 1 gezeigten Schaltung,

Fig. 4 Ansteuersignale zur Netzsynchronisierung von zwei antiparallelen Gleichstromschaltern in Abhängigkeit von der Netzspannung,

Fig. 5 schematisch eine weitere Ausführungsform der erfin dungsgemäßen Schaltung, die eine Stromregeleinrichtung und einen ersten Wechselstromschalter in Form von zwei anti parallelen Gleichstromschaltern umfaßt,

Fig. 6 schematisch eine weitere Ausführungsform der erfin dungsgemäßen Schaltung, die einen ersten Wechselstrom schalter in Form eines echten Wechselstromschalters um faßt, und

Fig. 7 Ansteuersignale und Strom- und Spannungsverläufe beim Betrieb der in Fig. 6 gezeigten Schaltung.

Fig. 1 zeigt einen von einem Netz mit einer Eingangswech selspannung U_ein mit einer Netzfrequenz f_Netz (50 Hz) betrie benen Verbraucher 10. Weiterhin ist ein Tiefpaßfilter 12 in Form eines Kondensators zu dem Netz parallel und eine Spule 14 zu dem Verbraucher 10 in Reihe angeschlossen. Die an dem Verbraucher 10 anliegende Spannung U_Last läßt sich durch die erfindungsgemäße Schaltung stufenlos im Bereich von 0 bis 100% der Eingangswechselspannung U_ein variieren. Die Schaltung umfaßt einen ersten Wechselstromschalter 16, einen zweiten, mit einer gegenüber der Netzfrequenz f_Netz höheren Schaltfrequenz ansteuerbaren Wechselstromschalter 32, eine Ansteuer- und Synchronisiereinrichtung 26 und eine Regeleinrichtung 34 zur Regelung der an dem Verbrau cher 10 anliegenden Wechselspannung U_Last.

Der erste Wechselstromschalter 16 umfaßt zwei ansteuerba re, jeweils zu dem Verbraucher 10 und der Spule 14 paral lel angeschlossene Gleichstromschalter 18 und 20, die als Schutz gegenüber Umkehrspannungen jeweils durch eine in Reihe angeschlossene Diode 22 bzw. 24 ergänzt sind, wobei die Gleichstromschalter-Diode-Kombinationen 18 und 22 bzw. 20 und 24 zueinander antiparallel angeordnet sind. Über den zweiten Wechselstromschalter 32 wird die Schaltung in beiden Stromrichtungen an der Wechselspannung des Netzes betrieben. Die Ansteuer- und Synchronisiereinrichtung 26 dient zur Ansteuerung und zur zu der Polarität der Ein gangsspannung U_ein synchronen Umschaltung der in zueinander entgegengesetzten Schaltzuständen befindlichen Gleich stromschalter 18 und 20, ist zur Erfassung der Polarität der Eingangsspannung U_ein netzseitig parallel zur Ein gangsspannung U_ein angeschlossen und weist zwei Ansteuer leitungen 28, 30 auf, die jeweils mit einem der Gleich stromschalter 18 und 20 zur Ansteuerung derselben verbun den sind.

Der zweite Wechselstromschalter 32 ist zu dem Verbraucher (10) in Reihe angeschlossen. Über den zweiten Wechselstromschalter 32 wird die Spule 14 in beiden Strom richtungen aufmagnetisiert. Je nach Polarität der Ein gangswechselspannung U_ein wird der entsprechende Gleichstromschalter 18 bzw. 20 aktiviert, damit die Spule 14 bei ausgeschaltetem zweiten Wechselstromschalter 32 über den Verbraucher 10 abmagnetisieren kann. Der Gleichstromschalter 18 wird während der negativen Netzhalbwelle eingeschaltet (siehe auch Fig. 2), der Gleichstrom schalter 20 während der positiven Netzhalbwelle (siehe auch Fig. 2). Das bedeutet, daß die Gleichstromschalter 18 und 20 exakt synchron zur Polarität der Eingangswechselspannung U_ein umgeschaltet werden.

Die Regeleinrichtung 34 umfaßt einen Spannungserfassungs teil zur Erfassung der an dem Verbraucher 10 anliegenden Ist-Wechselspannung U_Last,ist, der über zwei Leitungen 36, 38 parallel zu dem Verbraucher 10 angeschlossen ist, einen Spannungssollwerteingabeteil zur Eingabe des Sollwerts der an den Verbraucher 10 anliegenden Wechselspannung U_Last,soll und einen Ansteuerteil, der den zweiten Wechselstromschal ter 32 mit einem zur Erzeugung der Soll-Wechselspannung U_{Last, soll} geeigneten Schaltfrequenz und einem geeigneten Tastverhältnis τ (Einschaltdauer/Periodendauer) ein- und ausschaltet. Dazu wird das Tastverhältnis τ bei konstanter Schaltfrequenz variiert.

Mittels eines Shunt 40 oder eines geeigneten Stromwandlers wird der Strom durch den zweiten Wechselstromschalter 32 erfaßt und proportional der Regeleinrichtung 34 über die Leitung 39 zugeführt.

In einem stationären Arbeitspunkt, bei dem die Wechsel spannung an dem Verbraucher 0 < U_Last < U_ein beträgt, wird der zweite Wechselstromschalter 32 mit einer festen Schaltfrequenz an- und ausgeschaltet. Für einen Anstieg der Spannung U_Last wird das Tastverhältnis τ (Einschaltdau er/Periodendauer) vergrößert, bis bei einer maximalen Spannung von U_Last = U_ein der zweite Wechselstromschalter 32 permanent eingeschaltet bleibt. Um die Spannung U_Last abzu senken, wird das Tastverhältnis τ bis zu dem Wert 0 verkleinert, bei dem die Spannung U_Last = 0 ist (zweiter Wechselstromschalter 32 ausgeschaltet). Die Schaltfrequenz für den zweiten Wechselstromschalter 32 braucht nicht an die Netzfrequenz f_Netz gekoppelt zu werden und liegt im vor liegenden Beispiel im Bereich zwischen 50-100 kHz. Der parallel geschaltete Kondensator 12 dient dazu, trotz der Abtastung des Netzstromes mit der Schaltfrequenz des zwei ten Wechselstromschalters 32 einen kontinuierlich fließen den Eingangsstrom zu erreichen.

Die Synchronisterung der Ansteuersignale für die Gleich stromschalter 18 und 20 zur Netzfrequenz f_Netz ist von ent scheidender Bedeutung. Bei Überlappung der Ansteuersignale oder einer Phasenverschiebung zur Netzfrequenz f_Netz entste hen Kurzschlußpfade. Bei verzögerter Aktivierung der Frei laufpfade oder Netzausfällen (worst case im Spannungsmaxi mum) kann die Spule 14 nicht kontrolliert abmagnetisieren und würden undefinierte Spannungsspitzen entstehen, die jedoch von einem zu der Spule 14 parallelen Varistor 15 begrenzt werden.

Die Regeleinrichtung 34 erfaßt die Spannung U_Last an dem Verbraucher, vergleicht den Wert mit dem Sollwert U_Last,soll und stellt entsprechend der Differenz ein entsprechendes Tastverhältnis τ für den zweiten Wechselstromschalter 32 ein. Um eine Stromüberwachung herzustellen, die bei Bedarf in die Regelung eingreift, wird die stromproportionale Spannung am Shunt 40 erfaßt und der Regelung zugeführt. Der Bezugspunkt (Ground) des Stromerfassungsteils liegt an der Source 42 des zweiten Wechselstromschalters 32.

Als Gleich- und Wechselstromschalter 18, 20, 32 dienen MOSFET-Transistoren. Es kann jedoch auch jede andere Art von Transistoren, wie z. B. Bipolartransistoren oder IGBT, etc. verwendet werden.

In Fig. 2 sind die Ansteuersignale für die Gleichstrom schalter 18, 20 und den zweiten Wechselstromschalter 32 sowie die zugehörigen Ströme in Abhängigkeit von der Zeit t dem zeitlichen Verlauf der Eingangsspannung U_ein gegen übergestellt. Die Schaltfrequenz für den zweiten Wechsel stromschalter 32 ist bewußt sehr klein gewählt, um die Signalverläufe besser darstellen zu können. Die Ansteuersignale zeigen einen stationären Arbeitspunkt, bei dem 0 < U_Last < U_ein beträgt. Der zweite Wechselstromschalter 32 wird mit einer festen Schaltfrequenz (Schaltzustände EIN, AUS) angesteuert. Über den zweiten Wechselstromschal ter 32 fließt entsprechend der Eingangswechselspannung U_ein und der Schaltfrequenz ein pulsförmiger Strom I_{Schalter 32}, der der Sinusform der Eingangswechselspannung U_ein folgt. Der Strom I_Spule in der Spule 14 verläuft dagegen bedingt durch die Auf- und Abmagnetisierung, unterlagert von der Sinuskurve der Eingangswechselspannung U_ein, dreieckförmig. Der Strom durch die Spule 14 bildet sich an dem Verbrau cher mit Ohmscher Charakteristik ohne weitere Verformung als Spannung U_Last ab. Das bedeutet, daß auch dem Verbrau cher 10 eine sinusförmige Spannung zur Verfügung steht. Mit zunehmender Schaltfrequenz des zweiten Wechselstrom schalters 32 wird die Restwelligkeit in dem Spulenstrom I_Spule, die der Sinuskurve überlagert ist, kleiner und die Sinusform wird sehr gut erreicht. Durch zusätzliche Befil terung von Ein- und Ausgangsstrom erreichen beide Ströme und damit auch die Spannungen einen sinusförmigen Verlauf.

Die an dem Verbraucher 10 anliegende Wechselspannung U_Last kann über das Tastverhältnis τ des zweiten Wechselstrom schalters 32 direkt proportional eingestellt werden. Dabei fließt kontinuierlich Strom. Bei einem Verbraucher mit Ohmscher Charakteristik bildet sich die sinusförmige Ein gangswechselspannung U_ein ohne Phasenverschiebung oder zu sätzliche nichtlineare Verzerrungen mit gleicher Frequenz wieder sinusförmig an dem Verbraucher ab (Power-Factor = 1; cos ϕ = 1). Das bedeutet, daß die Forderung nach einem kontinuierlichen, sinusförmigen Strom ohne Phasenverschie bung und Verzerrungen von der erfindungsgemäßen Schaltung erfüllt wird. Die erfindungsgemäße Schaltung enthält nur sehr wenige Bauteile im Pfad, der den Verbraucherstrom führt (Spule 14 und zweiter Wechselstromschalter 32, bzw. abwechselnd Diode 22, Gleichstromschalter 18 und Diode 24, Gleichstromschalter 20). Mit dieser Schaltung wird deshalb auch ein sehr hoher Wirkungsgrad erreicht (bis zu 98%). Die an den Verbraucher 10 abgegebene Energie läßt sich nahezu verlustlos zwischen 0 bis 100% extern variieren.

Fig. 3 zeigt ein weiter konkretisiertes Beispiel für die in Fig. 1 gezeigte Schaltung. Die Konkretisierung bezieht sich im wesentlichen auf die Ansteuer- und Synchronisier einrichtung (Netzsynchronisierung). Der in Fig. 3 gezeigte zweite Wechselstromschalter 32 umfaßt zwei gegensinnig in Reihe geschaltete MOSFET-Transistoren (T1, T2). Um höhere Leistungen zu erreichen, können optional weitere Transi storen parallel geschaltet werden. Diese Transistoren sind am Gate über Vorwiderstände direkt parallel geschaltet und werden alle mit dem gleichen Ansteuersignal betrieben.

Für jede Netzhalbwelle steht ein Freilaufpfad zur Verfü gung, der netzsynchron aktiviert oder deaktiviert wird. Der Freilaufpfad für die positive Netzhalbwelle besteht aus einem Gleichstromschalter 20 in Form eines MOSFET- Schalters und einer Diode 24. Als Treiberstufe für den Gleichstromschalter 20 sind die Transistoren T10 und T11 vorhanden. Das Ansteuersignal der Ansteuer- und Synchroni siereinrichtung wird über einen Optokoppler 46 angekop pelt. Die notwendige Ansteuerspannung für die Treiberstufe wird direkt als der Netzspannung über eine Stromquelle T7, R11 erzeugt. Eine Z-Diode ZD2 und ein Kondensator C3 die nen der Begrenzung und Speicherung der Ansteuerenergie.

Der Freilaufpfad für die negative Netzhalbwelle besteht aus einem Gleichstromschalter 18 in Form eines MOSFET- Schalters und einer Diode 22. Als Treiberstufe für den Gleichstromschalter 18 sind die Transistoren T8 und T9 vorhanden. Das Ansteuersignal von der Ansteuer- und Syn chronisiereinrichtung wird über einen Optokoppler 44 ange koppelt. Die notwendige Ansteuerspannung für die Treiber stufe wird von einer Gleichrichterbrücke D21-D24 über eine Stromquelle T14, R10 erzeugt. Das Potential dieser Hilfs spannung bezüglich der Netzeingangsspannung ändert sich sprungförmig mit jedem Schaltvorgang der Wechselstrom schaltstufe mit den Kondensatoren C1 und C2 erfolgt eine Gleichspannungsabkopplung. Eine Z-Diode ZD1 und ein Kon densator C4 dienen der Begrenzung und Speicherung der An steuerenergie.

Es steht somit für jede Netzhalbwelle eine Stromquelle 48, 50 zur Verfügung, die den jeweiligen Ansteuer-Optokopp ler 44, 46 des entsprechenden Freilaufpfads ansteuert. Die se Stromquellen-Optokoppler-Kombinationen sind direkt an der Netzspannung angeordnet. Um den Nulldurchgang der Netzspannung möglichst genau als Umschaltpunkt für die Freilaufpfade zu finden und nur eine minimale Totzeit zwi schen beiden Steuersignalen für die Gleichstromschalter 18, 20 zu erreichen, werden Stromquellen 48, 50 eingesetzt, die bereits bei extrem geringer Netzspannung, d. h. nur kurz nach dem Spannungsnulldurchgang, den für die Ansteu er-Optokoppler 44, 46 notwendigen Strom führen. Mit den Stromquellen 48 (negative Netzhalbwelle) und 50 (positive Netzhalbwelle), die jeweils einen Depletion MOSFET-Transi stor umfassen, können hervorragende Werte erreicht werden. Da der Depletion Transistor einen passiv leitenden Kanal besitzt, genügt die Schwellspannung der Ansteuer-Optokopplerdiode und der Schutzdiode D3 bzw. D4, um die Steuerung zu aktivieren. Die Totzeit im Spannungsnulldurchgang be trägt mit dieser Anordnung bei einem 230 Volt rms/50 Hz- Netz nur ca. ±20 µs (siehe Fig. 4). Das bedeutet, daß bei einer Momentanspannung von nur 2 Volt die beiden Freilauf pfade umgeschaltet werden. Mit derart kleinen Spannungs werten bleibt die Energie in der Spule 14 so gering, daß für die Schaltung keine Gefahr besteht. Mit dieser Konfi guration der Ansteueranordnung wird die Schlüsselfunktion der Schaltung ideal gelöst.

Zur Regelung der an dem Verbraucher anliegenden Spannung U_Last wird mit einem Differenzverstärker die Ist-Spannung U_Last,ist an den Verbraucher proportional erfaßt und geeig net aufbereitet. Ein nachfolgender Regler vergleicht den Ist-Spannungswert U_Last, ist mit einem geforderten Sollwert U_Last,soll und gibt die Abweichung an einen Schaltregler weiter. Zur Strombegrenzung wird die Spannung am Shunt- Widerstand 40 erfaßt aufbereitet und proportional an den Schaltregler, weitergegeben. Bei Überschreiten eines bes timmten Schwellwerts bricht der Schaltregler den momen tanen Schaltimpuls ab und startet danach entsprechend der Schaltfrequenz des zweiten Wechselstromschalters den nächsten Schaltimpuls (Puls by Puls Limitation).

Fig. 5 zeigt schematisch eine weitere Ausführungsform der erfindungsgemäßen Schaltung, die eine Stromregeleinrich tung 34 und einen ersten Wechselstromschalter 16 in Form von zwei antiparallelen Gleichstromschaltern 18 und 20 umfaßt. Eine Stromregelung kann insbesondere bei stark nichtlinearen Verbrauchertypen gegenüber einer Spannungs regelung deutliche Vorteile bieten, da für die Einhaltung der Normen EN61000-3-2, EN61000-3-3 und EN61000-3-4 die Ströme von entscheidender Bedeutung sind. Im folgenden soll im wesentlichen nur auf die Unterschiede zu der in Fig. 1 gezeigten Ausführungsform eingegangen werden. Bei dieser Ausführungsform wird nicht der Sollwert der an einem Verbraucher 10 anliegenden Spannung U_Last,soll sondern der Sollwert für den durch den Verbraucher 10 fließenden Strom I_Last,soll über einen Eingabeteil der Regeleinrichtung 34 vorgegeben. Der Ist-Gleich- und/oder -Wechselstromwert des durch den Verbraucher 10 fließenden Stroms I_Last,ist wird über die Leitung 36 und einen geeigneten Stromwandler 52 erfaßt. Ein Ansteuerteil der Regeleinrichtung 34 steuert dann den zweiten Wechselstromschalter 32 mit einem zur Erzeugung des Sollstroms geeigneten Tastverhältnis τ bei einer konstanten Schaltfrequenz an. Die Stromerfassung mit dem Shunt 40 kann weiterhin als Spitzenstrombegrenzung verwendet werden.

Fig. 6 zeigt schematisch eine weitere Ausführungsform der erfindungsgemäßen Schaltung, die einen ersten Wechsel stromschalter 6 in Form eines echten Wechselstromschal ters umfaßt. Bei einem echten Wechselstromschalter erübrigt sich eine Netzsynchronisierung der beiden Gleich stromschalter. Unter echtem Wechselstromschalter ist zu verstehen, daß dieser nicht wie in den Fig. 1 und 5 aus zwei antiparallelen Gleichstromschaltern 18 und 20 be steht. Die zwei echten Wechselstromschalter 16 und 32 wer den zueinander invers ein- bzw. ausgeschaltet. Im folgen den soll wiederum nur auf die Unterschiede zu den Fig. 1 und 5 eingegangen werden. Die in Fig. 6 gezeigte Regelein richtung 34 kann sowohl zur Spannungs- als auch zur Strom regelung vorgesehen sein. Diesbezüglich ist auch ein für die Stromregelungsvariante erforderlicher Stromwandler 52 eingezeichnet. Die Form, Frequenz f_Netz und der Verlauf der Eingangsspannung U_ein unterliegen im Prinzip keinen Beschränkungen. Die Spule 14 wird in beiden Stromrichtun gen über den zweiten Wechselstromschalter 32 aufmag netisiert. Während der zweite Wechselstromschalter 32 ein geschaltet ist (Aufmagnetisierung der Spule 14), bleibt der erste Wechselstromschalter 16 ausgeschaltet, um keinen Kurzschlußpfad zu bilden (siehe auch Fig. 7). Wenn der zweite Wechselstromschalter 32 ausgeschaltet wird, muß der erste Wechselstromschalter 16 eingeschaltet werden (siehe auch Fig. 7), um für beide Stromrichtungen die Abmag netisierung der Spule 14 zu gewährleisten. Die beiden ersten und zweiten Wechselstromschalter 16 und 32 werden somit invers zueinander ein- bzw. ausgeschaltet. Der Strom I_Last und die Spannung U_Last an dem Verbraucher 10 sind iden tisch mit dem Strom und der Spannung bei den in Fig. 1 und 5 gezeigten Ausführungsformen. Die an dem Verbraucher 10 anliegende Spannung U_Last oder der durch den Verbraucher 10 fließende Strom I_Last wird wie bisher über das Tastver hältnis τ des zweiten Wechselstromschalters 32 einges tellt. Bei der maximalen Spannung U_Last = U_ein bleibt der zweite Wechselstromschalter 32 permanent eingeschaltet und der erste Wechselstromschalter 16 ausgeschaltet. Bei der minimalen Spannung U_Last = 0 bleibt der zweite Wechselstromschalter 32 ausgeschaltet und der erste Wech selstromschalter 16 permanent eingeschaltet.

Die Ansteuerung des ersten Wechselstromschalters 16 kann dabei wie folgt aussehen: Das Ansteuersignal und die Ansteuerenergie können über einen Transformator zu dem ersten Wechselstromschalter 16 übertragen werden. Dabei kann durchaus auch die Möglichkeit genutzt werden, das eigentliche Steuersignal (vgl. Fig. 7) zur Übertragung auf einen hochfrequenten Träger aufzumodulieren. Eine Alter native besteht im Einsatz von integrierten Treiberbau steinen, die eine entsprechende Potentialdifferenz zwis chen Steuer- und Treiberkreis zulassen.

Fig. 7 zeigt die Ansteuersignale und Strom- und Spannungs verläufe beim Betrieb der in Fig. 6 gezeigten Schaltung.

Die erfindungsgemäße Schaltung erfüllt die Anforderungen der oben erläuterten Normen EN61000-3-2, EN61000-3-3 und EN61000-3-4 und weist minimale Verluste, einen maximalen Wirkungsgrad, keinen Blindstrom, keine Phasendrift, keine Nichtlinearität, kontinuierlichen Stromfluß ohne periodische oder aperiodische Unterbrechungen in allen Lastpunkten und einen Regelbereich von 0 bis 100% der Ein gangsspannung U_ein auf. Wird zwischen zwei Arbeitspunkten, z. B. durch eine Sprungfunktion, gewechselt, so ist eine Anpassung der Spannungssollwertvorgabe an den verwendeten Verbrauchertyp (z. B. trapezförmige Sollwertvorgabe) sin nvoll. Bei einer digitalen Sollwertvorgabe durch einen Mikroprozessor können derartige verbrauchertypische Daten einmal ermittelt und je nach Konfiguration der Endanwen dung z. B. in ROM-Speichern abgelegt werden. Es gilt also herauszufinden, mit welcher maximalen Schaltdynamik (Ände rungsgeschwindigkeit von Sollwerten) der Verbraucher be trieben werden kann, damit die Konformität zur Norm EN61000-3-3 nicht verletzt wird. Die Einschränkung zur Einhaltung dieser Norm wird nicht mehr von der Schaltung (vorgeschalteter Wandler) bestimmt, sondern liegt nun ein zig und allein beim eingesetzten Verbrauchertyp, den es zu charakterisieren gilt. Liegen diese Daten fest, die die theoretisch maximale Sollwertdynamik beschreiben, kann der Verbraucher auch tatsächlich mit dieser Grenzdynamik ideal betrieben werden.

Die in der vorangehenden Beschreibung, in der Zeichnung sowie in den Ansprüchen offenbarten Merkmale der Erfindung können sowohl einzeln als auch in beliebigen Kombinationen für die Verwirklichung der Erfindung in ihren verschiede nen Ausführungsformen wesentlich sein.

Bezugszeichenliste

10

Verbraucher

12

Tiefpaßfilter

14

Spule

15

Varistor

16

erster Wechselstromschalter

18

,

20

Gleichstromschalter

22

,

24

Diode

26

Ansteuer- und Synchronisiereinrichtung

28

,

30

Ansteuerleitung

32

zweiter Wechselstromschalter

34

Regeleinrichtung

36

,

38

,

39

Leitung

40

Shunt

42

Source

44

,

46

Ansteuer-Optokoppler

48

,

50

Stromquelle

52

Stromwandler

Claims

1. Schaltung zur stufenlosen direkten oder indirekten Variation des durch einen von einer Netz-Gleich- oder -Wechselspannung oder einer beliebigen Kombination derselben betriebenen Verbraucher fließenden Gleich- und/oder Wechselstroms, mit

- dem Netz, das eine Eingangsspannung U_ein mit einer beliebigen Form und Frequenz f_Netz zur Verfügung stellt, und
- dem Verbraucher (10), der über die Schaltung am Netz angeschlossen ist,
gekennzeichnet durch
- einen Tiefpaßfilter (12), der zur Erzielung eines kon tinuierlich fließenden Eingangsstroms I_ein dient,
- eine Spule (14), die in Reihe zu dem Verbraucher (10) angeschlossen ist,
- einen ersten Wechselstromschalter (16), der zu dem Verbraucher (10) und der Spule (14) parallel angeschlossen ist,
- einen zweiten, mit einer gegenüber der Netzfrequenz f_Netz höheren Schaltfrequenz ansteuerbaren Wechselstromschal ter (32), der zu dem Verbraucher (10) in Reihe ange schlossen ist, und
- eine Regeleinrichtung (34) zur direkten oder indirekten Regelung des durch den Verbraucher (10) fließenden Gleich- und/oder Wechselstroms I_Last, die einen Erfassungsteil zur direkten oder indirekten Erfassung des durch den Verbraucher (10) fließenden Ist-Gleich- und/oder -Wechselstroms I_Last,ist, einen Sollwerteingabeteil zur direkten oder indirekten Eingabe des Sollwerts des durch den Verbraucher (10) fließenden Gleich- und/oder Wechselstroms I_Last,soll und einen An steuerteil umfaßt, der den zweiten Wechselstromschalter (32) mit einer zur Erzeugung des Soll-Gleich- und/oder -Wechselstroms I_Last,soll geeigneten Schaltfrequenz und einem geeigneten Tastverhältnis τ ein- und ausschaltet.

2. Schaltung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Erfassungsteil einen Stromwandler (52) zur direkten Erfassung des durch den Verbraucher (10) fließenden ist- Gleich- und/oder -Wechselstroms I_Last,ist und der Eingabeteil eine Einrichtung zur direkten Eingabe des Sollwerts des durch den Verbraucher (10) fließenden Gleich- und/oder Wechselstroms I_Last,soll umfaßt.

3. Schaltung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Erfassungsteil eine Einrichtung zur Erfassung der an dem Verbraucher (10) anliegenden Ist-Gleich- und/oder -Wechselspannung U_Last,ist, die über zwei Leitungen (36, 38) parallel zu dem Verbraucher (10) angeschlossen ist, und der Eingabeteil eine Einrichtung zur Eingabe des Sollwerts der an dem Verbraucher (10) anliegenden Gleich- und/oder Wechselspannung U_Last,soll umfaßt.

4. Schaltung nach einem der vorangehenden Ansprüche, gekennzeichnet durch einen ersten Wechselstromschalter (16) in Form von zwei ansteuerbaren, jeweils zu dem Verbraucher (10) und der Spule (14) parallel angeschlossenen Gleichstromschaltern (18, 20) in Kombination mit jeweils einer in Reihe angeschlossenen Diode (22 bzw. 24), wobei die Gleichstromschalter-Diode- Kombinationen (18 und 22 bzw. 20 und 24) zueinander antiparallel angeschlossen sind, und eine Ansteuer- und Synchronisiereinrichtung (26) zur Ansteuerung und zur zu der Polarität oder Eingangsspannung U_ein synchronen Umschaltung der in zueinander entgegengesetzten Schaltzuständen befindlichen Gleichstromschalter (18, 20), die zur Erfassung der Polarität der Eingangsspannung netzseitig parallel zur Eingangsspannung U_ein angeschlossen ist und zwei Ansteuerleitungen (28, 30) aufweist, die jeweils mit einem der Gleichstromschalter (18, 20) zur Ansteuerung desselben verbunden sind.

5. Schaltung nach einem der Ansprüche 1 bis 3, gekennzeichnet durch einen ersten und zweiten Wechselstromschalter (16, 32) jeweils in Form eines echten Wechselstromschalters, die invers zueinander und nicht netzsynchron ansteuerbar sind.

6. Schaltung nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß für die Frequenz der Netzspannung f_Netz ≧ 0 Hz gilt.

7. Schaltung nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß die Frequenz f_Netz der Netzspannung 50-60 Hz beträgt.

8. Schaltung nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß die Frequenz f_Netz der Netzspannung 16,67 Hz beträgt.

9. Schaltung nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß der Tiefpaßfilter (12) mindestens einen zu dem Netz parallel angeschlossenen Kondensator umfaßt.

10. Schaltung nach einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, daß der Tiefpaßfilter (12) eine Kombination von mindestens einer stromkompensierten oder nicht stromkompensierten Spule und mindestens einem Kondensator umfaßt.

11. Schaltung nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, daß mindestens ein Kondensator ein X-Kondensator ist.

12. Schaltung nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, daß mindestens ein Kondensator ein Y-Kondensator ist.

13. Schaltung nach einem der Ansprüche 10 bis 12, dadurch gekennzeichnet, daß die Kombination mehrstufig ist.

14. Schaltung nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß parallel zu der Spule (14) eine zur Spannungsbegrenzung geeignete Beschaltung angeschlossen ist.

15. Schaltung nach Anspruch 14, dadurch gekennzeichnet, daß ein Varistor (15) parallel zu der Spule (14) angeschlossen ist.

16. Schaltung nach Anspruch 14, dadurch gekennzeichnet, daß ein Kondensator parallel zu der Spule (14) angeschlossen ist.

17. Schaltung nach Anspruch 14, dadurch gekennzeichnet, daß eine RCD-Beschaltung parallel zu der Spule (14) angeschlossen ist.

18. Schaltung nach einem der Ansprüche 4 und 6 bis 17 mit Rückbezug auf Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß mindestens einer der Gleichstromschalter (18, 20) mindestens einen MOSFET-Transistor umfaßt.

19. Schaltung nach einem der Ansprüche 4 und 6 bis 17 mit Rückbezug auf Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß mindestens einer der Gleichstromschalter (18, 20) mindestens einen Bipolartransistor umfaßt.

20. Schaltung nach einem der Ansprüche 4 und 6 bis 17 mit Rückbezug auf Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß mindestens einer der Gleichstromschalter (18, 20) mindestens einen IGBT umfaßt.

21. Schaltung nach einem der Ansprüche 4 und 6 bis 17 mit Rückbezug auf Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß mindestens einer der Gleichstromschalter (18, 20) mindestens einen GTO umfaßt.

22. Schaltung nach einem der Ansprüche 4 und 6 bis 17 mit Rückbezug auf Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß mindestens einer der Gleichstromschalter (18, 20) mindestens einen MCT umfaßt.

23. Schaltung nach einem der Ansprüche 4 und 6 bis 17 mit Rückbezug auf Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß mindestens einer der Gleichstromschalter (18, 20) mindestens einen Thyristor umfaßt.

24. Schaltung nach einem der Ansprüche 4 und 6 bis 17 mit Rückbezug auf Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß mindestens einer der Gleichstromschalter (18, 20) mindestens einen Triac umfaßt.

25. Schaltung nach einem der Ansprüche 4 und 6 bis 24 mit Rückbezug auf Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Ansteuer- und Synchronisiereinrichtung (26) für jeden Gleichstromschalter (18, 20) einen Ansteuer-Optokoppler (44, 46), der von einer jeweiligen Stromquelle (48, 50) angesteuert wird, zur Ansteuerung desselben umfaßt.

26. Schaltung nach Anspruch 25, dadurch gekennzeichnet, daß die Stromquellen (48, 50) jeweils einen Depletion MOSFET-Transistor umfassen.

27. Schaltung nach Anspruch 25, dadurch gekennzeichnet, daß die Stromquellen (48, 50) jeweils einen Enhancement MOSFET-Transistor umfassen.

28. Schaltung nach Anspruch 25, dadurch gekennzeichnet, daß die Stromquellen (48, 50) jeweils einen Bipolartransistor umfassen.

29. Schaltung nach einem der Ansprüche 25 bis 27, dadurch gekennzeichnet, daß die Ansteuer-Optokoppler (44, 46) ausgangsseitig das Gate des jeweiligen MOSFET-Transistors ansteuern.

30. Schaltung nach einem der Ansprüche 25 bis 27 und 29, dadurch gekennzeichnet, daß die Ansteuer-Optokoppler (44, 46) das Gate über eine Treiberstufe des jeweiligen MOSFET- Transistors ansteuern.

31. Schaltung nach einem der Ansprüche 4 und 6 bis 24 mit Rückbezug auf Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Ansteuer- und Synchronisiereinrichtung (26) für jeden Gleichstromschalter (18, 20) einen Transformator zur Ansteuerung desselben umfaßt.

32. Schaltung nach einem der Ansprüche 4 und 6 bis 24 mit Rückbezug auf Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Ansteuer- und Synchronisiereinrichtung (26) für jeden Gleichstromschalter (18, 20) einen integrierten Treiberbaustein zur Ansteuerung desselben umfaßt.

33. Schaltung nach einem der vorangehenden Ansprüche, da durch gekennzeichnet, daß der zweite Wechselstromschalter (32) mindestens einen MOSFET-Transistor umfaßt.

34. Schaltung nach einem der Ansprüche 1 bis 32, dadurch gekennzeichnet, daß der zweite Wechselstromschalter (32) mindestens einen Bipolartransistor umfaßt.

35. Schaltung nach einem der Ansprüche 1 bis 32, dadurch gekennzeichnet, daß der zweite Wechselstromschalter (32) mindestens einen IGBT umfaßt.

36. Schaltung nach einem der Ansprüche 1 bis 33, dadurch gekennzeichnet, daß der zweite Wechselstromschalter (32) zwei gegensinnig in Reihe geschaltete MOSFET-Transistoren umfaßt.

37. Schaltung nach Anspruch 36, dadurch gekennzeichnet, daß der zweite Wechselstromschalter (32) weitere zu den MOSFET-Transistoren parallel geschaltete Transistoren um faßt.

38. Schaltung nach Anspruch 36 oder 37, dadurch gekenn zeichnet, daß die Transistoren an dem Gate über Vorwider stände direkt parallel geschaltet sind und über eine gemeinsame Ansteuerleitung von dem Ansteuerteil mit dem gleichen Ansteuersignal angesteuert werden.

39. Schaltung nach einem der Ansprüche 36 bis 38, dadurch gekennzeichnet, daß die Regeleinrichtung (34) über eine Leitung (39) an einen Shunt (40) angeschlossen ist, der zwischen den beiden MOSFET-Transistoren in Reihe angeschlossen ist.

40. Schaltung nach einem der Ansprüche 36 bis 38, dadurch gekennzeichnet, daß die Regeleinrichtung (34) über eine Leitung (39) an einen Stromwandler angeschlossen ist.

41. Schaltung nach Anspruch 39 oder 40, dadurch gekennzeichnet, daß der Bezugspunkt (Ground) für die Stromerfassung und -regelung an der Source (42) des zweiten Wechselstromschalters (32) liegt.

42. Schaltung nach einem der vorangehenden Ansprüche, da durch gekennzeichnet, daß die Schaltfrequenz des zweiten Wechselstromschalters (32) im Bereich von einigen 100 Hz bis mehreren 100 kHz liegt.

43. Schaltung nach Anspruch 42, dadurch gekennzeichnet, daß die Schaltfrequenz des zweiten Wechselstromschalters (32) im Bereich von 1 kHz bis 500 kHz liegt.

44. Schaltung nach Anspruch 43, dadurch gekennzeichnet, daß die Schaltfrequenz des zweiten Wechselstromschalters (32) 50 kHz beträgt.

45. Schaltung nach einem der vorangehenden Ansprüche, da durch gekennzeichnet, daß der Eingabeteil eine frei definierbare Schnittstelle zur Programmierung des durch den Verbraucher (10) fließenden Gleich- und/oder Wechselstroms I_Last bzw. der an dem Verbraucher (10) anliegenden GLeich- und/oder Wechselspannung U_Last im Bereich von 0% bis 100% des Eingangsstroms I_ein bzw. der Eingangsspannung U_ein umfaßt.