DE19710161C2 - 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 - Google Patents

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft eine Schaltung zur stufenlosen direkten oder indirekten Variation des durch einen von einer Netz-Gleich- oder -Wechselspannung oder einer beliebi­ gen Kombination derselben betriebenen Verbraucher fließenden Gleich- und/oder Wechsel­ stroms.

Zur Regulierung der Energieabgabe von netzbetriebenen Geräten (Verbraucher oder Last ge­ nannt), wie z. B. Heizungen, die aus Widerständen mit Ohmscher Charakteristik bestehen und einen mehr oder weniger linearen Verlauf der Temperatur-Widerstandskennlinie aufwei­ sen, werden verschiedene Verfahren eingesetzt. Ein derartiges Verfahren stellt die Phasenan­ schnittsteuerung dar, bei der beide Netzspannungs-halbwellen teilweise ausgeblendet und damit die an dem Verbraucher effektiv anliegende Spannung reduziert wird. Die an den Ver­ braucher abgegebene Leistung kann mittels der Phasenanschnittsteuerung durch Verändern des Phasenwinkels zwischen 0 bis 100% variiert werden.

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

Ab dem 1. Juni 1998 müssen alle neu in Verkehr gebrachten Geräte die Normen zur Begren­ zung von Oberschwingungen (EN61000-3-2 und EN61000-3-4; Harmonische der Netzfre­ quenz) und zur Begrenzung von Flicker (EN61000-3-3; Netzeinbrüche aufgrund von Bela­ stungsänderungen) 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 EN60 555-2 entsprochen haben, gelten diese Normen ab dem 1. Januar 2001.

Durch die Phasenanschnittansteuerung bzw. Voll- oder Halbwellenpaketsteuerung weist der Netzstrom neben der Grundwelle mit der Netzfrequenz f_Netz Subharmonische und Ober­ schwingungen auf, deren Frequenzen Teiler bzw. Vielfache der Netzfrequenz f_Netz sind, so daß die Möglichkeit der Einhaltung der Normen EN61000-3-2 bzw. EN61000-3-4 grundsätz­ lich 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 verschie­ dene Klassen (Klasse A bis D) eingeteilt und damit den gültigen Grenzwerten 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 Netzbelastung hervorgerufen. Dabei wird eine definierte Netzimpedanz 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-Halbwellenpacket­ steuerung) bringen auch bezüglich der Einhaltung der in dieser Norm geforderten Grenzwerte Probleme. Es ist nämlich möglich, daß durch eine Halb- oder Vollwellenpaketsteuerung im Teillastbereich (an einem Verbraucher anliegende Spannung U_Last < Eingangsspannung U_ein), bei dem der Verbraucher am Netz periodisch zu- und abgeschaltet wird, sich aufgrund der Netzimpedanz eine Netzspannungsschwankung einstellt, die sich z. B. an der Raumbeleuch­ tung störend auswirkt (Licht flackert). Wird ein Verbraucher mit stark nichtlinearem Ver­ halten (Kaltleiter wie Glühlampen, Heizungen etc.) verwendet, ergibt sich bei jedem neuen Einschalten eine Stromüberhöhung, wodurch der Effekt noch zusätzlich verstärkt wird.

Aus JP 6-217548 ist bekannt eine Schaltung zur stufenlosen direkten oder indirekten Variati­ on des durch einen von einer Netz-, Gleich- oder Wechselspannung oder einer beliebigen Kombination derselben betriebenen Verbraucher fließenden Gleich- und/oder Wechselstroms mit einem Netz, das eine Eingangsspannung mit einer beliebigen Form und Netzfrequenz zur Verfügung stellt, einem Verbraucher, der über die Schaltung am Netz angeschlossen ist, ei­ nem zu dem Verbraucher parallel angeschlossenen ersten Wechselstromschalter, einem zweiten, mit einer gegenüber der Netzfrequenz höheren Schaltfrequenz ansteuerbaren Wech­ selstromschalter, der zu dem Verbraucher in Reihe angeschlossen ist, einer Ansteuer- und Synchronisiereinrichtung zur Ansteuerung und Synchronisierung der in dem ersten Wechsel­ stromschalter enthaltenen Leistungsschalter, wobei die Steuersignale für die Leistungsschalter aus Hilfswicklungen eines Netztransformators gewonnen werden, einem Tiefpaßfilter, der zur Erzielung eines kontinuierlich fließenden Eingangsstroms dient, einer Spule, die in Reihe zu dem Verbraucher angeschlossen ist, wobei der erste Wechselstromschalter zu dem Verbrau­ cher und der Spule parallel angeschlossen ist, und einer Stromregelung, die bei bekannter Last die direkte Regelung der Ausgangsspannung ersetzt. Die bekannte Schaltung weist jedoch Nachteile auf. Zum einen ist für den ersten Wechselstromschalter eine große Anzahl von Halbleitern notwendig. Es sind nämlich jeweils vier Halbleiter im aktiven Schaltzyklus (posi­ tive Netzhalbwelle/negative Netzhalbwelle) und zwei in der Freilaufphase stromführend. Dies führt insbesondere durch die erforderlichen Gleichrichtdioden für die Netzspannung und Thy­ ristoren zu hohen Durchlaßverlusten. Zum anderen werden die Steuersignale aufgrund der Übersetzung eines Netztransformators mit großer Verzögerung nach dem Netzspannungsnull­ durchgang gültig. Aufgrund der großen Verzögerung kann die Spule (Speicherdrossel) in die­ ser Zeit nicht abmagnetisieren, wodurch eine überhöhte Spannung an der Spule resultiert, die die Transistoren gefährden kann.

Aus JP 9-34564 (Prioritätsschrift zu US-5,635,826) ist ein Wechselspannungsumformer bekannt, bei dem zur Ansteuerung von Leistungsschaltern Optokoppler eingesetzt werden. Die damit erreichbaren Totzeiten zwischen zwei Steuersignalen für die Leistungsschalter sind für gewisse Anwendungen im­ mer noch zu groß.

Der Erfindung liegt somit die Aufgabe zugrunde, eine gattungsgemäße Schaltung bereitzu­ stellen, durch die Oberschwingungen und Flicker im Netz mit geringem Bauteileaufwand effektiv vermieden werden.

Erfindungsgemäß wird diese Aufgabe gelöst durch eine 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,
• - dem Verbraucher, der über die Schaltung am Netz angeschlossen ist,
• - einem zu dem Verbraucher parallel angeschlossenen ersten Wechselstromschalter in Form von zwei ansteuerbaren Gleichstromschaltern in Kombination mit jeweils einer in Reihe angeschlossenen Diode, wobei die Gleichstromschalter-Diode-Kombinationen zueinander antiparallel angeschlossen sind,
• - einem zweiten, mit einer gegenüber der Netzfrequenz f_Netz höheren Schaltfrequenz ansteu­ erbaren Wechselstromschalter. der zu dem Verbraucher in Reihe angeschlossen ist,
• - einem Tiefpaßfilter, der zur Erzielung eines kontinuierlich fließenden Eingangsstroms I_ein dient und eine Kombination von mindestens einer Induktivität und einer Kapazität umfaßt,
• - einer Spule, die in Reihe zu dem Verbraucher angeschlossen ist, wobei der erste Wechsel­ stromschalter zu dem Verbraucher und der Spule parallel angeschlossen ist,
• - einer Ansteuer- und Synchronisiereinrichtung zur Ansteuerung und zur zu der Polarität der 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,
• - zwei zu der Ansteuer- und Synchronisiereinrichtung gehörigen Ansteuerleitungen, die jeweils mit einem der Gleichstromschalter zur Ansteuerung desselben verbunden sind, sowie einem zu der Ansteuer- und Synchronisiereinrichtung gehörigen Ansteuer- Optokoppler für jeden Gleichstromschalter, der von einer jeweiligen Stromquelle netzsynchron angesteuert wird, wobei jede Stromquelle-Optokoppler-Kombination am Netz ange­ schlossen ist, zur Ansteuerung desselben umfaßt, und
• - einer Regeleinrichtung zur direkten oder indirekten Regelung des durch den Verbraucher fließenden Gleich- und/oder Wechselstroms I_Last, die einen Erfassungsteil zur direkten oder indirekten Erfassung des durch den Verbraucher fließenden Ist-Gleich- und/oder - Wechsel-stroms I_Last,ist, einen Sollwerteingabeteil zur direkten oder indirekten Eingabe des Sollwerts des durch den Verbraucher fließenden Gleich- und/oder Wechselstroms I_Last,soll und einen Ansteuerteil umfaßt, der den zweiten Wechselstromschalter mit einer zur Erzeugung des Soll-Gleich- und/oder -Wechselstroms I_Last,soll geeigneten Schaltfrequenz und einem geeigneten Tastverhältnis τ ein- und ausschaltet.

Gemäß einer besonderen Ausführungsform kann vorgesehen sein, daß der Erfassungsteil ei­ nen Stromwandler zur direkten Erfassung des durch den Verbraucher fließenden Ist-Gleich- und/oder -Wechselstroms I_Last,ist und der Eingabeteil 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 Erfassungsteil 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 angeschlossen ist, und der Eingabeteil eine Einrichtung zur Eingabe des Sollwerts der an dem Verbraucher anliegenden Gleich- und/oder Wechselspannung U_Last,soll umfaßt. Eine derartige Schaltung umfaßt somit eine Spannungsre­ gelung anstelle einer Stromregelung und ist bei linearen Verbrauchern genauso geeignet, die obengenannten Normen zu erfüllen.

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

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

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

Insbesondere kann dabei vorgesehen sein, daß mindestens ein Kondensator ein X- oder 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 Spannungsbegrenzung geeignete Beschal­ tung angeschlossen. Dies kann z. B. bei einer Netzunterbrechung im Spannungsmaximum sehr wichtig sein, um die Schaltung nicht zu gefährden. Insbesondere kann ein Varistor oder ein Kondensator oder eine RCD-Beschaltung parallel zu der Spule angeschlossen sein. Der Vari­ stor kann bei Bedarf die in der Spule gespeicherte Energie aufnehmen.

Ferner kann vorgesehen sein, daß mindestens einer der Gleichstromschalter mindestens einen MOSFET-Transistor oder mindestens mindestens einen Bipolartransistor oder mindestens mindestens einen IGBT oder mindestens einen GTO (Gate Turn Off) umfaßt.

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

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

Gemäß einer alternativen Ausführungsform der Erfindung umfaßt die Ansteuer- und Syn­ chronisiereinrichtung für jeden Gleichstromschalter einen Transformator oder einen inte­ grierten Treiberbaustein zur Ansteuerung desselben.

Darüber hinaus kann vorgesehen sein, daß der zweite Wechselstromschalter mindestens einen MOSFET-Transistor oder mindestens einen Bipolartransistor oder mindestens einen IGBT umfaßt.

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

Dabei kann vorgesehen sein, daß der zweite Wechelstromschalter weitere zu den MOSFET- Transistoren parallel geschaltete Transistoren umfaßt. Damit werden höhere Leistungen er­ reicht.

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

Gemäß einer weiteren besonderen Ausführungsform der Erfindung kann vorgesehen sein, daß die Regeleinrichtung über eine Leitung an einen Shunt angeschlossen ist, der zwischen den beiden MOSFET-Transistoren in Reihe angeschlossen ist. Damit wird eine Stromüberwa­ chung 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 Regeleinrichtung über eine Leitung an einen Stromwandler angeschlossen ist. Ein Stromwandler weist vor allem bei höheren Leistungen durch geringere Verluste einen Vorteil gegenüber einem Shunt auf.

Vorzugsweise liegt der Bezugspunkt (Ground) für die Stromerfassung und -regelung an der Source des zweiten Wechselstromschalters. Dies ermöglicht eine einfachere Ansteuerung.

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 Wechselstromschalter.

Insbesondere kann dabei vorgesehen sein, daß die Schaltfrequenz des zweiten Wechselstrom­ schalters im Bereich von 1 kHz bis 500 kHz liegt.

Vorzugsweise beträgt die Schaltfrequenz des zweiten Wechselstromschalters 50 kHz.

Schließlich kann vorgesehen sein, daß der Sollwerteingabeteil eine frei definierbare Schnitt­ stelle zur Programmierung des durch den Verbraucher fließenden Gleich- und/oder Wechsel­ stroms 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 und indi­ rekten Beeinflussung des Eingangsstroms I_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 Netz­ stroms vorhanden sind, und der Strom in jedem Arbeitspunkt einen kontinuierlichen Verlauf aufweist, wodurch Schaltvorgänge vermieden werden, die zu Flicker führen könnten.

Gemäß einer besonderen Ausführungsform kann die an den Verbraucher zur Verfügung ge­ stellte Spannung bzw. der durch den Verbraucher fließende Strom über eine frei definierbare Schnittstelle (z. B. digital parallel, digital seriell, PWM, analog etc.) im Bereich zwischen 0% und 100% der Eingangsspannung bzw. des Eingangsstroms programmiert werden. Dabei er­ reicht z. B. eine 1,2 kW-Schaltung einen Wirkungsgrad zwischen 85% (kleiner Verbraucher mit ungefähr 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 obenge­ nannten Normen eingehalten werden. Ein Wechselspannungsbetrieb des Verbrauchers ist bei bestimmten Verbrauchertypen (z. B. Infrarot-Heizröhren) notwendig, da sich ein Gleichspan­ nungsbetrieb (z. B. durch eine Materialdrift von einer Elektrode zur anderen) in Form einer deutlichen Verkürzung der Lebensdauer des Verbrauchertyps negativ auswirken kann. Die Schaltung verhält sich vereinfacht dargestellt wie ein verlustloser, programmierbarer Wech­ selstromwiderstand.

Die Schaltung kann für alle netzbetriebenen Verbraucher eingesetzt werden, deren aufge­ nommene Leistung in beliebigen Schritten zwischen 0 bis 100% variiert werden soll. Die Schaltung eignet sich dabei besonders für alle Arten von Heizungen mit Ohmscher, teilweise nichtlinearer Charakteristik, wie z. B. Heizlampen und -widerstände für industrielle und son­ stige Zwecke, allgemeine Heizöfen, Heizplatten, Dimmer, Wechselstromsteller, Vorschaltge­ räte 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 ermög­ licht den Übergang von einem bisher geschalteten 2-Punkt-Betrieb in einen modernen Perma­ nent-Betrieb mit extrem hohen Wirkungsgrad in jedem Arbeitspunkt. Dabei werden die An­ forderungen der Normen EN61000-3-2, EN61000-3-3 und EN61000-3-4 in idealer Weise erfüllt, weil in jedem beliebigen Arbeitspunkt ein kontinuierlicher sinusförmiger 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 erfindungsgemäßen Schaltung, die eine Span­ nungsregeleinrichtung und einen ersten Wechselstromschalter in Form von zwei antiparalle­ len Gleichstromschaltern umfaßt,

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

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

Fig. 4 Ansteuersignale zur Netzsynchronisierung von zwei antiparallelen Gleichstromschal­ tern in Abhängigkeit von der Netzspannung, und

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

Fig. 1 zeigt einen von einem Netz mit einer Eingangswechselspannung U_ein mit einer Netzfre­ quenz f_Netz (50 Hz) betriebenen 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 Eingangswechselspan­ nung U_ein variieren. Die Schaltung umfaßt einen ersten Wechselstromschalter 16, einen zwei­ ten, mit einer gegenüber der Netzfrequenz f_Netz höheren Schaltfrequenz ansteuerbaren Wechselstromschalter 32, eine Ansteuer- und Synchronisiereinrichtung 26 und eine Regeleinrich­ tung 34 zur Regelung der an dem Verbraucher 10 anliegenden Wechselspannung U_Last.

Der erste Wechselstromschalter 16 umfaßt zwei ansteuerbare, jeweils zu dem Verbraucher 10 und der Spule 14 parallel angeschlossene Gleichstromschalter 18 und 20, die als Schutz ge­ genüber 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 An­ steuer- und Synchronisiereinrichtung 26 dient zur Ansteuerung und zur zu der Polarität der Eingangsspannung U_ein synchronen Umschaltung der in zueinander entgegengesetzten Schalt­ zuständen befindlichen Gleichstromschalter 18 und 20, ist zur Erfassung der Polarität der Eingangsspannungs U_ein netzseitig parallel zur Eingangsspannung U_ein angeschlossen und weist zwei Ansteuerleitungen 28, 30 auf, die jeweils mit einem der Gleichstromschalter 18 und 20 zur Ansteuerung derselben verbunden sind.

Der zweite Wechselstromschalter 32 ist zu dem Verbraucher 10 in Reihe angeschlossen. Über den zweiten Wechselstromschalter 32 wird die Spule 14 in beiden Stromrichtungen aufma­ gnetisiert. Je nach Polarität der Eingangswechselspannung 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 Gleichstrom­ schalter 18 wird während der negativen Netzhalbwelle eingeschaltet (siehe auch Fig. 2), der Gleichstromschalter 20 während der positiven Netzhalbwelle (siehe auch Fig. 2). Das bedeu­ tet, daß die Gleichstromschalter 18 und 20 exakt synchron zur Polarität der Eingangswech­ selspannung U_ein umgeschaltet werden.

Die Regeleinrichtung 34 umfaßt einen Spannungserfassungsteil 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 Wechselstromschalter 32 mit einem zur Erzeugung der Soll-Wechselspannung U_Last,soll geeigneten Schaltfrequenz und einem geeigneten Tastverhält­ nis t (Einschaltdauer/Periodendauer) ein- und ausschaltet. Dazu wird das Tastverhältnis t bei konstanter Schaltfrequenz variiert.

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

In einem stationären Arbeitspunkt, bei dem die Wechselspannung 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 t (Ein­ schaltdauer/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 t bis zu dem Wert 0 verkleinert, bei dem die Spannung U_Last = 0 ist (zweiter Wechselstromschalter 32 ausgeschaltet). Die Schaltfrequenz für den zweiten Wechelstromschalter 32 braucht nicht an die Netzfrequenz f_Netz gekoppelt zu werden und liegt im vorliegenden Beispiel im Bereich zwischen 50-100 kHz. Der parallel geschaltete Kon­ densator 12 dient dazu, trotz der Abtastung des Netzstromes mit der Schaltfrequenz des zwei­ ten Wechselstromschalters 32 einen kontinuierlich fließenden Eingangsstrom zu erreichen.

Die Synchronisierung der Ansteuersignale für die Gleichstromschalter 18 und 20 zur Netzfre­ quenz f_Netz ist von entscheidender Bedeutung. Bei Überlappung der Ansteuersignale oder ei­ ner Phasenverschiebung zur Netzfrequenz f_Netz entstehen Kurzschlußpfade. Bei verzögerter Aktivierung der Freilaufpfade oder Netzausfällen (worst case im Spannungsmaximum) 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 Tast­ verhältnis t für den zweiten Wechselstromschalter 32 ein. Um eine Stromüberwachung herzu­ stellen, die bei Bedarf in die Regelung eingreift, wird die stromproportionale Spannung am Shunt 40 erfaßt und der Regelung zugeführt. Der Bezugspunkt (Ground) des Stromerfas­ sungsteils 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 Gleichstromschalter 18, 20 und den zweiten Wech­ selstromschalter 32 sowie die zugehörigen Ströme in Abhängigkeit von der Zeit t dem zeitli­ chen Verlauf der Eingangsspannung U_ein gegenübergestellt. Die Schaltfrequenz für den zwei­ ten Wechselstromschalter 32 ist bewußt sehr klein gewählt, um die Signalverläufe besser dar­ stellen 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 Wechselstromschalter 32 fließt entsprechend der Eingangswechselspannung U_ein und der Schaltfrequenz ein pulsförmiger Strom I_Schalter32, 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 Verbraucher mit Ohmscher Charakteristik ohne weitere Ver­ formung als Spannung U_Last ab. Das bedeutet, daß auch dem Verbraucher 10 eine sinusförmi­ ge Spannung zur Verfügung steht. Mit zunehmender Schaltfrequenz des zweiten Wechsel­ stromschalters 32 wird die Restwelligkeit in dem Spulenstrom I_Spule, die der Sinuskurve über­ lagert ist, kleiner und die Sinusform wird sehr gut erreicht. Durch zusätzliche Befilterung von Ein- und Ausgangsstrom erreichen beide Ströme und damit auch die Spannungen einen sinus­ förmigen Verlauf.

Die an dem Verbraucher 10 anliegende Wechselspannung U_Last kann über das Tastverhältnis t des zweiten Wechselstromschalters 32 direkt proportional eingestellt werden. Dabei fließt kontinuierlich Strom. Bei einem Verbraucher mit Ohmscher Charakteristik bildet sich die sinusförmige Eingangswechselspannung U_ein ohne Phasenverschiebung oder zusätzliche nichtlineare Verzerrungen mit gleicher Frequenz wieder sinusförmig an dem Verbraucher ab (Power-Factor = 1; cosϕ = 1). Das bedeutet, daß die Forderung nach einem kontinuierlichen, sinusförmigen Strom ohne Phasenverschiebung und Verzerrungen von der erfindungsgemä­ ßen 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 Kon­ kretisierung bezieht sich im wesentlichen auf die Ansteuer- und Synchronisiereinrichtung (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 Transistoren parallel geschaltet werden. Diese Tran­ sistoren sind am Gate über Vorwiderstände direkt parallel geschaltet und werden alle mit dem gleichen Ansteuersignal betrieben.

Für jede Netzhalbwelle steht ein Freilaufpfad zur Verfügung, der netzsynchron aktiviert oder deaktiviert wird. Der Freilaufpfad für die positive Netzhalbwelle besteht aus einem Gleich­ stromschalter 20 in Form eines MOSFET-Schalters und einer Diode 24. Als Treiberstufe für den Gleichstromschalter 20 sind die Transistoren T10 und T11 vorhanden. Das Ansteuersi­ gnal der Ansteuer- und Synchronisiereinrichtung wird über einen Optokoppler 46 angekop­ pelt. Die notwendige Ansteuerspannung für die Treiberstufe wird direkt aus 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 Gleichstrom­ schalter 18 sind die Transistoren T8 und T9 vorhanden. Das Ansteuersignal von der Ansteuer- und Synchronisiereinrichtung wird über einen Optokoppler 44 angekoppelt. Die notwendige Ansteuerspannung für die Treiberstufe wird von einer Gleichrichterbrücke D21-D24 über eine Stromquelle T14, R10 erzeugt. Das Potential dieser Hilfsspannung bezüglich der Netzein­ gangsspannung ändert sich sprungförmig mit jedem Schaltvorgang der Wechselstrom­ schaltstufe. Mit den Kondensatoren C 1 und C2 erfolgt eine Gleichspannungsabkopplung. Ei­ ne Z-Diode ZD1 und ein Kondensator C4 dienen der Begrenzung und Speicherung der An­ steuerenergie.

Es steht somit für jede Netzhalbwelle eine Stromquelle 48,50 zur Verfügung, die den jeweili­ gen Ansteuer-Optokoppler 44,46 des entsprechenden Freilaufpfads ansteuert. Diese Strom­ quellen-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 zwischen beiden Steuersignalen für die Gleichstrom­ schalter 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 Netz­ halbwelle) und 50 (positive Netzhalbwelle), die jeweils einen Depletion MOSFET-Transistor 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 Span­ nungsnulldurchgang beträgt 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 Freilaufpfade umgeschaltet werden. Mit derart kleinen Spannungswerten bleibt die Energie in der Spule 14 so gering, daß für die Schaltung keine Gefahr besteht. Mit dieser Konfiguration der Ansteueranordnung wird die Schlüsselfunktion der Schaltung ideal gelöst.

Zur Regelung der an dem Verbraucher anliegenden Spannung U_Last wird mit einem Diffe­ renzverstärker die Ist-Spannung U_Last,ist an dem Verbraucher proportional erfaßt und geeignet 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 pro­ portional an den Schaltregler weitergegeben. Bei Überschreiten eines bestimmten Schwell­ werts bricht der Schaltregler den momentanen Schaltimpuls ab und startet danach entspre­ chend der Schaltfrequenz des zweiten Wechselstromschalters den nächsten Schaltimpuls (Puls by Puls Limitation).

Fig. 5 zeigt schematisch eine weitere Ausführungsform der erfindungsgemäßen Schaltung, die eine Stromregeleinrichtung 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 Spannungsregelung deutliche Vor­ teile 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 Span­ nung 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 Regeleinrich­ tung 34 steuert dann den zweiten Wechselstromschalter 32 mit einem zur Erzeugung des Soll­ stroms geeigneten Tastverhältnis t bei einer konstanten Schaltfrequenz an. Die Stromer­ fassung mit dem Shunt 40 kann weiterhin als Spitzenstrombegrenzung verwendet werden.

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 ge­ nutzt werden, das eigentliche Steuersignal (vgl. Fig. 7) zur Übertragung auf einen hochfre­ quenten Träger aufzumodulieren. Eine Alternative besteht im Einsatz von integrierten Trei­ berbausteinen, die eine entsprechende Potentialdifferenz zwischen Steuer- und Treiberkreis zulassen.

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 maxima­ len Wirkungsgrad, keinen Blindstrom, keine Phasendrift, keine Nichtlinearität, kontinuierli­ chen Stromfluß ohne periodische oder aperiodische Unterbrechungen in allen Lastpunkten und einen Regelbereich von 0 bis 100% der Eingangsspannung U_ein auf. Wird zwischen zwei Arbeitspunkten, z. B. durch eine Sprungfunktion, gewechselt, so ist eine Anpassung der Span­ nungssollwertvorgabe an den verwendeten Verbrauchertyp (z. B. trapezförmige Sollwertvor­ gabe) sinnvoll. Bei einer digitalen Sollwertvorgabe durch einen Mikroprozessor können der­ artige verbrauchertypische Daten einmal ermittelt und je nach Konfiguration der Endanwen­ dung z. B. in ROM-Speichern abgelegt werden. Es gilt also herauszufinden, mit welcher ma­ ximalen Schaltdynamik (Änderungsgeschwindigkeit 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 (vorgeschal­ teter Wandler) bestimmt, sondern liegt nun einzig und allein beim eingesetzten Verbraucher­ typ, den es zu charakterisieren gilt. Liegen diese Daten fest, die die theoretisch maximale Sollwertdynamik beschreiben, kann der Verbraucher auch tatsächlich mit dieser Grenzdyna­ mik ideal betrieben werden.

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

Claims (26)

1. Schaltung zur stufenlosen direkten oder indirekten Variation des durch einen von ei­ ner Netz-Gleich- oder -Wechselspannung oder einer beliebigen Kombination dersel­ ben 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,
dem Verbraucher (10), der über die Schaltung am Netz angeschlossen ist,
einem zu dem Verbraucher (10) parallel angeschlossenen ersten Wechselstromschalter (16) in Form von zwei ansteuerbaren Gleichstromschaltern (18, 20) in Kombination mit jeweils einer in Reihe angeschlossenen Diode (22 bzw. 24), wobei die Gleich­ stromschalter-Diode-Kombinationen (18 und 22 bzw. 20 und 24) zueinander anti­ parallel angeschlossen sind,
einem zweiten, mit einer gegenüber der Netzfrequenz f_Netz höheren Schaltfrequenz an­ steuerbaren Wechselstromschalter (32), der zu dem Verbraucher (10) in Reihe ange­ schlossen ist,
einem Tiefpaßfilter (12), der zur Erzielung eines kontinuierlich fließenden Eingangs­ stroms I_ein dient und eine Kombination von mindestens einer Induktivität und einer Kapazität umfaßt,
einer Spule (14), die in Reihe zu dem Verbraucher (10) angeschlossen ist, wobei der erste Wechselstromschalter (16) zu dem Verbraucher (10) und der Spule (14) parallel angeschlossen ist,
einer Ansteuer- und Synchronisiereinrichtung (26) zur Ansteuerung und zur zu der Polarität der Eingangsspannung U_ein synchronen Umschaltung der in zueinander ent­ gegengesetzten Schaltzuständen befindlichen Gleichstromschalter (18, 20), die zur Er­ fassung der Polarität der Eingangsspannung netzseitig parallel zur Eingangsspannung U_ein angeschlossen ist,
zwei zu der Ansteuer- und Synchronisiereinrichtung (26) gehörigen Ansteuerleitungen (28, 30), die jeweils mit einem der Gleichstromschalter (18, 20) zur Ansteuerung des­ selben verbunden sind, sowie einem zu der Ansteuer- und Synchronisiereinrichtung (26) gehörigen Ansteuer-Optokoppler (44, 46) für jeden Gleichstromschalter (18, 20), der von einer jeweiligen Konstantstromquelle (48, 50) netzsynchron angesteuert wird, wobei jede Konstantstromquelle-Optokoppler-Kombination am Netz angeschlossen ist, zur Ansteue­ rung desselben umfaßt, und
einer Regeleinrichtung (34) zur direkten oder indirekten Regelung des durch den Ver­ braucher (10) fließenden Gleich- und/oder Wechselstroms I_Last, die einen Erfassungs­ teil zur direkten oder indirekten Erfassung des durch den Verbraucher (10) fließenden Ist-Gleich- und/oder -Wechsel-stroms 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 Ansteuerteil umfaßt, der den zwei­ ten 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 ei­ nen 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 ei­ ne 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 Ein­ richtung 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, dadurch gekennzeichnet, daß für die Frequenz der Netzspannung f_Netz ≧ 0 Hz gilt.

5. Schaltung nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Frequenz f_Netz der Netzspannung 50-60 Hz beträgt.

6. Schaltung nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Frequenz f_Netz der Netzspannung 16,67 Hz beträgt.

7. Schaltung nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß mindestens ein Kondensator ein X- oder Y-Kondensator ist.

8. Schaltung nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Kombination mehrstufig ist.

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

10. Schaltung nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, daß ein Varistor (15) oder ein Kondensator oder eine RCD-Beschaltung parallel zu der Spule (14) ange­ schlossen ist.

11. Schaltung nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeich­ net, daß mindestens einer der Gleichstromschalter (18, 20) mindestens einen MOSFET-Transistor oder mindestens einen Bipolartransistor oder mindestens ei­ nen IGBT oder mindestens einen GTO umfaßt.

12. Schaltung nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeich­ net, daß die Stromquellen (48, 50) jeweils einen Depletion MOSFET-Transistor oder jeweils einen Enhancement MOSFET-Transistor oder jeweils einen Bipolar­ transistor umfassen.

13. Schaltung nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeich­ net, daß die Ansteuer-Optokoppler (44, 46) ausgangsseitig das Gate des jeweiligen MOSFET-Transistors ansteuern.

14. Schaltung nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeich­ net, daß die Ansteuer-Optokoppler (44, 46) das Gate über eine Treiberstufe des jeweiligen MOSFET-Transistors ansteuern.

15. Schaltung nach einem der Ansprüche 1 bis 12, dadurch gekennzeichnet, daß die Ansteuer- und Synchronisiereinrichtung (26) für jeden Gleichstromschalter (18, 20) einen Transformator oder einen integrierten Treiberbaustein zur Ansteue­ rung desselben umfaßt.

16. Schaltung nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeich­ net, daß der zweite Wechselstromschalter (32) mindestens einen MOSFET- Transistor oder mindestens einen Bipolartransistor oder mindestens einen IGBT umfaßt.

17. Schaltung nach einem der Ansprüche 1 bis 16, dadurch gekennzeichnet, daß der zweite Wechselstromschalter (32) zwei gegensinnig in Reihe geschaltete MOSFET-Transistoren umfaßt.

18. Schaltung nach Anspruch 17, dadurch gekennzeichnet, daß der zweite Wech­ selstromschalter (32) weitere zu den MOSFET-Transistoren parallel geschaltete Transistoren umfaßt.

19. Schaltung nach Anspruch 17 oder 18, dadurch gekennzeichnet, daß die Transi­ storen an dem Gate über Vorwiderstände direkt parallel geschaltet sind und über eine gemeinsame Ansteuerleitung von dem Ansteuerteil mit dem gleichen Ansteu­ ersignal angesteuert werden.

20. Schaltung nach einem der Ansprüche 17 bis 19, dadurch gekennzeichnet, daß die Regeleinrichtung (34) über eine Leitung (39) an einen Shunt (40) angeschlos­ sen ist, der zwischen den beiden MOSFET-Transistoren in Reihe angeschlossen ist.

21. Schaltung nach einem der Ansprüche 17 bis 19, dadurch gekennzeichnet, daß die Regeleinrichtung (34) über eine Leitung (39) an einen Stromwandler ange­ schlossen ist.

22. Schaltung nach Anspruch 20 oder 21, dadurch gekennzeichnet, daß der Be­ zugspunkt (Ground) für die Stromerfassung und -regelung an der Source (42) des zweiten Wechselstromschalters (32) liegt.

23. Schaltung nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeich­ net, daß die Schaltfrequenz des zweiten Wechselstromschalters (32) im Bereich von einigen 100 Hz bis mehreren 100 kHz liegt.

24. Schaltung nach Anspruch 23, dadurch gekennzeichnet, daß die Schaltfrequenz des zweiten Wechselstromschalters (32) im Bereich von 1 kHz bis 500 kHz liegt.

25. Schaltung nach Anspruch 24, dadurch gekennzeichnet, daß die Schaltfrequenz des zweiten Wechselstromschalters (32) 50 kHz beträgt.

26. Schaltung nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeich­ net, daß der Sollwerteingabeteil eine frei definierbare Schnittstelle zur Programmierung des durch den Verbraucher (10) fließenden Gleich- und/oder Wechsel­ stroms 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 und indirekten Beeinflussung des Eingangs­ stroms I_ein umfaßt.