DE2208079B2

DE2208079B2 - Schaltungsanordnung zur Regelung der Ausgangsspannung eines Hochspannungsnetzgerätes

Info

Publication number: DE2208079B2
Application number: DE2208079A
Authority: DE
Inventors: Udo 8000 Muenchen Forstmeyer
Original assignee: Siemens AG
Current assignee: Siemens AG
Priority date: 1972-02-21
Filing date: 1972-02-21
Publication date: 1975-07-31
Also published as: DE2208079A1; CH550434A; LU67056A1; GB1412217A; FR2163253A5; US3775664A; CA995748A; NL7302151A; BE793397A

Description

Die Erfindung bezieht sich auf eine Schaltungsanord- *5 nung zur Regelung der Ausgangsspannung eines Hochspannungsnetzgerätes, bei dem die Hochspannung am Ausgang durch eine Gleichrichterkaskade erzeugt wird und bei dem ein Spannungsteiler, bestehend aus einem Konstantwiderstand und einem Potentiometer zwisehen der Kathode des ersten Gleichrichters der Kaskade und Erde geschaltet ist, an dessen freiem Abgriff ein Spannungs-Istwert abgenommen ist, der über eine Regelschleife die Steuerung eines Stellgliedes des Hochspannungsnetzgerätes beeinflußt. Eine solche Schaltungsanordnung ist bekannt (Funk-Technik, 1969. S. 491 bis 493, insbesondere Bild ')·

Es ist allgemein bekannt, bei geregelten Netzgeräten die Ausgangsspannung mittels eines Spannungsteilers zu teilen und als Istwert-Regelgröße nur einen Teil der Ausgangsspannung der Regelschaltung zuzuführen. Bei Hochspannungsnetzgeräten mit einer Ausgangsspannung in der Größenordnung von 18 kV stößt diese Art der Regelung auf erhebliche technische und wirtschaftliche Schwierigkeiten. So sind Widerstände für 18 kV 4S unzweckmäßig groß und sehr teuer. Da der 18-kV-Ausgang nicht zu stark belastet werden darf, muß in diesem Fall ein hochohmiger Spannungsteiler in einer Größenordnung von 1000 MOhm eingesetzt werden, der zudem zu einem störempfindlichen Regelkreis führt, der leicht zum Schwingen neigt.

Um dies zu vermeiden, wird bei dem durch die Zeitschrift »Funk-Technik«, 1969, S. 491 bis 493, bekannten Hochspannungsnetzgerät mit einer Gleichrichterkaskade (Greinacherschaltung) an der Kaskade eine Span- SS Hung als Regelgröße abgegriffen, die nur einen Teil der Ausgangsspannung des Hochspannungsnct/gerätes darstellt. Diese Regelgröße wird über einen Spannungsteiler einer Verstärkerschaltung zugeführt. Dabei ist jedoch von Nachteil, daß bei Stromloswerden des Spannungsteilers, beispielsweise infolge Drahtbruehs. die Ausgangshochspannung sofort übersteuert wird.

Es ist die Aufgabe der Erfindung, eine Schaltungsanordnung anzugeben, bei der diese fehlerhafte Übersteuerung der Ausgangshochspannung vermieden wird. ⁶S

Diese Aufgabe wird gemäß der Erfindung bei einer Schaltungsanordnung der eingangs genannten Art dadurch gelöst, daß der freie Abgriff des Potentiometers 079

über einen Verstärkertransistor mit einem Eingang eines Differenzverstärkers verbunden ist, und daß der Ausgang des Differenzverstärker* mit einer Zenerdio de verbunden ist, deren anderes Ende geerdet ist.

Der Vorteil der Erfindung liegt darin, daß bei Stromloswerden des Spannungsteilers, der zwischen Gleichrichterkaskade und Erde geschaltet ist, beispielsweise infolge Ausfalls eines Widerstandes des Spannungsteilern die Ausgangsspannung der Gleichrichterkaskade durch die Regelschaltung nicht unzulässig hoch gesteuert, sondern automatisch durch die Zenerdiode auf einen festgelegten Wert gehalten wird.

Durch die Zeitschrift »Electronic Engineering«. Dezember 1967, S. 778 bis 783. insbesondere Fig. 5. ist es bei einer Schaltungsanordnung zur Regelung der Ausgangsspannung eines Hochspannungsnetzgerätes, bei dem die Hochspannung am Ausgang durch eine Gleichrichterkaskade erzeugt wird und bei dem an dem Abgriff eines Spannungsteilers ein über eine Regelschleife die Steuerung eines Stellgliedes des Hochspan nungsnetzgerätes beeinflussender Spannungs-Istwert abgenommen ist. an sich bekannt, den freien Abgriff des Spannungsteilers über einen Verstärkertransistor mit einem Eingang eines Differen/verstärkers zu verbinden.

Einzelheiten der Erfindung werden an Hand eines in der Zeichnung dargestellten Ausführungsbeispiels nachstehend erläutert.

Die Zeichnung zeigt eine Schaltungsanordnung /ur Erzeugung einer Hochspannung über eine Gleichrichterkaskade GK (Greinacher-Schaltung). wobei die Gleichrichterkaskade GK durch einen Hochspannungsimpulsgenerator HG gespeist wird, an dessen Eingang ein aus einem Differenzverstärker DV und einer Leistungsstufe DS bestehendes Niederspannungsnetzgerät angeschaltet ist. Der Differenzverstärker DV ist ein gangsseitig mit einer Regelschaltung RS verbunden.

Zur Regelung der Ausgangsspannung A der Gleichrichterkaskade GK wird die Istwert-Regelgröße von einem Schaltungspunkt der Glcichrichterkaskade GK abgeleitet, dessen Spannungswert erheblich unter dem der Ausgangsspannung A liegt und zudem der Spannung A hinreichend genau folgt. Der aus dem Widerstand Ri und dem Potentiometer P bestehende Spannungsteiler ist mit dem Punkt Γ nach dem ersten Gleichrichter innerhalb der Gleichrichterkaskade GK verbunden. Durch die Anschaltung des hochohmigen Widerstandes Ri an den Punkt F steht am freien Abgriff des Potentiometers Peine auf einen relativ kleinen Spannungswert reduzierte Istwert-Regelgröße der Ausgangsspannung A zur Verfugung. Die an dem freien Abgriff des Potentiometers Fliegende Spannung könnte nun direkt als Eingangsgröße des Differenzver stärkers DV und somit über die Leistungsstufe DS und den Hochspannungsimpulsgenerator HG zur Steuerung der Speisespannung der Gleichrichterkaskade GK dienen. Da jedoch der Differenzverstärker DV bei unterschiedlicher Eingangsspannung auch einen unter schiedlichen Strom aufnimmt, würde dies zu einer fehlerhaften Spannung am freien Abgriff des Potentiometers P führen. Aus diesem Grund ist zwischen dem Eingang des Differenzverstärkers DV und dem freien Abgriff des Potentiometers P ein Impedanzwandler in Form eines Emitterfolgers aus dem Transistor Γ und dem Widerstand Rl geschaltet, so daß einerseits das Potentiometer P nur sehr hochohmig belastet wird und andererseits dem Differenzverstärker DV ein ausreichend belastbarer Abgrff am Emitter des Transistors T

zur Verfugung steht. Der Kollektor des Transistors T ist mit dem Ausgang des Differenzverstärkers DV verbunden, demzufolge der Transistor T durch die Batteriespannung UBi des Differenzverstärkers DVgespeist wird. Der Sollwert der Ausgangsspantiung A, im angegebenen Beispiel 18 kV. wird übei das Potentiometer P eingestellt Dabei ist der an sich geerdete zweite Eingang des Differenzverstärkers DV in nicht dargestellter Weise positiv vorgespannt, so daß bei einer Spannungserhöhung am Ausgang A über 18 kV hinaus und der damit verbundenen Spannungserhöhung am freien Abgriff des Potentiometers P die Differenzspannung am Eingang des Verstärkers DV und somit über die Leistungsstufe DS und den Hochspannungsimpulsgenerator HG die Speisespannung der Gleichrichterkaskade GK verringert wird. Bei einer zu niedrigen Ausgangsspannung A wird diese durch die Regelschaltung RS in gleicher Weise erhöht.

Es kann jedoch der Fehler auftrete.i, daß beispielsweise der Widerstand Rt, z. B. infolge einer schadhaften Lötstelle oder eines Leitungsbruches, stromlos wird und demzufolge die Difterenzspannung am Eingang des Verstärkers DV über eine längere Zeit unzulässig groß ist. In diesem Fall wird die Ausgangsspannung A stark übersteuert. Um dies zu vermeiden ist zwischen dem Ausgang des Differenzverstärkers DV und Erde erfindungsgemäß eine Zenerdiode Z geschaltet, die im Ausführungsbeispiel die Ausgangsspannung des Differenzverstärkers DV auf 19 V und somit die Spannung A auf 20 kV begrenzt.

Da der Ausgang des Differenzverstärker nur gering belastet werden kann, ist diesem eine Leistungsstufe O5. beispielsweise in Form einer sogenannten Darlington-Schaltung nachgeschaltct. so daß dem Hochspannungsimpulsgenerator HG eine ausreichend belastbare Stromversorgung zur Verfugung steht Der Generator HG erzeugt in Verbindung mit dem eingespeisten Takt TA auf induktivem Wege am Ausgang Hochspannungsimpulse, die die Gleichrichterkaskade GK speisen.

Zur Erhöhung der Ausgangsspannungskonstanz kann, wie in der Zeichnung dargestellt das aus dem Differenzverstärker DVund der nachgeschalteten Leistungsstufe DS bestehende Niederspannungsnetzgerät durch zwei Spannungsquellen UBX und UBl mit unterschiedlichen Innenwiderständen versorgt werden. Dabei erfolgt die Stromversorgung der beiden Transistoren des Differenzverstärkers DV einmal direkt über die Spannungsquelle UBl und zum anderen über die Leistungsstufe DS durch die SpannungsquelJe UB2. Zur Glättung der an dem freien Abgriff des Potentiometers P abgegriffenen Regelgröße ist noch zwischen diesem freien Abgriff und Erde ein Kondensator Cl geschaltet.

Die erfindungsgemäße Schaltungsanordnung isi nicht auf das angegebene Ausführungsbeispiel beschränkt. So kann die Erzeugung der Speisespannung für die Gleichrichterkaskade GK und somit auch die Einwirkung der am Potentiometer P abgreifbaren Regelgröße auf diese Speisespannung variiert werden.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

Claims

Patentanspruch:

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Schaltungsanordnung zur Regelung der Ausgangsspannung eines Hochspannungsnetzgerätes, bei dem die Hochspannung am Ausgang durch eine Gleichrichterkaskade erzeugt wird und bei dem eil. Spannungsteiler, bestehend aus einem Konstantwiderstand und einem Potentiometer zwischen der Kathode des ersten Gleichrichters der Kaskade und "° Erde geschaltet ist an dessen freiem Abgriff ein Spannungs-Istwert abgenommen ist, der über eine Regelschleife die Steuerung eines Stellgliedes des Hochspannungsnetzgerätes beeinflußt, dadurch gekennzeichnet, daß der freie Abgriff des Potentiometers (P) über einen Verstärkertransistor (T) mit einem Eingang eines Differenzverstärkers (DV) verbunden ist, und daß der Ausgang des Differenzverstärkers «mit einer Zenerdiode (Z) verbunden ist. deren anderes Ende geerdet ist.