DE2360651A1

DE2360651A1 - Schaltung zur messwerterfassung gleichgerichteter wechselspannungen

Info

Publication number: DE2360651A1
Application number: DE2360651A
Authority: DE
Inventors: Herbert Poppinger
Original assignee: Siemens AG
Current assignee: Siemens AG
Priority date: 1973-12-05
Filing date: 1973-12-05
Publication date: 1975-06-19
Also published as: DK132776B; ATA855074A; FR2254028A1; GB1457687A; NL7414481A; AT335009B; DK624674A; DK132776C; BE822605A; US3962631A; JPS5091365A; FR2254028B1; JPS542587B2; IT1026610B; DE2360651B2

Description

Schaltungen zur Meßwerterfasaung gleichgerichteter Wechselspannungen / ι .

Die Erfindung betrifft eine Schaltung zur Meßwerterfassung gleichgerichteter Wechselspannungen, "bei dei in Reihe zu einem Gleichrichter wenigstens eine Kompensationsdiode zur. Kompensation der Diodenschwellwerte des Gleichrichters geschaltet ist.

Zur Meßwerterfassung von Wechselspannungen werden diese üblicherweise gleichgerichtet. Durch die Verwendung von Halbleitergleichrichtern treten insbesondere im Bereich des· Nullpunktes Meßfehler auf, die durch die Schwellwerte der Halbleiterelemente bedingt sind. Zur Kompensation dieser Schwellwertfehler sind Schaltungen bekannt, bei denen zusätzlich zu den Dioden des Hauptgleichrichters in Reihe weitere Dioden geschaltet .sind. Diese Dioden sind gegensinnig zu den Dioden des Gleichrichters geschaltet. Sie sind an eine Hilfsspannungsquelle gelegt und von einem Strom durchflossen, der möglichst genau dem Strom in den Gleichrichterelementen des Gleichrichters entspricht. Neben der Notwendigkeit einer gesonderten HilfsSpannungsquelle besitzen diese bekannten Schaltungen den zusätzlichen Nachteil, daß der .die Kompensationsdioden durchfließende Strom möglichst genau dem Strom in den Gleichrichterdioden entsprechen muß. Dies bringt.relativ schwierige Einstell- und Justierprobleme mit sich. Darüberhinaus ist mit diesen bekannten Schaltungen eine Kompen-

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sation des Diodenschwellwertfehlers nicht im ganzen Meßbereich möglicho Mit konstanten Hilfsspannungsquellen kann beispielsweise der Nullpunktfehler nicht vermieden werden.

Es besteht die Aufgabe, eine Schaltung der eingangs genannten Art zu-finden, bei der Meßwertfehler aufgrund der Diodenschwellwerte in allen Meßbereichen möglichst weitgehend vermieden sind.

Die Aufgabe wird erfindungsgemäß bei einer Schaltung der eingangs genannten Art dadurch gelöst, daß die Kompensationsdiode gleichsinnig mit den Dioden des Gleichrichters geschaltet ist, daß in Reihe zu der Kompensationsdiode ein Kompensationswiderstand liegt, dem ein Spannungsteiler parallel geschaltet ist, und daß ein Operationsverstärker vorgesehen ist, dessen invertierender Eingang mit dem Yerbindungspunkt zwischen Gleichrichter und Kompensationsdiode, dessen nichtinvertierender Eingang mit dem Mittelpunkt des Spannungsteilers und dessen Ausgang mit dem Verbindungspunkt zwischen Kompensationsdiode und Kompensationswiderstand verbunden ist. Mit dieser Schaltung wird zunächst die bisher nötige Hilfsspannungsquelle vermieden. Darüber hinaus ist es jedoch möglich, unter Vermeidung der bisher bekannten Einstell- und Justierprobleme eine Kompensation des Diodenschwellwertfehlers im gesamten Meßbereich zu schaffen. Unabhängig von der Höhe der gemessenen Spannung kann die Schaltung immer so eingestellt werden, daß an dem Kompensationswiderstand eine Spannung abfällt, die dem gewünschten Vielfachen der Schwellwertspannung der verwendeten Dioden entspricht.

Vorzugsweise wird die Zahl der Kompensationsdioden der Zahl der in Reihe liegenden Dioden des Gleichrichters entsprechen und die Elemente des Spannungsteilers werden gleiche Widerstandswerte aufweisenο Bei Einsatz dieser Schaltung wird der Meßwertfehler aufgrund der Diodenschwellwerte des Gleichrichters durch die zusätzlich in Reihe geschalteten Dioden verdoppelt.. Durch die genannte Einschaltung des Operationsver-

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stärkers in den Schaltkreis wird zunächst der Spannungsabfall an den Kompensationsdioden erfaßt. Bei Gleichheit der Widerstandswerte des Spannungsteilers fällt dann eine doppelt so große Spannung wie an den Kompensationsdioden an dem Kompensationswiderstand ab. Da die Kompensationsdioden immer vom gleichen Strom durchflossen sind wie die Dioden des Gleichrichters wird es möglich,-iin gesamten Meßbereich auch im Bereich des Nullpunktes den Schwellwertfehler der Dioden zu kompensieren.

Dem Ausgang des Operationsverstärkers kann eine Diode nachgeschaltet sein, die im Rückkopplungskreis des invertierenden Einganges des Operationsverstärkers gleichsinnig mit den Kompensationsdioden geschaltet ist.

Die Erfindung wird im folgenden beispielhaft anhand der fig. 1 und 2 erläutert. Es zeigen:

Fig. 1 eine Schaltung zur Meßwerterfassung gleichgerichteter Wechselspannungen gemäß dem Stande der Technik.

Fig. 2 ein Ausführungsbeispiel einer erfindungsgemäßen Schaltung.

In Fig. 1 ist zunächst eine Wechselspannungsquelle T gezeigt. Zur Erfassung der Spannung dieser Wechselspannungsquelle ist ein Drehstrombrückengleichrichter n1 , n2, n3, n4, n5,· Ώ.6 nachgeschaltet. Am Ausgang dieses Gleichrichters kann eine Gleichspannung abgegriffen werden, deren Wert dem der Wechselspannung entspricht. Die Dioden des Gleichrichters besitzen einen ihnen eigenen Schwellwertfehler,· der das Meßergebnis der Wechselspannung verfälscht. Zur Kompensation dieses Fehlers wurden in der vorliegenden Schaltung zwei weitere Dioden n7, n8 in Reihe zu dem Gleichrichter geschaltet. Diese Dioden sind von einem Strom entgegengesetzt dem Strom im Gleichrichter durchflossen, der von einer Hilfsspannungsquelle U1 über einen Widerstand R1 zu ihnen geleitet wird. Für mittlere Spannungsbereiche ist es möglich - wenn auch mit relativ großem Einstell- und Justieraufwand verbunden - die Hilfsspan-

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nungsquelle U1 so zu "bemessen, daß der über die Dioden n7, n.8 fließende Strom weitgehend dem Strom in den Dioden n1 bis ά6 des Gleichrichters entspricht. Somit fällt an jeder Kompensationsdiode n7, n8 eine Spannung ab, die identisch ist mit dem Spannungsabfall an einer Diode n1 bis ηβ des Gleichrichters. Die erwünschte Kompensation ist jedoch nur in einem begrenzten Bereich möglich, wenn man von einer festen Hilfsspannungsquelle U1 ausgeht.

Fig. 2 zeigt ein Äusführungsbeispiel einer Schaltung zur Meßwerterfassung gleichgerichteter Wechselspannungen gemäß der vorliegenden Erfindung. Auch hier ist zunächst eine Wechselspannungsquelle T zu erkennen deren. Ausgangsspannung über einen Brückengleichrichter n1 bis n6 gleichgerichtet wird. Zur Kompensation des Schwellwertfehlers der Dioden n1 bis n6 wurden erfindungsgemäß zwei weitere Dioden n9» n10 gleichsinnig mit den Dioden des Gleichrichters geschaltet, dadurch, verdoppelt sich zunächst für die Spannungsmessung der an den Dioden des Gleichrichters auftretende Schwellwertfehler. Bin Kompensationswiderstand R4 ist in Reihe zu dem Gleichrichter und den Kompenaationsdioden n9» n10 geschaltet.

IJm die am Kompensationswlderstand E4 abfallende Spannung TJ3 immer auf den gewünschten Wert einzuregeln, nämlich auf den Wert des Schwellwertee von vier in Reihe liegenden Dioden mit umgekehrtem Vorzeichen, wurde ein Operationsverstärker ρ vorgesehen. Der invertierende Eingang dieses Operationsverstärkers ist mit dem Verbindungspunkt zwischen Gleichrichter und Kompensationsdioden V1 verbunden.

Der Ausgang des Operationsverstärkers führt über eine weitere Diode n11 unmittelbar zum Verbindungspunkt V2 zwischen den Kompensationsdioden n9, n10 und dem Kompenaationswiderstand R4. Parallel zum Kompensationswiderstand ist ein Spannungsteiler R2, R3 vorgesehen, von dem ein Widerstandselement R3 einstellbar ist. Der nichtinvertierende Eingang des Operationsverstärkers ρ ist mit dem Mittelpunkt V3 des Spannungs-

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teilers R2, R3 verbunden. Nimmt man nun an, daß die einen Meßfehler erzeugende Schwellwertspannung einer Diode Ud sei, und bezeichnet man die Spannung an dem Kompensationswiderstand R4 mit 113, so kann man unter der Voraussetzung, daß die Widerstandswerte der zwei Spannungsteilerhälften gleich sind, feststellen, daß die Spannung U3, die am Kompensatiönswiderstand R4 abfällt, unabhängig von dem tatsächlich durch die Dioden fließende Strom.immer gleich 4Ud ist. Es gilt also U3 = -4Ud. Das Vorzeichen dieser Spannung ist entgegengesetzt dem Spannungsabfall an den Dioden gerichtet. Dieser Spannungsabfall am Kompensationswiderstand R4 kann auch zur Kompensation der Schwellwertfehler der Dioden im Bereich des Nullpunktes herangezogen werden.

2 Figuren ■ ,

3 Patentansprüche .

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Claims

Pat entansprüohe

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Schaltung zur Meßwerterfassung gleichgerichteter Wechselspannungen, bei der in Reihe zu einem Gleichrichter wenigstens eine Kompensationsdiode zur Kompensation der Diodenschwellwerte des Gleichrichters geschaltet ist, dadurch gekennzeichnet, daß die Kompensationsliode (n9» n10) gleichsinnig mit den Dioden (n1, n2, n3, n4, n5, n6) des Gleichrichters geschaltet ist, daß in Reihe zu der Kompensationsdiode ein Kompensationswiderstand (R4) liegt, dem ein^Spannungsteiler {R2, R3) parallelgeschaltet ist, und daß ein Operationsverstärker Cp) vorgesehen ist, dessen invertierender Eingang mit dem Verbindungspunkt (V1) zwischen Gleichrichter und Kompensationsdiode, dessen nicht invertierender Eingang mit dem Mittelpunkt (V3) des Spannungsteilers und dessen Ausgang mit dem Verbindungspunkt (V2) zwischen Kompensationsdiode und Kompensationswiderstand verbunden ist.
2. Schaltung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Zahl der Kompensationsdioden (n9» n10) der Zahl der in Reihe liegenden Dioden (n1, n2, n3, n4, n5, n6) des Gleichrichters entspricht und daß die Elemente des Spannungsteilers (R2, R3) gleiche Widerstandswerte aufweisen.
3. Schaltung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß dem Ausgang des Operationsverstärkers (p) eine Diode (n11) nachgeschaltet ist, die im Rückkopplungskreis des invertierenden Einganges des Operationsverstärkers gleichsinnig mit den Kompensationsdioden geschaltet ist.

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