DE3735199C2

DE3735199C2 -

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Publication number: DE3735199C2
Application number: DE19873735199
Authority: DE
Inventors: Carl 8374 Viechtach De Spitzenberger
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 1987-08-01
Filing date: 1987-10-17
Publication date: 1991-08-08
Also published as: DE3735199A1

Description

Die Erfindung bezieht sich auf eine Schaltungsanordnung, insbesondere Netzspannungskonstanthalter, zur Erzeugung einer stabilisierten Ausgangswechselspannung aus einer zu stabilisierenden Eingangswechselspannung mit einem Eingang für die Eingangswechselspannung sowie mit wenigstens einem Ausgang für die mit der Eingangswechselspannung frequenzgleiche Ausgangswechselspannung.The invention relates to a circuit arrangement, in particular mains voltage stabilizer, for generating a stabilized output AC voltage from a stabilized AC input voltage with an input for the AC input voltage and at least one output for those with the same frequency as the AC input voltage AC output voltage.

In den verschiedensten Bereichen werden insbesondere auch sinusförmige Wechselspannungen benötigt, die eine möglichst konstante Amplitude aufweisen. So erfordern beispielsweise elektrische oder elektronische Geräte vielfach für einen einwandfreien Betrieb und eine einwandfreie Arbeitsweise eine in ihrer Amplitude stabilisierte Netzspannung.In a wide variety of areas in particular sinusoidal alternating voltages are needed, the one possible have constant amplitude. For example, require electrical or electronic devices often for one flawless operation and flawless operation Mains voltage stabilized in amplitude.

Zur Stabilisierung der Spannungen an einem an ein Drehstromnetz angeschlossenen Verbraucher ist eine elektrische Schaltungsanordnung bekannt (AT-PS 2 76 574), bei der als Stellglied ein Reihentransformator verwendet ist, dessen Primärwicklungen mit dem Verbraucher in Serie liegen und der sekundärseitig mit steuerbaren Gleichrichteranordnungen versehen ist. Im Detail ist im Sekundärkreis des Reihentransformators ein Umrichter mit einem Gleichstromzwischenkreis vorgesehen, der aus einer transformatorseitigen ungesteuerten Gleichrichterbrücke und aus einer dieser nachgeschalteten gesteuerten Wechselrichterbrücke besteht. In Abhängigkeit der Spannungen am Ausgang der Schaltungsanordnung bzw. am Verbraucher ist eine Wechselstromleistung des Gleichstromzwischenkreises in das Speisenetz zurückführbar. Durch einen Vergleich zweier Komponenten, von denen eine in ihrer Größe von den am Verbraucher anliegenden Ausgangswechselspannungen abhängig ist und die andere eine Sollspannung ist, werden dabei von Thyristoren gebildete Elemente der Wechselrichterbrücke derart gesteuert, daß sich im wesentlichen konstante Ausgangsspannungen am Verbraucher ergeben. Die bekannte Schaltungsanordnung arbeitet relativ träge und ermöglicht es aber inbes. auch nicht, solche Störungen auszuregeln, die jeweils in der Nähe des Nulldurchganges der Sinushalbwelle der Dreiphasen-Wechselspannungen auftreten.To stabilize the voltages on a three-phase network connected consumer is an electrical Circuit arrangement known (AT-PS 2 76 574), in which as Actuator a series transformer is used, the Primary windings are in series with the consumer and the on the secondary side with controllable rectifier arrangements is provided. In detail is in the secondary circuit of the series transformer a converter with a DC link provided that from a transformer side uncontrolled rectifier bridge and from one of these downstream controlled inverter bridge exists. In Dependence of the voltages at the output of the circuit arrangement or at the consumer is an AC power of the DC link in the feed network. By comparing two components, one of which one in size from that of the consumer AC voltage is dependent and the other one Setpoint voltage is formed by thyristors Elements of the inverter bridge controlled such that essentially constant output voltages at the consumer surrender. The known circuit arrangement works relatively sluggish and allows it inbes. neither, such Fix disturbances, each close to the zero crossing the sine half-wave of the three-phase AC voltages occur.

Bekannt ist weiterhin ein Wechselstromkonverter (EP 1 51 345 A2), bei dem an einem Eingangstransformator sekundärseitig Gleichrichteranordnungen sowie Transistoren aufweisende Gleichstromkreise vorgesehen sind, aus denen mit Hilfe eines Oszillators und eines Gleichrichters, der feste Vor- bzw. Bezugsspannungen für die Transistoren liefert, ein welliger Gleichstrom erzeugt wird, der mittels im Gegentakt betriebener Schalter auf der Sekundärseite eines Ausgangstransformators eine Ausgangswechselspannung induziert. Durch die festen Bezugsspannungen wird angestrebt, daß die Ausgangswechselspannung in einem gewissen Bereich unabhängig von Änderungen der Amplitude der an der Primärwicklung des Eingangstransformators anliegenden Eingangswechselspannung ist. Nachteilig ist bei diesem bekannten Wechselstromkonverter aber, daß durch die Umwandlung der Eingangswechselspannung in eine Gleichspannung und durch die Umwandlung der Gleichspannung in die Ausgangswechselspannung sowie durch die Regelung der Größe des von den einzelnen Gleichstromkreisen gelieferten Gleichstromes erhebliche Verluste auftreten.An AC converter is also known (EP 1 51 345 A2), on the secondary side of an input transformer Rectifier arrangements and transistors DC circuits are provided, from which with the help of a Oscillator and a rectifier, the fixed pre or Provides reference voltages for the transistors, a wavy Direct current is generated by means of push-pull Switch on the secondary side of an output transformer induces an AC output voltage. Through the fixed Reference voltages are aimed at that the output AC voltage in a certain area regardless of changes the amplitude of the primary winding of the input transformer AC input voltage is present. Disadvantageous is with this known AC converter that by converting the AC input voltage into a DC voltage and by converting the DC voltage into the AC output voltage as well as by regulating the Size of the delivered by the individual DC circuits Direct current considerable losses occur.

Bekannt ist schließlich ein Gegentaktwechselrichter (DE-OS 27 51 742) zur Erzeugung einer Ausgangswechselspannung aus einer eingangsseitigen Gleichspannung. Um in einem gewissen Bereich eine lastunabhängige Ausgangswechselspannung zu erreichen, wird bei dieser bekannten Schaltungsanordnung am Ausgangstransformator eine Regelspannung in Form einer Gleichspannung gewonnen, die über eine Regelstufe auf eine Impulsformerstufe der Schaltungsanordnung einwirkt, von der wiederum die Aussteuerung zweier im Gegentakt betriebener Transistoren im Primärkreis des Ausgangstransformators abhängt. Zur Erzeugung einer stabilisierten Ausgangswechselspannung aus einer zu stabilisierenden Eingangswechselspannung, d. h. insbes. als Netzspannungskonstanthalter ist diese bekannte Schaltungsanordnung weder vorgesehen, noch geeignet.Finally, a push-pull inverter (DE-OS 27 51 742) for generating an AC output voltage a DC voltage on the input side. To in one certain range a load-independent output AC voltage to achieve in this known circuit arrangement on the output transformer a control voltage in the form of a DC voltage obtained via a control stage on a Pulse shaper stage of the circuit arrangement acts from the again the modulation of two push-pull Transistors in the primary circuit of the output transformer depends. To generate a stabilized AC output voltage from an input AC voltage to be stabilized, d. H. especially as a mains voltage stabilizer known circuit arrangement neither provided nor suitable.

Aufgabe der Erfindung ist es, eine elektrische Schaltungsanordnung, insbes. einen Netzspannungskonstanthalter aufzuzeigen, die bzw. der ohne große Verluste eine stabilisierte Ausgangswechselspannung liefert.The object of the invention is an electrical circuit arrangement, especially to show a line voltage stabilizer, which stabilized without great losses Output AC voltage supplies.

Die Lösung der Aufgabe erfolgt mit den im Anspruch 1 angegebenen Maßnahmen.The problem is solved with those specified in claim 1 Activities.

Die Wirkungsweise der erfindungsgemäßen Schaltungsanordnung beruht auf dem Prinzip, daß in dem Eingangsschaltkreis der Schaltungsanordnung zwei Wechselspannungssignale erzeugt werden, die sich jeweils aus einem Gleichspannungsanteil und aus einem mit der Eingangswechselspannung frequenzgleichen Wechselspannungsanteil zusammensetzen. Durch entsprechende Steuerung der wenigstens einen Einrichtung zur Steuerung des Stromes in dem wenigstens einen Primärstromkreis des Ausgangstransformators wird im Normalbetrieb lediglich jeweils eine Halbwelle der Wechselspannungsanteile zum Induzieren der Ausgangswechselspannung in der Sekundärwicklung des Ausgangstransformators verwendet, während der Gleichspannungsanteil der Wechselspannungssignale dann einen Beitrag für die Ausgangswechselspannung liefert, wenn die Eigangswechselspannung unter ihren Sollwert abfällt oder aber der Ausgang der Schaltungsanordnung stärker als im Normalbetrieb belastet wird. Der Gleichspannungsanteil der von dem Eingangsschaltkreis erzeugten Wechselspannungssignale bildet somit eine Spannungsreserve bzw. einen Puffer, mit welcher bzw. mit welchem eventuelle Einbrücke in der Ausgangswechselspannung ausgeglichen werden können. Durch den Gleichspannungsanteil bzw. durch die Gleichspannungsüberlagerung steht somit zu jedem Zeitpunkt der Sinushalbwelle ein konstanter Spannungsbetrag für die Ausregelung von Störungen als Regelreserve zur Verfügung, während bei einer Spannungsamplitude, die ohne Gleichspannungsüberlagerung zur Erzielung der Regelreserve entsprechend groß gewählt ist, in der Nähe des Nulldurchgangs der Sinushalbwelle eine Regelung nicht mehr möglich oder nur bei sehr groß gewählter Spannungsamplitude möglich wäre, was im letzteren Fall eine höhere Verlustleistung bedingen würde.The mode of operation of the circuit arrangement according to the invention is based on the principle that in the input circuit Circuit arrangement generates two AC voltage signals be, each consisting of a DC voltage component and from a frequency equal to the input AC voltage Assemble the AC voltage component. By appropriate Control of the at least one device for controlling the Current in the at least one primary circuit of the output transformer is only in normal operation a half wave of the AC voltage components to induce the AC output voltage in the secondary winding of the output transformer used while the DC component of the AC signals then make a contribution to that Output AC voltage returns when the input AC voltage falls below their setpoint or the output the circuit arrangement is more heavily loaded than in normal operation becomes. The DC component of the input circuit generated AC signals thus forms a Voltage reserve or a buffer with which or with what possible bridge in the AC output voltage can be compensated. Due to the DC voltage component or due to the DC voltage superimposition a constant amount of voltage at each point in time of the sine half-wave for the regulation of faults as a control reserve Available while at a voltage amplitude that without DC voltage superimposition to achieve the control reserve is appropriately large, near the zero crossing the sine half-wave no longer a regulation possible or only if the voltage amplitude is very large would be possible, which in the latter case is a higher power loss would require.

Unabhängig von der sonstigen Ausbildung der erfindungsgemäßen Schaltungsanordnung ist deren Ausgangsschaltkreis so ausgebildet, daß die vom Eingangsschaltkreis erzeugten Wechselspannungssignale jeweils nur während ihrer um 180° gegeneinander phasenverschobenen Halbwellen, in denen sich der Gleichspannungsanteil und der Wechselspannungsanteil jeweils betragsmäßig addieren, in der Sekundärwicklung des Ausgangstransformators die Ausgangswechselspannung induzieren, und zwar während der genannten Halbwelle des einen Wechselspannungssignals in der einen Polarität und während der genannten Halbwellen des anderen Wechselspannungssignals in der anderen Polarität, so daß sich am Ausgang der Schaltungsanordnung die stabilisierte Ausgangswechselspannung ergibt.Regardless of the other training of the invention Circuit arrangement is designed the output circuit so that the generated by the input circuit AC voltage signals only during their 180 ° phase-shifted half-waves in which the DC voltage component and the AC voltage component add each amount, in the secondary winding of the output transformer induce the AC output voltage, and during the half-wave of the one AC signal in one polarity and during the mentioned half-waves of the other AC voltage signal in the other polarity, so that at the output of the circuit arrangement the stabilized AC output voltage results.

Weiterbildungen der Erfindung sind Gegenstand der Unteransprüche.Developments of the invention are the subject of the dependent claims.

Die Erfindung wird im folgenden anhand der Figuren an einem Ausführungsbeispiel näher erläutert. Es zeigtThe invention is illustrated below with the aid of the figures Embodiment explained in more detail. It shows

Fig. 1 das elektrische Schaltbild eines Netzspannungskonstanthalters gemäß der Erfindung; Figure 1 shows the electrical diagram of a line voltage stabilizer according to the invention.

Fig. 2 den zeitlichen Verlauf einiger Spannungen bei dem Netzspannungskonstanthalter nach Fig. 1. FIG. 2 shows the course over time of some voltages in the line voltage stabilizer according to FIG. 1.

Der in Fig. 1 dargestellte Netzspannungskonstanthalter besteht im wesentlichen aus einem Eingangsschaltkreis 1, aus einem Ausgangsschaltkreis 2 sowie aus einem Steuer- und Regelschaltkreis 3. Der Eingangsschaltkreis 1 besitzt die beiden, den Eingang des Netzspannungskonstanthalters bildenden Anschlüsse 4 und 5 sowie drei schaltungsinterne Anschlüsse 6, 7 und 8, die zwei schaltungsinterne Ausgänge des Eingangsschaltkreises bilden, und zwar einen Ausgang zwischen den Anschlüssen 6 und 8 und einen Ausgang zwischen den Anschlüssen 7 und 8.The AC voltage stabilizer shown in FIG. 1 consists essentially of an input circuit 1, from a starting circuit 2 as well as of a control and regulating circuit 3. The input circuit 1 has the two connections 4 and 5 forming the input of the mains voltage stabilizer and three internal connections 6 , 7 and 8 , which form two internal outputs of the input circuit, namely an output between the connections 6 and 8 and an output between the connections 7 and 8 .

Der Ausgangsschaltkreis 2 besitzt die beiden Anschlüsse 9 und 10, die den Ausgang des Netzspannungskonstanthalters bilden und an die der mit dem Netzspannungskonstanthalter zu betreibende Verbraucher 11 angeschlossen ist. In der Fig. 1 ist nur ein solcher Verbraucher dargestellt. Selbstverständlich ist es auch möglich, an die Anschlüsse 9 und 10 mehrere Verbraucher 11 anzuschließen. Weiterhin besitzt der Ausgangsschaltkreis 2 drei schaltungsinterne Anschlüsse 12, 13 und 14, die zwei schaltungsinterne Eingänge für den Ausgangsschaltkreis bilden, und zwar einen Eingang zwischen den Anschlüssen 12 und 14 und einen Eingang zwischen den Anschlüssen 13 und 14, wobei der Ausgangsschaltkreis 2 in jedem zwischen den Anschlüssen 12 und 14 bzw. 13 und 14 gebildeten Eingangsstromkreis jeweils ein elektrisch steuerbares Element mit einer in ihrem elektrischen Leitwert durch ein Steuersignal veränderbaren Steuerstrecke aufweist. Bei der dargestellten Ausführungsform sind diese Elemente jeweils von einem Leistungstransistor 15 bzw. 16 gebildet, wobei die Steuerstrecken dann die Kollektor-Emitter-Strecken dieser Transistoren sind. Von dem Steuer- und Regelschaltkreis 3 werden diese elektrisch steuerbaren Elemente bzw. Transistoren 15 und 16 im Gegentakt mit einem Steuersignal mit Netzspannungsfrequenz angesteuert, d. h. geöffnet und geschlossen. Diese in dem Steuer- und Regelschaltkreis erfolgten Steuersignale sind einerseits von der Netzspannung am Eingang des Netzspannungskonstanthalters (Anschlüsse 4 und 5) sowie andererseits von der Spannung am Ausgang des Netzspannungskonstanthalters (Anschlüsse 9 und 10) abgeleitet.The output circuit 2 has the two connections 9 and 10 which form the output of the mains voltage stabilizer and to which the consumer 11 to be operated with the mains voltage regulator is connected. Only one such consumer is shown in FIG. 1. Of course, it is also possible to connect a plurality of consumers 11 to the connections 9 and 10 . Furthermore, the output circuit 2 has three in-circuit connections 12 , 13 and 14 , which form two in-circuit inputs for the output circuit, namely an input between the connections 12 and 14 and an input between the connections 13 and 14 , the output circuit 2 in each between the connections 12 and 14 or 13 and 14 formed input circuit each have an electrically controllable element with a control section whose electrical conductivity can be changed by a control signal. In the embodiment shown, these elements are each formed by a power transistor 15 or 16 , the control paths then being the collector-emitter paths of these transistors. These electrically controllable elements or transistors 15 and 16 are controlled in a push-pull manner by the control and regulating circuit 3 with a control signal at the mains voltage frequency, ie opened and closed. These control signals in the control and regulating circuit are derived on the one hand from the mains voltage at the input of the mains voltage regulator (connections 4 and 5 ) and on the other hand from the voltage at the output of the mains voltage regulator (connections 9 and 10 ).

Wie die Fig. 1 zeigt, sind jeweils die Anschlüsse 6 und 12, 7 und 13 sowie 8 und 14 des Eingangsschaltkreises 1 bzw. des Ausgangsschaltkreises 2 miteinander verbunden, wobei bei der praktischen Ausführung des Netzspannungskonstanthalters diese schaltungsinternen Anschlüsse 6-8 sowie 12-14 in der Regel nicht konkret ausgebildet, sondern Teil von Verbindungsleitungen zwischen dem Eingangschaltkreis 1 und dem Ausgangsschaltkreis 2 sind. In der Fig. 1 sind diese schaltungsinternen Anschlüsse 6-8 sowie 12-14 hauptsächlich zum besseren Verständnis der Funktionsweise des Netzspannungskonstanthalters angegeben.As shown in FIG. 1, the connections 6 and 12 , 7 and 13 as well as 8 and 14 of the input circuit 1 and the output circuit 2 are connected to each other, with these internal connections 6-8 and 12-14 in the practical implementation of the mains voltage stabilizer generally not specifically designed, but are part of connecting lines between the input circuit 1 and the output circuit 2 . In FIG. 1, these in-circuit connections are 6-8 and 12-14 mainly given the power voltage stabilizer for a better understanding of the operation.

Der Eingangsschaltkreis 1 liefert an seinen schaltungsinternen Anschlüssen 6 und 7 jeweils bezogen auf den gemeinsamen Anschluß 8, der z. B. die Schaltungsmasse oder ein anderes für den Eingangsschaltkreis 1 und den Ausgangsschaltkreis 2 gemeinsames Potential bildet, zwei gegenphasige, d. h. um 180° phasenverschobene Wechselspannungssignale U1 und U2, die sich jeweils aus einem Wechselspannungsanteil U3 bzw. U4 sowie aus einem Gleichspannungsanteil U5 zusammensetzen. Die Wechselspannungsanteile U3 und U4 weisen gleiche Größe auf, sind jedoch um 180° phasenverschoben. Bei der dargestellten Ausführung beträgt der Gleichspannungsanteil etwa 20 Volt und die Wechselspannungsanteile U3 und U4 etwa 70 Volt (effektiv) bzw. 100 Volt (Spitze), so daß sich durch Überlagerung der Gleichspannung U5 mit der Wechselspannung U3 bzw. U4 die beiden gegenphasigen Spannungen U1=(U5+U3) und U2=(U5+U4) ergeben, deren positives Maximum jeweils 120 Volt und negatives Maximum jeweils 80 Volt beträgt und von denen die Spannung U1 immer dann ihr positives Maximum aufweist, wenn die Spannung U2 ihr negatives Maximum besitzt, während die Spannung U2 ihr positives Maximum dann aufweist, wenn die Spannung U1 ihr negatives Maximum besitzt.The input circuit 1 supplies at its circuit-internal connections 6 and 7, in each case based on the common connection 8 , which, for. B. forms the circuit ground or another potential for the input circuit 1 and the output circuit 2 , two antiphase, ie 180 ° phase-shifted alternating voltage signals U 1 and U 2 , each consisting of an alternating voltage component U 3 or U 4 and a direct voltage component Assemble U 5 . The AC voltage components U 3 and U 4 have the same size, but are out of phase by 180 °. In the embodiment shown, the direct voltage component is approximately 20 volts and the alternating voltage components U 3 and U 4 are approximately 70 volts (effective) and 100 volts (peak), so that superimposing the direct voltage U 5 on the alternating voltage U 3 and U 4 the two antiphase voltages U 1 = (U 5 + U 3 ) and U 2 = (U 5 + U 4 ), the positive maximum of which is 120 volts and the negative maximum of 80 volts, and of which the voltage U 1 is always her has a positive maximum when the voltage U 2 has its negative maximum, while the voltage U 2 has its positive maximum when the voltage U 1 has its negative maximum.

Zur Erzeugung der beiden Spannungen U1 und U2 besitzt der Eingangsschaltkreis 1 einen Transformator 17 mit einer parallel zu den Anschlüssen 4 und 5 liegenden Primärwicklung 18 sowie mit zwei Sekundärwicklungen 19 und 20. Die Sekundärwicklung 19 bildet mit ihren beiden Enden die Anschlüsse 6 und 7 und besitzt außerdem eine Mittelanzapf- bzw. einen mittleren Anschluß 21, so daß sich die Sekundärwicklung 19 aus den beiden Wicklungsteilen 19′ und 19′′ zusammensetzt, an denen die Wechselspannungen U3 und U4 anliegen. To generate the two voltages U 1 and U 2 , the input circuit 1 has a transformer 17 with a primary winding 18 lying parallel to the connections 4 and 5 and with two secondary windings 19 and 20 . The secondary winding 19 with its two ends forms the connections 6 and 7 and also has a center tap or a central connection 21 , so that the secondary winding 19 is composed of the two winding parts 19 'and 19 '', on which the AC voltages U 3 and U 4 apply.

An die Sekundärwicklung 20 ist ein Brückengleichrichter 22 angeschlossen, dessen negativer Ausgang mit dem schaltungsinternen Anschluß 8 und dessen positiver Ausgang mit dem Anschluß 21 verbunden sind. Parallel zu dem positiven Ausgang der Gleichrichterschaltung 22 und dem Anschluß 8 liegt ein Lade- bzw. Siebkondensator 23.A bridge rectifier 22 is connected to the secondary winding 20 , the negative output of which is connected to the internal connection 8 and the positive output of which is connected to the connection 21 . In parallel to the positive output of the rectifier circuit 22 and the connection 8 there is a charging or filter capacitor 23 .

An den internen Anschlüssen 12 und 13 des Ausgangsschaltkreises liegen wiederum bezogen auf den gemeinsamen Anschluß 14 die beiden Spannungen U1 und U2 an, wobei der Ausgangsschaltkreis 2 so ausgebildet ist und dessen Transistoren 15 und 16 so durch den Steuer- und Regelschaltkreis 3 angesteuert werden, daß in der ersten Halbperiode T1 der Spannung am Eingang 4/5, d. h. dann, wenn die Spannung U1 den Gleichspannungsanteil U5 übersteigt, durch den Verbraucher 11 ein Strom in der einen Richtung und in der zweiten Halbperiode T2, in der die Spannung U2 den Gleichspannungsanteil U5 in positiver Richtung übersteigt, durch den Verbraucher 11 ein Strom in der anderen Richtung fließt, wobei die zwischen den Anschlüssen 9 und 10 liegende Ausgangswechselspannung etwa 220 Volt (effektiv) beträgt. Im Normalbetrieb liegt an den gesperrten Transistoren 15 und 16 bzw. an deren Kollektor-Emitter-Strecke im wesentlichen nur der Gleichspannungsanteil U5 an.The two voltages U 1 and U 2 are in turn applied to the internal connections 12 and 13 of the output circuit with reference to the common connection 14 , the output circuit 2 being designed in this way and its transistors 15 and 16 being controlled by the control and regulating circuit 3 that in the first half period T 1 of the voltage at the input 4/5 , ie when the voltage U 1 exceeds the direct voltage component U 5 , a current in one direction through the load 11 and in the second half period T 2 in which the voltage U 2 exceeds the DC voltage component U 5 in the positive direction, through which consumer 11 a current flows in the other direction, the AC output voltage lying between the connections 9 and 10 being approximately 220 volts (effective). In normal operation, essentially only the direct voltage component U 5 is present on the blocked transistors 15 and 16 or on their collector-emitter path.

Der Ausgangsschaltkreis 2 weist einen Transformator 24 mit einer Sekundärwicklung 25 auf, welch letztere die Anschlüsse 9 und 10 bildet. Der Transformator 24 besitzt zwei getrennte Primärwicklungen 26 und 27, die gegenphasig angeschlossen sind, d. h. die Primärwicklung 26 bildet mit ihren in den Fig. 1 oberen Anschluß den Anschluß 12 und ist mit ihrem in der Fig. 1 unteren Anschluß über eine Schutzdiode 28 mit dem Kollektor des Transistors 15 verbunden, dessen Emitter über einen Widerstand 29 an den Anschluß 14 angeschlossen ist. Der den oberen Anschluß der Primärwicklung 26 entsprechende obere Anschluß der Primärwicklung 27 ist über eine Schutzdiode 30 mit dem Kollektor des Transistors 16 verbunden, dessen Emitter über einen Widerstand 31 an den Anschluß 14 angeschlossen ist. Das dem unteren Ende der Primärwicklung 26 entsprechende untere Ende der Primärwicklung 27 bildet den Anschluß 13. Durch die beschriebene Ausbildung des Transformators 24 bzw. durch den gegenphasigen Anschluß der beiden Primärwicklungen 26 und 27 wird einerseits eine Kompensation des durch den Gleichstromanteil U5 erzeugten Magnetflußes im Transformator 24 erreicht sowie bei der beschriebenen Ausbildung der Spannungen U1 und U2 und der Gegentakt-Ansteuerung der Transistoren 15 und 16 die angestrebte Wechselspannung am Ausgang des Netzkonstanthalters (Klemmen 9 und 10) erhalten.The output circuit 2 has a transformer 24 with a secondary winding 25 , the latter forming the connections 9 and 10 . The transformer 24 has two separate primary windings 26 and 27 which are connected in phase opposition, ie the primary winding 26 forms the connection 12 with its upper connection in FIG. 1 and is connected with its lower connection in FIG. 1 via a protective diode 28 to the Collector of transistor 15 connected, the emitter of which is connected to terminal 14 via a resistor 29 . The upper connection of the primary winding 27 corresponding to the upper connection of the primary winding 26 is connected via a protective diode 30 to the collector of the transistor 16 , the emitter of which is connected to the connection 14 via a resistor 31 . The lower end of the primary winding 27 corresponding to the lower end of the primary winding 26 forms the connection 13 . Through the described design of the transformer 24 or through the phase connection of the two primary windings 26 and 27 , on the one hand a compensation of the magnetic flux generated by the direct current component U 5 in the transformer 24 is achieved, and in the described design of the voltages U 1 and U 2 and the push-pull Control of the transistors 15 and 16 to obtain the desired AC voltage at the output of the line stabilizer (terminals 9 and 10 ).

Die beiden Transistoren 15 und 16 werden an ihrer Basis durch die beiden sinusförmigen, oben bereits erwähnten Steuersignale so im Gegentakt angesteuert, daß der Transistor 15 während der Halbperiode T1 und der Transistor 16 während der Halbperiode T2 öffnen, wobei der Strom durch die Transistoren jeweils zumindest annähernd proportional zur Amplitude des an der Basis anliegenden Steuersignals ist. Zur Erzeugung der Steuersignale für die Ansteuerung der Transistoren 15 und 16 enthält der Steuer- und Regelschaltkreis 3 einen Wechselspannungsgenerator bzw. Oszillator 32, dessen Ausgangssignal einem Eingang eines Verstärkers 33 zugeführt wird, der an zwei gegenphasigen Ausgängen die sinusförmigen Ansteuersignale für die Transistoren 15 und 16 liefert. Der Generator 32 ist mit der am Eingang des Netzspannungskonstanthalters (Anschlüsse 4 und 5) anliegenden Wechselspannung synchronisiert. Hierfür weist der Steuer- und Regelschaltkreis 3 einen Signalformer 34 auf, der aus der Netzspannung ein Rechtecksignal bildet, welches dann über ein Filter 35 dem Generator 32 als Synchronisationssignal zugeführt wird.The two transistors 15 and 16 are driven at their base by the two sinusoidal control signals mentioned above in push-pull so that the transistor 15 opens during the half-period T 1 and the transistor 16 during the half-period T 2 , the current through the transistors is at least approximately proportional to the amplitude of the control signal applied to the base. To generate the control signals for driving the transistors 15 and 16 of the control and regulating circuit 3 includes an AC voltage generator or oscillator 32, whose output signal is supplied to an input of an amplifier 33, the anti-phase to two outputs, the sinusoidal drive signals for the transistors 15 and 16 delivers. The generator 32 is synchronized with the AC voltage present at the input of the mains voltage stabilizer (connections 4 and 5 ). For this purpose, the control and regulating circuit 3 has a signal shaper 34 , which forms a square-wave signal from the mains voltage, which is then fed to the generator 32 as a synchronization signal via a filter 35 .

Bei der dargestellten Ausführungsform weist der Steuer- und Regelschaltkreis einen Eingang 36 auf, an welchem beispielsweise mit Hilfe eines Gleichspannungssignals die Amplitude oder Phasenlage des Synchronisationssignals für den Generator 32 und damit auch die Phasenlage des von diesem Generator gelieferten Signals in bezug auf die Netzspannung verändert werden kann, um dierdurch beispielsweise eine Steuerung der Größe und/oder Phasenlage der Ausgangsspannung des Netzkonstanthalters an den Anschlüssen 9 und 10 zu ermöglichen. Bei der dargestellten Ausführungsform ist dieser Anschluß 36 mit dem Signalformer 34 verbunden, d. h. durch Änderung der am Eingang 36 anliegenden Spannung kann die Amplitude des von dem Signalformers 34 gelieferten Signals verändert werden. Auch eine Änderung der Phasenlage des betreffenden Signals ist möglich, und zwar beispielsweise durch eine dem Filter 35 zugeführte Steuerspannung. Die Synchronisation des Generators 32 mit der Netzfrequenz kann auf die unterschiedlichste Weise und den unterschiedlichsten Mitteln erreicht werden, so beispielsweise auf analoge oder digitale Weise usw.In the embodiment shown, the control and regulating circuit has an input 36 , at which the amplitude or phase position of the synchronization signal for the generator 32 and thus also the phase position of the signal supplied by this generator are changed with respect to the mains voltage, for example with the aid of a DC voltage signal can, in order to thereby enable, for example, control of the size and / or phase position of the output voltage of the line stabilizer at the connections 9 and 10 . In the embodiment shown, this connection 36 is connected to the signal shaper 34 , ie the amplitude of the signal supplied by the signal shaper 34 can be changed by changing the voltage present at the input 36 . A change in the phase position of the signal in question is also possible, for example by means of a control voltage supplied to the filter 35 . The synchronization of the generator 32 with the mains frequency can be achieved in a wide variety of ways and means, for example in an analog or digital manner, etc.

Der Verstärker 33 besitzt neben dem mit dem Generator 32 verbundenen Eingang noch einen zweiten Eingang, dem über einen beispielsweise von den beiden Widerständen 37 und 38 gebildeten Spannungsteiler und über die Leitung 39 ein Signal zugeführt wird, welches proportional zur Ausgangsspannung des Netzspannungskonstanthalters ist. Dieses Signal wird in dem Verstärker 33 von dem von dem Generator 32 gelieferten Signal derart subtrahiert, daß immer dann, wenn die Spannung an den Anschlüssen 9 und 10 (wegen einer Verringerung der Netzspannung an den Anschlüssen 4 und 5 oder aber wegen einer erhöhten Last 11 an den Anschlüssen 9 und 10) unter den vorgegebenen Spannungswert von 220 Volt (effektiv) absinkt, die beiden Transistoren 15 und 16 während der Halbperioden T1 bzw. T2 stärker als im Normalbetrieb geöffnet werden, wobei dann durch den Gleichspannungsanteil U5 der Spannungen U1 und U2 ein Stromfluß durch die Primärwicklungen 26 und 27 möglich ist, mit dem der Spannungsabfall an den Anschlüssen 9 und 10 wieder ausgeglichen wird. Der Gleichspannungsanteil U5 steht somit als Reserve zum Ausregeln bzw. zum Kompensieren von Spannungsänderungen an den Anschlüssen 9 und 10 zur Verfügung, so daß auf diese Weise bei Änderungen der Netzspannung am Eingang des Netzspannungskonstanthalters sowie bei Änderung der Last am Ausgang dieses Netzspannungskonstanhalters eine konstante Ausgangsspannung an den Anschlüssen 9 und 10 erreicht wird.In addition to the input connected to the generator 32 , the amplifier 33 also has a second input, to which a signal is supplied via a voltage divider, for example formed by the two resistors 37 and 38 , and via the line 39 , which signal is proportional to the output voltage of the mains voltage stabilizer. This signal is subtracted in the amplifier 33 from the signal supplied by the generator 32 in such a way that whenever the voltage at the terminals 9 and 10 (due to a reduction in the mains voltage at the terminals 4 and 5 or because of an increased load 11th at the connections 9 and 10 ) drops below the specified voltage value of 220 volts (effectively), the two transistors 15 and 16 are opened more during the half-periods T 1 and T 2 than in normal operation, with the DC voltage component U 5 of the voltages U 1 and U 2 a current flow through the primary windings 26 and 27 is possible, with which the voltage drop at the terminals 9 and 10 is compensated again. The DC voltage component U 5 is thus available as a reserve for correcting or compensating for voltage changes at the connections 9 and 10 , so that in this way a constant output voltage when the mains voltage changes at the input of the mains voltage stabilizer and when the load changes at the output of this mains voltage stabilizer is reached at connections 9 and 10 .

Claims

1. Electrical circuit arrangement, in particular. Mains voltage stabilizer, for generating a stabilized AC output voltage from an AC input voltage to be stabilized with an input for the AC input voltage and with at least one output for the AC output voltage which is the same frequency as the AC input voltage

a) an output circuit ( 2 ) of an output transformer ( 24 ), which has at least one secondary winding ( 25 ) forming the output and at least one primary circuit ( 26 , 27 ) of the output transformer ( 24 ), each dependent on a control signal controlling devices ( 15 , 16 ) are formed, which have control sections located in the primary circuit,
b) an input circuit ( 1 ) which forms the input for the input AC voltage and which generates from this input AC voltage to supply the at least one primary circuit of the output transformer ( 24 ) two alternating voltage signals (U 1 , U 2 ) each associated with a device ( 15 , 16 ) , each of which is composed of a direct voltage component (U 5 ) forming a voltage reserve for the regulation of disturbances and an alternating voltage component (U 3 , U 4 ) which is frequency-equal to the input alternating voltage, and which are in relation to their one half-wave, in which the direct voltage component (U 5 ) and the AC voltage component (U 3 , U 4 ) add up in amounts, are 180 ° out of phase,
c) a control and regulating circuit ( 3 ) for generating the two control signals which are 180 ° out of phase and are formed by comparison of components, one of which is a sinusoidal AC voltage which is frequency-equal to and synchronized with the input AC voltage and the other in size is dependent on the output AC voltage, and with which the current in the at least one primary circuit of the output transformer (24) during said one half-wave of the alternating voltage signals supplied from the input circuit (1) (U 1, U 2) through the control lines of the devices (15, 16 ) is controlled such that the stabilized AC output voltage results.

2. Circuit arrangement according to claim 1, wherein the input circuit ( 1 ) has an input transformer ( 17 ) with a primary winding ( 18 ) forming the input of the circuit arrangement and with at least two secondary windings ( 19 ', 19 '') for generating the AC voltage components (U 3 , U 4) of the alternating voltage signals (U 1, U 2) and at least one DC voltage source (20, 22) for generating the DC voltage component of the alternating voltage signals supplied from the input circuit (1) (U 1, U 2).

3. Circuit arrangement according to claim 2, wherein the at least two secondary windings of the input transformer ( 17 ) are separate windings.

4. A circuit arrangement according to claim 3, wherein each of the secondary windings ( 19 ', 19 '') of the input transformer ( 17 ) used to generate the AC voltage component (U 3 , U 4 ) is assigned a DC voltage source ( 20 , 22 ).

5. Circuit arrangement according to claim 3, wherein the secondary windings ( 19 ', 19 ''' used to generate the AC voltage component (U 3 , U 4 ) is assigned a common DC voltage source ( 20 , 22 ).

6. Circuit arrangement according to one of claims 2 to 5, wherein the at least one DC voltage source ( 20 , 22 ) in series with the secondary windings ( 19 ', 19 '') of the input transformer ( 17 ).

7. Circuit arrangement according to claim 6, wherein the two windings ( 19 ', 19 '') of the input transformer ( 17 ) form a common secondary winding ( 19 ) with center tap ( 21 ), and this center tap with a pole of the DC voltage source ( 20 , 22 ) connected is.

8. Circuit arrangement according to one of claims 2 to 7, wherein to form the at least one DC voltage source, the input transformer ( 17 ) has at least one further secondary winding ( 20 ) to which a rectifier device ( 22 ), preferably a bridge rectifier, is connected.

9. Electrical circuit arrangement according to one of claims 1 to 8, wherein the output transformer ( 24 ) of the output circuit ( 2 ) has two primary circuits ( 26 , 27 ) each formed by a primary winding, and parallel to each of these primary circuits, a secondary winding ( 19 ', 19th '') Of the input transformer ( 17 ) in series with the at least one DC voltage source ( 20 , 22 ).

10. Circuit arrangement according to claim 9, wherein the two primary windings ( 26 , 27 ) of the output transformer ( 24 ) are separate windings, and each of these windings in series with a device ( 15 , 16 ) for controlling the current or with the control path of this device lies.

11. Circuit arrangement according to one of claims 1 to 10, wherein the at least one device for controlling the current through the at least one primary winding of the output transformer ( 24 ) is formed by at least one transistor ( 15 , 16 ).

12. Circuit arrangement according to claim 11 in its return relationship to claim 10, wherein in series with each primary winding ( 26 , 27 ) of the output transformer ( 24 ) at least one with the control signal of the control and regulating circuit ( 3 ) controlled transistor ( 15 , 16 ) is provided is.

13. Circuit arrangement according to claim 7, wherein the output transformer ( 24 ) of the output circuit ( 2 ) has two separate primary windings ( 26 , 27 ), and these primary windings ( 26 , 27 ) of the output transformer ( 24 ) are connected in opposite poles in such a way that a first connection ( 12 ) the one primary winding ( 26 ) of the output transformer ( 24 ) with a first connection ( 6 ) of the secondary winding ( 19 ) of the input transformer and the second connection of the one primary winding ( 26 ) with one end of the control path of a first device ( 15 ) Control of the current is connected, during the first connection of the one primary winding ( 26 ) corresponding first connection of the other primary winding ( 27 ) with one end of the control path of a second device ( 16 ) for controlling the current and the second connection ( 13 ) of the latter another primary winding ( 27 ) with the second connection ( 7 ) of the secondary winding ( 19 ) of the input str The transformer ( 17 ) is connected, and the means for controlling the current through the primary windings ( 26 , 27 ) of the output transformer ( 24 ) at the other end of their control paths are connected to the other pole of the DC voltage source ( 20 , 22 ).

14. Circuit arrangement according to one of claims 1-13, wherein the control and regulating circuit ( 3 ) has a differential amplifier ( 33 ) which supplies the control signals at two antiphase outputs, by subtracting a signal derived from the output AC voltage from one of one Generator ( 32 ) supplied, with the input AC voltage at the same frequency and synchronized with this signal.

15. Circuit arrangement according to claim 14, with a device ( 34 , 35 ) for generating a synchronization signal derived from the input AC voltage for the generator ( 32 ), the device ( 34 , 35 ) having means ( 36 ) with which a phase shift of the synchronization signal compared to the AC input voltage is possible.