WO2010034532A1 - Stromregelungssystem und verfahren zur regelung eines stromes - Google Patents

Stromregelungssystem und verfahren zur regelung eines stromes Download PDF

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WO2010034532A1
WO2010034532A1 PCT/EP2009/057749 EP2009057749W WO2010034532A1 WO 2010034532 A1 WO2010034532 A1 WO 2010034532A1 EP 2009057749 W EP2009057749 W EP 2009057749W WO 2010034532 A1 WO2010034532 A1 WO 2010034532A1
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voltage
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Jalal Hallak
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Siemens Ag Österreich
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    • G—PHYSICS
    • G05—CONTROLLING; REGULATING
    • G05F—SYSTEMS FOR REGULATING ELECTRIC OR MAGNETIC VARIABLES
    • G05F1/00—Automatic systems in which deviations of an electric quantity from one or more predetermined values are detected at the output of the system and fed back to a device within the system to restore the detected quantity to its predetermined value or values, i.e. retroactive systems
    • G05F1/10—Regulating voltage or current
    • G05F1/46—Regulating voltage or current wherein the variable actually regulated by the final control device is dc
    • G05F1/56—Regulating voltage or current wherein the variable actually regulated by the final control device is dc using semiconductor devices in series with the load as final control devices
    • G05F1/565—Regulating voltage or current wherein the variable actually regulated by the final control device is dc using semiconductor devices in series with the load as final control devices sensing a condition of the system or its load in addition to means responsive to deviations in the output of the system, e.g. current, voltage, power factor
    • G05F1/569—Regulating voltage or current wherein the variable actually regulated by the final control device is dc using semiconductor devices in series with the load as final control devices sensing a condition of the system or its load in addition to means responsive to deviations in the output of the system, e.g. current, voltage, power factor for protection

Definitions

  • the invention relates to a current control system, which comprises at least one longitudinal branch with a linear regulator for forming a manipulated variable signal, wherein the series regulator is connected to a semiconductor actuator which is connected to a reference to a ground supply voltage and at the output side applied to the ground output voltage , Furthermore, the invention relates to a method for controlling a current.
  • electronic fuses are known by means of which one or more load branches connected to a power supply are secured. If a fault (e.g., short circuit) occurs in a load branch, the electronic fuse limits the current for a short time (e.g., a few milliseconds) by current regulation and then shuts off. The other load branches continue to be supplied by the power supply. Also for short term overcurrents, e.g. as a result of power up, electronic fuses limit the current to a predetermined value.
  • a fault e.g., short circuit
  • FIG. 1 Current control system is shown in Fig. 1. To a supply voltage while a longitudinal branch is provided for controlling a current through a connected load.
  • a reference value or setpoint for current regulation refers to the output voltage as well as a current measurement value, which drops at the connected load.
  • the series regulator is supplied by an auxiliary voltage, which also has the output voltage as the reference potential.
  • the auxiliary voltage is used to generate a sufficiently large manipulated variable signal between a control terminal (gate) and an output terminal (source) of the semiconductor actuator.
  • the invention has for its object to provide an improvement over the prior art for a current control system of the type mentioned. Furthermore, a correspondingly improved current control method should be specified.
  • a reference signal supplied to the longitudinal regulator, a current measurement signal and the manipulated variable signal refer to the mass, wherein the manipulated variable signal is fed to a differential former, which adds the output voltage to the manipulated variable signal and subtracts the supply voltage and wherein the output signal of the subtractor formed in this way
  • Semiconductor actuator is supplied as a corrected manipulated variable signal.
  • the series regulator is connected to an auxiliary voltage, which refers to the ground. It is advantageous if the auxiliary voltage applied to an auxiliary supply, which is arranged in series with the supply voltage. In this way, the
  • Supply voltage for the supply of the series regulator mitgefind to achieve a higher level than the supply voltage for the manipulated variable signal. Such a higher level is required for driving the semiconductor actuator.
  • a current amplifier is advantageously provided, which is connected to the auxiliary voltage and which is connected to measuring points before and after a semiconductor resistor downstream of the shunt resistor.
  • a shunt resistor makes a simple
  • the semiconductor control element changes its volume resistance as a function of the manipulated variable signal applied to the control connection.
  • the advantage here is the use simple components such as ordinary bipolar transistors, field effect transistors (eg MOS-FET) or insulated gate bipolar transistors (IGBT).
  • a method for controlling a current provides that a current measuring signal and a reference signal are fed to a series regulator and a manipulated variable is formed as a function of the difference between these two signals, wherein the current to be regulated is determined by a
  • Resistance change of a arranged between a supply voltage and an output voltage semiconductor actuator is influenced. Furthermore, the relate
  • Reference signal and the current measurement signal to a mass and the manipulated variable is corrected by means of a subtractor in such a way that the difference of the supply voltage less the output voltage is subtracted from the manipulated variable.
  • Fig. 1 current control system with a longitudinal regulator according to the prior art
  • a DC power source DC is provided, which is connected to a terminal to a ground and at the other terminal a
  • Supply voltage U 1n is applied.
  • a capacitor Cin is arranged for voltage smoothing.
  • the DC source DC and the semiconductor actuator 2 has an impedance Z L.
  • the semiconductor actuator 2 is formed, for example, as a normally-off n-channel MOS-FET having a gate terminal G, a drain terminal D, and a source terminal S.
  • the source terminal S is connected via a parasitic diode to the drain terminal D.
  • the drain terminal is connected to the supply voltage U 1n .
  • At the gate terminal G is a manipulated variable signal of a
  • Linear controller 1 on.
  • the source terminal S is connected to an output, to which an output voltage U out is applied and to which a terminal of a load 4 is connected.
  • a second terminal of the load 4 is connected to ground.
  • a shunt resistor R S h is arranged for current measurement.
  • the current amplifier 3 supplies at its output
  • the linear controller 1 a reference signal for setting a target current value I is also fed so as to n, with this reference signal is also related to the output voltage U out.
  • the semiconductor switching element 2 is self-conducting in trouble-free operation, so that the output voltage U out corresponds neglecting the component and line losses in about the supply voltage U 1n .
  • the manipulated variable signal is below the threshold voltage of the semiconductor switching element. 2
  • a manipulated variable correction is performed according to the invention.
  • a corresponding arrangement is shown in Fig. 2.
  • the basic circuit consists of a longitudinal circuit, wherein a load 4 is connected via an auxiliary switch element 2 to a supply voltage U 1n .
  • the circuit closes via a ground as a common reference potential of the supply voltage U 1n and the output voltage U out falling at the load 4.
  • the subtractor 5 is also connected to the supply voltage U 1n and the output voltage U out and generates a corrected manipulated variable signal u 'according to the following relationship:
  • the subtractor 5 is conveniently constructed as a simple analog circuit, so that an almost delay-free correction of the manipulated variable signal u takes place as soon as a change in the output voltage U out or the supply voltage U 1n occurs. In any case, the correction is much faster than an adjustment of the manipulated variable signal u by the series regulator. 1
  • Each semiconductor control element 2i or 2 2 is controlled by means of a corrected manipulated variable signal Ui 'or U 2 ', which is present at the output of a respective subtractor 5i or 5 2 .
  • the respective difference former 5i and 5 2 corrects the controller from the respective longitudinal Ii and I2 predetermined control variable signal u and u 2 corresponding to the respective occurring in the series branch impedance Z or Z iL 2L.

Abstract

Die Erfindung bezieht sich auf ein Stromregelungssystem, welches zumindest einen Längszweig mit einem linearen Längsregler (1, 11, 12) zur Bildung eines Stellgrößensignals (u, u1, u2) umfasst, wobei der Längsregler (1, 11, 12) mit einem Halbleiterstellelement (2, 21, 22) verbunden ist, welches an eine auf eine Masse bezogene Speisespannung (Uin) angeschlossen ist und an dem ausgangsseitig eine auf die Masse bezogene Ausgangsspannung (Uout) anliegt. Dabei beziehen sich ein dem Längsregler (1, 11, 12) zugeführtes Referenzsignal, ein Strommesssignal und das Stellgrößensignal (u, u1, u2) auf die Masse, wobei das Stellgrößensignal (u, u1, u2) einem Differenzbildner (5, 51, 52) zugeführt ist, welcher vom Stellgrößensignal (1, 11, 12) die Differenz der Speisespannung (Uin) weniger der Ausgangsspannung (Uout) abzieht und wobei das auf diese Weise gebildete Ausgangssignal des Differenzbildners (5, 51, 52) dem Halbleiterstellelement (2, 21, 22) als korrigiertes Stellgrößensignal (u', U1,' U2') zugeführt ist.

Description

Stromregelungssystem und Verfahren zur Regelung eines Stromes
Beschreibung
Die Erfindung betrifft ein Stromregelungssystem, welches zumindest einen Längszweig mit einem linearen Längsregler zur Bildung eines Stellgrößensignals umfasst, wobei der Längsregler mit einem Halbleiterstellelement verbunden ist, welches an eine auf eine Masse bezogene Speisespannung angeschlossen ist und an dem ausgangsseitig eine auf die Masse bezogene Ausgangsspannung anliegt. Des Weiteren betrifft die Erfindung ein Verfahren zur Regelung eines Stromes .
Es gibt zahlreiche elektrische und elektronische Anwendungen, die eine Stromregelung erforderlich machen. Beispielsweise kennt man Stromversorgungen, die zur Abgabe eines konstanten Stromes an eine oder mehrere angeschlossene Lasten eine Stromregelung aufweisen.
Des Weiteren sind elektronische Sicherungen bekannt, mittels derer ein oder mehrere an eine Stromversorgung angeschlossene Lastzweige abgesichert werden. Tritt in einem Lastzweig ein Fehler (z.B. Kurzschluss) auf, begrenzt die elektronische Sicherung für kurze Zeit (z.B. wenig Millisekunden) den Strom mittels Stromregelung und schaltet dann ab. Die anderen Lastzweige werden weiterhin von der Stromversorgung versorgt. Auch für kurzzeitige Überströme, z.B. infolge eines Einschaltvorgangs, begrenzen elektronische Sicherungen den Strom auf einen vorgegebenen Wert.
Bei derartigen Anwendungsfällen, die nur eine kurzzeitige Strombegrenzung bzw. Stromregelung vorsehen, werden zumeist einfache lineare Längsregler eingesetzt. Solche Längsregler steuern ein Halbleiterstellelement, welches kurzzeitig
Energie aufnimmt, um den Strom durch eine angeschlossene fehlerhafte Last auf einem vorgegebenen Wert zu halten. Der schematische Aufbau eines entsprechenden
Stromregelungssystems ist in Fig. 1 dargestellt. An eine Speisespannung ist dabei ein Längszweig zur Regelung eines Stromes durch eine angeschlossene Last vorgesehen.
Ein Referenzwert bzw. Sollwert für die Stromregelung bezieht sich ebenso wie ein Strommesswert auf die Ausgangsspannung, welche an der angeschlossenen Last abfällt. Der Längsregler wird dabei von einer Hilfsspannung versorgt, welche als Bezugspotenzial ebenfalls die Ausgangsspannung aufweist. Die Hilfsspannung dient zur Erzeugung eines ausreichend hohen Stellgrößensignals zwischen einem Steueranschluss (Gate) und einem Ausgangsanschluss (Source) des Halbleiterstellelements.
Sind beispielsweise mehreren Längszweigen parallel an eine
Speisespannung geschalteten, muss für jeden Längsregler eine eigene Hilfsspannung vorgesehen werden, da jede Hilfsspannung in der Regel eine andere Ausgangsspannung als Bezugspotenzial aufweist .
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, für ein Stromregelungssystem der eingangs genannten Art eine Verbesserung gegenüber dem Stand der Technik anzugeben. Des Weiteren soll ein entsprechend verbessertes Stromregelungsverfahren angegeben werden.
Erfindungsgemäß wird diese Aufgabe gelöst mit einem Stromregelungssystem gemäß Anspruch 1 und einem Verfahren gemäß Anspruch 7.
Dabei beziehen sich ein dem Längsregler zugeführtes Referenzsignal, ein Strommesssignal und das Stellgrößensignal auf die Masse, wobei das Stellgrößensignal einem Differenzbildner zugeführt ist, welcher zum Stellgrößensignal die Ausgangsspannung addiert und die Speisespannung subtrahiert und wobei das auf diese Weise gebildete Ausgangssignal des Differenzbildners dem Halbleiterstellelement als korrigiertes Stellgrößensignal zugeführt ist. Auf diese Weise wird ausgeschlossen, dass das Stromreglungssystem aufgrund von Impedanzen in der Regelstrecke zu schwingen beginnt. Die Frequenz einer derartigen Schwingung würde über der Grenzfrequenz des
Längsreglers liegen. Da die Korrektur des Stellgrößensignals mittels Differenzbildner aufgrund der einfachen Rechenoperation nahezu unverzögert geschieht, wird durch die Ansteuerung des Halbleiterstellelements mit dem korrigierten Stellgrößensignal ein Schwingen der Regelstrecke verhindert, indem die Spannung zwischen Steueranschluss und Ausgangsanschluss des Halbleiterstellelements im Wesentlichen unverändert bleibt, bis der Längsregler ein verändertes Stellgrößensignal vorgibt.
In einer einfachen Ausführung ist der Längsregler an eine Hilfsspannung angeschlossen, welche sich auf die Masse bezieht. Dabei ist es vorteilhaft, wenn die Hilfsspannung an einer Hilfsversorgung anliegt, welche in Serie zur Speisespannung angeordnet ist. Auf diese Weise wird die
Speisespannung zur Versorgung des Längsreglers mitgenutzt, um für das Stellgrößensignals einen höheren Pegel als die Speisespannung zu erreichen. Ein solcher höherer Pegel ist für die Ansteuerung des Halbleiterstellelements erforderlich.
Zur Bildung des Strommesssignals ist vorteilhafterweise ein Stromverstärker vorgesehen, der an die Hilfsspannung angeschlossen ist und der mit Messpunkten vor und nach einem dem Halbleiterstellelement nachgeschalteten Shuntwiderstand verbunden ist. Ein Shuntwiderstand bildet eine einfache
Möglichkeit, eine genaue und reaktionsschnelle Strommessung durchzuführen, welche von äußeren Faktoren wie einer Umgebungstemperatur unabhängig ist.
Das Halbleiterstellelement ändert seinen Durchgangswiderstand in Abhängigkeit des am Steueranschluss anliegenden Stellgrößensignals. Von Vorteil ist dabei der Einsatz einfacher Bauelemente wie gewöhnliche Bipolartransistoren, Feldeffekttransistoren (z.B. MOS-FET) oder Bipolartransistoren mit isolierter Gate-Elektrode (IGBT).
Besonders vorteilhaft ist es, wenn mehrere Längszweige vorgesehen sind, welche an eine Speisesspannung angeschlossen sind und eine gemeinsame Hilfsspannung zur Versorgung der jeweiligen Längsregler aufweisen. Durch den gemeinsamen Bezug der Strommesssignale und Referenzsignale auf die Masse ist es nicht mehr erforderliche, jeden Längsregler mit einer eigenen Hilfsspannung zu versorgen.
Ein erfindungsgemäßes Verfahren zur Regelung eines Stromes sieht vor, dass einem Längsregler ein Strommesssignal und ein Referenzsignal zugeführt werden und in Abhängigkeit der Differenz dieser beiden Signale eine Stellgröße gebildet wird, wobei der zu regelnde Strom durch eine
Widerstandsänderung eines zwischen einer Speisespannung und einer Ausgangsspannung angeordneten Halbleiterstellelements beeinflusst wird. Des Weiteren beziehen sich das
Referenzsignal und das Strommesssignal auf eine Masse und die Stellgröße wird mittels eines Differenzbildners in der Weise korrigiert, dass die Differenz der Speisespannung weniger der Ausgangsspannung von der Stellgröße abgezogen wird.
Die Bildung der korrigierten Stellgröße geschieht dabei nahezu unverzögert, wodurch auch bei schnellen Änderung der Ausgangsspannung oder Speisespannung der Regelkreis stabil gehalten wird, wenn aufgrund des Bezugs des Strommesssignals und des Referenzsignals auf die Masse eine Mitkopplung einer Leitungsimpedanz im Längszweig auftritt.
Die Erfindung wird nachfolgend in beispielhafter Weise unter Bezugnahme auf die beigefügten Figuren erläutert. Es zeigen in schematischer Darstellung: Fig. 1 Stromregelungssystem mit einem Längsregler nach dem Stand der Technik
Fig. 2 Stromregelungssystem mit erfindungsgemäßer Stellgrößenkorrektur Fig. 3 Stromregelungssystem mit zwei Längszweigen
Bei dem in Fig. 1 dargestellten bekannten Stromregelungssystem ist eine Gleichstromquelle DC vorgesehen, welche mit einem Anschluss an eine Masse angeschlossen ist und an deren anderem Anschluss eine
Speisespannung U1n anliegt. Parallel zur Gleichstromquelle ist ein Kondensator Cin zur Spannungsglättung angeordnet.
An die Speisespannung U1n ist ein Halbleiterstellelement 2 angeschlossen, wobei die Leitung zwischen der
Gleichstromquelle DC und dem Halbleiterstellelement 2 eine Impedanz ZL aufweist. Das Halbleiterstellelement 2 ist beispielsweise als normal sperrender n-Kanal MOS-FET mit einem Gate-Anschluss G, einem Drain-Anschluss D und einem Source-Anschluss S ausgebildet. Der Source-Anschluss S ist dabei über eine parasitäre Diode mit dem Drain-Anschluss D verbunden. In diesem Fall ist der Drain-Anschluss an die Speisespannung U1n angeschlossen.
Am Gate-Anschluss G liegt ein Stellgrößensignal eines
Linearreglers 1 an. Der Source-Anschluss S ist mit einem Ausgang verbunden, an dem eine Ausgangsspannung Uout anliegt und an den ein Anschluss einer Last 4 angeschlossen ist. Ein zweiter Anschluss der Last 4 ist mit der Masse verbunden. Zwischen dem Source-Anschluss S und dem Ausgang ist ein Shuntwiderstand RSh zur Strommessung angeordnet.
Vor und nach dem Shuntwiderstand RSh sind Kontaktpunkte mit den Eingängen eines Stromverstärkers 3 verbunden. Der Stromverstärker 3 liefert an seinem Ausgang ein
Strommesssignal, dass dem Längsregler 1 zugeführt ist. Versorgt werden der Stromverstärker 3 und der Längsregler 1 mittels einer Hilfsversorgung UH, welche sich auf die Ausgangsspannung Uout bezieht.
Dem Linearregler 1 ist zudem ein Referenzsignal zur Vorgabe eines Sollstromwertes Ison zugeführt, wobei sich dieses Referenzsignal ebenfalls auf die Ausgangsspannung Uout bezieht .
Das Halbleiterschaltelement 2 ist im störungsfreien Betrieb selbstleitend, sodass die Ausgangsspannung Uout unter Vernachlässigung der Bauteil- und Leitungsverluste in etwa der Speisespannung U1n entspricht. Das Stellgrößensignal liegt dabei unterhalb der Schwellspannung des Halbleiterschaltelements 2.
Steigt infolge einer Störung der Strom über den vorgegebenen Stromsollwert Ison an, beginnt der Regler zu arbeiten. Das Stellgrößensignal steigt über die Schwellspannung des Halbleiterschaltelements 2, sodass der Durchgangswiderstand vom Drain- zum Sourceanschluss des Halbleiterschaltelements 2 ansteigt. Es versteht sich von selbst, dass die maximal zulässige Dauer einer derartigen Strombegrenzung von den thermischen Gegebenheiten abhängt. Üblicherweise ist es möglich, auf diese Weise einen Strom über mehrere Sekunden hinweg auf einen vorgegebenen Sollwert zu regeln, bevor das Halbleiterschaltelement 2 Schaden nimmt.
Um beispielsweise mehrere parallel angeordnete Längszweige mittels einer Hilfsspannung zu versorgen ist es wünschenswert, die Hilfsspannung sowie die einzelnen Referenz- und Strommesssignale auf eine gemeinsame Masse zu beziehen. Damit ist zwar die gewünschte Unabhängigkeit von den in der Regel unterschiedlich großen Ausgangsspannungen der einzelnen Längszweige erreicht, allerdings bewirkt eine Ausgangsspannungsänderung in einem Längszweig wegen der Leitungsimpedanz ZL eine Mitkopplung in der Regelschleife. Sinkt zum Beispiel bei einem Lastsprung die Ausgangspannung bzw. die Spannung am Source-Anschluss des entsprechenden Halbleiterbauelements ab, steigt dadurch zwangsläufig die Spannung zwischen Gate- und Source-Anschluss, weil das auf die Masse bezogene Stellwertsignal infolge der Leitungsimpedanz ZL nicht synchron zur Ausgangsspannung abfällt. Diese Mitkopplung führt zu einem instabilen Regelkreis und verursacht eine dauernde Schwingung des Stromes.
Um den Einfluss der Mitkopplung im Regelkreis auszuschalten, wird erfindungsgemäß eine Stellgrößenkorrektur vorgenommen. Eine entsprechende Anordnung ist in Fig. 2 dargestellt.
Die Grundschaltung besteht aus einem Längskreis, wobei eine Last 4 über ein Hilfsschalterelement 2 an eine Speisespannung U1n angeschlossen ist. Der Stromkreis schließt sich über eine Masse als gemeinsames Bezugspotenzial der Speisespannung U1n und der an der Last 4 abfallenden Ausgangsspannung Uout •
Das Hilfsschalterelement 2 ist wie in Fig. 1 zum Beispiel als MOS-FET ausgebildet, wobei der Drain-Anschluss D mit der Speisespannung U1n und der Source-Anschluss S mit dem Ausgang, an dem die Ausgangsspannung Uout anliegt, verbunden ist. Dabei ist zwischen dem Source-Anschluss S und dem Ausgang ein Shuntwiderstand RSh angeordnet. Die Kontaktpunkte vor und nach dem Shuntwiderstand sind mit den Eingängen eines Stromverstärkers 3 verbunden. Versorgt wird der an die Masse angeschaltete Stromverstärker 3 mit einer Hilfsspannung, welche an einer zur Speisespannung in Serie angeordneten Hilfsversorgung UH anliegt. Das Strommesssignal am Ausgang des Stromverstärkers 3 bezieht sich somit ebenso wie die Hilfsspannung auf die Masse als gemeinsames Bezugspotenzial der Speisespannung U1n und der an der Last 4 abfallenden Ausgangsspannung Uout • Einem Längsregler 1, der wie der Stormverstärker 3 mit der Hilfsspannung versorgt wird, sind eingangsseitig das Strommesssignal und ein Referenzsignal zugeführt. Das Referenzsignal bezieht sich ebenso wie das Strommesssignal auf die Masse und gibt den Sollstromwert Ison vor.
Am Ausgang des Längsreglers 1 liegt somit ein auf die Masse bezogenes Stellgrößensignal u an, welches einem Differenzbildner 5 zugeführt ist. Der Differenzbildner 5 ist zudem mit der Speisespannung U1n und der Ausgangsspannung Uout verbunden und erzeugt ein korrigiertes Stellgrößensignal u' gemäß folgender Beziehung:
Figure imgf000010_0001
Erfindungsgemäß ist der Gate-Anschluss G des
Halbleiterstellelements 2 mit diesem korrigierten Stellgrößensignal u' beaufschlagt.
Der Differenzbildner 5 ist günstigerweise als einfache analoge Schaltung aufgebaut, sodass eine nahezu verzögerungsfreie Korrektur des Stellgrößensignals u erfolgt, sobald eine Änderung der Ausgangsspannung Uout oder der Speisespannung U1n auftritt. In jedem Fall erfolgt die Korrektur um ein Vielfaches schneller als eine Anpassung des Stellgrößensignals u durch den Längsregler 1.
Die Mitkopplung der Impedanz ZL wird also durch die sofortige Korrektur des Stellgrößensignals u vermieden. Die Korrektur entspricht dabei der durch die Impedanz ZL hervorgerufenen Differenz der Speisespannung U1n weniger der Ausgangsspannung U0Ut/ wodurch die Spannung zwischen Gate- und Source-Anschluss des Halbleiterstellelements 2 im Wesentlichen unverändert bleibt, bis der Längsregler 1 ein verändertes Stellgrößensignal u vorgibt. Der Regelkreis ist somit stabil und es kommt zu keinem Schwingen des Stromes. In Fig. 3 sind zwei Längszweige mit unterschiedlichen Ausgangsspannungen Uiout/ U2Out dargestellt. Die Längskreise werden von einer gemeinsamen Speisespannung U1n versorgt, zu welcher eine Hilfsversorgung UH in Reihe geschaltet ist. Jeder Längskreis umfasst ein eigenes Halbleiterstellelement 2i bzw. 22, welches den Strom im Falle eines Kurzschlusses der jeweils angeschlossenen Last 4i bzw. 42 oder im Falle einer kurzzeitigen Überlast auf einen vorgegebenen Stromsollwert Iison bzw. I2soii begrenzt. Zur Strommessung umfasst jeder Längszweig einen eigenen Shutwiderstand RiSh bzw. R2Sh •
Gesteuert wird jedes Halbleiterstellelement 2i bzw. 22 mittels eines korrigierten Stellgrößensignals Ui' bzw. U2', welches am Ausgang eines jeweiligen Differenzbildners 5i bzw. 52 anliegt. Der jeweilige Differenzbildner 5i bzw. 52 korrigiert das vom jeweiligen Längsregler Ii bzw. I2 vorgegebene Stellgrößensignal ui bzw. u2 entsprechend der jeweiligen im Längszweig auftretenden Impedanz ZiL bzw. Z2L.
Infolge dessen, dass alle Strommesssignale, Referenzsignale und Stellwertsignale Ui, u2 auf eine gemeinsame Masse bezogen sind, wird bei mehreren parallel geschalteten Längszweigen nur mehr eine einzigen Hilfsspannung benötigt, an die alle Längsregler I1, I2 und Stromverstärker 3i, 32 angeschlossen sind. Dabei versteht es sich von selbst, dass auf diese Weise mehr als die zwei in Fig. 3 dargestellten Längszweige parallel geschaltet werden können.

Claims

Patentansprüche
1. Stromregelungssystem, welches zumindest einen Längszweig mit einem linearen Längsregler (1, I1, I2) zur Bildung eines Stellgrößensignals (u, U1, U2) umfasst, wobei der Längsregler (1, I1, I2) mit einem Halbleiterstellelement (2, 2lr 22) verbunden ist, welches an eine auf eine Masse bezogene Speisespannung (U1n) angeschlossen ist und an dem ausgangsseitig eine auf die Masse bezogene Ausgangsspannung (U0Ut/ U10Ut/ U20Ut) anliegt dadurch gekennzeichnet, dass sich ein dem Längsregler (1, I1, I2) zugeführtes Referenzsignal, ein Strommesssignal und das Stellgrößensignal (u, U1, u2) auf die Masse beziehen, dass das Stellgrößensignal (u, U1, U2) einem Differenzbildner (5, S1, 52) zugeführt ist, welcher vom Stellgrößensignal (1, I1, I2) die Differenz der Speisespannung (U1n) weniger der Ausgangsspannung (Uout/ Ulout/ U2out) abzieht und dass das auf diese Weise gebildete Ausgangssignal des Differenzbildners (5, 5i, 52) dem Halbleiterstellelement (2, 2lr 22) als korrigiertes Stellgrößensignal (u' , U1,' U2') zugeführt ist.
2. Stromregelungssystem nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der Längsregler (1, I1, I2) an eine Hilfsspannung angeschlossen ist, welche sich auf die Masse bezieht.
3. Stromregelungssystem nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Hilfsspannung an einer Hilfsversorgung (UH) anliegt, welche in Serie zur Speisespannung (U1n) angeordnet ist.
4. Stromregelungssystem nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass zur Bildung des Strommesssignals ein Stromverstärker (3, 3lr 32) vorgesehen ist, der an die Hilfsspannung angeschlossen ist und der mit
Messpunkten vor und nach einem dem Halbleiterstellelement (2, 2i, 22) nachgeschalteten Shuntwiderstand (RSh, Rish, R2sh) verbunden ist.
5. Stromregelungssystem nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass als Halbleiterstellelement (2, 2i, 22) ein bipolarer Transistor, ein Feldeffekttransistor oder ein Bipolartransistor mit isolierter Gate-Elektrode vorgesehen ist.
6. Stromregelungssystem nach einem der Ansprüche 2 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass mehrere Längszweige vorgesehen sind, welche an eine Speisesspannung (U1n) angeschlossen sind und eine gemeinsame Hilfsspannung zur Versorgung der jeweiligen Längsregler (I1, I2) aufweisen.
7. Verfahren zur Regelung eines Stromes, bei welchem einem linearen Längsregler (1, li, I2) ein Strommesssignal und ein Referenzsignal zugeführt werden und in Abhängigkeit der Differenz dieser beiden Signale eine Stellgröße gebildet wird, wobei der zu regelnde Strom durch eine
Widerstandsänderung eines zwischen einer Speisespannung (U1n) und einer Ausgangsspannung (Uout/ Uiout/ U2out) angeordneten Halbleiterstellelements (2, 2lr 22) beeinflusst wird, dadurch gekennzeichnet, dass sich das Referenzsignal und das Strommesssignal auf eine Masse beziehen und die
Stellgröße mittels eines Differenzbildners (5, 5i, 52) in der Weise korrigiert wird, dass die Differenz der Speisespannung (U1n) weniger der Ausgangsspannung (Uout/ Uiout/ U2out) von der Stellgröße abgezogen wird.
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