DE1513403C - Schaltungsanordnung zur Erzeugung und Stabilisierung einer hohen Gleichspannung - Google Patents

Description

Die Erfindung bezieht sich auf eine Schaltungsanordnung zur Erzeugung und Stabilisierung einer aus einer niederfrequenten Wechselspannung gewonnenen hohen Gleichspannung mit einem zwischen zwei Übertrager geschalteten steuerbaren Ringmodulator. Dabei kann die hohe Gleichspannung etwa 25 kV betragen. Die niederfrequente Wechselspannung kann z. B. 50-Hz-Netzspannung sein. Es wird eine Konstanz (U/A U) der Hochspannung von etwa 500 als ausreichend erachtet.

Es ist bekannt, zur Stabilisierung von Hochspannungserzeugern einen Teil der Ausgangs-Hochspannung abzugreifen, um daraus, gegebenenfalls nach weiterer Verstärkung, eine Regelspannung zu gewinnen, die dem Eingang, z. B. dem Oszillator, wieder zugeführt wird. Eine solche Schaltung, mit der eine Langzeitkonstanz von etwa 6000 erreicht wird, ist z. B. in »Elektronik«, Heft 4, 1964, S. 101 bis 103, beschrieben. Dabei dient ein Röhrenoszillator als Schwingungserzeuger einer Frequenz von 50 kHz.

Aus ^der deutschen Patentschrift 971 966 ist eine Einrichtung zur selbsttätigen Phasenregelung in Mittel- und Hochfrequenz-Verbraucherstromkreisen bekannt. Die hierzu verwendete Regelschaltung weist einen Ringmodulator auf, der ein Quotientenmeßgerät speist, wodurch die Verstellung eines Phasenschiebers bewirkt wird. Aus der deutschen Auslegeschrift 1171515 ist eine Kompensationseinrichtung mit einem Ringmodulator bekannt, bei der der Ringmodulator durch Meßwandler gespeist wird. Diese Meßwandler sind ihrerseits mit einer Kippschaltung verbunden, um mit Hilfe des Ringmodulators eine wirk- oder blindleistungsabhängige Kompensation zu erreichen. Die in dieser deutschen Auslegeschrift gezeigte Schaltungsanordnung zeigt damit einen zwischen zwei Übertrager geschalteten steuerbaren Ringmodulator.

Steuerbare Ringmodulatoren sind an sich auch aus anderen Zweigen der Technik, z. B. der Trägerfrequenztechnik und Meßtechnik, bekannt. So beschreibt z. B. die USA.-Patentschrift 2780 778 einen phasenempfindlichen Dehnungsmeßstreifen-Verstärker mit gesteuertem Ringmodulator. Aus der USA.-Patentschrift 3 005163 ist z. B. die Verwendung eines gesteuerten Ringmodulators für Steuerzwecke bekannt.

Bei unmittelbar aus einem Wechselstromnetz gespeisten Hochspannungserzeugern entfällt die Möglichkeit, regelnd in die Primärspannung einzugreifen. Durch die Erfindung wird nun ein Weg aufgezeigt, wie auch in solchen Fällen eine für viele Zwecke ausreichende Stabilisierung erzielt werden kann. Dieser Weg besteht darin, daß bei einer Schaltungsanordnung der eingangs genannten Art die Primärwicklung eines Eingangs-Übertragers mit der niederfrequenten Wechselspannung gespeist und seine Sekundärwicklung an zwei gegenphasige Anschlüsse des Ringmodulators angeschlossen sind, dessen zwei andere Anschlüsse mit der Primärwicklung eines Ausgangsübertragers verbunden sind, dessen Sekundärwicklung am Eingang eines Wechselspannungsverstärkers liegt, und daß je ein Mittelabgriff der Sekundärwicklung des Eingangs-Übertragers und der Primärwicklung des Ausgangs-Übertragers mit Zweigen einer in Brücke geschalteten Steuerschaltung verbunden sind.

Nach einer Ausbildung der Erfindung kann jeder rW beiden Brückenzweige der Steuerschaltung ein steuerbares Verstärkerelement aufweisen. Auch kann das eine Verstärkerelement durch eine aus der Ausgangsgleichspannung gewonnene Teilspannung steuerbar sein. Weiterhin kann das andere Verstärkerelement durch eine aus dem Ausgangsgleichstrom gewonnene Teilspannung steuerbar sein.

Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung ist in der Zeichnung dargestellt und wird im folgenden näher beschrieben.

ίο Die dem Netz entnommene Eingangsspannung wird den Klemmen 1,1' eines Eingangs-Übertragers 2 zugeführt. Sobald an den Klemmen 3, 4 eine Gleichspannung angelegt wird, wird durch Verschiebung des Arbeitspunktes der Dioden im Ringmodulator 6 die Wechselspannung in der Primärwicklung des Ausgangs-Übertragers entweder überhaupt erst auftreten oder in ihrer Amplitude geändert, wodurch auch die Wechselspannungsgröße in der Sekundärwicklung des Ausgangsübertragers 5 geändert wird.

Die Phasenlage dieser Wechselspannung ist abhängig von der Richtung des Gleichstroms zwischen den Klemmen 3 und 4. Die Wechselspannung am Ausgangsübertrager 5 ist entweder in Phase oder um 180° gegenüber der an den Eingangsklemmen 1, Γ liegenden Wechselspannung verschoben.

Der Ringmodulator 6 liegt an einer Brückenschaltung, die aus den Trioden 7, 8 und den Widerständen 10,11 besteht. Mit 9 ist ein gemeinsamer Kathodenwiderstand bezeichnet, dessen zweiter Anschluß durch den Glimmstabilisator 12 auf einem Potential von + 85 V gegenüber Masse gehalten wird. Am Widerstand 14 des Ausgangs-Hochspannungsteilers 13, 14, 15, 16 wird eine Teilspannung abgegriffen und über einen Widerstand 17 dem Steuergitter der

Röhre 8 zugeführt, das außerdem über die Parallelschaltung des Widerstandes 18 und der Diode 19 mit dem 85-V-Potential verbunden ist. Die Eingangsklemme 3 des Ringmodulators 6 liegt direkt an der Anode der Röhre 7, die Klemme 4 dagegen über eine

_4<J Diode 20 an der Anode der Röhre 8.

Sobald sich nun die an den Ausgangsklemmen 21, 22 liegende Hochspannung ändert, ändert sich zugleich auch die dem Steuergitter der Röhre 8 zugeführte Teilspannung, wodurch die Brücke 7,8,10,11,

die zunächst mittels des Potentiometers 23 abgeglichen war, verstimmt wird. Dadurch entstehen an den Anoden der Röhren 7, 8 unterschiedliche Potentiale, und über den Ringmodulator fließt ein Ausgleichsstrom, wodurch wiederum am Ausgang des

Ringmodulators eine Änderung der Wechselspannung entsteht. Diese Wechselspannung wird in der Röhre 24 verstärkt und dem Gitter der Treiberröhre 25 zugeführt. Auf diese Weise wird die Ausgangsspannung wieder auf den Sollwert geregelt.

Eine Verbesserung der beschriebenen Stabilisierungsschaltung läßt sich noch dadurch erreichen, daß auch lastabhängige Schwankungen der Ausgangsspannung ausgeglichen werden. Zu diesem Zweck ist ein weiterer Spannungsteiler 26, 27, 16 vorgesehen. Am Verbindungspunkt des einstellbaren Widerstandes 26 mit dem festen Widerstand 27 liegt das Steuergitter der Röhre 7. Da der Widerstand 16 des genannten Spannungsteilers vom Ausgangsgleichstrom durchflossen wird, führt der an ihm auftretende lastabhängige Spannungsabfall ebenfalls zu einer Brükkenverstimmung, die zur Regelung ausgenutzt wird. Die übrige Schaltung besteht aus bekannten Anordnungen. Die Anoden der in Gegentakt arbeiten-

den Leistungspentoden 28, 29 erhalten eine Gleichspannung von etwa 1000 V, während die übrigen positiven Spannungen einer stabilisierten Quelle von etwa 300 V entnommen werden. Der Hochspannungsübertrager 30 hat ein Übersetzungsverhältnis von etwa 1: 25, als Gleichrichter dient ein Hochspannungsventil 31.

Es ist auch möglich, die in der Brückenschaltung liegenden Röhren 7, 8 durch andere steuerbare Verstärkerelemente zu ersetzen.

Claims (4)

Patentansprüche:

1. Schaltungsanordnung zur Erzeugung und Stabilisierung einer aus einer niederfrequenten Wechselspannung gewonnenen hohen Gleichspannung mit einem zwischen zwei Übertrager geschalteten steuerbaren Ringmodulator, dadurch gekennzeichnet, daß die Primärwicklung eines Eingangs-Übertragers (2) mit der niederfrequenten Wechselspannung gespeist und seine Sekundärwicklung an zwei gegenphasige Anschlüsse des Ringmodulators (6) angeschlossen sind, dessen zwei andere Anschlüsse mit der Primärwicklung eines Ausgangs-Ubertragers (5) verbunden sind, dessen Sekundärwicklung am Eingang eines Wechselspannungsverstärkers liegt, und daß je ein Mittelabgriff der Sekundärwicklung des Eingangs-Ubertragers (2) und der Primärwicklung des Ausgangs-Übertragers (5) mit Zweigen (7,10; 8,11) einer in Brücke geschalteten Steuerschaltung verbunden sind.

2. Schaltungsanordnung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß jeder der beiden Brückenzweige der Steuerschaltung ein steuerbares Verstärkerelement (7, 8) aufweist.

3. Schaltungsanordnung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß das eine Verstärkerelement (8) durch eine aus der Ausgangsgleichspannung gewonnene Teilspannung steuerbar ist.

4. Schaltungsanordnung nach Anspruch 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet, daß das andere Verstärkerelement (7) durch eine aus dem Ausgangsgleichstrom gewonnene Teilspannung steuerbar ist.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen