DE2825240A1

DE2825240A1 - Rundsteueranlage

Info

Publication number: DE2825240A1
Application number: DE19782825240
Authority: DE
Inventors: Karl-Heinz Ing Grad Kruegel; Ernst-Robert Dipl Ing Paessler; Kurt Dipl Ing Smutny; Hermann Dr Techn Tappeiner
Original assignee: Siemens Corp
Current assignee: Siemens Corp
Priority date: 1978-06-08
Filing date: 1978-06-08
Publication date: 1979-12-13
Also published as: DE2825240C2; FR2434525A1; JPS54162412A; US4319224A; CH641610A5; FR2434525B1

Description

SIEMENS AKIIENGESELISCHAi¹T Unser Zeichen Berlin und München VPA 78 ρ 3 1 0 2 BRD

Rundsteueranlage
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Die Erfindung bezieht sich auf eine Rundsteueranlage mit einem Rundsteuersender, der eine getastete Ausgangswechselspannung mit Tonfrequenz erzeugt, die über eine Ankopplungseinheit in ein Versorgungs-Wechselspannungsnetz von vorgegebener Netzfrequenz eingespeist ist.

Mit Hilfe einer Rundsteueranlage können Informationen tiber ein ein- oder mehrphasiges Elektrizitätsversorgungsnetz als Übertragungsweg hin zu einem Verbraucher übertragen werden. Derartige Informationen können beispielsweise zur Einleitung von Schaltvorgängen im Versorgungsnetz, zur Umschaltung von Verbrauchszählern auf unterschiedliche Tarife (z.B. Nachtstromtarif) oder zur Benachrichtigung eines bestimmten Personenkreises (z.B. der Feuerwehr) dienen.

Eine Rundsteueranlage besteht im wesentlichen aus einem Rundsteuersender, einer Ankopplungseinheit zur Netzeinspeisung und aus einem oder mehreren an das Versorgungsnetz angeschlossenen Rundsteuererapfärgern, die Nm 2 Bsk / 22.5.1978

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die Verbraucher steuern. Der Rundsteuersender erzeugt eine tonfrequente Ausgangswechselspannung, die nach Maßgabe der zu tiber tragend en Information getastet ist. Sie wird mit Hilfe der Ankopplungseinheit der Netzwechselspannung im Versorgungsnetz Überlagert. Die an diesem Versorgungsnetz angeschlossenen selektiven Rundsteuerempfänger dekodieren die ausgesendeten Signale und steuern die nachgeschalteten Verbraucher. Die Netzfrequenz liegt üblicherweise bei 50 oder 60 Hz, und als !Eonfrequenz wird im allgemeinen eine solche zwischen 150 und 750 Hz benutzt. Die Tonfrequenz ist also deutlich höher als die Netzfrequenz.

Eine Rundsteueranlage der eingangs genannten Art ist z.B. aus der "Siemens-Zeitschrift" 50 (1976), Heft 3, Seiten 144 bis 147, insbesondere Bild 1 und Bild 4, bekannt. Die bekannte Rundsteueranlage benutzt als Rundsteuersender einen statischen Umrichter, bestehend aus einem netzgespeisten Diodengleichrichter, einem Spannungszwischenkreis und einem nachgesohalteten dreiphasigen Pülsweohselrichter, der unter Verwendung von leistungsthyristoren aufgebaut ist. Die gepulste Ausgangswechselspannung des Pulswechselrichters, deren Grund schwingung tonfrequent ist, wird tiber eine Ankopplungseinheit in das dreiphasige Versorgungs-Wechselspannungsnetz eingespeist. Die Ankopplungseinheit besteht hier speziell aus einer Serienankopplurjgseinheit, und zwar aus einer als "Resonanzshunt" bezeichneten Kombination aus Spulen und Kondensatoren sowie aus drei nachgesohalteten, primärseitig im Dreieck angeordneten Ankopplungstransformatoren, die wie Stromwandler aufgebaut sind. Der "Resonanzshunt" enthält dabei zum einen drei im Dreieck geschaltete Kondensatoren, deren Verbindungspunkte über ;je eine Drosselspule an die drei Ausgangsleitungen des Pülsweohselrichters angesohlossen sind. Diese IC-Kombination stellt einen

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Reihenresonanzkreis für die Netzfrequenz dar; sie verhindert die Einkopplung von netzfrequenten Spannungen (Rtickspannungen) vom Netz her in den Rundsteuersender. Der "Resonanzshunt" enthält zum anderen drei weitere im Dreieck angeordnete Kondensatoren, deren Verbindungspunkte direkt an die drei Ausgangsleitungen des Pulswechselrichters angeschlossen sind. Diese Kondensatoren bilden zusammen mit der erwähnten IC-Kombination des Reihenresonanzkreises einen Parallelschwingkreis für die Tonfrequenz.

Aus der Zeitschrift "Elektrizitätswirtschaft", Jg. 70 (1971), Heft 9, Seiten 237 Ms 241, insbesondere Bild 1, ist ebenfalls eine Rundsteueranlage der eingangs genannten Art bekannt. Hier wird als Rundsteuersender ein Umrichter verwendet, der aus einem netzgespeisten Diodengleichrichter, einem Gleichspannungszwischenkreis und einem zwangskomrautierten Wechselrichter mit Thyristoren in Dr ehs tr om-Br ticken schaltung besteht. Als Ankopplungseinheit ist hier ebenfalls eine Serienankopplungseinheit herangezogen. Es ist aber angegeben, daß die Ankopplungseinheit auch als Parallelankopplungseinheit ausgeführt sein kann. Die Serienankopplungseinheit umfaßt hier für jede Phase jeweils eine erste IC-Serienschaltung, eine zweite IC-Serienschaltung und einen Ankopplungstransformator. Um eine netzfrequente Rtickspannung vom Umrichter fernzuhalten, ist hier die Ausgangswechselspannung des Wechselrichters Über einen auf Tonfrequenz abgestimmten Serienschwingkreis dem Ankopplungstransformator zugeführt. Ein zweiter Serienschwingkreis bildet direkt am Ausgang des Wechselrichters einen Kurzschluß für die Netzfrequenz. Die Hauptinduktivität des Ankopplungstransformators ist mit dem erwähnten Kondensator für die Tonfrequenz in Parallel-Resonanz.

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Eine RundSteueranlage mit Parallelankopplungseinheit ist z.B. aus der VDI-Zeitschrift Bd. 101 (1959), Seiten 733 "bis 768, insbesondere aus Bild 17, und aus der "Siemens-Zeitschrift" 48 (1974), Seiten 69 Ms 75, insbesondere Bild 2 und 3, "bekannt.

Bei den bekannten Ankopplungseinheiten muß auf die Auslegung und Abstimmung der einzelnen Bauelemente besonderes Augenmerk gerichtet werden, damit auf der Senderseite keine netzfrequente Rlickspannung auftritt. Eine netzfrequente Rückspannung wllrde zu Ausgleichs- oder Kurzschlußströmen und damit zur Gefährdung der Bauelemente im Rundsteuersender führen. Die verwendeten Drosselspulen und Kondensatoren müssen also ebenso wie die Ankopplungstransformatoren von hoher Qualität sein. Das gilt sowohl für eine Rundsteueranlage mit Serien- als auch für eine solche mit Parallelankopplungseinheit. Der Aufwand für die Ankopplungseinheit ist bislang beträchtlich. Bei mancher der bisher ausgeführten Rund-Steueranlagen war beispielsweise der Kostenaufwand für die LC-Kombination etwa gleich groß dem Kostenaufwand für die Ankopplungstransforraatoren und auch etwa gleich groß dem Kostenaufwand für den Rundsteuersender selbst.

Aus der deutschen Patentschrift 23 04 734 ist bereits eine Rundsteueranlage mit einem Thyristor-Rundsteuersender bekannt, der allein über Wandler an das Leistungsnetz angeschlossen ist. Ein Resonanzshunt wird dabei dadurch voll eingespart, daß der Thyristor-Wecbselrichter so gesteuert ist, daß seine Ausgangsimpedanz für die !Frequenz des Leistungsnetzes den Wert Null aufweist. Die bekannte Rundsteueranlage hat aber die nachteilige Eigenschaft, daß der Rundsteuersender für den netzfrequenten Strom, der über die Wandler auf die Senderseite eingekoppelt wird, ausgelegt nein muß. Das bedeutet, daß der Aufwand für den Rundsteuersender,

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also in diesem Pall für den Thyristor-Wechselrichter, beträchtlich ist.

Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, eine Rund-Steueranlage der eingangs genannten Art so auszugestalten, daß ihre Ankopplungseinheit (Serien- oder Parallelankopplungseinheit) erheblich vereinfacht und damit auch der Preis flir eine solche Ankopplungseinheit erheblich verbilligt werden kann, ohne daß der Aufwand für den Leistungsteil des Rundsteuersenders nennenswert ansteigt. Das soll insbesondere bei einer Rundsteueranlage mit Parallelankopplungseinheit möglich sein.

Grundgedanke der Erfindung ist es, die Ankopplungseinheit nicht optimal und damit aufwendig, sondern vergleichsweise einfach auszulegen und die infolgedessen nicht völlig unterdrückte, vom Versorgungs-Wechselspannungsnetz über den Ankopplungstransformator an den Ausgang des Senders eingekoppelte netzfrequente Rückspannung durch eine besonders vorgesehene Zusatzwechselspannung zu kompensieren. Nach diesem Grundgedanken ist also vom konstruktiven Aufbau der Ankopplungseinheit her gesehen auf der Senderseite des Ankopplungstransformators eine gewisse netzfrequente Rückspannung zulässig; diese soll aber durch elektrische Maßnahmen, nämlich die Überlagerung der erwähnten Zusatzwechselspannung, unterdrückt werden.

Die genannte Aufgabe wird somit erfindungsgeraäß dadurch gelöst, daß die Ankopplungseinheit selbst für sich nicht auf vollständige "Unterdrückung einer netzfrequenten Rückspannung ausgelegt ist, und daß der Ausgangswechselspannung des Rundsteuersenders eine Zusatzwechselspannung mit Netzfrequenz überlagert ist, deren Amplitude und auf die Netzwechselspannung bezogene Pha-

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senlage so gesteuert sind, daß ein von der Rückspannung hervorgerufener unzulässiger, andernfalls den Rundsteuersender durchfließender netzfrequenter Ausgangsstrom vermieden ist.
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Vom Prinzip her ist es möglich, daß hierbei mit dem Rundsteuersender ein "besonderer _t die Zusatzwechselspannung liefernder Zusatzsender in Reihe geschaltet ist. Eine solche Möglichkeit würde aber einen vergrößerten Aufwand für den Sender bedeuten. Gemäß einer Weiterbildung der Erfindung werden demgegenüber der die tonfrequente Ausgangswechselspannung liefernde Rundsteuersender und der die netzfrequente Zusatzwechselspannung liefernde Zusatzsender in einem gemeinsamen Sender zusammengefaßt. Hierbei kann als gemeinsamer Sender ein statischer Wechselrichter vorgesehen sein, dessen Steuersatz eine der tonfrequenten Ausgangswechselspannung entsprechende Steuerspannung vorgegeben ist, der eine der erforderlichen Zusatzwechselspannung entsprechende Zusatzsteuerspannung überlagert ist.

Eine besonders einfache Ausgestaltung ergibt sich bei Verwendung eines Thyristor-Wechselrichters als Rundsteuersender, der nach der Methode der Pulsbreitenmodulation gesteuert ist. Diese Ausgestaltung zeichnet sich dadurch aus, daß das Impulsmuster der tonfrequenten Ausgangswechselspannung mit der nach Amplitude und Phasenlage steuerbaren Zusatzwechselspannung moduliert ist. Hierbei wird der Thyristor-Wechselrichter ebenfalls zur Erzeugung beider Wechselspannungen verwendet. Die Pulsbreitenmodulation wird dabei derart durchgeführt, daß die am Ausgang des Rundsteuersenders anstehende, über den Ankopplungstransformator eingekoppelte netzfrequente Rückspannung kompensiert wird.

Eine weitere vorteilhafte und bevorzugte Ausgestaltung

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besteht bei einem Rundsteuersender mit Energiespeicher (z.B. Batterie oder Kondensator) darin, daß die vom Rundsteuersender aufzubringende Tonfrequenzleistung für die Tastsignale direkt Uber die Ankopplungaeinheit vom Wechselspannungsnetz bezogen wird, indem die netzfrequente Rttckspannung als Versorgungsspannung für den Sender verwendet wird.

Hierdurch entfallen die nach dem Stand der Technik bisher erforderlichen Bauelemente für die Stromversorgung des Rundsteuersenders, wobei diese Bauelemente beispielsweise bestehen aus Eigenbedarfstransformator, [Brenner, Sicherungen, Eingangsschiitz und Diodengleichrichter mit Koramutierungsdrossel; weiterhin entfallen die Verdrahtung dieser Bauelemente und die Kabelverbindung zu einem Niederspannungsverteiler. Übrig bleiben lediglich der Energiespeicherkreis, bei einem Wechselrichter also der vorgeschaltete Gleichstromzwischenkreis mit dem Energiespeicher in Form von Elektrolytkondensatoren oder einer Batterie, sowie die Stromversorgung für die Steuerelektronik.

Vorzugsweise eignet sich diese Ausgestaltung ftir eine Ankopplungseinheit mit Parallelankopplung, da hierbei die Höhe der netzfrequenten Rlickspannung konstant (proportional der Spannung des Wechselspannungsnetzes) ist und durch geeignete Diraensionierung der Ankopplungsbauelemente bestimmt werden kann.

Bei einem Rundsteuersender allgemeiner Art kann die Zuführung der Rtickapannung als Versorgungsspannung zwangsweise durch Steuerung erfolgen. Demgemäß kann vorgesehen sein, daß die netzfrequente Zusatzwechselapannung jeweils bei Beginn eines Tastimpulses so gesteuert ist, daß ein gewisser netzfrequeuter Auagleichsstrom den Rundsteuersender durchfließt und da-

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bei dem Energiespeicher die ftir den tonfrequenten Tastimpuls erforderliche Leistung zuführt.

Bei einem Wechselrichter als Rundsteuersender wird die Höhe der RUckspannung so gewählt, daß diese - tiber die Rtickftihrungsdioden des Wechselrichters gleichgerichtet der für die Erzeugung der tonfrequenten Tastimpulse erforderlichen Höhe der Spannung im G-leichspannungszwischenkreis entspricht. Der insbesondere pulsbreitenmodulierte Wechselrichter wird - wie zuvor beschrieben und abweichend von dem Rundsteuersender allgemeiner Art - speziell so gesteuert, daß neben der Erzeugung von tonfrequenten Spannungsimpulsen gleichzeitig die netzfrequente Rttckspannung kompensiert wird. Da hierbei durch die Abgabe einer tonfrequenten Wirkleistung ÜVber die Ankopplung an das Wechselspannungsnetz die Spannung des Energiespeichers im Gleichspannungszwischenkreis sinkt, fließt infolge der nicht mehr voll kompensierten Rlickspannung automatisch vom Ausgang des Wechselrichters ein Strom in den Energiespeicher, so daß dieser wieder nachgeladen wird. Somit wird ohne weiteren Aufwand die jeweils abgegebene Energie sofort wieder über die Ankopplungseinheit bezogen. Als Wechselrichter kann insbesondere ein solcher mit Thyristoren als Hauptventile verwendet werden.

Die erfindungsgemäße Rundsteueranlage läßt sich mit besonderem Vorteil in Verbindung mit einer Ankopplungseinheit einsetzen, die in der gleichzeitig eingereich-

ten Patentanmeldung P (=VPA 78 P 3101 BRD) mit

dem Titel "Rundsteueranlage" "beschrieben ist. Bei der dort vorgeschlagenen Ankopplungseinheit ist vorgesehen, daß als Induktivität des Resonanzkreises, die zusammen mit der Kapazität des Koppelkondensators die Resonanzfrequenz des Resonanzkreises festlegt, im wesentlichen nur die Hauptfeldinduktivität des zur Ankopplung ver-

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wendeten Isoliertransformators verwendet wird.

Der Vorteil der Erfindung besteht darin, daß die Rundsteueranlage auf der Senderseite hinsichtlich des konstruktiven Aufwandes der Ankopplungseinheit vereinfacht und verbilligt wird. Die Baugröße einzelner Bauelemente kann hier unter Umständen "beträchtlich verkleinert werden. Eine solche Vereinfachung läßt sich nicht nur bei einer Rundsteueranlage mit Serien-, sondern insbesondere auch bei einer solchen mit Parallelankopplungseinheit durchfuhren. Die einzelnen Bauelemente der Ankopplungseinheit können auf geringere leistung und/oder Güte ausgelegt werden als bisher. Beispielsweise lassen sich im Vergleich zu bisher - je nach Wunsch und Anwendungsfall - entweder die Drosselspulen auf geringeren Strom, die Kondensatoren auf geringere Spannung und/oder die Schwingkreise auf geringere Güte auslegen. Das Ausmaß der Vereinfachung richtet sich danach, welche Rückspannung noch zulässig sein darf. Im Extremfall läßt sich bei einer Serienankopplungseinheit (z.B. Siemens-Zeitschrift 1974, Seiten 69 bis 75, Bild 4) das LC-Bauglied zur Unterdrückung der netzfrequenten Rttckspannung voll einsparen, wobei auch das Resonanzbauglied für die Tonfrequenz entfallen kann. Als Ankopplungstransformatoren lassen sich unter Umständen Stromwandler besonders einfacher Bauart verwenden, im Extremfall sogar solche ohne Eisenkern. Gegenüber den erwähnten Vorteilen fällt der zusätzliche Mehraufwand für die Überlagerung der Zusatzwechselspannung, der bei Verwendung eines Pulswechselrichters als zusätzlicher Steueraufwand zu verzeichnen ist, nicht merklich ins Gewicht.

Ausführungsbeispiele der Erfindung werden im folgenden anhand von acht Figuren näher erläutert. Es zeigen:

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Figur 1 einen Rundsteuersender mit Parallelankopplungseinheit im einphasigen Prinzipschaltbild, Figuren 2 "bis 5 Spannungs-Zeit-Diagramme für den Fall, daß Ausgangs- und Zusatzwechselspannung gemeinsam durch einen Pulswechselrichter als Sender erzeugt werden, Figur 6 eine Schaltungsanordnung zur Ansteuerung eines solchen Pulswechselrichters, und
Figuren 7 und 8 weitere Spannungs-Zeit-Diagramme.

Figur 1 zeigt ein einphasiges Ersatzschaltbild der Sendeseite einer Tonfrequenz-Rundsteueranlage. Ein Sender ist über eine Ankopplungseinheit 3 an ein einphasiges Leistungs- oder Versorgungs-Wechselspannungsnetz 4 mit den Phasenleitern R, S angeschlossen. Das Versorgungsnetz 4 wird mit der sinusförmigen Netzwechselspannung U und der Netzfrequenz f betrieben. Die Netzfrequenz f kann 50 oder 60 Hz betragen.

Der Sender 2 der Tonfrequenz-Rundsteueranlage besteht im Prinzip aus einem üblichen Rundsteuersender 5, der mit einem weiteren Sender oder Zusatzsender 6 in Reihe geschaltet ist.

Der Rundsteuersender 5 erzeugt eine Ausgangswechselspannung U₊ mit Tonfrequenz f. . Die Ausgangswechselspannung U₊ kann insbesondere sinusförmig sein, und die Tonfrequenz f+ kann einen Wert zwischen 150 und 750 Hz besitzen. Die beiden Frequenzen f.. und f sind also deutlich voneinander verschieden. Auch wird die Tonfrequenz f. so gewählt, daß sie nicht gleich dem 5-, 7-, 11-, 13-fachen der Netzfrequenz f_n ist, da ein Wechselspannungsnetz 4 gewöhnlich außer einer Grundsehwingung auch Oberschwingungen der 5., 7., 11., 13. Ordnung enthält. Die Ausgangswechselspannung U^. wird mittels eines Tastsignals ρ nach Maßgabe einer zu liber tragend en Information getastet.

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Der Zusatzsender 6 erzeugt eine Zusatzwechselspannung U_z· Diese Zusatzweohselspannung u besitzt Uetzfrequenz f_n, also gemäß dem angegebenen Wertebeispiel ebenfalls 50 oder 60 Hz. Die Zusatzwechselspannung u ist ebenfalls insbesondere sinusförmig. Sie wird mit Hilfe eines Steuersignals q nach Amplitude und Phasenlage gesteuert. Die Steuerung der Phasenlage erfolgt dabei im Bezug auf die Phasenlage der Fetzwechselspannung TJ . Die Ausgangsspannung u.^ zwischen den beiden Ausgangsklemmen A, B des Senders 2 ergibt sich somit zu ^uAB^^ft* ^fn^ ^{= u}t^^ft^ ^{+ u}z^^fn^^# Zwischen den Ausgangsklemmen A, B befindet sich ein Bezugspunkt M, der auf Nullpotential oder Masse liegt.

Die beiden Ausgangsklemmen A, B des Senders 2 sind liber die Ankopplungseinheit 3 mit dem Versorgungs-Wechselspannungsnetz 4 verbunden. Diese Ankopplungseinheit 3 ist vorliegend als an sich bekannte Parallelankopplungseinheit ausgeführt. Sie besteht aus einer LC-Korabination 7, einem Kondensator 8 parallel dazu, einem Ankopplungstransformator 9 und einer weiteren LC-Kombination 10. Bei der LC-Kombination 10 handelt es sich um einen Resonanzkreis für die Tonfrequenz f^.. Die LC-Kombination 10 besteht vorliegend aus der Serienschaltung einer Drosselspule mit einem Kondensator. Sie ist in Reihe zur Sekundärwicklung geschaltet und sorgt gewöhnlich dafür, daß ein netzfrequenter Strom nicht über den Ankopplungstransformator 9 in den Rundsteuersender 5 eingekoppelt wird. Der Kondensator 8 liegt parallel zur Primärwicklung des Ankopplungstransformator s 9. Er bildet mit der LC-Kombination 7 einen Resonanzkreis, der auf die Tonfrequenz f^ abgestimmt ist.

Im vorliegenden Fall ist in Figur 1 als Ankopplungseinheit 3 eine Parallelankopplungseinheit gezeigt. Die

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im folgenden beschriebenen Maßnahmen und Überlegungen gelten jedoch gleichermaßen auch flir eine Serien-Ankopplungseinheit.

Im Gegensatz zu herkömmlichen Rundsteueranlagen ist der Aufbau der Ankopplungseinheit 3 wesentlich vereinfacht, was zu einer erheblichen Kostenreduction ftihrt. Die Ankopplungseinheit 3 - insbesondere die LC-Kombination 7 - ist nicht optimal auf völlige Unterdrückung einer vom Versorgungs-Wechselspannungsnetz 4 herrlihrenden, tiber den Ankopplungstransformator 9 eingekoppelten netzfrequenten Rlickspannung ausgelegt. Es ist vielmehr - von Konstruktion und Auslegung her bedingt zwischen den Ausgangsklemmen A, B eine solche netzfrequente Riickspannung zugelassen. Diese Rlickspannung wird aber vorliegend mit Hilfe des Senders 2, speziell mit Hilfe des Zusatzsenders 4 und dessen besonderer Ansteuerung, kompensiert. Ein LC-Reihenschwingkreis 7 von besonders großem Aufwand am Ausgang des Senders 2 ist dadurch nicht mehr erforderlich. Es können L-- und G-Bauglieder geringerer Leistung verwendet werden. Unter Umständen, d.h. je nach der Kopplung des Ankopplungstransformators 9 und der Höhe der zulässigen Rlickspannung, kann die LC-Kombination 7 ganz entfallenj dasselbe gilt auch für den Kondensator 8. Kosten und Baugröße werden dadurch erheblich reduziert.

Aus Figur 1 ist ersichtlich, daß das Steuersignal q von einer Steuereinheit 12 erzeugt wird. Diese Steuereinheit 12 mißt - mit Hilfe eines nicht gezeigten Filters - den netzfrequenten Anteil der Ausgangswechselspannung ü^g, also die Rlickspannung, zwischen den Ausgangsklemmen A, B. Sie bildet das Steuersignal q so, daß dieser Anteil von der Zusatzwechselspannung U₂ zu

Null gemacht wird. Mit anderen Worten: Die Zusatzwechselspannung u wird von der Steuereinheit 12 so ge-

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steuert, daß aer unzulässige netzfrequente Anteil, also die Rückspannung, die andernfalls zu einem den Rundsteuersender 3 durchfließenden Ausgleichsstrom führen würde, nach Möglichkeit vollständig kompensiert wird. Anders ausgedrückt: Die Impedanz des Senders 2 ist für die netzfrequente Rückspannung praktisch unendlich groß.

Das Steuersignal q kann nicht nur durch Messung der RUckspannung, sondern auch durch Messung des störenden Ausgleichsstroms ermittelt werden. Das ist in Figur 1 gestrichelt eingezeichnet. Danach wird eine Steuereinheit 12a mit dem ermittelten Ausgleichsstrom beaufschlagt. Dieser Ausgleichsstrora wird mit Hilfe eines Stromwandlers 13 gemessen. Die Steuereinheit 12a gibt ebenfalls das bereits definierte Steuersignal q ab.

In den Figuren 2 bis 5 sind Spannungs-Zeit-Diagramme dargestellt, aus denen die Überlagerung von tonfrequenter Ausgangswechselspannung u^Cf^.) und netzfrequenter Zusatzwechselspannung ^(f^) hervorgeht, und zwar für den Fall, daß diese beiden Wechselspannungen gemeinsam von einem Pulswechselrichter geliefert werden. Die Bedeutung der einzelnen Spannungen u^, u-gjj, u^g ist aus Figur 1 ersichtlich.

In !Figur 2 ist die Ausgangswechselspannung u^ des Senders 2 dargestellt für den Fall, daß noch keine Zusatzwechselspannung geliefert wird. Es gilt also u (f ) = O. Die Ausgangswechselspannung u^ ist dabei zwischen der Ausgangsklemme A und Bezugspunkt M gemessen. Die Grundlage für- die Form der Ausgangswechselspannung u^ ist ein mit Tonfrequenz f^ gepulstes Impulsmusterj die positiven und negativen Spannungszeitflächen sind gleich groß.

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In Figur 3 ist die Ausgangswechselspannung u^. dargestellt für den Pall, daß dem Impulsmuster eine Zusatzwechselspannung u_z(f_n) Φ O von Netzfrequenz f^ aufmoduliert ist. Die Zusatzwechselspannung u_z(f_n) ist in Amplitude und Phasenlage gleich der (nicht gezeigten) netzfrequenten Rückspannung. G-egenÜVber Figur 2 ergibt sich eine Verschiebung der einzelnen Nulldurchgänge. Die sinusförmige Grundschwingung der aufmodulierten Zusatzwechselspannung u_z(f ) ist gestrichelt eingezeichnet.

In Figur 4 ist die entsprechende Ausgangswechselspannung Ug₁^ zwischen der Ausgangsklemme B und dem Bezugspunkt M eingezeichnet. Auch hier ist wieder die aufmodulierte sinusförmige Grundschwingung gestrichelt gezeigt. In Figur 5 ist die Ausgangswechselspannung u^-g zwischen den "beiden Ausgangsklemmen A, B dargestellt. Der Verlauf ergibt sich aus der Differenz der Ausgangswechselspannungen Uj^ und u_BM. Die netzfrequente Grundschwingung ist wiederum gestrichelt dargestellt.

In Figur 6 ist ein Ausflihrungsbeispiel für eine Schaltungsanordnung zur Ansteuerung eines Pulswechnelrichters, der gleichzeitig als Rundsteuersender 5 und als Zusatzsender 6 - also als gemeinsamer Sender 2 - wirkt, dargestellt. Die Schaltungsanordnung umfaßt einen Dreieckspannungsgenerator 20 und ein nachgeschaltetes Vergleichsglied 21, dessen Vergleichseingang mit 22 bezeichnet ist. Das Ausgangssignal des Vergleichsgliedes 21, das eine Charakteristik mit Hysterese besitzt, wirkt auf die Steuerung des Pulswechselrichters.

Der Dreieckspannungsgenerator 20 ist im Prinzip aus der DE-OS 25 14 557, insbesondere Figur 5, bekannt. Er besteht aus einem als TJmkehrverstarken 24 geschalteten Operationsverstärker, einem als Integrator 25

geschalteten Operationsverstärker, einem Vergleichsglied 26 und einem Umschalter 27, der als Feldeffekttransistor ausgebildet sein kann. Der Dreieckspannungsgenerator 20 liefert als Yergleichsspannung eine Dreieckspannung d, die die Frequenz f. und die Phasenlage der gewünschten Ausgangswechselspannung u+ hat. Diese ist in Figur 7 als dreieckförmige Kurve dargestellt.

Am Eingang 22 des Vergleichsgliedes 21 wird die Dreieckspannung d mit dem Steuersignal q verglichen, das proportional zum netzfrequenten Anteil der Ausgangsspannung u »ng ist. Das Steuersignal q ist in Figur 7 als sinusförmige Kurve dargestellt. Die zur Kompensation erzeugte Zusatzweohselspannung U₂ ist in Frequenz und Phasenlage gleich und in der Amplitude proportional dem Steuersignal q. In jedem Schnittpunkt der "beiden Kurven d und q entsteht eine Schaltflanke im Ausgangssignal des Vergleichsgliedes 21, das als Ansteuersignal a für den Steuersatz 28 dient, der dem als Sender eingesetzten Pulswechselrichter vorgeschaltet ist. Das Ansteuersignal s ist in Figur 8 gezeigt. Der Pulswechselrichter erzeugt die gewünschten Ausgangswechselspannungen u^ und u_BM, vergl. Figur 3 bzw. 4.

8 Figuren

7 Patentansprüche

Claims

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Patentansprüche

rl.) Rund s teuer anlage mit einem Rundateuersender, der eine getaatete Ausgangswechaelapannung mit Tonfrequenz erzeugt, die über eine Ankopplungseinheit in ein Versorgungs-Wechselspannungsnetz von vorgegebener Fetzfrequenz eingeapeiat iat, dadurch gekennzeichnet, daß die Ankopplungseinheit (3) selbst für sich nicht auf vollständige Unterdrückung einer netzfrequenten Rückspannung ausgelegt ist, und daß der Ausgangswechaelapannung (u+) des Rundsteuersenders (5) eine Zusatzwechselspannung (u_z) mit Netzfrequenz (f^) Liberiagert ist, deren Amplitude und auf die Netzwechselspannung (U_n) bezogene Phasenlage so gesteuert sind, daß ein unzulässiger netzfrequenter, andernfalls den Rundsteuersender (5) durchfließender Ausgleichsstrom vermieden ist (Figur 1).
2. Rundsteueranlage nach Anspruch 1 mit einem statisehen Wechselrichter als Rundsteuersender, dessen Steuersatz eine der tonfrequenten Ausgangswechselspannung entsprechende Steuerspannung vorgegeben ist, dadurch gekennzeichnet, daß der Steuerspannung eine der erforderlichen Zusatzwechselspannung (u_z) entsprechende Zusatzsteuerspannung überlagert ist.
3. Rundsteueranlage nach Anspruch 1 oder 2 mit einem Thyristor-Wechselrichter als Rundsteuersender, dessen Steuersatz nach der Methode der Pulsbreitenmodulation durch eine Ansteuerspannung gesteuert ist, dadurch gekennzeichnet, daß die Ansteuerspannung (s) durch Vergleich eines Steuersignals (q), das dem netzfrequenten Anteil der über die Ankopplungseinheit (3) auf die Senderseite eingekoppelten Rüekspannung proportional ist, mit einer ton-

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frequenten Yergleichsspannung (d) gebildet ist (Figuren 7 und 8).
4. Rundsteueranlage nach Anspruch 3, dadurch 5gekennzeichnet, daß als Vergleichsspannung eine Dreieckspannung (d) vorgesehen ist (Figur 7).
5. Rundsteueranlage nach einem der Ansprüche 1 bis 4 mit einem Rundsteuersender, dem ein Energiespeicher zugeordnet ist, dadurch gekennzeichnet, daß die netzfrequente Rtickspannung als Versorgungsspannung für den Rundsteuersender vorgesehen ist.
6. Rundsteueranlage nach Anspruch 5, dadurch

gekennzeichnet, daß die netzfrequente Zusatzwechselspannung jeweils bei Beginn eines Tastimpulses so gesteuert ist, daß ein gewisser netzfrequenter Ausgleichsstrom den Rundsteuersender durchfließt und dabei dem Energiespeicher die für den tonfrequenten Tastimpuls erforderliche Leistung zuführt.
7. Rundsteueranlage nach Anspruch 5 oder 6, dadurch gekennzeichnet, daß als Rundsteuersender ein Wechselrichter mit steuerbaren Hauptventilen und mit Rückführungsdioden vorgesehen, dem der Energiespeicher in Form einer Batterie oder eines Kondensators vorgeschaltet ist, und daß der Steuersatz des Wechselrichters nach der Methode der Pulsbreitenmodulation durch eine Ansteuerspannung gesteuert ist.

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