DE1438792A1

DE1438792A1 - Verfahren zur selbsttaetigen Stromsollwertbeeinflussung eines Pulsstromrichters

Info

Publication number: DE1438792A1
Application number: DE19651438792
Authority: DE
Inventors: Putz Dr-Ing Ulrich
Original assignee: Licentia Patent Verwaltungs GmbH
Current assignee: Licentia Patent Verwaltungs GmbH
Priority date: 1965-10-29
Filing date: 1965-10-29
Publication date: 1969-06-19
Also published as: DE1438792B2; CH442489A

Description

Verfahren zur selbsttätigen Stromsollwertbeein-

flussuni eines Pulsstronrichters

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur selbsttätigen Strosm#

sollwertbeeinflussung eines Pulsstromrichters. Unter Pulsstrom-

richter werden Stromrichter verstanden,-welche die einem Ver-

braucher zugeführte Leistung durch Veränderung der ginschalt-

dauer steuern bzw. regeln. Häufig werden solche Stromrichter

auch als tastbare Stromrichter bezeichnet.

In Pulsstrorrichtern werden entweder ein- und ausschaltbare

Schaltelemente oder Schaltelemente, die nur einschaltbar sind

und durch eine besondere Löscheinrichtung ausgeschaltet werden,

verwendet, Zu den Schaltelementen, die bei Speisung aus einer

Gleichstromquelle durch eine besondere Löscheinrichtung wieder

ausgeschaltet werden müssen, gehören auch die als Thyristoren

bekannten steuerbaren Halbleiterventile.

Fig. l zeigt ein Schaltbild eines derartigen Pulsatromrichters. Aus einer Gleichspannungsquelle mit der Spannung Urs wird ein aus einem Motor 1 mit zugehöriger Erregerwicklung 2 bestehender. Verbraucher über ein ein- und ausschaltbares Schaltelement 10 gespeist. Die Steuerung oder Regelung der dem Vei°braucher zu-' geführten Leistung erfolgt mit Hilfe eines nur.schematisch dargestellten Regelverstärkers 5, der das Schaltelement 10 ständig ein.. und ausschalten kann.

Das Schaltelement 10 besteht beispielsweise aus einem Thyristor 11, der mit Hilfe einer besonderen aus einem zweiten Thyristor 12' einer Diode 13, einem Kondensator 14 ünd einer Drossel 15-bestehenden Löscheinrichtung wieder ausgeschaltet werden kann. Anstelle der gezeigten Löscheinrichtung können auch-anders aufgebaute Löscheinrichtungen-verwendet werden. Entscheidend ist nur, daß der Thyrstor 11 zu beliebig gewählten Zeitpunkten ausgeschaltet werden kann.
Damit der im Verbraucüerkeis fließende und durch den Wandler 4 erfaßte Strom auch dann weiterfließen kann, wenn der Thyristor 11 gelöscht wird, ist parallel zum Verbraucher eine Freilauf- diode 3 geschaltet. ' Es hat- sich als vorteilhaft erwiesen, als Regelverstärker 5 einen Zweipunktregler zu verwenden. Die Funktionsweise eines solchen durch einen Zweipunktregler geregelten Pulsstromrichters ist folgende: Der Thyristor 11 wird bei Vorgabe eines Sollwertes gezündet und verbleibt solange im leitenden Zustand, bis der vom Wand- ler 4 erfaßte Istwert J ist des-Verbraucherstroms einen be- stimmten, vorher einstellbaren oberen Wert erreicht hat. Beim Überschreiten dieses oberen Werten wird der Thyristor 11 durch die Löscheinrichtung gelöscht. Der durch den Verbraucher flie- ßende Strom fließt über die Freilaufdiode 3 weiter und klingt entsprechend der in diesem Kreis wirkenden Zeitkonstante exponentiell ab. Sowie der Verbraucherstrom einen bestimmten unte- ren wert erreicht hat, wird der Thyristor 11 erneut gezündet so daß der Verbraucherstrom wieder größer wird. Die Pulafrequenz ist dabei nicht konstant' sondern variiert mit den Betriebs. verhältnissen. Bei der Speisung von Gleichstrommotoren wird der Stromsollwert des Pulsstromrichters während des Anfahrvorganges im allgemeinen konstant gehalten.
Unter der Voraussetzung eines konstant vorgegebenen Stromsoll- wertes sind in Fig. 2 in Abhängigkeit von der relativen Strom-Führungsdauer die am Thyristor il anstehende und auf die Speisegleichspannung Um bezogene Spannung U11 und der den Thyristor 11 durchfließende und auf den Verbraucherstrom J ist bezogene Strom J11 aufgetragen worden. Dabei wurden jeweils die arithmetischen Mittelwerte dieser Größen verwendet.

Man erkennt, daß bei Einschaltdauer der Thyristor 11 verhältnismäßig schlecht ausgenutzt ist und erst bei mit dem vollen Strommittelwert beaufschlagt wird.

Man wird also bei kleiner relativer Einschaltdauer @. den Strom»

sollwert erhöhen können' ohne dsß der Thyristor il dabei über-

lastet wird. In vielen Fällen ist es erwüns.chtl dem Verbraucher

kurzzeitig einen höheren Strom zuzuführen als sonst üblich.

Das kann z. B. der Fall sein.. wenn die Räder eines Elektrokarrens

oder einer Grubenlokomotive beim Anfahren durch irgend ein Hin-

dernis, sei es Steine oder Löcher, blockiert sind und zum Los..

brechen des Fahrzeuges ein erhöhtes Drehmoment erforderlich

wird..

Im allgemeinen sind die Schaltelemente, über die der Verbraucher

gespeist wird, so bemessen, daß etwa die NennmAnfahrleist.ung

bewältigt werden- kann.

Aufgabe der Erfindung ist es, ein Verfahren zu schaffen, das

erläubt, dem Verbraucher während des Anfahrens kurzzeitig höhe..

ren Strom zuzuführen, ohne daß die Schaltelemente-deshalb für

diese erhöhte Leistung bemessen werden müssen. In Ausnutzung

der aus Fiae 2 entnommenen Kenntnis' daß das ein.. und ausschalt--

,bare Schaltelement bei kleiner relativer Einschaltdauer X ver-

hältnismäßig schlecht ausgenutzt ist und erst bei @s i mit dem

vollen-Strommittelwert beaufschlagt wird, wird vorgeschlagen..

in Abhängigkeit von der relativen Einschaltdauer # ein Stromsoll-

wert 'l vorzugeben, wie er in Fig. 3 dargestellt. ist. Dabei ent-

spricht die Strecke "A'° einem fest vorgegebenen Grundsollwert

und die Strecke "B" einem veränderlichen Zusatzsollwert.

Demzufolge-betrifft die Erfindung ein Verfahren zur selbsttätiw

gen Stromsollwertbeeinflussung eines ein ein- und ausschaltbares Schaltelement enthaltenden Pulsstromrichters. Sie ist dadurch gekennzeichnet,.daß einem konstant vorgegebenen Grundstromsollwert ein Zusatzsollwert überlagert wird, der umgekehrt proportional zur relativen Einschaltdauer.des Schaltelementes £tt. Eine vorteilhafte Weiterbildung der Erfindung ist dadurch ge- kennzeichnet, daß die Größe des Zusatzsollwertes durch den Mit- telwert der am Schaltelement anstehenden Spannung bestimmt wird. In Fig. 4 ist ein Ausführungsbeispiel zur Durchführung des Verfahrens gemäß der Erfindung dargestellt.

Die Elemente, die mit Elementen der in Fig. 1 gezeigten Schaltungsanordnung übereinstimmen, sind in gleicher Weise wie in Fig. 1 bezeichnet worden.
Wie in Fig. 1 ist ein Regelverstärker 5 vorgesehen, der einen vom Wandler 4 beaufschlagten Istwerteingang und einen Sollwert- eingang besitzt.

Der Sollwerteingang ist mit zwei verschiedenen Sollwertkreisen verbunden. Der erste Sollwertkreis liefert einen konstanten, jedoch einstellbaren Grundsollwert. Er besteht aus einem von einer konstanten Spannung gespeisten Potentiometer 6-. dessen Schleiferkontakt über einen ohmschen Widerstand 21 mit dem Soll-Werteingang des Regelverstärkers 5 verbunden ist.

Der zweite Sollwertkreis liefert- einen Zuaatzsvllwert, dessen

Größe dem Mittelwert der am Thyr-istor 11 bzw. am ein.. und aus-

schaltbaren Schaltelement 10 anliegenden,Spannung U11 propor-

tional ist.

Dieser Sollwertkreis wird von einem Transistorverstärker gebil-

det, der im wesentlichen aus einem npn-Transi.stor 19 und den

Widerständen 18 und 20 besteht. Der Sollwerteingang des'Regel-

verstärkers 5 .ist über einen ohmsehen Widerstand 22 mit dem

[email protected] 20 verbunden, dessen Spannung sich entspre^'

chend der Aussteuerung des Truns-iators 19 ändert.

Über einen Spannungsteiler mit den,Widerständen 8' und 9 wird die

am Thyristor 11 liegende Spannungerfsßt und. durch den Konden-

sator 7 stark geglättet. - .

Die Basis des Tranaistors_19 ist über Entkopplungsdioden 16-und

17 sowohl mit dem_Schleiferkontakt des Potentiometers & als

auch mit dem Abgriff des Spannungsteilers 8, 9 verbunden '.und

zwar derartig, daß das Basispotential des- Transistors 19",und

damit natürlich auch die Größe des Zusatzsollwertes entweder

durch die am Potentiometer 6r abgegxi.ffenen Spannung oder durch

die am Widerstand 8 liegende Spannung bestimmt wird.-.

Man erkennt' daß die Aussteuerung des Transietors 19 solange

ausschließlich von der am Widerstand 8 liegenden Spannung ab-

hängt, wie diese niedriger als die am Potentiometer 6 abge-

griffenen Spannung ist. Durch die ginst.e1lung des Potentiome.

terabgriffs ist für den Zusatzsollwert ein oberer Wert festge- setzt, der nicht überschritten werden kann, auch wenn die am Thyristor 11 erfaßte und am Widerstand 8 abgegriffene Spannung einen größeren Zusatzsollwert einstellen möchte.

Mit Hilfe der vorliegenden'Schaltung ist somit in einfacher Weise sichergestellt, daß der Gesamtsollwert ,) einen bestimm- ten durch das Potentiometer 6einstellbaren Wert nicht über- schreitet Wird beispielsweise der PotentiometeralWiff auf Null gestellt, dann ist nicht nur der Grundsollwert A Null, sondern auch der Zusatzsollwert B, weil der Transistor 19 durch das dann negative Basispotential völlig gesperrt ist.
Im übrigen kann das Verhältnis zwischen Grundsollwert A und Zusatzsollwert B durch entsprechende Bemessung der beiden Wider» stände 21 und 22 beliebig eingestellt werden.

Claims

P a t e n t a n s, p r ü c h e s 1) Verfahren zur selbsttätigen Stromsollwertbeeinflussung einen ein ein- und ausschaltbares Schaltelement enthaltenden Puls-Stromrichters, dadurch gekennzeichnet, daß einem konstant vorgegebenen Gründstromsollvert ein Zuzatzsollwert überla- gert wird, der umgekehrt proportional. zur relativen Einschaltdauer des Schaltelementes (10) ist. 2) Verfahren nach- Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Größe des Zusatzsollwertes durch den Mittelwert der am Schaltelement (10) anstehenden Spannung bestimmt wird. 3) Anordnung-zur Durchführung des Verfahre=ns nach-den Ansprüchen i und 2, dadurch gekennzeichnet, daß zur Regelung des Puls -Stromrichters ein Regelverstärker (5) vorgesehen ist, dessen Sollwerteingang mit zwei verschiedenen Sollwertkreisen ver- bunden ist, von denen der erste zur Lieferung eines konstanten,- jedoch einstellbaren Grundsollwertes und der zweite zur -Lieferung eines Zusatzsollwertes ausgebildet ist, dessen Größe dem Mittelwert der am Schaltelement (Io),anliegenden Span- nung proportional ist. 4) Anordnung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß der erste Sollwertkreis aus einem von einer konstanten Spannung gespeisten Patentiometer (6) besteht und daß der Abgriff des Potentiometers (6) über einen ohmachen Widerstand (21) mit dem Sollwerteingang des Regelverstärkers (5) verbunden ist. 5) Anordnung nach den Ansprüchen 3 und 4, dadurch gekennzeichnet, daß der zweite Sollwertkreis aus einem Transistorverstärker besteht, der entsprechend dem Mittelwert der am Schaltelement (10) anliegenden Spannung ausgesteuert ist und dessen Ausgang über einen ohmschen Widerstand (22) mit dem Sollwerteingang des Regelverstärkers (5) verbunden ist. 6) Anordnung nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Aussteuerung des den Zusatzsollwert bestimmenden Transistor- verstärkers durch die Einstellung des den Grundsollwert bef stimmenden Potentiometers (6) begrenzt ist. Anordnung nach Anspruch 6..dadurch gekennzeichnete daß der Transistorverstärker aus einem npn-Transistor (19) besteht dessen Emitter über einen Emitterwiderstand (20) mit dem ne. gativen Pol und dessen Kollektor mit dem positiven Pd der das Potentiometer (6) speisenden Spannungsquelle verbunden ist, daß zwischen Basis und Kollektor des Transistors (19) ein Wi- derstand-(18) liegt und daß.die Basis des Transistors (19; einerseits. über eine Entkopplungsdiode (16) mit dem Abgriff den Potentiometera (6.) und andererseits über eine weitere Entkopplungsdiode (17) mit einem Abgriff einen Spannungs- teilern (7, 8,. 9)s der den Mittelwert der am Schaltelement (10) anliegenden Spannung ®rfaßt, verbunden iato