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DE1276791B - Circuit arrangement for regulating or controlling a direct voltage or a quantity derived therefrom - Google Patents

Circuit arrangement for regulating or controlling a direct voltage or a quantity derived therefrom

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Publication number
DE1276791B
DE1276791B DE1963L0045061 DEL0045061A DE1276791B DE 1276791 B DE1276791 B DE 1276791B DE 1963L0045061 DE1963L0045061 DE 1963L0045061 DE L0045061 A DEL0045061 A DE L0045061A DE 1276791 B DE1276791 B DE 1276791B
Authority
DE
Germany
Prior art keywords
voltage
control
transducer
rectifier
controllable
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Pending
Application number
DE1963L0045061
Other languages
German (de)
Inventor
Dr-Ing Fritz Kuemmel
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Licentia Patent Verwaltungs GmbH
Original Assignee
Licentia Patent Verwaltungs GmbH
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Licentia Patent Verwaltungs GmbH filed Critical Licentia Patent Verwaltungs GmbH
Priority to DE1963L0045061 priority Critical patent/DE1276791B/en
Publication of DE1276791B publication Critical patent/DE1276791B/en
Pending legal-status Critical Current

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    • HELECTRICITY
    • H02GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02PCONTROL OR REGULATION OF ELECTRIC MOTORS, ELECTRIC GENERATORS OR DYNAMO-ELECTRIC CONVERTERS; CONTROLLING TRANSFORMERS, REACTORS OR CHOKE COILS
    • H02P7/00Arrangements for regulating or controlling the speed or torque of electric DC motors
    • H02P7/06Arrangements for regulating or controlling the speed or torque of electric DC motors for regulating or controlling an individual DC dynamo-electric motor by varying field or armature current
    • H02P7/18Arrangements for regulating or controlling the speed or torque of electric DC motors for regulating or controlling an individual DC dynamo-electric motor by varying field or armature current by master control with auxiliary power
    • H02P7/30Arrangements for regulating or controlling the speed or torque of electric DC motors for regulating or controlling an individual DC dynamo-electric motor by varying field or armature current by master control with auxiliary power using magnetic devices with controllable degree of saturation, i.e. transductors
    • H02P7/305Arrangements for regulating or controlling the speed or torque of electric DC motors for regulating or controlling an individual DC dynamo-electric motor by varying field or armature current by master control with auxiliary power using magnetic devices with controllable degree of saturation, i.e. transductors whereby the speed is regulated by measuring the motor speed and comparing it with a given physical value

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Power Engineering (AREA)
  • Rectifiers (AREA)

Description

Schaltungsanordnung zur Regelung oder Steuerung einer Gleichspannung oder einer davon abgeleiteten Größe Die Erfindung bezieht sich auf eine Schaltungsanordnung zur Regelung oder Steuerung einer Gleichspannung oder einer davon abgeleiteten Größe, vorzugsweise zum Antrieb von Gleichstrommotoren, bei der die Gleichspannung von der Summe der Spannungen der gleichspannungsseitigen Reihenschaltung einer transduktorgesteuerten Gleichrichterbrückenanordnung und einer steuerbare elektronische Gleichrichterelemente aufweisenden Gleichrichterbrückenanordnung gespeist wird.Circuit arrangement for regulating or controlling a direct voltage or a variable derived therefrom. The invention relates to a circuit arrangement for regulating or controlling a DC voltage or a quantity derived from it, preferably for driving DC motors, in which the DC voltage of the sum of the voltages of the DC voltage-side series connection of a transducer-controlled Rectifier bridge arrangement and a controllable electronic rectifier elements having rectifier bridge arrangement is fed.

Steuer- und regelbare Gleichrichterschaltungen finden in zunehmendem Maße Anwendung. Gefördert wird diese Tendenz durch die Entwicklung der Halbleitergleichrichter, die insbesondere als Siliziumdioden hoher Sperrspannung und großen Nennstromes zur Verfügung stehen. Für größere Leistungen und Spannungen über 200 V findet fast ausschließlich die Drehstrombrückenschaltung Anwendung.Controllable and regulatable rectifier circuits are found in increasing numbers Application dimensions. This tendency is promoted by the development of the semiconductor rectifier, which are used in particular as silicon diodes of high reverse voltage and high rated current To be available. For greater powers and voltages over 200 V is found almost exclusively the three-phase bridge circuit application.

Die Einstellung der Gleichspannung kann über die der Brücke zugeführte Wechselspannung erfolgen. Der dann notwendige Stelltransformator erübrigt sich, wenn in Reihe mit den Gleichrichterdioden sättigbare Drosseln gelegt werden. Bei dieser Anordnung, die als Transduktor bezeichnet wird, erfolgt die Einstellung der Gleichspannung durch Vormagnetisierung der Drosseln. Die Transduktorgeräte lassen sich heute wirtschaftlich für sehr hohe Leistungen bauen und zeichnen sich durch hohen Wirkungsgrad und große Stellgeschwindigkeit aus.The setting of the DC voltage can be via the one supplied to the bridge AC voltage take place. The variable transformer then required is unnecessary, if saturable chokes are placed in series with the rectifier diodes. at This arrangement, which is referred to as the transducer, is used to set the DC voltage through premagnetization of the chokes. Leave the transducer devices today build themselves economically for very high performance and stand out high efficiency and high actuating speed.

Zusätzliche Möglichkeiten zur Umformung von Wechselspannung in eine einstellbare Gleichspannung ergeben sich durch die steuerbaren Siliziumzellen. Durch sie läßt sich die Gleichspannung mit Hilfe der Anschnittssteuerung in weiten Grenzen verändern. Die Steuerleistung ist sehr klein, und die Steuerung selbst erfolgt praktisch verzögerungsfrei. "Die steuerbaren Siliziumzellen eignen sich deshalb besonders für praktisch trägheitsfrei geregelte Gleichrichtergeräte, wie sie z. B. für die Antriebstechnik benötigt werden. Steuerbare Siliziumzellen stehen heute mit Nennströmen bis 200 A und Sperrspannungen biss 600 V zur Verfügung. Die höheren Sperrspannungsklassen sind allerdings unverhältnismäßig teurer als die niedrigeren Sperrspannungsklassen, so daß der Wunsch besteht, möglichst mit niedrigsperrenden Zellen auszukommen.Additional options for converting AC voltage into a adjustable DC voltage results from the controllable silicon cells. By it can control the DC voltage within wide limits with the help of the gate control change. The control power is very small, and the control itself is practical instantly. "The controllable silicon cells are therefore particularly suitable for practically inertia-free regulated rectifier devices, such as those used, for. B. for the Drive technology are required. Controllable silicon cells are available today with nominal currents up to 200 A and blocking voltages up to 600 V are available. The higher reverse voltage classes are, however, disproportionately more expensive than the lower reverse voltage classes, so that there is a desire to get along with cells with low blocking properties as far as possible.

Im Interesse einer Verminderung des Aufwandes an steuerbaren Zellen werden steuerbare Gleichrichter, die nur Gleichspannungen einer Polarität abzugeben brauchen, als halbgesteuerte Brücken ausgeführt. Hier enthält nur die Hälfte der Brückenzweige steuerbare Zellen, die andere ungesteuerte Siliziumdioden.In the interest of reducing the cost of controllable cells are controllable rectifiers that only output DC voltages of one polarity need, designed as half-controlled bridges. Here only contains half of the Bridge branches controllable cells, the other uncontrolled silicon diodes.

Im Bereich größerer Leistungen finden bei Gleichstrommotoren Ankerspannungen von 600 bis 1000 V Anwendung. Will man diese Spannungen mit steuerbaren Zellen herstellen, so müssen mehrere hochsperrende Zellen oder eine entsprechend größere Zahl niedrigsperrender Zellen in Reihe geschaltet werden.In the area of higher powers, armature voltages are found in DC motors from 600 to 1000 V application. If you want to create these voltages with controllable cells, several high-blocking cells or a correspondingly larger number of low-blocking cells must be used Cells are connected in series.

Die Erfindung zeigt eine Möglichkeit, ohne Reihenschaltung von Zellen und bei Verwendung von niedrigsperrenden Zellen eine hohe Gleichspannung über den gesamten Spannungsbereich mit steuerbaren Zellen, insbesondere steuerbaren Halbleitern, regeln zu können. Dabei wird von der Überlegung ausgegangen, daß eine praktisch trägheitsfreie Regelung zur Beseitigung des Einflusses von Netzspannungs-und Lastschwankungen nur in einem begrenzten Bereich um den eingestellten Istwert notwendig ist.The invention shows a possibility without series connection of cells and when using low-blocking cells, a high DC voltage across the entire voltage range with controllable cells, in particular controllable semiconductors, to be able to regulate. It is assumed that a practical Inertia-free regulation to eliminate the influence of mains voltage and load fluctuations is only necessary in a limited area around the set actual value.

Erfindungsgemäß erreicht man dies bei einer Schaltungsanordnung der eingangs genannten Art dadurch, daß das Steuersignal oder die Regelabweichung oder die hiervon abgeleiteten Größen allein die Steuerelektroden der steuerbaren elektronischen Gleichrichterelemente der Brückenanordnung beaufschlagen und deren Ausgangsspannung gleichzeitig als Steuerspannungsquelle des Transduktors dient und diesen annähernd proportional zu ihrer Größe aussteuert.According to the invention, this is achieved in a circuit arrangement of type mentioned in that the control signal or the system deviation or the variables derived from this are solely the control electrodes of the controllable electronic ones Apply rectifier elements of the bridge arrangement and their output voltage at the same time serves as the control voltage source of the transducer and approximates it in proportion to its size.

Es ist zwar bereits eine Schaltungsanordnung zum Konstanthalten des Ladestromes von Akkumulatorenbatterien bekannt, bei der von einem elektronisch arbeitenden Gleichrichter eine Grundspannung und von transduktorgesteuerten Brückenanordnungen die bei zunehmender Batteriespannung erforderliche Zusatzspannung geliefert wird. Das dynamische Verhalten einer derartigen Regelanordnung ist durch die verhältnismäßig große Zeitkonstante des Transduktors bestimmend, der außerdem die gesamte Zusatzspannung liefern muß, da eine Beeinflussung des die Grundlast liefernden Gleichrichters bei Aussteuerung des Transduktors nicht erfolgt.Although it is already a circuit arrangement for keeping the constant Known charging current of accumulator batteries, in the case of an electronically working Rectifier a basic voltage and transductor-controlled bridge arrangements the additional voltage required with increasing battery voltage is supplied. The dynamic behavior of such a control arrangement is relative due to the determining the large time constant of the transducer, which also controls the entire additional voltage deliver must, because the rectifier supplying the base load has an effect on modulation of the transducer does not occur.

Bei einer anderen bekannten Schaltung sind ein Transduktor, ein stufenlos veränderlicher Vorwiderstand und der Verbraucher in Reihe geschaltet. Der veränderliche Vorwiderstand wird durch die Emitter-Kollektor-Strecke eines Transistors gebildet, dessen Aussteuerung in Abhängigkeit von der Abweichung der Verbraucherspannung von einem Spannungssollwert erfolgt. Der Spannungsabfall an dem veränderlichen Vorwiderstand dient als Steuerspannung für den Transduktor, der außerdem noch von der Verbraucherspannung und dem Laststrom beeinflußt wird. Diese Anordnung eignet sich nur für kleine Leistungen von wenigen Watt, da bei Teilaussteuerung des Transistors in diesem .eine erhebliche Verlustleistung anfällt und die Wärmeabfuhrmöglichkeiten nur begrenzt sind. Außerdem ist für größere Leistungen nachteilig, daß die Verbraucherspannung aus der Differenz der Transduktorspannung und der Transistorspannung gebildet wird.Another known circuit is a transductor, a stepless variable series resistor and the consumer connected in series. The changeable one Series resistor is formed by the emitter-collector path of a transistor, its modulation depending on the deviation of the consumer voltage from a voltage setpoint takes place. The voltage drop across the variable series resistor serves as control voltage for the transducer, which is also dependent on the consumer voltage and the load current is influenced. This arrangement is only suitable for small services of a few watts, since with partial control of the transistor in this .a considerable Power loss occurs and the options for heat dissipation are only limited. aside from that is disadvantageous for larger powers that the consumer voltage from the difference the transductor voltage and the transistor voltage is formed.

Weiterhin ist eine Anordnung bekannt, die aus der gleichstromseitigenReihenschaltung eines ungesteuerten Hauptgleichrichters und eines transduktorgesteuerten Zusatzgleichrichters besteht. Die Gleichspannung läßt sich über die Steuerwicklung des Transduktors einstellen und regeln. Mit dieser Anordnung läßt sich die Gleichspannung nur in einem Teilstellbereich einstellen, da ihr niedrigster Wert durch die Gleichspannung des Hauptgleichrichters festgelegt ist. Ein weiterer Nachteil besteht darin, daß die Regelung der Gleichspannung mit der Eigenverzögerung des Transduktors erfolgt.Furthermore, an arrangement is known which consists of the series connection on the DC side an uncontrolled main rectifier and a transducer-controlled additional rectifier consists. The DC voltage can be adjusted via the control winding of the transducer and rules. With this arrangement, the DC voltage can only be adjusted in a partial range set as their lowest value due to the DC voltage of the main rectifier is fixed. Another disadvantage is that the regulation of the DC voltage takes place with the self-deceleration of the transducer.

Schließlich ist es bekannt, einen die Dioden enthaltenden, von einem stufenweise schaltbaren Haupttransformator gespeisten Gleichrichter gleichspannungsseitig mit einem transduktorgesteuerte Dioden oder steuerbare elektronische Gleichrichterelemente, wie Transistoren oder magnetisch steuerbare Halbleiter, aufweisenden Gleichrichter in Reihe zu schalten. Zwischen den mit dem Haupttransformator einstellbaren Spannungsstufen kann dann mittels des gesteuerten Gleichrichters stufenlos die Ausgangsspannung eingestellt und geregelt werden. Die Betätigung des Stufenschalters erfolgt selbsttätig derart, daß der Regelgleichrichter jeweils an der Stellgrenze wieder in seinen Stellbereich zurückgeführt wird. Diese Maßnahme ist allerdings bei großen und verhältnismäßig schnellen Spannungsänderungen des Gleichstromverbrauchers wegen der Trägheit des Stufenschalters nicht brauchbar, so daß große vorübergehende Regelabweichungen auftreten können.Finally, it is known, one containing the diodes, of a Stepwise switchable main transformer-fed rectifier on the DC voltage side with a transducer-controlled diodes or controllable electronic rectifier elements, such as transistors or magnetically controllable semiconductors, having rectifiers to be connected in series. Between the voltage levels that can be set with the main transformer can then continuously adjust the output voltage by means of the controlled rectifier adjusted and regulated. The step switch is operated automatically in such a way that the control rectifier returns to its control range at the control limit is returned. However, this measure is large and proportionate rapid voltage changes of the DC consumer due to the inertia of the Step switch not usable, so that large temporary deviations occur can.

Demgegenüber zeichnet sich die Anordnung nach der Erfindung dadurch aus, daß mit einem verhältnismäßig geringen technischen Aufwand eine schnelle und den gesamten Stellbereich erfassende Ausregelung von Spannungsänderungen möglich ist. Große Regelabweichungen können bei dieser Anordnung nicht auftreten.In contrast, the arrangement according to the invention is characterized from that with a relatively low technical effort a fast and Adjustment of voltage changes covering the entire setting range is possible is. Large control deviations cannot occur with this arrangement.

Bei der erfindungsgemäßen Schaltungsanordnung können als steuerbare Gleichrichterelemente Siliziumzellen vorgesehen sein. Wird eine vollgesteuerte Gleichrichterbrückenanordnung vorgesehen, d. h., enthält die Brücke nur steuerbare Siliziumzellen, so wird in den Hauptsteuerkreis des Transduktors zur Verhinderung einer Umpolung des Steuerstromes ein Gleichrichter geschaltet. Der Transduktor kann außer der von der Gleichrichterbrückenanordnung beaufschlagten Hauptsteuerwicklung noch zwei weitere Steuerwicklungen enthalten, von denen die eine zum Einstellen des Arbeitspunktes auf der Transduktorkennlinie mit einem einstellbaren konstanten Vorstrom beaufschlagt wird, während die andere durch .einen der. Ausgangsspannung des Transduktors proportionalen Strom eine der Hauptsteuerwicklung entgegenwirkende Durchflutung erzeugt.In the circuit arrangement according to the invention can be used as a controllable Rectifier elements silicon cells can be provided. Becomes a fully controlled rectifier bridge arrangement provided, d. i.e. if the bridge only contains controllable silicon cells, in the main control circuit of the transducer to prevent polarity reversal of the control current a rectifier switched. The transducer can be used in addition to that of the rectifier bridge arrangement loaded main control winding contain two further control windings, one of which is used to set the operating point on the transducer characteristic an adjustable constant bias current is applied while the other through .one of the. Output voltage of the transducer proportional current one of the Main control winding generated counteracting flow.

Wird eine von der Gleichspannung abhängige Größe, z. B. die Drehzahl eines Gleichstrommotors, geregelt, so kann die Regelabweichung mit einer der Spannung des Arbeitskreises proportionalen Größe und die Abweichung davon mit einer dem Strom des Arbeitskreises proportionalen Größe in Vergleich gesetzt werden. Die bei diesem Vergleich sich ergebende Differenz wird den Steuerelektroden der steuerbaren Halbleiter zugeführt. Durch die Einführung der Ankerspannung als unterlagerte Regelgröße wird der Einfluß von Sättigungserscheinungen des Transduktors gemildert.If a variable that depends on the DC voltage, e.g. B. the speed of a DC motor, regulated, the control deviation can match one of the voltage of the working group proportional size and the deviation therefrom with one of the current of the working group's proportional size can be compared. The one with this one Comparison resulting difference is the control electrodes of the controllable semiconductor fed. By introducing the armature voltage as a subordinate controlled variable, the influence of saturation phenomena of the transductor is reduced.

Die Erfindung wird an Hand der Ausführungsbeispiele darstellenden Zeichnung näher erläutert. Es zeigt F i g. 1 eine Regelanordnung nach der Erfindung mit dreiphasig ausgeführter halbgesteuerter Gleichrichterbrückenanordnung und unterlagerter Spannungsregelung sowie unterlagerter Stromregelung, F i g. 2 den Verlauf der Gleichspannung der gesteuerten Gleichrichterbrückenanordnung in Abhängigkeit von einem Regel- oder Steuersignal, F i g. 3 den Verlauf der Gleichspannung der transduktorgesteuerten Gleichrichterbrückenanordnung, F i g. 4 eine Regelanordnung mit dreiphasig ausgeführter vollgesteuerter Gleichrichterbrückenanordnung.The invention is illustrated by means of the exemplary embodiments Drawing explained in more detail. It shows F i g. 1 shows a control arrangement according to the invention with three-phase semi-controlled rectifier bridge arrangement and subordinate Voltage regulation and subordinate current regulation, F i g. 2 the course of the direct voltage the controlled rectifier bridge arrangement depending on a control or Control signal, F i g. 3 shows the course of the DC voltage of the transducer-controlled Rectifier bridge arrangement, F i g. 4 shows a control arrangement with a three-phase fully controlled rectifier bridge arrangement.

In F i g. 1 enthält die halbgesteuerte Brückenschaltung 1 steuerbare Siliziumzellen und ist mit dem den überwiegenden Teil der Ankerspannung liefernden Transduktor 2 in Reihe geschaltet. Der Transduktor weist zwei Vormagnetisierungswicklungen auf, von denen die eine über einen Widerstand RV und eine Induktivität L,, zur Einstellung des Arbeitspunktes den konstanten Vorstrom 1" führt. Die eigentliche Steuerwicklung mit dem Steuerstrom IS liegt über den Widerstand RS und die Induktivität L, an der Gleichspannung der Brücke 1, deren Spannung Usm somit die Gleichspannung des Transduktors UTD bestimmt. Sobald über die Anschnittssteuerung der Brücke 1 die Spannung Usm zunimmt, wird auch die Spannung UTD nachgeführt, so daß vom Wert Null bis zum Nennwert der am Motor 3 liegenden zu regelnden Spannung UA der Stellbereich der Brücke 1 nicht überschritten wird.In Fig. 1, the half-controlled bridge circuit 1 contains controllable silicon cells and is connected in series with the transducer 2 which supplies the majority of the armature voltage. The transducer has two bias windings, one of which leads via a resistor RV and an inductance L "to set the operating point the constant bias current 1". The actual control winding with the control current IS is applied via the resistor RS and the inductance L. the DC voltage of the bridge 1, the voltage Usm of which thus determines the DC voltage of the transducer UTD. As soon as the voltage Usm increases via the gating control of the bridge 1, the voltage UTD is also tracked so that the value at the motor 3 increases from zero to the nominal value regulating voltage UA the setting range of bridge 1 is not exceeded.

Kleine Sollwertänderungen oder Störgrößeneinflüsse werden mit der beschriebenen Anordnung praktisch trägheitsfrei ausgeregelt.Small changes in the setpoint or disturbance variables are avoided with the The arrangement described is regulated practically free of inertia.

Der dynamische Vorgang bei großen Sollwertänderungen wird durch die Transduktorzeitkonstante bestimmt, die wegen der hier ausreichend zur Verfügung stehenden Steuerleistung sehr klein gehalten werden kann.The dynamic process in the case of large changes in the setpoint is supported by the Transduktorzeitkonstante determines which because of the here sufficient available standing control power can be kept very small.

F i g. 2 zeigt die Steuerkennlinie (aufgetragen über der Regelspannung US der F i g. 1) einer halbgesteuerten Brücke, der die in F i g. 3 gezeigte Transduktorkennlinie durch entsprechende Bemessung der Widerstände R,, und RS in den Steuerwicklungen zugeordnet werden kann. Im vorliegenden Fall ist die Einstellung so vorgenommen, daß mit etwa 600/0 des Stehbereichs der Brücke 1 der Transduktor voll durchgesteuert wird. Durch gleichzeitige Verkleinerung von R,, und RS kann aber der zur Durchsteuerung des Transduktors notwendige Stellbereich der Brücke 1 weiter verkleinert werden.F i g. 2 shows the control characteristic (plotted against the control voltage US of FIG. 1) a semi-controlled bridge, which has the functions shown in FIG. 3 shown transducer characteristic by appropriately dimensioning the resistances R ,, and RS in the control windings assigned can be. In the present case, the setting is made so that with about 600/0 of the standing area of bridge 1, the transductor is fully controlled. By reducing R ,, and RS at the same time, but the adjustment range of the bridge necessary to control the transductor 1 can be further reduced.

Wie aus F i g. 3 zu ersehen, ist die Arbeitskennlinie des Transduktors in ihrem oberen Teil flach, so daß in diesem Bereich für eine Änderung der Spannung UTD eine große Änderung der Spannung USM notwendig ist. Da außerdem für große USM die Steuerkennlinie der Brücke 1 ebenfalls flach verläuft, ist für große UA eine wesentlich kleinere Steigung d U,d/d US zu erwarten als bei kleinen Werten von UA. Es wird deshalb bei der Gleichrichterschaltung nach F i g.1 zusätzlich noch die Ankerspannung als unterlagerte Regelgröße eingeführt. Die Differenz zwischen Soll- und Istdrehzahl eines mit der Spannung UA gespeisten Gleichstrommotors 3 wird in dem Regelverstärker 8 verstärkt. Seine Ausgangsspannung stellt den Sollwert für den Stromregelkreis dar. Die Differenz wird durch den Regelverstärker 7 verstärkt, der den Sollwert für den Spannungsregelkreis liefert. Die Differenz zwischen Spannungssoll-und Spannungsistwert wird nach Verstärkung im Verstärker 6 als Regelsignal US über eine Impulsformerstufe 5 den Steuerelektroden der steuerbaren Siliziumzellen der Brücke 1 zugeführt. Durch den unterlagerten Spannungsregelkreis werden die durch Sättigungseinflüsse verursachten Steilheitsunterschiede weitgehend ausgeglichen und somit über den ganzen Stellbereich eine konstante Kreisverstärkung des Gesamtregelkreises sichergestellt. Das ist im Hinblick auf die Stabilität und den optimalen Verlauf des Regelvorganges wichtig.As shown in FIG. 3, the operating characteristic of the transducer is flat in its upper part, so that in this area a large change in the voltage USM is necessary for a change in the voltage UTD. Since the control characteristic of bridge 1 is also flat for large USMs, a significantly smaller slope d U, d / d US is to be expected for large UA than for small values of UA. In the rectifier circuit according to FIG. 1, the armature voltage is therefore also introduced as a subordinate controlled variable. The difference between the setpoint and actual speed of a DC motor 3 fed with the voltage UA is amplified in the control amplifier 8. Its output voltage represents the setpoint for the current control loop. The difference is amplified by the control amplifier 7, which supplies the setpoint for the voltage control loop. The difference between the nominal voltage value and the actual voltage value, after amplification in the amplifier 6, is fed as a control signal US via a pulse shaping stage 5 to the control electrodes of the controllable silicon cells of the bridge 1. The subordinate voltage control loop largely compensates for the differences in slope caused by saturation influences and thus ensures a constant loop gain of the overall control loop over the entire setting range. This is important with regard to the stability and the optimal course of the control process.

In den meisten Fällen genügt es, die Nichtlinearität der Transduktorkennlinie herabzusetzen. Das kann nach F i g. 4 dadurch geschehen, daß mittels einer zusätzlichen Steuerwicklung, der der Widerstand Rk und die Induktivität Lk zugeordnet sind, eine der Transduktorgleichspannung UTD proportionale Gegendurchflutung aufgebracht wird. Es ergibt sich dann die in F i g. 3 gestrichelt gezeichnete lineare Kennlinie.In most cases it is sufficient to check the non-linearity of the transducer characteristic to belittle. According to FIG. 4 done by means of an additional Control winding, to which the resistor Rk and the inductance Lk are assigned, a counterflow proportional to the transductor DC voltage UTD is applied. The result is then that shown in FIG. 3 linear characteristic curve shown in dashed lines.

Im vorigen war die Brückenschaltung 1 mit steuerbaren Zellen immer als halbgesteuert beschrieben worden. Die halbgesteuerte dreiphasige Brücke hat jedoch den Nachteil, daß sie eine Gleichspannung wesentlich größerer Welligkeit liefert als eine vollgesteuerte Brücke. Allerdings wirkt sich .diese Welligkeit bei der Reihenschaltung mit einem Transduktor weniger aus, da die Brückenspannung Usm klein gegen die Ankerspannung UA ist. Während sonst bei Gleichstromantrieben mit steuerbaren Siliziumzellen eine Glättungsdrossel erforderlich ist, kann sie bei der hier beschriebenen Reihenschaltung entbehrt werden, da die Restinduktivität derTransduktordrosseln groß genug ist, um den Ankerstrom ausreichend zu glätten.In the previous, the bridge circuit 1 with controllable cells was always described as semi-controlled. The half-controlled three-phase bridge, however, has the disadvantage that it supplies a DC voltage with a considerably greater ripple than a fully controlled bridge. However, this ripple has less of an effect when connected in series with a transducer, since the bridge voltage Usm is small compared to the armature voltage UA. While a smoothing choke is otherwise required for direct current drives with controllable silicon cells, it can be dispensed with in the series connection described here, since the residual inductance of the transducer chokes is large enough to smooth the armature current sufficiently.

Es ist natürlich auch möglich, die steuerbaren Siliziumzellen, wie in F i g. 4 gezeigt, in einer vollgesteuerten Brückenschaltung einzusetzen. Dann wird im Wechselrichterbetrieb die Brückenspannung USM das entgegengesetzte Vorzeichen der Transduktorspannung UTD haben. Der Stellbereich während dynamischer Vorgänge wird dadurch verdoppelt. Die Sperrspannung der steuerbaren Zellen kann dann noch niedriger gewählt werden. In den Hauptsteuerkreis des Transduktors ist jedoch in diesem Falle ein Gleichrichter Gs geschaltet, der verhindert, daß während des Wechselrichterbetriebes der Brücke 1 sich der Steuerstrom IS umpolt und der Transduktor sich, entsprechend dem negativen Ast seiner Arbeitskennlinie, teilweise wieder öffnet.It is of course also possible to use the controllable silicon cells, such as in Fig. 4 shown to be used in a fully controlled bridge circuit. then the bridge voltage USM will have the opposite sign in inverter operation of the transducer voltage UTD. The adjustment range during dynamic processes is doubled thereby. The reverse voltage of the controllable cells can then still be chosen lower. In the main control circuit of the transductor, however, is in In this case, a rectifier Gs is connected, which prevents the inverter from operating the control current IS reverses the polarity of bridge 1 and the transductor reverses itself accordingly the negative branch of its working characteristic, partially opens again.

Claims (5)

Patentansprüche: 1. Schaltungsanordnung zur Regelung oder Steuerung einer Gleichspannung oder einer davon abgeleiteten Größe, bei der die Gleichspannung von der Summe der Spannungen der gleichspannungsseitigen Reihenschaltung einer transduktorgesteuerten Gleichrichterbrückenanordnung und einer steuerbare elektronische Gleichrichterelemente aufweisenden Gleichrichterbrückenanordnung gespeist wird, d a d u r c h g e k e n n -z e i c h n e t, daß das Steuersignal oder die Regelabweichung (US) oder die hiervon abgeleiteten Größen allein die Steuerelektroden der steuerbaren elektronischen Gleichrichterelemente der Brückenanordnung beaufschlagen und deren Ausgangsspannung (USM) gleichzeitig als Steuerspannungsquelle des Transduktors (2) dient und diesen annähernd proportional zu ihrer Größe aussteuert. Claims: 1. Circuit arrangement for regulation or control a DC voltage or a quantity derived therefrom, for which the DC voltage from the sum of the voltages of the DC voltage-side series connection of a transducer-controlled Rectifier bridge arrangement and a controllable electronic rectifier elements having rectifier bridge arrangement is fed, d a d u r c h g e k e n n -z e i c h n e t that the control signal or the control deviation (US) or the only the control electrodes of the controllable electronic components derived from this Apply rectifier elements of the bridge arrangement and their output voltage (USM) also serves as the control voltage source of the transducer (2) and this controls approximately proportionally to their size. 2. Schaltungsanordnung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß als steuerbare Gleichrichterelemente Siliziumzellen vorgesehen sind. 2. Circuit arrangement according to claim 1, characterized in that the controllable rectifier elements are silicon cells are provided. 3. Schaltungsanordnung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß bei Verwendung einer vollgesteuerten Gleichrichterbrückenanordnung (1) in den Steuerkreis des Transduktors (2) ein die Umkehr des Steuerstromes verhindernder Gleichrichter (G,) geschaltet ist. 3. Circuit arrangement according to claim 1 or 2, characterized in that that when using a fully controlled rectifier bridge arrangement (1) in the The control circuit of the transducer (2) prevents the control current from being reversed Rectifier (G,) is connected. 4. Schaltungsanordnung nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß der Transduktor (2) eine zusätzliche, von einem seiner Ausgangsgleichspannung proportionalen Steuerstrom beaufschlagte Steuerwicklung enthält, deren Durchflutung der Steuerdurchflutung, die von der Gleichspannung der steuerbare Gleichrichterelemente aufweisenden Brückenanordnung erzeugt wird, entgegenwirkt. 4. Circuit arrangement according to one of the claims 1 to 3, characterized in that the transducer (2) has an additional, from one control winding proportional to its DC output voltage contains, the flow of which is the control flow, which is derived from the DC voltage of the controllable rectifier elements having bridge arrangement is generated counteracts. 5. Schaltungsanordnung nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß bei der Regelung einer von der Gleichspannung abhängigen Größe, deren Regelabweichung mit einer der Spannung des Arbeitskreises proportionalen Größe und die Abweichung davon mit einer dem Strom des Arbeitskreises proportionalen Größe in Vergleich gesetzt wird, eine bei dem letzten Vergleich sich ergebende Regelabweichung (US) den Steuerelektroden der steuerbare Gleichrichterelemente aufweisende Brückenanordnung zugeführt wird. In Betracht gezogene Druckschriften: Deutsche Patentschrift Nr. 956 323; deutsche Auslegeschriften L 11435 VIII b / 21 c (bekanntgemacht am 21. 6. 1956); S 37991 VIIIb/ 21 d 2 (bekanntgemacht am 31. 10. 1956); USA: Patentschrift Nr. 2 903 640.5. Circuit arrangement according to one of claims 1 to 4, characterized in that that when regulating a variable dependent on the direct voltage, its control deviation with a size proportional to the voltage of the working group and the deviation of which compared with a quantity proportional to the current of the working group a system deviation (US) resulting from the last comparison is applied to the control electrodes the bridge arrangement having controllable rectifier elements is supplied. Documents considered: German Patent No. 956 323; German Auslegeschriften L 11435 VIII b / 21 c (published on June 21, 1956); S 37991 VIIIb / 21 d 2 (published October 31, 1956); USA: Patent No. 2,903,640.
DE1963L0045061 1963-06-08 1963-06-08 Circuit arrangement for regulating or controlling a direct voltage or a quantity derived therefrom Pending DE1276791B (en)

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Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE956323C (en) * 1953-07-06 1957-01-17 Westinghouse Brake & Signal Arrangement for feeding a direct current consumer from an alternating current network
US2903640A (en) * 1957-07-02 1959-09-08 Power Equipment Company Current supply apparatus

Patent Citations (2)

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