DE971706C

DE971706C - Gittersteuerung fuer Stromrichter in Regelkreisen mit einer Stossdrossel-Widerstandsreihenschaltung

Info

Publication number: DE971706C
Application number: DEL10783A
Authority: DE
Inventors: Heinz Dipl-Ing Braun; Hermann Spicker
Original assignee: Licentia Patent Verwaltungs GmbH
Current assignee: Licentia Patent Verwaltungs GmbH
Priority date: 1951-11-18
Filing date: 1951-11-18
Publication date: 1959-03-19

Description

In der Stromrichtertechnik besteht häufig die Aufgabe, eine Regelgröße (Spannung, Strom. Motordrehzahl usw.) unabhängig von Spannungsoder Belastungsänderungen mit einer vorgegebenen Regelabweichung konstant zu halten und die Regelgröße beliebig einzustellen.

Die erforderliche Steuerwechselspannung für die Gittersteuerung wird mit Hilfe einer aus Drossel und Widerstand bestehenden Reihenschaltung erzeugt. In Reihe mit einer sättigbaren Drossel liegt ein Widerstand, und der Spannungsabfall an diesem wird in Form eines Gitterimpulses dem Gitterkreis zugeführt. Es ist bekannt, daß durch Gleichstromvormagnetisierung der sättigbaren Drossel der Sättigungszeitpunkt der Drossel und damit der Zündeinsatzpunkt der Gitter geändert werden kann. Ferner ist bekannt, daß für Regelzwecke die Drossel mit mehreren Vormagnetisierungswicklungen versehen werden kann, deren resultierende Feldstärke als Vormagnetisierung den Zündeinsatzpunkt bestimmt.

Es ist ferner bekannt, in solchen Regelkreisen magnetische Verstärker als Gittersteuerglieder zu verwenden. Es ist ferner bekannt, solche magnetische Verstärker in Kaskade zu schalten.

Vorliegende Erfindung betrifft nun eine Gittersteuerung für Stromrichter in Regelkreisen. Sie löst die Aufgabe, einen stabilen Regler zu erstellen, dessen Stabilität von vornherein gewährleistet ist, ohne daß das Verhalten der Regelstrecke, also des zu regelnden Vorganges, bekannt ist.

Die Erfindung bezweckt weiterhin eine Verbesserung von Regelungen in der Hinsicht, daß eine sichere Einstellung der gewünschten Gleich-

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spannung möglich ist, ohne daß die Regelabweichung die gewünschten Werte überschreitet. Es wird vorgeschlagen, daß die als Steuerstrom abgebildete Regelgröße sowohl auf eine Steuerwicklung des ersten magnetischen Verstärkers als auch über ein Phasenglied zusammen mit dem Ausgangsstrom des ersten magnetischen Verstärkers auf den Steuerkreis des zweiten magnetischen Verstärkers einwirkt, dessen Ausgangsstrom in an sich bekannter Weise die Stoßdrossel steuert.

In Fig. ι der Zeichnung ist die Schaltung des Reglers beispielsweise dargestellt. Als Regelglieder sind zwei magnetische Verstärker MVI bzw. MVII vorgesehen, deren Wechselstrom wicklungen parallel geschaltet sind. Der für eine Regelung notwendige Vergleich zwischen SoIl- und Istwert wird in einem magnetischen Regelverstärker MVII vorgenommen. Von den zwei einander entgegenwirkenden Vormagnetisierungen möge die Wicklung 4 einen konstanten Sollwertstrom führen. Dieser Sollwertstrom wird von einem Spannungskonstanthalter gespeist, so daß auch Netzspannungsschwankungen diesen in seiner Größe nicht beeinflussen. Seine Größe ist auch unabhängig von der gewünschten eingestellten Gleichspannung. Der Istwertstrom durchfließt im umgekehrten magnetischen Sinne die Wicklung 3. Durch richtige Bemessung der magnetischen Verstärker sowie durch geeignete Wahl der Wechselspannung wird vermieden, daß der Istwertstrom den Sollwertstrom in seiner Größe überschreiten kann. Wird dieses nicht beachtet, so steigt der Ausgangsstrom des Regelverstärkers entsprechend seiner Kennlinie wieder an, und die Regelung verläuft nicht wie gewünscht. Fig. 2 zeigt die Betriebskennlinie des magnetischen Verstärkers MVII mit dem günstigsten Arbeitspunkt A₂. Mit steigendem Istwert i₃ sinkt die von i₃ und i₄ gebildete resultierende Vormagnetisierung. Der Ausgangsstrom des Verstärkers, der über einen Hilfsgleichrichter H₂ die Steuerwicklung der Stoßdrossel SD speist, ist also gleichzeitig der Vormagnetisierungsstrom i_v für die Stoßrossel SD. Wenn er sinkt, wird der Zündeinsatzpunkt im Sinne einer Gleichspannungserniedrigung verschoben.

Da die Änderung der Gleichspannung und damit des Istwertes nicht ausreicht, um bei größeren Spannungsänderungen eine genügend kleine Regelabweichung zu erreichen, d. h. die Verstärkung des MVII zu klein ist, ist in dem Istwertkreis ein weiterer Verstärker als Meßwertverstärker MFI angeordnet. Dieser Verstärker hat also lediglich die Aufgabe, die Istwertänderungen zu verstärken. Zur Begrenzung des Ausgangsstromes ist in seinem Ausgangskreis, der über einen Hilfsgleichrichter H₁ den Steuerkreis 3 des Regelverstärkers MVII speist, ein einstellbarer Widerstand 5 geschaltet. In Wicklung 2 fließt ein konstanter Gleichstrom, der lediglich dazu dient, den Arbeitspunkt A₁ des MVI in einen für die Regelung günstigen Bereich zu verschieben. Die Gleichspannung G des als Gleichrichter angenommenen Stromrichters liegt über einen Vorwiderstand 6 (Istwerteinsteller) an der Wicklung 1. Fig. 3 zeigt die Betriebskennlinie des MVI, und zwar sind die Ströme I₁ und J₂ der Steuerwicklungen 1 und 2 sowie der Ausgangsstrom i₃ (gleichzeitig Strom der Steuerwicklung 3) aufgetragen. Mit steigendem Eingangsstrom X₁ steigt auch der Ausgangsstrom i₃ an. Die Einstellung der gewünschten Gleichspannung (Sollwerteinstellung) wird mit dem Widerstand 6 vorgenommen. Die Bemessung der Kleinst- und Größtwerte der Steuer- bzw. Regelgrößen einschließlich der zusätzlichen Vormagnetisierungswicklungen ist derart vorgenommen, daß der überstrichene Bereich (B₁ in Fig. 3 und B₂ in Fig. 2) die gewünschte eindeutige Regelwirkung ergibt. In der beschriebenen Regelschaltung kann beispielsweise die Gleichspannung von 0,2 bis ι U_gi_max verändert werden.

Fig. 4 zeigt die gemessene Regelabweichung bei verschieden eingestelltem Sollwert für verschiedene Werte von Δ ?7~ und Δ U_3i. Infolge der verschiedenen Trägheiten im Regelkreis besteht die Gefahr des Pendeins, weshalb eine Dämpfung vorgesehen ist. Die Gleichspannung U_gl wird über einen Kondensator 7 zusätzlich an die Steuerwicklung 3 gelegt (Fig. 1), wodurch dem pendelnden Istwertstrom ein in der Phasenlage gedrehter Strom überlagert wird. Da die Pendelfrequenzen sehr klein sind, müssen die Kapazitäten große Werte haben.

Ist ein großer Einstellbereich gefordert, so genügt die Dämpfung nach Fig. 1 nicht mehr. Es ist dafür eine andere Schaltung der Dämpfung vorgesehen. Nach Fig. 5 wird dem Sollwerteinsteller 6 eine Dämpfungskapazität 10 parallel geschaltet. Außerdem werden dem Einstellwiderstand 5 über einen Kondensator 7 die Gleichspannungsstörimpulse überlagert. Dadurch werden die Störschwingungen in der Wicklung 3 in der Phase gedreht, wodurch eine Dämpfung dieser Schwingungen bewirkt wird. Wie oben schon gesagt, müssen auch hier die Kapazitäten relativ große Werte haben (Fig. 5).

Claims

PATENTANSPRÜCHE:

I. Gittersteuerung für Stromrichter in Regelkreisen mit einer Stoßdrossel-Widerstandsreihenschaltung (SD) zur Vorgabe des Zündzeitpunktes unter Verwendung mehrerer hintereinanderliegender magnetischer Verstärker, die "5 von veränderbaren und konstanten Strömen gesteuert werden, dadurch gekennzeichnet, daß die als Steuerstrom abgebildete Regelgröße sowohl auf eine Steuerwicklung des ersten magnetischen Verstärkers (MFI) als auch über ein Phasenglied zusammen mit dem Ausgangsstrom des ersten magnetischen Verstärkers (MVT) auf den Steuerkreis des zweiten magnetischen Verstärkers (MFII) einwirkt, dessen Ausgangsstrom in an sich bekannter Weise die Stoßdrossel (SD) steuert.
2. Anordnung nach Anspruch i, gekennzeichnet durch eine derartige Bemessung der Kleinst- und Größtwerte der Steuer- bzw. Regelgrößen einschließlich der zusätzlichen Vormagnetisierungswicklungen, daß der überstrichene Bereich (B₁ bzw. B₂) eine gewünschte eindeutige Regelwirkung ergibt.
3. Anordnung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß außer den vorgesehenen Steuer- bzw. Regelgrößen weitere Steuer- bzw. Regelgrößen vorgesehen sind.
4. Anordnung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß zeitliche Änderungen der Steuer- bzw. Regelgrößen als zusätzliche Steuer- bzw. Regelgrößen dienen.
5. Anordnung nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß als Phasenglied ein Kondensator (7) die beiden Steuerkreise (Wicklung 1, Wicklung 3) der beiden magnetischen Verstärker miteinander elektrisch kuppelt (Fig. 1).
6. Anordnung nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß zwei Kondensatoren (7, 10) vorgesehen sind, von denen der eine (10) parallel zum Istwerteinsteller (6) des ersten magnetischen Verstärkers (MFI) liegt, der zweite (7) eine elektrische Verbindung zwischen der Regelgröße (G) und dem Istwertkreis des zweiten magnetischen Verstärkers (.MFII) bewirkt.

In Betracht gezogene Druckschriften:
Deutsche Patentschriften Nr. 673 599, 657 127,

695696, 740300;

deutsche Patentanmeldung L 3314 VIIIb/2id²

(bekanntgemacht am 8. 11. 1951).

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

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