SE513501C2 - Förfarande och anordning för strömreglering av lindning inkopplad i H-brygga - Google Patents

Description

15 20 25 30 513 501 2 Enligt ett annat känt förfarande görs ett automatiskt val mellan långsam och snabb avmagnetisering. I detta fall används en klockpuls som alltid omkopplar H-bryggan till magnetiseringstillståndet. Strax innan, under eller strax efter omkopplingen av H-bryggan till magnetiseringstillståndet görs en jämförelse mellan ärvärdet och bör- värdet av strömmen genom lindningen. Resultatet av denna jämförelse styr i sin tur huruvida snabb eller långsam avmagnetisering skall användas efter magnetiserings- fasen. Ärvärdet av strömmen genom lindningen ökar under magnetiseringsfasen. Ärvärdet jämförs med ett börvärde, och när ärvärdet uppnår börvärdet, omkopplas H-bryggan till antingen tillståndet med snabb avmagnetisering eller tillståndet med långsam avmagnetisering, varvid valet styrs av den tidigare strömjäniförelsen. Valet mellan de två avmagnetiseringstillstånden kan sedan varieras i enlighet med ett par olika förfaranden tills nästa klockcykel, då magnetisering åter initieras.

Nackdelen med detta förfarande är att en relativt stor strömpulsation erhålles till följd av att magnetisering sker under en kort period av varje klockcykel, oberoende av såväl ärvärdet som börvärdet. Genom att även styra den tid under vilken snabb avmagnetisering används, kan pulsationen förbättras i viss utsträckning medelst detta förfarande. Ett krav är emellertid att det skall vara möjligt att mäta strömmen genom lindningen oberoende av H-bryggans tillstånd. I praktiken är detta tämligen svårt, eftersom strömmen måste mätas i serie med lindningen. Potentialen i den punkt där strömmätningen måste äga rum varierar kraftigt. Denna mätmetod an- vänds därför sällan.

Känd teknik framgår exempelvis av US-A-4,908,562 och svensk patentansökan nr 980013 1-6.

REDoGöRELsE rön UPPFINNINGEN Ändamålet med uppfinningen är att eliminera problemen med de kända förfarande- 113.. 10 15 20 25 30 515 501 3 Detta emås enligt uppfinningen genom att vid början av varje chopperperiod hålla H-bryggan i tillståndet av långsam avmagnetisering under ett förutbestämt intervall.

Alldeles innan, vid eller alldeles efter slutet av detta intervall jämförs därefter är- värdet av strömmen genom lindningen med ett börvärde. Om ärvärdet är lägre än börvärdet, hålls H-bryggan i magnetiseringstillståndet som längst till chopperperio- dens slut efter nämnda förutbestämda intervall. Om å andra sidan ärvärdet är högre än börvärdet, hålls H-bryggan i tillståndet av snabb avmagnetisering som längst till chopperperiodens slut efter nämnda förutbestämda intervall.

Strömmen genom lindningen kan lätt mätas som en spänning över ett avkännings- motstånd, som på i och för sig känt sätt är anslutet mellan H-bryggan och jord.

Genom att styra bryggan på sådant sätt att den aldrig försöker öka strömmen när är- värdet av strömmen är högre än börvärdet och vice versa, bringas strömpulsationen till ett minimum. Även det elektromagnetiska brus som genereras av lindningen re- duceras till ett minimum.

När H-bryggan växlar tillstånd, kommer en strömspik som härrör från i H-bryggans recirkulationsdioder lagrade elektriska laddningar oundvikligen att passera genom avkänningsmotståndet. H-bryggans omkopplingssekvens styrs på sådant sätt att dy- lika spikar inte interfererar med strömregleringen. Detta kommer att öka noggrann- heten och hastigheten hos strömregleringen.

Omkopplingen av H-bryggan mellan långsam och snabb avmagnetisering görs auto- matiskt och är baserad på skillnaden mellan är- och börvärdena av strömmen genom lindningen. Härigenom reduceras resfonansproblem när äwärdet av strömmen oscil- lerar.

Omkopplingen av H-bryggan är lätt att styra. Ingen långrandig evaluering av appli- kationen erfordras således för att optimera dess prestanda. 10 15 20 25 30 513 501 FIGURBESKRIVNING Uppfmningen beskrivs närmare nedan under hänvisning till bifogade ritning, på vil- ken fig. la-c visar strömflöden genom en lindning i en H-brygga i tre olika tillstånd hos H-bryggan, fig. 2 är ett diagram som visar hur strömmen genom lindningen reg- leras när strömmens börvärde är konstant och fig. 3 är ett diagram som visar hur strömmen genom lindningen regleras när strömmens börvärde kraftigt minskar.

BESKRIVNING AV UPPFINNINGEN Fig. la-c visar strömflöden genom en lindning L i en känd H-brygga i tre olika till- stånd av H-bryggan. Även om H-bryggan kan omkopplas till andra tillstånd, är det dessa tre tillstånd som används i enlighet med uppfinningen.

På i och för sig känt sätt innefattar den i frg. la-c visade H-bryggan fyra transistorer Tl, T2, T3 och T4. Transistoms Tl kollektor är hopkopplad med transistoms T2 kollektor och hopkopplingspunkten är ansluten till en spänningsklänuna V. Tran- sistoremas T1 och T2 baser är var för sig anslutna till en utgångsklämma hos en styrkrets 1.

Transistoremas Tl och T2 emittrar är hopkopplade med transistorernas T3 resp. T4 kollektorer, och lindningen L är inkopplad mellan hopkopplingspunktema.

Transistoremas T3 och T4 emittrar är hopkopplade och hopkopplingspunkten är an- sluten till jord via ett motstånd R.

Transistoremas T3 och T4 baser är också anslutna till individuella utgångsklämmor hos styrkretsen 1.

En recirkulationsdiod Dl är inkopplad mellan transistoms Tl kollektor och hop- kopplingspunkten mellan transistoms Tl emitter och transistoms T3 kollektor. 10 15 20 25 30 515 501 5 På liknande sätt är en recirkulationsdiod D2 inkopplad mellan transistoms T2 kol- lektor och hopkopplingspunkten mellan transistoms T2 emitter och transistoms T4 kollektor.

En recirkulationsdiod D3 är inkopplad mellan hopkopplingspunkten mellan transis- toms T1 ernitter och transistoms Tß »kollektor och jord.

På liknande sätt är en recirkulationstiiod D4 inkopplad mellan hopkopplingspunkten mellan transistoms T2 emitter och transistoms T4 kollektor och jord.

En komparator 2 är ansluten via en släckkrets eller ett lågpassfilter (ej visade) till hopkopplingspunkten mellan transistoremas T3 och T4 emittrar för att avkänna spänningen över motståndet R och omvandla denna spänning till ett värde på ström- men genom motståndet R, dvs. ärvärdet av strömmen genom lindningen L, och järn- föra detsamma med ett börvärde som tillförs komparatom 2 via en ingångsklämrna 3 hos komparatorn 2 på i och för sig känt sätt från exempelvis en motorstyrenhet (icke visad). Komparatom 2 informerar styrkretsen 1 om resultatet av jämförelsen via en utgångsklämrna, som är ansluten till en ingångsklämma hos styrkretsen 1.

Syftet med släckkretsen eller lågpass ñltret (icke visade) är att eliminera de ström- spikar som alltid uppträder över motståndet R när H-bryggan växlar tillstånd. Ström- spiken härrör huvudsakligen från elektriska laddningar, som är lagrade i recirkula- tionsdiodema DI, D2, D3 och D4..En mindre strömspik uppträder utifrån elektriska laddningar, som är lagrade i kapacitansen mellan kollektor och emitter hos transisto- rerna Tl, T2, T3 och T4, samt lindningens kapacitans.

Ornkopplingssekvensen enligt uppfinningen påbörjas på sådant sätt att ingen från re- cirkulationsdiodema härrörande strömspik alstras över motståndet R när H-bryggan inkommer i sitt magnetiseringstillstånd och börjar reglera den aktuella strömmen genom lindningen till börvärdet. Detta gör det möjligt att använda en mycket kortare släcktid i släckkretsen (icke visad) eller ett lågpassfilter (icke visat) med större 10 15 20 25 30 513 501 6 bandbredd. Detta kommer i sin tur att öka noggrannheten och hastigheten hos ström- regleringen.

Fig. la visar fallet när H-bryggan befinner sig i det tillstånd när lindningen L mag- netiseras. I detta magnetiseringstillstånd hos H-bryggan står transistorema T1 och T4 under styrkretsens 1 kontroll. Ström kommer således att flyta genom transistom Tl, lindningen L, transistom T4 och motståndet R till jord, såsom schematiskt visas medelst en heldragen linje 4 i fig. la. Magnetiseringsströmmen, dvs. den aktuella strömmen genom lindningen L, avkänns såsom en spänning över motståndet R.

I fig. lb och lc visas inte styrkretsanordningama för H-bryggan.

Fig. lb visar fallet när H-bryggan befinner sig i det tillstånd när lindningen L av- magnetiseras långsamt. I detta tillstånd av långsam avmagnetisering står transistom T4 under den i fig. la visade styrkretsens I kontroll. Avmagnetiseringsströmmen kommer således att flyta från lindningen L genom transistom T4, motståndet R och recirkulationsdioden D3 tillbaka till lindningen L, såsom antyds medelst en heldra- gen linje 5 i fig. lb. Liksom i fig. la avkänns den aktuella strömmen genom lind- ningen L, dvs. i detta fall avmagnetiseringsströmmen, medelst komparatom 2 enligt fig. la, som en spärming över motståndet R.

I detta tillstånd av långsam avmagnetisering skall en transistor vara ledande. En av transistorema närmast motståndet R bör väljas. I fig. lb valdes transistom T4 me- delst styrkretsen 1 enligt fig. la att vara ledande. Transistom T3 skulle emellertid lika väl ha kunnat väljas som ledande. I detta fall skulle strömmen flyta i motsatt riktning, dvs. från lindningen L genom transistom T3, motståndet R och recirkula- tionsdioden D4 tillbaka till lindningen L.

Fig. Ic visar fallet när H-bryggan befinner sig i det tillstånd när lindningen L snabbt avmagnetiseras. I detta tillstånd av snabb avmagnetisering är ingen av transistorema T 1-T4 ledande. I detta fall kommer ström att flyta genom recirkulationsdioden D3, 10 15 20 25 30 513 501 7 lindningen L och recirkulationsdioden D2, såsom visas medelst en heldragen linje 6 i fig. lc. Den aktuella strömmen, dvs. det medelst den heldragna linjen 6 represente- rade strömflödet, kan inte avkännas över motståndet R i detta fall.

I enlighet med uppfinningen omkopplas H-bryggan under upprepade chopperperio- der mellan de i fig. la-c visade olika tillstånden i och fór att reglera värdet av den aktuella strömmen genom lindningen L med avseende på ett börströmvärde som kan variera och som tillförs komparatoms 2 ingångsklämma 3 från exempelvis en motor- styrenhet på ovan nämnt sätt." Fig. 2 visar fallet när börvärdet lD av strömmen genom lindningen L antages vara konstant. Det bör påpekas att fig. 2 även gäller när börvärdet ID ökar.

I början av varje chopperperiod, dvs. vid en tidpunkt tl, styrs enligt uppfinningen H- bryggan medelst styrkretsen 1 alltid till sitt tillstånd av långsam avmagnetisering i enlighet med fig. lb och hålls i detta tillstånd under en förutbestämd tidsperiod som slutar vid en tidpunkt t2, såsom visas i fig. 2. I detta tillstånd av H-bryggan kommer ärvärdet IA av strömmen genom lindningen L att långsamt avtaga, såsom frarngår av fig. 2.

Med hänsyn till att en tämligen stor strömspik, som härrör från i recirkulationsdio- dema lagrade laddningar, kommeratt uppträda över motståndet R när H-bryggan går från sitt tillstånd av snabb avmagnetisering i enlighet med fig. lc till sitt tillstånd av långsam avmagnetisering i enlighet med ñg. lb, måste tidsintervallet t1-t2 vara längre än längden av denna strömspik. Därigenom kommer denna oundvikliga strömspik inte att interferera med sttömregleringen.

Strax innan, vid eller strax efter slutet av det förutbestämda intervallet tl-t2, dvs. runt tidpunkten t2, jämförs äwärdet IA av strömmen genom lindningen L, som av- kännes över motståndet R medelst komparatom 2, med börvärdet ID som tillförs komparatorn via ingångsklämman 3. 10 15 20 25 30 513 501 I fig. 2 antages ärvärdet IA av strömmen genom lindningen L vara lägre än börvär- det ID.

Detta detekteras medelst komparatom 2, som informerar styrkretsen 1 i motsvarig- het härtill.

I detta fall bringar styrkretsen 1 H-bryggan till magnetiseringstillståndet i enlighet med ñg. la och håller densamma i detta tillstånd efter det förutbestämda intervallet, dvs. efter tidpunkten t2, som längst till slutet av den aktuella chopper-perioden, dvs. till nästföljande tidpunkt tl.

Om emellertid ärvärdet IA uppnår börvärdet ID under återstoden av den aktuella chopperperioden, såsom i fig. 4, detekteras detta av komparatom 2. Komparatom 2 informerar styrkretsen 1 i motsvarighet härtill och styrkretsen bringar H-bryggan åter till sitt tillstånd av långsam avmagnetisering under resten av chopperperioden, dvs. till nästföljande tidpunkt tl.

Efter H-bryggan redan är i sitt tillstånd av långsam avmagnetisering i fig. 2 när nästa chopperpeiiod börjar vid tidpunkten tl , kommer densamma att förbli i detta tillstånd till efter nästföljande tidpunkt t2.

Skulle H-bryggan av någon anledning befinna sig i sitt magnetiseringstillstånd när nästa chopperperiod börjar vid nästföljande tidpunkt tl , kommer l-I-bryggan i enlig- het med uppfinningen, liksom ovan, att bringas av styrkretsen 1 till tillståndet av långsam avmagnetisering vid början av denna nästföljande chopperperiod, dvs. vid nästföljande tidpunkt t_1.

Fig. 3 visar fallet när börvärdet av strömmen genom lindningen L kraftigt minskar och ärvärdet är högre än börvärdet. I flg. 3 betecknas börvärdet ID” medan ärvärdet betecknas IA”. 10 15 20 25 30 513 501 Liksom i fig. 2 och i enlighet med uppfinningen bringar styrkretsen 1 H-bryggan vid början av varje chopperperiod, i fig. 3 vid tidpunkter tl°, till tillståndet av långsam avmagnetisering i enlighet med fig. lb, och håller densamma i detta tillstånd under en förutbestämd tidsperiod, i fig. 3 till tidpunkten t2'.

Strax innan, vid eller strax efter slutet av denna förutbestämda tidperiod, dvs. runt tidpunkten t2', järnrör komparatom 2 äwärdet IA' av strömmen genom lindningen L, utifrån den över motståndet R avkända spänningen, med börvärdet ID', som till- förs via ingångsklämman 3 från exempelvis en motorstyrenhet, och detekterar att ärvärdet IA' är större än börvärdet ID”.

Komparatorn 2 informerar därefter styrkretsen 1 i motsvarighet härtill och styrkret- sen 1 bringar H-bryggan till tillståndet av snabb avmagnetisering i enlighet med ñg. lc vid tidpunkt t2', och håller l-l-bryggan i detta tillstånd av snabb avmagnetisering som längst till slutet av den aktuella Qhopperperioden, dvs. till nästföljande tidpunkt t2'.

Såsom visas i fig. 3, kommer H-bryggan normalt att hållas i sitt tillstånd av snabb avrnagnetisering till början av nåstfóljande chopperperiod, dvs. nästföljande tid- punkt t1”, då H-bryggan åter bringas till tillståndet av långsam avmagnetisering till nästfoljande tidpunkt t2'.

För att undvika alltför snabb avniagnetisering av lindningen L och därigenom även begränsa strömpulsationen, kan H-bryggan emellertid hållas i sitt tillstånd av snabb avmagnetisering under endast en förutbestämd tidsperiod, exempelvis från tidpunk- ten t2” till en tidpunkt t3 på i fig. 3ivisat sätt. Från tidpunkten t3 till slutet av chop- perperioden vid tidpunkten tl' hålls H-btyggan i sitt tillstånd av långsam avmagne- tisering, såsom antyds i fig. 3 medelst en streckad linje IA”. 10 15 513 501 10 Tidpunkten t3 kan vara antingen fast eller styrbar, exempelvis utifrån skillnaden mellan strömmens är- och börvärden.

Att alltid påbörja chopperperioden med H-bryggan i sitt tillstånd av långsam av- magnetisering under en förutbestämd tid har sammanfattningsvis två väsentliga för- delar.

För det íörsta kommer inte den från recirkulationsdioderna härrörande stora ström- spiken att interferera med strömregleringen. Därigenom kan strömmen regleras snabbare och noggrannare till börvärdet.

För det andra omkopplas H-bryggan mellan sina tillstånd av långsam och snabb av- magnetisering endast om börvärdet av strömmen genom lindningen är lägre än är- värdet, och omkopplas mellan sitt tillstånd av långsam avmagnctisering och sitt magnetiseringstillstånd endast når börvärdet av strömmen genom lindningen år hög- re än ärvårdet. Härigenom kommet' strömpulsationen och det elektromagnetiska bru- set att reduceras till ett minimum.

Claims (5)

10 15 20 25 30 513 501 ll PATENTKRAV

1. Förfarande för reglering av en ström genom en i en H-brygga inkopplad lindning genom omkoppling av H-bryggan under periodiska chopperperioder mellan ett magnetiseringstillstånd, ett tillstånd av långsarn avmagnetisering och ett tillstånd av snabb avmagnetisering, kännetecknat av stegen att under varje chopper- period - vid början av varje chopperperiod hålla H-bryggan i tillståndet av långsarn avmagnetisering under ett förutbestämt intervall, - jämföra än/ärdet av strömmen genom lindningen med ett börvärde, - om ärvärdet är lägre än börvärdet hålla I-l-bryggan i magnetiseringstillståndet som längst till chopperperiodens slut efter nämnda förutbestämda intervall, - om äwärdet är högre än börvärdet hålla H-bryggan i tillståndet av snabb avmagnetisering som längst till chopperperiodens slut efter nämnda förutbestäm- da intervall.

2. . Förfarandet enligt krav 1, kännetecknat av att ärvärdet jämförs med börvärdet strax innan, vid eller strax efter slutet av nämnda förutbestämda intervall.

3. . Förfarandet enligt krav 1, kännetecknat av steget att hålla H-bryggan i magneti- seringstillståndet endast tills ärvärdet är lika med börvärdet under chopperperio- den efter nämnda förutbestämda intervall om äwärdet är lägre än börvärdet vid järnförelsen, och därefter hålla H-bryggan i tillståndet av långsam avmagnetise- ring under resten av chopperperioden.

4. . Förfarandet enligt krav 1, kännetecknat av steget att hålla H-bryggan i tillstån- det av snabb avmagnetisering endast under en förutbestämd tidsperiod efter nänmda förutbestämda intervall om ärvärdet är högre än börvärdet vid jämförel- sen, och därefter hålla H-bryggan i tillståndet av långsam avmagnetisering under resten av chopperperioden. 10 15 20 25 30 513 501 12

5. Anordning för reglering av en ström genom en lindning (L), som är inkopplad i en H-brygga som är omkopplingsbar under upprepade chopperperioder mellan ett magnetiseringstillstånd, ett tillstånd av långsam avmagnetisering och ett till- stånd av snabb avmagnetisering, kännetecknad av att en styrlcrets (1) är anordnad att vid början av varje chopperperiod hålla H- bryggan i tillståndet av långsam avmagnetisering under ett förutbestämt inter- vall (tl-t2; t1'-t2'), - att en komparator (2) är anordnad att jämföra ärvärdet (IA; IA°) av strömmen genom lindningen (L) med ett börvärde (ID; ID') och informera styrkretsen (1) i enlighet därmed, - att, om ärvärdet (IA) är lägre än börvärdet (ID), styrkretsen (1) är anordnad att hålla H-bryggan i magnetiseringstillstândet efter nämnda förutbestämda intervall (tl-t2) som längst till slutet av chopperperioden, och - att, om ärvärdet (IA°) är högre än börvärdet (ID'), styrkretsen (1) är anordnad att hålla H-bryggan i tillståndet av snabb avmagnetiserin g efter nämnda förut- bestämda intervall (t1”-t2') som längst till slutet av chopperperioden. . Anordningen enligt krav 5, kännetecknad av att komparatom (2) är anordnad att jämföra ärvärdet med börvärdet strax innan, vid eller strax efter slutet av nämnda förutbestämda intervall (tl-t2; tl '-t2'). . Anordningen enligt krav 5, kännetecknad av att styrkretsen (1) är anordnad att hålla H-bryggan i magnetiseringstillståndet endast tills ärvärdet (IA) är lika med börvärdet (ID) under choppetperioden efter nämnda förutbestämda intervall (t1-t2) om ärvärdet (IA) är lägre än börvärdet (ID) vid jämförelsen, och därefter hålla H-bryggan i tillståndet av långsam avmagnetisering under resten av chop- perperioden. _ Anordningen enligt krav 5, kännetecknad av att styrkretsen (1) är anordnad att hålla H-bryggan i tillståndet av snabb avmagnetisering under endast en förutbe- 513 501 13 stämd tidsperiod (t2'-t3) efter nämnda förutbestämda intervall (tl '-t2') om är- värdet (IA') är högre än börvärdet (ID°) vid jämförelsen, och därefter hålla H- bryggan i tillståndet av långsam avmagnetisering under resten av chopperperio- den.