DD238494A1 - CIRCUIT ARRANGEMENT FOR REGULATING THE SPEED OF AN ELECTRIC MOTOR IN TWO DIRECTIONS - Google Patents
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Abstract
Die Erfindung beinhaltet eine Schaltungsanordnung zum Regeln der Drehzahl eines elektrischen Motors in beiden Richtungen und bezieht sich auf das Gebiet der elektrischen Antriebstechnik. Ziel der Erfindung ist es, die Messwertgewinnung des momentanen Ankerstromes ueber einen frei waehlbaren Zeitraum kontinuierlich durchzufuehren, und das Anwendungsgebiet der Schaltungsanordnung zu erweitern. Es wird die Aufgabe geloest, eine Schaltungsanordnung zu schaffen, bei der sich in einen Drehzahl-/Stromregelkreis eine Ansteuereinheit fuer aus der Antiparallelschaltung eines elektronischen Schalters und einer Freilaufdiode bestehende Schalteinheiten und Einheiten zum potentialfreien Erfassen des Ankerstromes in Richtung und Betrag befinden. Erfindungsgemaess sind die ersten Ausgaenge von zwei Stromwandlern (SW 1, SW 2) sowohl ueber entsprechende Spannungsbegrenzungsdioden (SBD 1, SBD 2) als auch ueber die eingangsseitig durch Negatoren (NG 1, NG 2) die zugehoerigen Steuersignalleitungen (SSL 1, SSL 2) angeschlossenen Zusatzschalteinheiten (ZSE 1, ZSE 2) mit der zentralen Masseleitung (ZML) der gesamten Anordnung und die weiteren Ausgaenge ueber einen Summierungspunkt (SP) mit dem Eingang eines Strom-/Spannungswandlers (SSW) verbunden, dessen Ausgang zu einem Eingang des Stromreglers (SR) gefuehrt ist. Die Anwendungsgebiete der in Fig. 1 am besten dargestellten Erfindung sind Einrichtungen mit Vier-Quadranten-Antrieben. Fig. 1The invention includes a circuit arrangement for controlling the rotational speed of an electric motor in both directions and relates to the field of electric drive technology. The aim of the invention is continuously carry out the measurement value acquisition of the instantaneous armature current over a freely selectable period of time, and to expand the field of application of the circuit arrangement. The object is achieved to provide a circuit arrangement in which there is a drive unit for consisting of the anti-parallel circuit of an electronic switch and a freewheeling diode switching units and units for floating detection of the armature current in the direction and amount in a speed / current control loop. According to the invention, the first outputs of two current transformers (SW 1, SW 2) are connected both via corresponding voltage limiting diodes (SBD 1, SBD 2) and via the input side by inverters (NG 1, NG 2) the associated control signal lines (SSL 1, SSL 2). connected additional switching units (ZSE 1, ZSE 2) with the central ground line (ZML) of the entire arrangement and the other outputs via a summation point (SP) to the input of a current / voltage converter (SSW) whose output to an input of the current controller ( SR) is guided. The fields of application of the invention best illustrated in Fig. 1 are four-quadrant drive devices. Fig. 1
Description
-2- Z38 494-2- Z38 494
Durch die Erfindung wird die technische Aufgabe gelöst, eine Schaltungsanordnung zum Regeln der Drehzahl eines elektrischen Motors in beiden Richtungen zu schaffen, bei der sich in einem Drehzahlregelkreis und einem diesen unterlagerten Stromregelkreis eine Ansteuereinheit für in Reihe mit Einheiten zum potentialfreien Erfassen des Betrages und der Richtung des Ankerstromes und einer Motorlast zwischen einer negativen und einer positiven Potentialleitung liegenden und aus der Antiparallelschaltung eines Schalters und einer Freilaufdiode bestehender elektronischer Schalteinheiten befindet. Das Wesen der Erfindung besteht darin, daß die ersten Ausgänge von zwei zum Erfassen des Ankerstromes vorhandenen, untereinander identischen Stromwandlern sowohl über entsprechende Spannungsbegrenzungsdioden als auch über die eingangsseitig durch Negatoren mit den zugehörigen Steuersignalleitungen der Ansteuereinheit verbundene Zusatzschalteinheiten an eine zentrale Masseleitung angeschlossen sind. Die weiteren Ausgänge der beiden Stromwandler sind über einen Summenpunkt mit dem Eingang eines Strom-/Spannungswandlers verbunden, dessen Ausgang zu einem Eingang des Stromreglers geführt ist.By the invention, the technical problem is solved to provide a circuit arrangement for controlling the speed of an electric motor in both directions, in which in a speed control loop and a subordinate current control circuit, a drive unit for in series with units for potential-free detection of the amount and the direction of the armature current and a motor load lying between a negative and a positive potential line and consisting of the anti-parallel connection of a switch and a freewheeling diode existing electronic switching units. The essence of the invention is that the first outputs of two existing to detect the armature current, identical to each other current transformers connected via respective voltage limiting diodes as well as on the input side by negators connected to the associated control signal lines of the drive unit additional switching units to a central ground line. The other outputs of the two current transformers are connected via a summing point to the input of a current / voltage converter whose output is routed to an input of the current regulator.
Die Erfindung soll nachstehend an einem Ausführungsbeispiel näher erläutert werden. In der zugehörigen Zeichnung zeigenThe invention will be explained in more detail below using an exemplary embodiment. In the accompanying drawing show
Fig. 1: das Blockschaltbild der Schaltungsanordnung,1 shows the block diagram of the circuit arrangement,
Fig. 2: eine Detaildarstellung der Anordnung nach Fig. 1,2 is a detailed view of the arrangement of FIG. 1,
Fig. 3: die Darstellung der wichtigsten Signalverläufe bei der Arbeit der Anordnung.Fig. 3: the representation of the main signal waveforms in the work of the arrangement.
In Fig. 1 ist das Blockschaltbild der erfindungsgemäßen Anordnung enthalten, die aus einer Ansteuereinheit ASE und einer elektronischen Schalteinheit ESE besteht. Die Ansteuereinheit ASE mit einem ersten und zweiten negierten Eingang EAS 1,EAS 2 ist ausgangsseitig mit einer ersten und zweiten elektronischen Schalteinheit ESE1, ESE 2 verbunden. Die einen Ausgänge dieser Schalteinheit ESE1, ESE2 sind über einen Verbindungspunkt VP zu einer ersten Klemme KAM zum Anschließen eines Gleichstrommotors und die anderen Ausgänge zum ersten Eingang SWE11, SWE21 des ersten und zweiten Stromwandlers SW1, SW2 geführt, die beide untereinander identisch sein müssen. Der zweite Eingang SWE12, SWE 22 der beiden Stromwandler SW1, SW2 ist an die positive bzw. negative Potentialleitung PPL, NPL der Schalteinheit ESE angeschlossen. Die ersten Ausgänge SWA11, SWA21 der beiden Stromwandler SW1, SW2 sind mit ersten und zweiten Zusatzschalteinheiten ZSE1, ZSE 2 und die zweiten Ausgänge SWA12, SWA 22 mit dem eines Strom-/Spannungswandlers SSW verbunden. Zu einem weiteren Eingang der Zusatzschalteinheiten ZSE1, ZSE2 sind über Negatoren NG 1, NG 2 die beiden Steuersignalleitungen SSL 1,SSL 2 der Ansteuereinheit ASE geführt. Gemeinsam mit den Ausgängen der Zusatzschalteinheiten ZSE 1,ZSE 2 sind auch die Ausgänge SWA11, SWA21 der übrigen Schalteinheiten ESE1, ESE2 über die Spannungsbegrenzungsdioden SBD1, SBD2 mit einer zentralen Masseleitung ZML gekoppelt.In Fig. 1, the block diagram of the inventive arrangement is included, which consists of a drive unit ASE and an electronic switching unit ESE. The drive unit ASE with a first and second negated input EAS 1, EAS 2 is the output side connected to a first and second electronic switching unit ESE1, ESE 2. The one outputs of this switching unit ESE1, ESE2 are connected via a connection point VP to a first terminal KAM for connecting a DC motor and the other outputs to the first input SWE11, SWE21 of the first and second current transformer SW1, SW2, both of which must be identical to one another. The second input SWE12, SWE 22 of the two current transformers SW1, SW2 is connected to the positive and negative potential line PPL, NPL of the switching unit ESE. The first outputs SWA11, SWA21 of the two current transformers SW1, SW2 are connected to first and second additional switching units ZSE1, ZSE 2 and the second outputs SWA12, SWA 22 are connected to that of a current / voltage converter SSW. The two control signal lines SSL 1, SSL 2 of the control unit ASE are routed via negators NG 1, NG 2 to a further input of the additional switching units ZSE1, ZSE2. Together with the outputs of the additional switching units ZSE 1, ZSE 2, the outputs SWA11, SWA21 of the remaining switching units ESE1, ESE2 are also coupled via the voltage limiting diodes SBD1, SBD2 to a central ground line ZML.
Fig. 2 enthält eine Detaildarstellung der Anordnung nach Fig. 1. Im Leistungsteil der Schaltungsanordnung sind als elektronische Schalteinheiten ESE1, ESE 2 in Reihe liegend zwei aus je einem elektronischen Schalter S1, S 2, beispielsweise einem Transistor, und einer Freilaufdiode FD1, FD2 bestehende Antiparallelschaltungen vorhanden, die einen Zwei-Quadranten-Betrieb ermöglichen. Zwischen den elektronischen Schalteinheiten ESE1, ESE 2 und der positiven bzw. negativen Potentialleitung PPL, NPL sind mit ihren Primärwicklungen zwei identische Transformatoren Tr 1,Tr2 als Stromwandler SW1, SW2 angeordnet. Am Verbindungspunkt VP der beiden Schalter S1, S2 bzw. der Freilaufdioden FD1, FD2 ist ein Anschluß KMA für die Motorlast vorhanden, während der andere Anschluß für den Gleichstrommotorsich an der negativen oder positiven Potentialleitung NPL, PPL befindet. Bei einem Anschluß des Motors an die negativen Potential leitung NPL können der zweite Schalter S 2 und die erste Freilaufdiode FD1 und bei einem Anschluß an die positive Potentialleitung PPL der erste Schalter S1 und die zweite Freilaufdiode FD2 entfallen und die Anordnung arbeitet dann als Ein-Quadranten-Steller.In the power section of the circuit arrangement are as electronic switching units ESE1, ESE 2 lying in series two each consisting of an electronic switch S1, S2, for example a transistor, and a freewheeling diode FD1, FD2 existing Anti-parallel circuits are provided to enable two-quadrant operation. Between the electronic switching units ESE1, ESE 2 and the positive or negative potential line PPL, NPL, two identical transformers Tr 1, Tr 2 are arranged as current transformers SW1, SW2 with their primary windings. At the connection point VP of the two switches S1, S2 and the freewheeling diodes FD1, FD2, there is a terminal KMA for the motor load, while the other terminal for the DC motor is at the negative or positive potential line NPL, PPL. In a connection of the motor to the negative potential line NPL, the second switch S 2 and the first freewheeling diode FD1 and at a connection to the positive potential line PPL the first switch S1 and the second freewheeling diode FD2 omitted and the arrangement then operates as a single quadrant power units.
Außer an die negative und positive Potentialleitung NPL, PPL kann der Motor auch an weitere Brücken angeschlossen werden, denn parallel zur Kombination aus dem ersten Schalter S1 und der ersten Freilaufdiode FD1 sowie aus dem zweiten Schalter S 2 und der zweiten Freilaufdiode FD2 können entsprechend den Erfordernissen eine frei wählbare Anzahl gleicher Kombinationen ohne weitere schaltungstechnische Veränderungen angeordnet werden. Die Sekundärseiten der Transformatoren Tr 1,Tr 2 werden mit je einem Anschluß an einen Summenpunkt SP zusammengeschaltet. Dieser Summenpunkt SP wird zum ersten invertierenden Eingang DVE1 eines Operationsverstärkers OV geführt, der auch durch einen Bürdewiderstand ersetzt werden kann. Der Ausgang OVA des Operationsverstärkers OV ist über einen Widerstand zum negierten Eingang OVE1 zurückgeführt, und der zweite nicht negierte Eingang OVE 2 ist mit der zentralen Masseleitung ZML verbunden. Die übrigen Anschlüsse der Sekundärseiten der Transformatoren Tr 1,Tr2 werden über zwei elektronische Zusatzschalter ZS 1,ZS 2 vorzugsweise MOS-Transistoren, und über zwei Spannungsbegrenzungsdioden SBD1, SBD2 auf das Bezugspotential der zentralen Masseleitung ZML gelegt. Die Ansteuereinheit ASE besteht aus einer logischen Verknüpfungsschaltung, deren Ausgangsleitungen zum ersten und zweiten Schalter S1, S2 und über Negatoren NG1, NG 2 zum ersten und zweiten Zusatzschalter ZS 1,ZS2 geführt sind. In Fig. 3 ist die Zusammenstellung wichtiger Signalverläufe der Anordnung in Funktion enthalten. In den Zeitabschnitten-t0 bis t8 ist der Verlauf des Ankerstromes U, des Stromes Ifd-w Ifd2 durch die Freilaufdioden FD1, FD 2, des Stromes lsi, Is2 durch die Schalter S1, S 2, des Stromes Ιτγ1/Ιτγ2 durch die Transformatoren Tr 1,Tr 2, der Strom lTr12 der Summe der Ströme ΙτΓι,Ι·η·2 und die Zustände der Schalter S1, S2, ZS 1,ZS2 dargestellt.Apart from the negative and positive potential line NPL, PPL, the motor can also be connected to other bridges, because parallel to the combination of the first switch S1 and the first freewheeling diode FD1 and the second switch S 2 and the second freewheeling diode FD2 can according to the requirements a freely selectable number of the same combinations without further circuitry changes are arranged. The secondary sides of the transformers Tr 1, Tr 2 are interconnected with one connection to a summing point SP. This summing point SP is led to the first inverting input DVE1 of an operational amplifier OV, which can also be replaced by a load resistor. The output OVA of the operational amplifier OV is fed back via a resistor to the negated input OVE1, and the second non-negated input OVE 2 is connected to the central ground line ZML. The remaining terminals of the secondary sides of the transformers Tr 1, Tr 2 are preferably connected via two additional electronic switches ZS 1, ZS 2 MOS transistors, and two voltage limiting diodes SBD1, SBD2 to the reference potential of the central ground line ZML. The drive unit ASE consists of a logical combination circuit whose output lines to the first and second switches S1, S2 and negators NG1, NG 2 to the first and second auxiliary switch ZS 1, ZS2 are performed. In Fig. 3 the compilation of important waveforms of the arrangement is included in function. In the time intervals -t 0 to t 8 is the course of the armature current U, the current Ifd -Ww Ifd2 by the freewheeling diodes FD1, FD 2, the current lsi, Is2 through the switches S1, S 2, the current Ιτγ1 / Ιτγ2 by the Transformers Tr 1, Tr 2, the current l Tr12 the sum of the currents Ιτ Γ ι, Ι · η · 2 and the states of the switches S1, S2, ZS 1, ZS2 shown.
Die Anordnung arbeitet auf folgende Weise. Durch, die logische Verknüpfungsschaltung der Ansteuereinheit ASE werden die Zustände der elektronischen Schalter S1, S 2 so gesteuert, daß die Schalter S1, S 2 niemals gleichzeitig leitend werden. Wenn der Schalter S2 geschlossen ist, dann ist der Strom durch den ersten Schalter S1 und die zugehörige Freilaufdiode FD1 gleich Null, und umgekehrt ist bei einem geschlossenen Schalter S1 der Strom durch den zweiten Schalter S 2 und die zugehörige Freilaufdiode FD2 gleich Null. Aufgrund des stromlosen Zustandes des ersten Schalters S1 und der ersten Freilaufdiode FD1, kann der zweite Zusatzschalter ZS 2 geöffnet und der erste Transformator Tr 1 über die zweite Spannungsbegrenzungsdiode SDB 2 abmagnetisiert werden. Wenn die Zusatzschalter ZS 1,ZS 2 geschlossen sind, wird das Abbild des Zweigstromes ΙΊ oder I2 The arrangement works in the following way. By, the logical combination circuit of the drive unit ASE, the states of the electronic switches S1, S 2 are controlled so that the switches S1, S 2 never become simultaneously conductive. When the switch S2 is closed, then the current through the first switch S1 and the associated freewheeling diode FD1 is zero, and conversely, with a closed switch S1, the current through the second switch S 2 and the associated freewheeling diode FD2 is equal to zero. Due to the currentless state of the first switch S1 and the first freewheeling diode FD1, the second auxiliary switch ZS 2 can be opened and the first transformer Tr 1 can be demagnetized via the second voltage limiting diode SDB 2. When the auxiliary switches ZS 1, ZS 2 are closed, the image of the branch current Ι Ί or I 2
Strom Itri2 und die am Ausgang OVA des Operationsverstärkers OV abfallende Spannung UA sind in jedem Zeitpunkt ein proportionales Abbild des Motorlaststromes IA. Auf diese Weise wird mit Hilfe der erfindungsgemäßen Anordnung eine potentialfreie Stromerfassung bei geschlossenen Stromkreisen zum Regeln der Drehzahl von Motoren möglich, wobei in den Stromkreisen der erfaßte Strom die Summe der geschalteten Ströme darstellt. Dazu ist es notwendig, daß jeder der geschalteten Ströme periodisch Null wird und in jedem geschalteten Strompfad ein Stromwandler SW1, SW2 angeordnet ist. Um ein fehlerfreies Abbild des Laststromes lAzu erhalten, darf der Magnetisierungsstrom dieser Stromwandler SW1, SW2 einen gewissen Betrag nicht überschreiten. Das wird dadurch erreicht, daß der Stromwandler SW1, SW2 bei dem der Strom auf der Primärseite bereits auf den Wert Null zurückgegangen ist, durch einen zusätzlichen elektronischen Schalter ZS 1,ZS2 sekundärseitig vom Summierungspunkt SP abgeschaltet und entmagnetisiert wird. Die Information über das Nullwerden des Primärstromes in einen der beiden Stromwandler SW1,SW2 wird mit geringem Aufwand vom Schaltzustand der Schalter S1, S 2 im Laststromkreis bzw. aus den Signalen der Steuersignalleitungen SSL1, SSL2 abgeleitet. Durch ihre Dimensionierung sind die Stromwandler SW1, SW2 den vorgegebenen Schaltzeiten der Schalter S1, S2 und den Anforderungen an die Meßgenauigkeit des Ankerstromes U anzupassen. Damit ist die erfindungsgemäße Anordnung dazu geeignet den Laststrom IA sowohl in Ein- bis Vier-Quadrant-Pulsstellern als auch in mehrphasigen Pulswechselrichtern, die aus einer Kombination von elektronischen Schaltern und Freilaufdioden bestehen, potentialfrei in jedem beliebig wählbaren Zeitabschnitt zu erfassen.Current Itri2 and the voltage dropping at the output OVA of the operational amplifier OV voltage U A are at any time a proportional image of the motor load current I A. In this way, with the aid of the inventive arrangement, a potential-free current detection in closed circuits for controlling the speed of motors possible, wherein in the circuits of the detected current represents the sum of the switched currents. For this purpose, it is necessary that each of the switched currents is periodically zero and in each switched current path, a current transformer SW1, SW2 is arranged. In order to obtain a faultless image of the load current I A , the magnetizing current of these current transformers SW1, SW2 must not exceed a certain amount. This is achieved in that the current transformer SW1, SW2 at which the current on the primary side has already decreased to the value zero, is switched off and demagnetized on the secondary side of the summation point SP by an additional electronic switch ZS 1, ZS2. The information about zeroing of the primary current in one of the two current transformers SW1, SW2 is derived with little effort from the switching state of the switches S1, S2 in the load circuit or from the signals of the control signal lines SSL1, SSL2. Due to their dimensioning, the current transformers SW1, SW2 must be adapted to the predetermined switching times of the switches S1, S2 and the requirements of the measuring accuracy of the armature current U. Thus, the arrangement according to the invention is suitable to detect the load current I A in both single- and four-quadrant pulse controllers as well as in multi-phase pulse inverters, which consist of a combination of electronic switches and freewheeling diodes, potential-free in any arbitrary time period.
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DD27734185A DD238494B1 (en) | 1985-06-13 | 1985-06-13 | CIRCUIT ARRANGEMENT FOR REGULATING THE SPEED OF AN ELECTRIC MOTOR IN TWO DIRECTIONS |
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DD238494A1 true DD238494A1 (en) | 1986-08-20 |
DD238494B1 DD238494B1 (en) | 1989-04-05 |
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Cited By (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
EP0555702A2 (en) * | 1992-02-10 | 1993-08-18 | Siemens Aktiengesellschaft | Circuit device for the potential-free measurement of a pulsed dc-current |
EP0631145A2 (en) * | 1993-06-24 | 1994-12-28 | DEUTRONIC ELEKTRONIK GmbH | Current measuring method and device for bridge circuits |
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1985
- 1985-06-13 DD DD27734185A patent/DD238494B1/en not_active IP Right Cessation
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EP0555702A3 (en) * | 1992-02-10 | 1994-06-08 | Siemens Ag | Circuit device for the potential-free measurement of a pulsed dc-current |
EP0631145A2 (en) * | 1993-06-24 | 1994-12-28 | DEUTRONIC ELEKTRONIK GmbH | Current measuring method and device for bridge circuits |
EP0631145A3 (en) * | 1993-06-24 | 1996-01-31 | Deutronic Elektronik Gmbh | Current measuring method and device for bridge circuits. |
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DD238494B1 (en) | 1989-04-05 |
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