DE1245805B

DE1245805B - Arrangement for converting a digital value into an analog angular position

Info

Publication number: DE1245805B
Application number: DEL33328A
Authority: DE
Inventors: Dr-Ing Heinz Guenter Lott; Dr-Ing Joachim Boecker
Original assignee: Licentia Patent Verwaltungs GmbH
Current assignee: Licentia Patent Verwaltungs GmbH
Priority date: 1959-05-29
Filing date: 1959-05-29
Publication date: 1967-07-27

Description

Anordnung zur Umwandlung eines digitalen Wertes in eine analoge Winkelstellung Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf eine Anordnung zur Umwandlung eines digitalen Wertes in. eine analoge Winkelstellung mittels eines Drehmelders, dessen wechselstromgespeister Läufer in eine Stellung gebracht wird, in der zwischen Sternpunkt und einer durch .den Digitalwert vorgegebenen Anzapfung einer -vielfach angezapften mit den Endpunkten einer in. Stern geschalteten mit dem Drehmelder verbundenen Wicklung eines Transformators verbundenen Sechseckwicklung ein Extremwert auftritt. Solche Anordnungen knüpfen an an die als Fernübertragungssysteme bezeichneten Anordnungen, bei denen auf der Eingangs- und der Ausgangsseite eine Drehstrommaschine angeordnet ist.Arrangement for converting a digital value into an analog angular position The present invention relates to an arrangement for converting a digital Value in. An analog angular position by means of a resolver, its AC powered Runner is brought into a position in which between the star point and a through . the digital value given tapping a -multiple tapped with the end points a winding of a transformer connected in. Star connected to the resolver connected hexagonal winding an extreme value occurs. Make such arrangements to the arrangements referred to as remote transmission systems, in which on the A three-phase machine is arranged on the input and output sides.

Es ist bekannt, den Drehmelder auf der einen Seite durch einen vielfach angezapften Transformator zu ersetzen. Eine solche Anordnung zeigt F i g. 1. Auf der einen Seite befindet sich als Drehmelder eine Asynchronmaschme 1 mit einer Ständerwicklung 2 und einem einphasig erregten, nicht rotierenden Läufer 3. Durch das Läuferfeld wird in die Ständerwicklung 2 :ein nullsystemfreies unsymmetrisches Drehspannungssystem induziert. Dieses Drehspannungssystem speist einen Transformator 4, der neben einer sterngeschalteten Dreiphasenwicklung 5 eine sechseckgeschaltete Sechsphasenwicklung 6 und eine zusätzliche dreieckgeschaltete Dreiphasenwicklung 7 besitzt. Wird dieser Transformator von einem symmetrischen Drehspanrlungssystem gespeist, so stellen die den Schaltungssinn der Wicklungen bezeichnenden Linien 5 und 6 gleichzeitig das Vektordiagramm der am Transformator 4 auftretenden Spannungen dar. Die Sechseckwicklung 6 ist nun in der Weise mit n Anzapfungen versehen, daß die zwischen den Anzapfungen und dem Stempunkt0 abgegriffenen Spannungen fortlaufend um den Winkel a = 360/n gegenüber den benachbarten Spannungsvektoren verschoben sind.It is known to have the resolver on the one hand by a multiple to replace tapped transformer. Such an arrangement is shown in FIG. 1. On one side is an asynchronous machine 1 with a stator winding as a resolver 2 and a single-phase excited, non-rotating rotor 3. Through the rotor field becomes into the stator winding 2: a zero system-free asymmetrical three-phase voltage system induced. This three-phase voltage system feeds a transformer 4, in addition to a Star-connected three-phase winding 5 is a hexagon-connected six-phase winding 6 and an additional delta-connected three-phase winding 7 has. Will this one Transformer fed by a symmetrical three-phase voltage system, so set lines 5 and 6 indicating the sense of circuit of the windings at the same time represents the vector diagram of the voltages occurring at the transformer 4. The hexagonal winding 6 is now provided with n taps in such a way that the one between the taps and the stem point 0 tapped voltages continuously by the angle a = 360 / n are shifted with respect to the neighboring voltage vectors.

Wird nun eine digitale' Information in einem Kodeumsetzer 8 in eine Form gebracht, bei der ein Signal auf einer bestimmten Ausgangsleitung des Umsetzers dem digitalen Wert der Eingangsgröße entspricht, so kann dieses Signal die . Verbindung einer zugeordneten Anzapfung mit dem Sternpunkt O des Transformators 4 über eine Spannungsmeßeinrichtung 9 bewirken. Da die. in Stern geschaltete Wicklung des Transfoxmators 4 mit dem Ständer des Drehmelders verbunden ist, hängt die Spannung zwischen Sternpunkt und angewählter Anzapfung von der Stellung des wechselstromgespeisten Läufers des Drehmelders ab. Die von der Meßeinrichtung 9 erfaßte Spannung hängt also außer von der gewählten Anzapfung noch von der Lage des Läufers des Drehmelders ab. Setzt man als Sollwert für diese Spannung einen Extremwert, z. B. den Wert Null fest, so kann ein Stellmotor 10 so lange erregt werden,, bis er über ein Getriebe 11 den Läufer 3 in eine Stellung gedreht hat, in. der die Spannung zwischen Anzapfung und Sternpunkt den Wert Null hat. In diesem Fall gibt die Lage des- Läufers 3 den dem Umsetzer 8 zugeführten Digitalwert analog. wieder.If digital information is now brought into a code converter 8 in a form in which a signal on a specific output line of the converter corresponds to the digital value of the input variable, this signal can be the. Connect an assigned tap to the star point O of the transformer 4 via a voltage measuring device 9. Since the. In the star-connected winding of the transformer 4 is connected to the stator of the resolver, the voltage between the star point and the selected tap depends on the position of the AC-powered rotor of the resolver. The voltage detected by the measuring device 9 depends on the position of the rotor of the resolver in addition to the selected tap. If you set an extreme value as the setpoint for this voltage, e.g. B. fixed the value zero, a servomotor 10 can be energized until it has rotated the rotor 3 via a gear 11 into a position in which the voltage between the tap and the star point has the value zero. In this case, the position of the rotor 3 gives the digital value fed to the converter 8 in analog form. again.

Die Zahl der digital vorgebbaren Positionen hängt von der Zähl der Anzapfungen ab. Je mehr Anzapfungen vorgesehen= sind, um so kostspieliger wird aber, der Transformator. Außerdem ist aus Platzgründen der Zahl der Anzapfungen eine obere Grenze gesetzt. -Der vorliegenden Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, Wege zu finden, um bei gleicher Zahl der vorgebbaren Positionen mit weniger Anzapfungen auszukommen oder die Zahl der vorgebbaren Positionen bsi Ausschöpfung der aus Fertigungsgründen höchstmöglichen Zahl von Anzapfungen zu erhöhen.The number of digitally specifiable positions depends on the number of Taps. The more taps are provided, the more expensive it becomes the transformer. In addition, for reasons of space, the number of taps is an upper one Limit set. -The present invention is based on the object of ways find to with the same number of prescribable positions with fewer taps get along or the number of prescribable positions bsi exhaustion of the manufacturing reasons to increase the maximum number of taps.

Zur Lösung dieser Aufgabe wird vorgeschlagen, daß zur Erzeugung von n Spannungsvektoren n/2 über eine Hälfte der Sechseckwicklung (z. B. 12-13-14-15) verteilte Anzapfungen mit fortlaufend um den Winkel oc = 360/n in ihrer Phasenlage gegeneinander verschobenen Spannungen vorgesehen 'sind, an denen die Spannungsvektoren 1 bis n/2 und, nach Vertauschen der Polarität, die Spannungsvektoren n/2 -I- 1 bis n abgegriffen werden.To solve this problem it is proposed that to generate n voltage vectors n / 2 over half of the hexagonal winding (z. B. 12-13-14-15) taps are distributed with each other in their phase position by the angle oc = 360 / n shifted voltages are provided, at which the voltage vectors 1 to n / 2 and, after reversing the polarity, the voltage vectors n / 2 -I- 1 to n are tapped.

Es ist eine Schaltungsanordnung zur wahlweisen Einstellung eines drzispuligen Verhältnisstromanzeigers in verschiedene Winkelstellungen durch in verschiedenen Kombinationen betätigte duale Schaltkontakte bekannt, die eine Auswahl verschiedener fester Hilfsspannungen an die Spulen des Verhältnisstromanzeigers schalten. Das zugrunde liegende Problem besteht darin, die Anzahl der Schaltkontakte der Relais zu vermindern. Demgegenüber soll bei der erfindungsgemäßen Anordnung eine Verminderung der Anzapfungen der Sechseckwicklung des Transformators bei einer gegebenen Anzahl von Spannungsvektoren erreicht werden. Es ist ferner eine Nachlaufsteuerung mit Motoren mit räumlich gegeneinander versetzten gleichstromgespeisten Spulen bekannt. Bei dieser Vorrichtung soll weder ein digitaler Wert in eine analoge Winkelstellung gebracht werden, - noch wird ein Transformator mit Sechseckwicklung verwendet. Es ist ferner ein mit Gleichstrom arbeitender Fernanzeiger bekannt, der weder zur Umwandlung von Digitalwerten in Analogwerte dient noch einen Drehmelder oder einen Transformator mit Sechseckwicklung enthält. Es sind auch mit Gleichstrom arbeitende Drehschaltersteuerungen bekannt. Es ist ferner ein ferngesteuertes' Winkelanzeigesystem bekannt, das einen Drehmelder mit einer verketteten Dreiphasenwicklung enthält, von der jeweils ein Strang über einen mechanischen Schalter von zweiphasiger Speisespannung entweder ganz abgeschaltet oder mit einem anderen Strang verbunden werden kann. Hierdurch kann die Achse des sich einstellenden Magnetfeldes gedreht werden. Diese bekannte Anordnung arbeitet nach einem völlig anderen Prinzip als die vorliegende Erfindung.It is a circuit arrangement for the optional setting of a three-coil Relative current indicator in different angular positions through in different Known combinations of actuated dual switch contacts, which have a selection of different of fixed auxiliary voltages to the coils of the ratio current indicator. That underlying problem is the number of switch contacts the relay to decrease. In contrast, in the arrangement according to the invention a reduction in the taps on the hexagonal winding of the transformer at a given number of voltage vectors can be achieved. It is also a follow-up control known with motors with spatially offset DC-fed coils. In this device, neither a digital value should be in an analog angular position - a transformer with a hexagonal winding is still used. It is also a working with direct current remote display known that neither for conversion A resolver or a transformer is used to convert digital values to analog values with hexagonal winding. There are also rotary switch controls that work with direct current known. It is also known a remotely controlled 'angle display system that a Contains resolver with a linked three-phase winding, one of each String via a mechanical switch from either two-phase supply voltage can be switched off completely or connected to a different line. Through this the axis of the resulting magnetic field can be rotated. This well-known Arrangement works on a completely different principle than the present invention.

F i g. 2 zeigt ein Ausführungsbeispiel nach der Erfindung, wobei nur die erfindungswesentlichen Teile der F i g. 1 dargestellt sind. Der Transformator 4- ist. nur noch auf einer Seite mit Anzapfungen versehen. In der Ausführung des Transformators nach F i g. 1 sind zur Erzeugung von n in ihrer Phasenlage um den Winkel a = 360/n ,gegeneinander verschobenen Spannungsvektoren n über die gesamte Sechseckwicklung 17 verteilte Anzapfungen erforderlich. Da sich jedoch die Spannungen der Anzapfungen von 1 bis n/2 von den Spannungen der Anzapfungen (n/2 -I-1) bis h nur durch ihr Vorzeichen unterscheiden, kann man die gleiche Anzahl von Spannungsvektoren auch mit der halben Anzahl :der Anzapfungen gewinnen. Es versteht sich, daß bei dieser Anordnung auch auf die anzapfungsfreien Wicklungsstränge des Transformators verzichtet werden kann. Dem Umstand, daß in F i g. 2 der Transformator eine Sechsecksternwicklung gegenüber 'einer Dreiecksternwicklung in F i g. 1 hat, kommt keine besondere Bedeutung im Hinblick auf die Erfindung zu. Es handelt sich insoweit um eine andere bekannte Ausführungsart, die im Hinblick auf die Erzeugung gewisser erwünschter Ausgleichsströme vorteilhaft gegenüber der Dreieckwicklung ist.F i g. FIG. 2 shows an exemplary embodiment according to the invention, only the parts of FIG. 1 are shown. The transformer 4- is. only tapped on one side. In the implementation of the transformer according to FIG. 1, taps distributed over the entire hexagonal winding 17 are required to generate n in their phase position by the angle a = 360 / n, mutually shifted voltage vectors n. However, since the voltages of the taps from 1 to n / 2 differ from the voltages of the taps (n / 2 -I-1) to h only by their sign, the same number of voltage vectors can also be used with half the number: the taps to win. It goes without saying that with this arrangement it is also possible to dispense with the tap-free winding phases of the transformer. The fact that in FIG. 2 the transformer has a hexagonal star winding opposite a triangular star winding in FIG. 1 has no particular significance with regard to the invention. To this extent, it is another known type of embodiment which is advantageous compared to the delta winding with regard to the generation of certain desired equalizing currents.

Zur Erhöhung der höchstmöglichen Anzahl der digital vorgebbaren Positionen wird nach der Erfindung vorgeschlagen, daß die n/2 Anzapfungen der einen Hälfte der vielfach angezapften Transformatorwicklungen (z. B. Wicklungsabschnitte 12-13-14-15) gegenüber den n/2 Anzapfungen der anderen Hälfte der vielfach angezapften Transformatorwicklungen (Wicklungsabschnitte 15-16-17-12) in ihrer Gesamtheit um den elektrischen Winkel a = n/270 verschoben sind, so daß beim Vertauschen der Polarität der Anzapfungen der einen Hälfte die zugehörigen Spannungsvektoren zwischen die Spannungsvektoren der anderen nicht - umgepolten Hälfte der Anzapfungen fallen und auf diese Weise 2 n in ihren Phasen um a/2 fortlaufend gegeneinander- verschobene Spannungsvektoren gewonnen werden. Auf diese Weise kann man mittels n Anzapfungen. 2 hin ihrer Phase um dem Winkel alt = n/720 fortlaufend gegeneinander verschobene Spannungsvektoren gewinnen. Diese Spannungsvektoren werden also abwechselnd an einer nicht umgepolten Anzapfung und an einer umgepolten Anzapfung abgegriffen. Dort, wo sich die beiden Hälften der Anzapfungen berühren, werden jedoch einmal zwei nicht umgepolte und das andere Mal zwei umgepolte Anzapfungen hintereinander abgegriffen.To increase the maximum possible number of digitally predeterminable positions, the invention proposes that the n / 2 taps of one half of the multiple tapped transformer windings (e.g. winding sections 12-13-14-15) compared to the n / 2 taps of the other Half of the multiple tapped transformer windings (winding sections 15-16-17-12) are shifted in their entirety by the electrical angle a = n / 270 , so that when the polarity of the taps of one half is reversed, the associated voltage vectors between the voltage vectors of the other are not - half of the taps with reversed polarity fall and in this way 2 n voltage vectors that are continuously displaced from one another in their phases by a / 2 are obtained. In this way one can use n taps. 2 h in their phase by the angle alt = n / 720 continuously gain mutually shifted voltage vectors. These voltage vectors are therefore tapped alternately from a non-polarized tap and from a polarized tap. Where the two halves of the taps touch, however, two non-polarized taps are tapped one after the other and the other time two reversed polarity taps.

Claims

Claims ": _ 1. Arrangement for converting a digital value into an analog angular position by means of a resolver whose AC-powered rotor is brought into a position in which between the star point and a tap predetermined by the digital value, a multiple tapped with the end points of a star connected Hexagonal winding connected to the resolver winding of a transformer, an extreme value occurs, characterized in that n! 2 distributed over half of the hexagonal winding (6) (e.g. 12-13-14-15) to generate nth voltage vectors Taps are provided with voltages continuously shifted in their phase position relative to one another by the angle a = 360 / n, at which the voltage vectors 1 to n / 2 and, after reversing the polarity, the voltage vectors n / 2 -I-1 to n are tapped.

2. Arrangement according to claim 1, characterized in that the n / 2 taps of one half of the multiple tapped transformer windings (4) (z. B. winding sections 12-13-14-15) compared to the n / 2 taps of the other half multiple tapped transformer windings (winding sections 15-16-17-12) are shifted in their entirety by the electrical angle a / 2 = n / 720 , whereby when the polarity of the taps of one half is reversed, the polarity of the associated voltage vectors between the voltage vectors of the other is not reversed Half of the taps fall. Considered publications: German Patent Nos. 947 536, 957 495, 310 748, 167 511, 856120; German interpretative document No. 1049 744.