DE1438927C - Anordnung zur Bildung einer Steuer spannung fur ein steuerbares elektrisches Ventil - Google Patents

Description

fiußt und so die Motordrehzahl in Abhängigkeit von der Belastung des Motors auf den vorgegebenen Wert geregelt wird (USA.-Patentschrift 2 977 522).

Für diese bekannte Einrichtung sind zahlreiche Baugruppen erforderlich, die die Störungsanfälligkeit der Einrichtung vergrößern, womit der Einsatz einer solchen Einrichtung bei Bahnfahrzeugen nicht empfehlenswert erscheint.

Die Aufgabe der Erfindung besteht in der Schaffung einer Steueranordnung für die Verstellung des Zündzeitpunktes eines steuerbaren elektrischen Ventils, wie z. B. eines Thyristors oder Thyratrons, bei dem verschleißfreie und erschütterungsunempfindliche Bauelemente angewandt werden können. Die Verstellung des Zündzeitpunktes des steuerbaren elektrischen Ventils für die Speisung eines Verbrauchers, insbesondere eines Gleichstrommotors, soll durch einen Befehlsgeber bekannter Art mit den Stellungen »Auf«, »Null«, »Ab« erfolgen, mit dem entsprechende Befehle gegeben werden, wobei beim Befehl »Auf« eine Erhöhung und beim Befehl »Ab« eine Herabsetzung der den Verbrauchern, insbesondere den Gleichstrommotor, speisenden Spannung erfolgen soll, während diese beim Befehl »Null« unverändert bleiben soll. Die Lösung der gestellten Aufgabe besteht bei einer solchen Steueranordnung in der Anwendung eines Digitalzählers, der über einen eine dem gezählten Zahlenwert entsprechende Gleichspannung abgebenden Digital-Analog-Umsetzer mit dem Steuergerät für das Steuergitter eines elektrischen Ventils verbunden ist, erfindungsgemäß darin, daß durch den für die Abgabe von Befehlen »Auf«, »Null«, »Ab« ausgebildeten Befehlsgeber ein Taktgeber, der Impulse erzeugt, an den mit diesem elektrisch verbundenen Digitalzähler anschaltbar ist, wobei während der Zeit des Anstehens eines bestimmten, vom Befehlsgeber gegebenen Befehls »Auf« die von dem Taktgeber erzeugten Impulse durch den Digitalzähler addierbar sind, wobei während der Zeit des Anstehens eines vom Befehlsgeber gegebenen Befehls »Ab« die vom Taktgeber erzeugten Impulse von den im Digitalzähler eingezählten Werten subtrahierbar sind und wobei bei einem Verschwinden der Befehle »Ab« oder »Auf« der eingezählte Zählwert unverändert bleibt.

Die Steueranordnung gemäß der Erfindung soll im folgenden an Hand eines in der Zeichnung dargestellten Ausführungsbeispiels näher erläutert werden. In der Zeichnung ist mit 1 ein Bauteil bezeichnet, das einen Befehlsgeber enthält, in den die Befehle »Auf«, »Ab« und »Null« in Form von Spannungen eingegeben werden können. Das Bauteil 2 ist ein Taktgeber, der dauernd Impulse erzeugt und dem Digitalzähler 3 zuführt. Eine Einschaltung durch den Befehlsgeber 1 für den Taktgeber 2 kann vorgesehen sein, ist aber nicht zwingend notwendig.

Das Bauteil 3 ist ein in bekannter Weise aus elektronischen Elementen aufgebauter Digitalzähler: Dem Digitalzähler 3 werden laufend die vom Taktgeber 2 erzeugten Impulse zugeführt. Der Digitalzähler 3 zählt diese Impulse jedoch nur, wenn am Befehlsgeber 1 der Befehl »Auf« oder »Ab« ansteht, und zwar werden beim Anstehen des Befehls »Auf« die dem Digitalzähler zugeführten Impulse zu dem gerade vorhandenen Zählerstand hinzuaddiert und beim Anstehen des Befehls »Ab« vom gerade bestehenden Zählerstand subtrahiert, jedoch nur bis zum Zählerstand »Null«. Beim Befehl »Null« wird der Zählerstand sofort gelöscht.

Der jeweilige Zählerstand wird auf den Digital-Analog-Umsetzer 4 übertragen und in eine Gleichspannung umgewertet, die am Ausgang des Digital-Analog-Umsetzers 4 ansteht. Diese Spannung ist beim Zählerstand »Null« z. B. gleich Null und hat beim höchsten Zählerstand ihren Maximalwert, während entsprechend den Werten zwischen dem Zählerstand ίο »Null« und dem Höchstwert ein Teilwert des Maximalwertes der Gleichspannung entspricht. Jedem Zählerstand entspricht also ,ein definierter Gleichspannungswert am Ausgang des Digital-Analog-Umsetzers 4.

Die am Ausgang des Digital-Analog-Umsetzers anstehende Gleichspannung wird dem Steuergerät 6 zugeführt, dem vom Frequenzglied 5 eine Abbildung der zwischen Anode und Kathode eines steuerbaren elektrischen Ventils 7 anliegenden Wechselspannung

ao zugeführt wird. Das steuerbare elektrische Ventil 7 ist in Reihe mit einem Verbraucher 8 geschaltet und an einem aus dem Wechselstromnetz gespeisten Gleichrichtertransformator 10, der mit Anzapfungen versehen sein kann, angeschlossen. Je nach der Größe der anliegenden Gleichspannung wird bei einem bestimmten Zeitpunkt der Halbwelle der am steuerbaren elektrischen Ventil anliegenden Wechselspannung in bekannter Weise ein Zündimpuls ausgelöst, so daß an dem vom steuerbaren elektrischen Ventil 7 gespeisten Verbraucher 8 eine kleinere oder größere Gleichspannung anliegt und ein entsprechender Gleichstrom zum Fließen kommt. Praktisch entspricht damit jedem Zählwert im Digitalzähler 3 eine ganz bestimmte Gleichspannung an dem vom steuerbaren elektrischen Ventil gespeisten Verbraucher. Wenn also beispielsweise die Sperrung des steuerbaren elektrischen Ventils dem Zählerstand Null entspricht und z.B. beim Zählerstand 100 die volle Aussteuerung des steuerbaren elektrischen Ventils, also die volle Gleichspannung am Verbraucher anliegt, entspricht einem Zählerstand zwischen Null und 100 ein entsprechender Teilwert des maximal möglichen Gleichspannungswertes.

Soll der vom steuerbaren elektrischen Ventil 7 gespeiste Verbraucher 8, z. B. ein Gleichstrommotor, hochgefahren werden, wird der Befehl »Auf« gegeben. Der Digitalzähler 3 beginnt die vom Taktgeber 2 gegebenen Impulse zu zählen und überträgt den Zählwert an den Digital-Analog-Umsetzer 4 in der oben beschriebenen Weise, so daß sich an dem zu steuernden Motor eine steigende Gleichspannung und damit eine steigende Drehzahl ergibt. Die Steigerungsgeschwindigkeit der Gleichspannung und damit der Motordrehzahl ist dann abhängig von der Zahl der vom Taktgeber pro Zeiteinheit abgegebenen Impulse. Wird der Befehl »Auf« unterbrochen, bleibt der Zähler auf dem erreichten Stand stehen und die Spannung am Motor und damit seine Drehzahl bleibt, konstante Last vorausgesetzt, auf dem erreichten Wert stehen.

Wird das Kommando »Ab« gegeben, beginnt der Digitalzähler 3 vom eingezählten Wert zu subtrahieren, der Zählwert wird so lange kleiner, bis er zu Null wird. Damit wird auch die am Gleichstrommotor anliegende Gleichspannung auf Null gebracht, so daß der Gleichstrommotor zum Stillstand kommt, wobei man sich zur Abbremsung der Schwungmassen zusätzlich bekannter Brems verfahren bedienen kann.

Wird das Kommando »Null« gegeben, wird der Zählwert im Digitalzähler 3 sofort gelöscht, womit das steuerbare elektrische Ventil sofort gesperrt wird, und die vom steuerbaren elektrischen Ventil an den Verbraucher gegebene Spannung verschwindet.

Zweckmäßigerweise ist am Digitalzähler eine Anordnung vorgesehen, die verhindert, daß der Digitalzähler über den Wert der vollen Aussteuerung hinaus zählen kann, da sonst beim Kommando »Ab« eine Verzögerung in der Ausführung dieses Kommandos eintreten würde.

Der Digitalzähler kann so ausgebildet sein, daß bei bestimmten Zählwerten zusätzliche Schalthandlungen in einer Schalteinrichtung 9 ausgelöst werden. So kann z. B. das steuerbare elektrische Ventil nur zur Überbrückung einer Spannungsstufe an einem mit Anzapfungen versehenen Gleichrichteranzapftransformator 10 dienen und beim Erreichen der vollen Aussteuerung des steuerbaren elektrischen Ventils ein Befehl zum Wechsel in der Anzapfung dieses Transformators ausgelöst werden.

Gemäß einer Weiterbildung der Erfindung kann eine Rückführung bekannter Art vom Digitalzähler 3 oder Digital-Analog-Umsetzer 4 an den Befehlsgeber 1 oder den Taktgeber 2 vorgesehen sein, wo- durch es möglich ist, den Zählvorgang zeitweise oder dauernd zu verlangsamen oder zu beschleunigen.

Das Verfahren gemäß der Erfindung ist z. B. auf die Steuerung oder Regelung einer über steuerbare elektrische Ventile aus einer Wechselspannung erzeugten Gleichspannung sowie auf die Gittersteuereinrichtung von Wechselrichtern oder Umrichtern anwendbar.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

Claims (6)

Patentansprüche:

1. Anordnung zur Bildung einer Steuerspannung für ein steuerbares elektrisches Ventil, über das ein Verbraucher, insbesondere ein Gleichstrommotor, an eine Wechselstromquelle angeschlossen ist, mit Hilfe eines von einem Befehlsgeber gesteuerten Digitalzählers, der über einen eine dem gezählten Zahlenwert proportionale Gleichspannung abgebenden Digital-Analog-Umsetzer mit einem Steuergerät für das steuerbare elektrische Ventil verbunden ist, dadurch gekennzeichnet, daß durch den für die Abgabe von Befehlen »Auf«, »Null«, »Ab« ausgebildeten Befehlsgeber (1) ein Taktgeber (2), der Impulse erzeugt, an den mit diesem elektrisch verbundenen Digitalzähler (3) anschaltbar ist, wobei während der Zeit des Anstehens eines bestimmten, vom Befehlsgeber (1) gegebenen Befehls »Auf« die von dem Taktgeber (2) erzeugten Impulse durch den Digitalzähler (3) addierbar sind, wobei während der Zeit des Anstehens eines vom Befehlsgeber (1) gegebenen Befehls »Ab« die vom Taktgeber (2) erzeugten Impulse von den im Digitalzähler (3) eingezählten Werten subtrahierbar sind und wobei bei einem Verschwinden der Befehle »Ab« oder »Auf« der eingezählte Zählwert unverändert bleibt.

2. Anordnung nach Anspruch 1, gekennzeichnet durch ein an das Wechselstromnetz angeschlossenes, den Zündzeitpunkt des steuerbaren elektrischen Ventils (7) an die Netzfrequenz anpassendes Frequenzglied (5), das ausgangsseitig mit dem Steuergerät (6) verbunden ist.

3. Anordnung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die pro Zeiteinheit erzeugte Impulszahl des Taktgebers (2) veränderbar ist.

4. Anordnung nach Anspruch 2 oder 3, gekennzeichnet durch vom Digitalzähler (3) oder Digital-Analog-Umsetzer (4) auf den Taktgeber (2) bzw. den Befehlsgeber (1) wirkende Rückführungen.

5. Anordnung nach Anspruch 2, 3 oder 4, gekennzeichnet durch einen Digitalzähler (3), durch den bei einstellbaren Zählwerten an einem getrennten Ausgang zusätzliche Signale zur Beeinflussung von zusätzlichen Schalteinrichtungen auslösbar sind. ,

6. Anordnung nach einem der Ansprüche 2, 3, 4 oder 5, gekennzeichnet durch einen Befehlsgeber (1) und einen Digitalzähler (3), durch die in solcher Weise auf den Digital-Analog-Umsetzer (4) und eine zusätzliche Schalteinrichtung (9) einwirkbar ist, daß nach Erreichen des der vollen Aussteuerung des steuerbaren elektrischen Ventils (7) entsprechenden Zählwertes ein Umschaltbefehl für den Wahlschalter eines der Speisung des steuerbaren elektrischen Ventils (7) dienenden Gleichrichteranzapftransformators (10) und zur Sperrung des steuerbaren elektrischen Ventils (7) gegeben wird und nach vollzogenem Umschaltvorgang der Gleichrichtertransformatoranzapfung die Aussteuerung des steuerbaren elektrischen Ventils (7) wiederum kontinuierlich von Null auf den Maximalwert gebracht wird.

Die Erfindung bezieht sich auf eine Anordnung zur Bildung einer Steuerspannung für ein steuerbares elektrisches Ventil, über das ein Verbraucher, insbesondere ein Gleichstrommotor, an eine Wechsel-Stromquelle angeschlossen ist, mit Hilfe eines von einem Befehlsgeber gesteuerten Digitalzählcrs, der über einen eine dem gezählten Zahlenwert proportionale Gleichspannung abgebenden Digital-AnalogUmsetzer mit einem Steuergerät für das steuerbare elektrische Ventil verbunden ist.

Es ist bereits bekannt, den Zündzeitpunkt eines der Gleichrichtung einer Wechselspannung dienenden steuerbaren elektrischen Ventils durch Einwirkung einer Steuergleichspannung auf ein Steuergerät, in dem je nach der Höhe der anliegenden Gleichspannung in einem bestimmten Augenblickswert der am steuerbaren elektrischen Ventil anliegenden Wechselspannung Zündimpulse ausgelöst werden, je nach der Größe der am Steuergerät angelegten

ao Gleichspannung an dem mit dem steuerbaren elektrischen Ventil verbundenen Verbraucher eine Gleichspannung von einer bestimmten Größe zu erzeugen.

Es ist bekannt, zur Erzeugung einer veränderbaren Steuergleichspannung ein Potentiometer zu benutzen, an das eine konstante Gleichspannung angelegt ist und die Steuergleichspannung an einem Abgriff des Potentiometers abzugreifen. Bei fernbetätigten Steuerungen, wie sie heute allgemein üblich sind, erfolgt die Verstellung des Potentiometerabgriffes durch einen Stellmotorantrieb.

Bei über steuerbare elektrische Ventile aus dem Wechselstromnetz gespeisten Gleichstromantrieben, die sehr häufig hochgefahren und abgebremst werden müssen, ist sehr störend, daß die Lebensdauer eines solchen Potentiometers, bei dem meist ein Schleifer auf dem gewickelten Widerstandsdraht schleift, nur relativ gering ist, weil der Widerstandsdraht bei häufiger Verstellung des Schleifers durch diesen durchgescheuert wird, so daß das Potentiometer und damit der gesamte Antrieb ausfällt. Auch die für die Anfangs- und Endabschaltung des Stellmotors für die Verstellung des Potentiometers erforderlichen Schalter können Anlaß zu Störungen sein, so daß solche Potentiometer und ihre Stellantriebe einer dauernden Überwachung bedürfen. Die Störanfälligkeit ist bei der Anwendung solcher Steuergeräte auf Bahnfahrzeugen, in denen sie größeren Erschütterungen dauernd ausgesetzt sind, besonders groß.

Es ist bereits ein über Thyratrone aus dem Wechselstromnetz gespeister Gleichstrommotor bekannt, der mittels zweier Tachometermaschinen, von denen die eine mit Gleichstrom und die andere mit Wechselstrom erregt ist, gekuppelt ist, deren Spannung zur Drehzahlregelung einer Verstärker- und Regeleinrichtung zugeführt wird. Als Sollwert für die Drehzahl des Gleichstrommotors dient ein WechselStromsignal, das einem Zähler, der über einen Weiteren Eingang zusätzliche Informationen von den Tachometermaschinen erhält, zugeführt wird, dessen Zählwert einem Digital-Analog-Wandler weitergegeben wird. Die an dessen Ausgang anstehende Gleichspannung wird einem Wechselrichter zugeführt, in eine Wechselspannung umgerichtet und über eine Phasenkontrolleinrichtung der Motorregeleinrichtung zugeführt, in der wiederum der Zündzeitpunkt der Thyratrone für die Motorspeisung beein-