DE1563926B2 - Anordnung zum steuern des durch eine last fliessenden stromes mittels anschnittgesteuerter elektronischer schaltelemente - Google Patents

Description

Es sind zahlreiche Schaltungen zum Steuern des durch eine Last fließenden Stromes mittels anschnittgesteuerter elektronischer Schaltelemente bekanntgeworden. Bei derartigen Schaltungen wird der Zündzeitpunkt von in jeder Halbwelle der treibenden Wechselspannung zündenden Thyratrons, Thyristoren u. dgl. relativ zu der Phasenlage der treibenden Wechselspannung, d. h. der mittlere Laststrom, gesteuert.

Diese Schaltungen finden Anwendung bei Schaltungsanordnungen zur Drehzahlregelung von Elektromotoren, Gleichspannungswandler, Umrichter, Helligkeitssteuerungen, Stromversorgungsgeräte, Schaltungen für die Bearbeitung nach den Funkenerosionsverfahren usw.

Die Erfindung geht aus von einer Anordnung, wie sie durch die FR-PS 13 31 972 bekanntgeworden ist. Durch diese PS ist eine Anordnung zum Steuern des durch eine Last fließenden Stromes mittels anschnittgesteuerter elektronischer Schaltelemente, bei der in einer Vorstufe abhängig von der Differenz eines von einer Lastgröße abgeleiteten Analog-Istwertes zu einem Sollwert ein den Zündzeitpunkt für die Anschnittsteuerung vorgebender Hilfsimpuls bestimmter Breite erzeugt wird, Oberbegriff von Anspruch 1, bekanntgeworden.

Bei dieser bekannten Schaltung wird von der Vorderflanke des Hilfsimpulses durch ein differenziertes Glied jeweils ein Zündimpuls abgeleitet, und zwar

für jeden Zündzeitpunkt ein einziger.

Die Güte einer Regelung ist hauptsächlich davon abhängig, inwieweit die Lage des Zündzeitpunktes relativ zur. Phase der Halbwelle genau eingestellt werden kann. Dieser Zündzeitpunkt kann durch Streubzw. Störsignale beeinflußt werden, und zwar gerade dann, wenn, wie im vorliegenden Fall, ein Analogsignal zur Festlegung des Zündzeitpunktes verwendet wird.
Ein Streu- bzw. Störsignal kann nämlich in Verbindung mit dem Analog-Signal leicht eine Auslösung des Zündimpulses zu einem früheren Zeitpunkt in der Halbwelle bewirken, wenn es die Größe des Analogsignals erhöht, oder es kann, wenn es dem Analogsignal in der Polarität entgegengeschaltet ist, die Auslösung verzögern. Darüber hinaus haben Stör- bzw. Streusignale häufig von sich aus eine ausreichende Größe, so daß sie selbst schon eine Auslösung des Zündimpulses bewirken können, selbst wenn das Analogsignal noch weit unterhalb des Spannungspegels liegt, bei welchem ein Zündimpuls erzeugt werden soll.

Werden daher die elektronischen Schaltelemente nur durch einen einzigen Zündimpuls wie im Fall der Schaltung nach der FR-PS betätigt, dann kann die Zündung somit durch streuende Störimpulse fälschlicherweise ausgelöst werden. Diese Fehlbetätigung verfälscht damit die Einstellung des Stromes und steht einer Feinregelung hindernd im Wege.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ausgehend von der oben genannten Schaltung, diese so weiterzubilden, daß der Zündzeitpunkt definiert vorgegeben ist und nicht durch Stör- bzw. Streusignale verfälscht werden kann.

Die Lösung dieser Aufgabe gelingt gemäß der Erfindung durch eine dem Zündkreis der elektronischen Schaltelemente vorgeschaltete UND-Stufe, an deren erstem Eingang der Hilfsimpuls gelegt ist und an deren zweitem Eingang ein die Zündimpulse liefernder Impulsgenerator angeschlossen ist, dessen Impulsfrequenz so gewählt ist, daß während der Dauer des Hilfsimpulses mindestens zwei Zündimpulse auftreten.

Im Falle der Erfindung dient somit der Hilfsimpuls zur Vorbereitung eines UND-Gatters, so daß nur für die Zeit, in der der Hilfsimpuls ansteht, die Zündimpulse des Impulsgenerators am Ausgang der UND-Schaltung auftreten können. Ein Störimpuls, der vor dem Hilfsimpuls auftritt, kann somit keinen Zündimpuls bewirken. Die Mehrfachimpulse pro Hilfsimpulsdauer sorgen dabei für eine hohe Zündsicherheit.

Durch die GB-PS 10 06 269 ist es an sich bekannt, eine Folge von Impulsen zur Zündung von Thyratrons bzw. Thyristoren zu verwenden. Es fehlt bei dieser bekannten Schaltung jedoch die Steuerung über eine UND-Stufe sowie die Erzeugung des Hilfsimpulses.

Anhand eines in der Zeichnung dargestellten Ausführungsbeispieles wird die Erfindung näher erläutert. Es zeigt

F i g. 1 ein Blockschaltbild einer bevorzugten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung,
Fig.2 die Schaltung für das Blockschaltbild nach Fig. 1,

F i g. 3 ein Schaltungsteil der Schaltung nach F i g. 2 und

F i g. 4 die charakteristische Kurve einer Tunnel-Diode.

Die F i g. 1 zeigt einen Servomotor 10 als Last, der mit einer Stromquelle 16 über zwei elektronische Schaltelemente 12 und 14 verbunden ist, so daß der Motor 10, je nachdem, welches Schaltelement geschlossen ist, in der

einen oder der anderen Richtung betrieben werden kann.

Der Motor 10 wird durch einen mit ihm verbundenen

Tachogenerator 18 beeinflußt. Der Ausgang des Tachogenerators 18 ist über eine Leitung 22 an dem Eingangskreis eines Vorverstärkers 24 angeschlossen, wobei das Ausgangssignal des Tachogenerators das Analog-Istwertsignal für dieDrehzahlregelung nach Fig. 1 ist. In der bevorzugten Ausführung ist das Tachogeneratorsignal ein Wechselstromsignal, dessen

! Größe und Richtung von der Drehzahl und Drehrich-

tu3g abhängt.

! Ein Sollwertsignal für die Geschwindigkeit und Laufrichtung des Motors 10 (ein Wechselstromsignal in j der dargestellten Anordnung) wird an die zweite ! Klemme 26 des Eingangskreises des Vorverstärkers 24 j angelegt. Es werden dabei, wie in der Beschreibung der F i g. 2 noch erläutert werden wird, in einer Vergleichsschaltung des Vorverstärkers Soll- und Istwertsignal miteinander verglichen, um die Regelabweichung festzustellen.

Das verstärkte Regelabweichsignal des Vorverstärkers 24 bildet das eine Eingangssignal eines Schwellwert-Detektors 28, dessen zweites Eingangssignal in der Form eines Wechselstrom-Vorspannsignals vom Vorspann-Steuergenerator 30 erzeugt wird. Erreicht oder überschreitet die Höhe der Regelabweichung im Schwellwert-Detektor 28 die Schwelle des Detektors, so wird ein Ausgangssignal — der Hilfsimpuls — an den ersten Eingang 32 der UN D-Stufe 34 angelegt. Ein zweiter Eingang 35 der UND-Stufe 34 liegt an einem Impulsgenerator 36, welcher eine kontinuierliche Folge von Impulsen an die UND-Stufe anlegt.

Das Ausgangssignal der UND-Stufe 34 wird im Verstärker 38 verstärkt und als Stellgröße an den Eingang des Schaltelementes 12 angelegt.

Das Regelabweichungssignal des Vorverstärkers 24 wird weiterhin als ein erstes Eingangssignal an einen zweiten Schwellwert-Detektor 40 angelegt. Entsprechend wird auch das Ausgangssignal des Vorspann-Steuergenerators 30 an den Eingang des Schwellwert-Detektors 40 angelegt. Das Ausgangssignal des Detektors 40 wird als erstes Eingangssignal 42 an eine zweite UND-Stufe 44 angelegt, sobald die Größe der Regelabweichung am Detektor 40 einen bestimmten Schwellenwert des Detektors überschreitet.

Der Impulsgenerator 36 beaufschlagt zusätzlich den zweiten Eingang 45 einer weiteren UND-Stufe 44, deren Ausgangssignal in einem weiteren Verstärker 46 verstärkt und als eine Stellgröße an ein weiteres Schaltelement 14 angelegt wird. Wie oben schon erwähnt wurde, steuert das Schaltelement 14 die Leistungsversorgung des Motors 10 aus der Stromquelle 16 ^;n der entgegengesetzten Drehrichtung als das Schaltelement 12.

Die Anordnung nach F i g. 1 arbeitet wie folgt. Der Sollwert an der Klemme 26 und das Drehzahl-Istwertsignal der Leitung 22 werden im Vorverstärker 24 miteinander verglichen und verstärkt. Das Ausgangssignal des Vorverstärkers 24 wird dann mit dem Wechselstrom-Vorspannsignal des Vorspann-Steuergenerators 30 kombiniert, wobei die Kombination dieser Signale in den entsprechenden Eingängen der Schwellwert-Detektoren 82 und 40 bewirkt wird. Diese beiden Kombinationssignale geben die Steuersignale für den Vorwärts- und Rückwärtsbetrieb des Motors 10 mit Hilfe der folgenden Stufen 34,44; 38,46 und 12,14 vor.
Sobald die Eingangssignale der beiden Schwellwert-Detektoren 28 und 40 die vorgegebene Auslösehöhe erreicht haben, erzeugt der zugeordnete Schwellwert-Detektor ein Sprung-Ausgangssignal — den Hilfsimpuls —, welcher die zugeordneten UN D-Stufen 34 und 44 vorbereitet.

Ist eine der beiden UND-Stufen vorbereitet, so gelangen die Impulse des Impulsgenerators 36 durch die vorbereitete UND-Stufe, die in den entsprechenden Verstärkern 38 und 46 verstärkt und an die Steuerelektroden der entsprechenden Schaltelemente 12 bzw. 14 angelegt werden.

Die Impulsfolgefrequenz des Impulsgenerators ist so gewählt, daß während der Dauer des Hilfsimpulses mindestens zwei Zündimpulse auftreten. Dadurch wird die Zündsicherheit erhöht.

Die UND-Stufen 34, 44 in Verbindung mit den Schwellwert-Detektoren sorgen dafür, daß Fehlschaltungen der Schaltelemente als Folge von Stör- bzw. Streusignalen verhindert werden.

Die F i g. 2 zeigt im Detail die Schaltung des Blockschaltbildes der F i g. 1.

Gemäß F i g. 2 wird der Motor 10 über Leitungen Li und L2 und über steuerbare Gleichrichter 50, 51 mit Strom versorgt. Diese Gleichrichter haben Hauptelektroden, welche in der einen Richtung leiten, wein eine vorherbestimmte Spannung an einen Steueranschluß angelegt wird. Diese Gleichrichter sind vorzugsweise Thyratrons. Diese Thyratrons 50 sind so miteinander verbunden, daß sie entgegengesetzt gepolt sind und ihre Elektroden bei verschiedenen Halbwellen des durch Li und L2 zugeführten Wechselstromes positiv werden. Bei dem Thyratron 50 ist die Anode 50a über L2 mit dem Motor 10 und die Kathode 50b über 52 mit der Anode 51a des Thyratrons 51 verbunden, wobei diese Verbindung am Punkt 53 mit Li verbunden ist. Die Kathode 516 des Thyratrons 51 ist über L2 mit dem Motor 10 verbunden.

Der Stromfluß im Motor durch das Thyratron 50 kann nur während derjenigen Halbwelle erfolgen, in der L2 gegenüber Li positiv ist. Andererseits kann der Stromfluß durch das Thyratron 51 nur während derjenigen Halbwelle erfolgen, in der Li positiver als L2 ist. Dann fließt der Strom in entgegengesetzter Richtung durch die Anordnung von Ll nach L2 über das Thyratron 51. Der Motor dreht in der einen Richtung, wenn nur das Thyratron 50 leitet, und in der anderen Richtung, wenn das Thyratron 51 leitet. Sind beide Thyratrons 50 und 51 bei ihren entsprechenden Halbwellen leitend, so steht der Motor still, wenn jeder Thyratron während der gleichen Periode ihrer Halbwelle leitend ist, da dann der mittlere Ankerstrom Null ist. Leitet jedoch ein bestimmtes Thyratron für einen größeren Teil seiner Halbwelle, so fließt ein mittlerer Strom in der Richtung, in der das bestimmte Thyratron leitet, und der Motor dreht in der Richtung, die der Stromrichtung entspricht.

In der beschriebenen Anordnung werden die Thyratrons derart betrieben, daß für den Zustand des Stillstandes jedes Thyratrons während einer kurzen Periode am Ende seiner entsprechenden Halbwelle leitet, wobei die Stromführungsperiode für jedes Thyratron die gleiche ist. Dieser Betrieb wird durch die Steuersignale aus dem Vorspann-Steuergenerator 30 gewährleistet. Der Vorspann-Steuergenerator enthält einen Transformator 56, dessen Primärseite mit einer Wechselstromquelle verbunden ist und der eine Sekundärseite 57 aufweist. Potentiometer 58 und 60 sind in Serie und parallel zur Sekundärwicklung 57

geschaltet, wobei die Mittenanzapfung der Sekundärwicklung 57 ebenso wie die Verbindung zwischen den Potentiometern 58 und 60 geerdet ist. Der Potentiometerabgriff 58a am Potentiometer 58 ist mit dem Eingang des Schwellwert-Detektors 28 verbunden; ein Widerstand 62 im Schwellwert-Detektor verbindet den Potentiometerabgriff 58a mit der Basis eines Transistors 64 vom NPN-Typ. Der Transistor 64 wird bei derjenigen Halbwelle des Differenzsteuergenerators leitend gesteuert, bei der das Potentiometer 58a positiv |₀ gegenüber Erde ist.

Der Transistor 64 mit dem Kollektor 64a und dem Emitter 646 ist über seinen Kollektor 64a mit der Basis eines zweiten Transistors 66 vom PNP-Typ verbunden. Die Verbindung zwischen dem Kollektor 64a und der Basis des Transistors 66 enthält einen variablen Widerstand 67, die Basis des Transistors 66 ist weiterhin über eine Tunneldiode 70 mit dem positiven Anschluß der Spannungsquelle verbunden.

Die Kollektorelektrode des Transistors 66 ist über einen Lastwiderstand 72 geerdet. Das Ausgangssignal des Transistors 66 wird von seinem Kollektor abgenommen, der über einen Kondensator 73 und über einen Eingangswiderstand 76 mit der Basis eines Ausgangstransistors 75 verbunden ist. Die Verbindung zwischen dem Kondensator 73 und dem Widerstand 76 ist über eine umgekehrt gepolte Diode 78 mit Erde verbunden.

Während des Arbeitens der Schaltung wird die Basis des Transistors 64 in dem Maße steigend positiv und damit der Transistor leitend, in dem das Differenzsignal der Sekundärseite 58 positiv gegenüber Erde wird. Da der Transistor in steigendem Maße leitend wird, wird sein Kollektor in ebenso steigendem Maße negativ, und es fließt ein Strom durch den Widerstand 79, der den Kollektor 64a und den Transistor 64 mit der positiven Seite der Spannungsquelle verbindet, sowie durch die Tunneldiode 70. Der Strom durch die Tunneldiode 70, der infolge der wachsenden Leitung des Transistors 64 von Null aus ansteigt, liegt unter dem Scheitelstrom für die Tunneldiode, so daß die Tunneldiode auf dem abfallenden Teil ihrer in F i g. 4 dargestellten Charakteristik arbeitet und zuvor unterhalb des Scheitelstromwertes. Das ist der Wert unmittelbar vor dem Teil der charakteristischen Kurve, bei dem die Tunneldiode einen negativen Widerstand hat. Die Charakteristiken des Ausgangskreises des Transistors 64 und des Widerstandes 67 sind so, daß bei einem ganz bestimmten Schwellwert für das Eingangssignal zum Transistor 64 der Strom durch die Tunneldiode 70 seinen Scheitelwert erreicht, so daß ein sehr kleiner Anstieg des Stromes die Tunneldiode veranlaßt, auf dem Arbeitspunkt B ihrer Arbeitskurve zu schalten, wobei gleichzeitig der Strom ab-, die Spannung aber zunimmt. Bis dieses Umschalten der Tunneldiode 70 geschieht, ist der Strom im Eingangskreis für den Transistor 66 sehr klein, und der Transistor 66 hat praktisch kein Ausgangssignal. Findet jedoch das Umschalten in der Tunneldiode 70 statt, so steigt der Spannungsabfall an der Tunneldiode 70 bis zu einem Punkt, bei dem der Eingangsstrom des Transistors 66 eine solche Größe annimmt, daß der Transistor in das Gebiet der Sättigung gelangt und das Potential am Kollektor zu einem maximalen Wert anwächst. Sinkt das Eingangssignal zum Transistor 64 ab, so sinkt auch die Spannung an der Tunneldiode bis zu einem Punkt C auf der Charakteristik der Tunneldiode, bei dem die Tunneldiode zurückschaltet auf einen Punkt D auf den Teil der Kurve vor den Scheitelstrom, um sonst den Transistor 66 nicht leitend zu steuern. Die Charakteristiken des Transistors und der Tunneldiode sind so gewählt, daß für die Spannung an der Tunneldiode der Transistor in seinem Sättigungsgebiet arbeitet, wenn die Tunneldiode den Punkt D etwa erreicht hat. So wird am Ausgang des Transistors 66 ein rechteckiger Impuls erreicht. Dieses Ausgangssignal wird noch durch die Kappdiode 83 beschnitten und an den Transistor 75 über den Kondensator 73 angelegt, welcher Teil eines Differenzier-Schaltkreises bildet. Der Kondensator 63 differenziert den Impulsanfangsteil und liefert einen ins Positive gehenden Impuls auf die Basis des Transistors 75. Die Diode 78 stellt einen Entladeweg für den Kondensator dar sowie einen Shuntkreis für ins Negative gehende Impulse.

Der Impuls, der der Basis des Transistors 75 zugeführt wird, hat dreieckige Gestalt und hat eine konstante Breite; vorzugsweise arbeitet der Transistor 75 so, daß er diesen Impuls in einen Rechteckimpuls mit konstanter Breite umwandelt. Der Kollektor des Transistors 75 ist mit einem Eingang der UN D-Stufe 34 verbunden, welcher die Transistoren 77 und 80 und einen Transformator 81, dessen Primärseite mit dem Lastkreis des Ausganges vom Transistor 80 verbunden ist, aufweist. Der Transformator 81 besitzt eine Sekundärspule 82, die in dem Gitterkreis des Thyratrons 50 liegt, wobei der Gitterkreis des Thyratrons 50 so geschaltet ist, daß, wenn ein Impuls in der Sekundärwicklung 82 als Folge eines Impulses, der am Eingang des Verstärkers 38 angelegt worden ist, auftritt, das Thyratron 50 leitend gemacht wird, vorausgesetzt, daß seine Anode gegenüber der Kathode positiv ist. Entsprechend muß das Steuersignal am Schwellwert-Detektor eine solche Phasenbeziehung gegenüber dem Wechselstrom, der dem Thyratron 50 bzw. 51 aufgeprägt ist, haben, daß der Schwellwert des ins Positive gehenden Eingangssignals am Transistor 64 an genau dem Punkt erreicht wird, der dem Punkt des dem Thyratron 50 aufgeprägten Wechselstromes entspricht, bei dem das Thyratron leitend wird. Das Vorspannsignal aus dem Vorspann-Steuergenerator 30 wird gegenüber der Spannungswelle um 120° verschoben, und der Schwellwert wird am Ende der Halbwelle erreicht, wenn die Anode des Thyratrons gegenüber der Kathode positiv ist. Durch Modulation des Vorspannsignals des Vorspann-Steuergenerators kann erreicht werden, daß der Schwellwert des Eingangssignals am Transistor 64 und der Impuls am UND-Tor 34 bei einem früheren Punkt der leitenden Halbwelle des Thyratrons 50 erreicht werden, womit das Thyratron 50 für einen größeren Teil der Halbwelle leitet. Durch Steuerung der Phase des Impulses an der UND-Stufe relativ zu der Spannungswelle fließt durch das Thyratron 50 entweder ein größerer oder kleinerer Strom innerhalb der leitenden Halbwelle.

Der Schwellwert-Detektor 40, die UND-Stufe 44 und der Verstärker 46 sind vollkommen identisch mit dem Schwellwert-Detektor 28, der UND-Stufe 34 und dem Verstärker 38. Es soll erwähnt werden, daß das Vorspannsignal vom Vorspann-Steuergenerator ein Wechselstromsignal ist und die Basis des Transistors 64 bei einer Halbwelle des Vorspann-Signals positiv wird, während die Basis des entsprechenden Transistors 64' im Schaltkreis zur Steuerung des Thyratrons 51 bei der entsprechend anderen Halbwelle positiv wird, da die Verbindung zwischen den Potentiometern 58 und 60 geerdet ist. Daher ist die zwischen dem Potentiometer-

abgriff 60a und der Erde abgenommene Spannung um 180° gegenüber der Spannung verschoben, welche zwischem dem Potentiometer 58a und der Erde liegt. Der Steuerimpuls zur UND-Stufe 44 ist um 180° verschoben und tritt am Ende der Halbwelle des Leistungszyklus auf, wobei die Hauptelektroden des Thyratrons 51 eine Polarität aufweisen, daß das Thyratron 51 leitet. Demzufolge ist das Vorspannsignal in der richtigen Phase, um das Thyratron 51 während des letzten Teiles der Halbwelle leitend zu machen; ist es moduliert, so erreicht es den Schwellwert zu einem früheren Zeitpunkt der Halbwelle, und das Thyratron 51 leitet bei einem früheren Punkt.

Das Vorspannsignal aus dem Vorspann-Steuergenerator 30 wird durch das Regelabweichungssignal moduliert, um ein Steuersignal zu erzeugen, das sich in der Phase und dessen Amplitude in Übereinstimmung mit Änderungen des Vorspannsignals sich ändert. Der Sollwert wird an die Eingangsklemme 26 angelegt und stellt ein Wechselstromsignal dar, welches in Phase ist mit dem Wechselstrom, der den Thyratrons 50 und 51 eingeprägt ist. Das Istwertsignal des Tachogenerators 18 wird an eine Klemme 26a angelegt und ist um 180° außer Phase mit dem Sollwert. Die Klemmen 26 und 26a sind über entsprechende Widerstände 85 und 86 mit einem Punkt 87 verbunden, welcher kapazitiv mit einem Transistor 90, der den Eingangstransistor des Vorverstärkers 24 darstellt, gekoppelt ist. Der Transistor 90 ist so vorgespannt, daß der Ausgang des Transistors 90 dem Verlauf des Eingangswechselstromes folgt, die Spannung an seinem Kollektor ändert sich daher sinusförmig und bildet ein sinuswellenförmiges Eingangssignal zum Transistor. Das Ausgangssignal ist jedoch einem Gleichstromspannungspegel, der von der Vorspannung des Transistors 90 herrührt, überlagert. Der Kollektor des Transistors 90 ist mit der Basis der Transistoren 91 und 92 des Vorverstärkers 24 verbunden, wobei die Hauptelektroden, d. h. die Emitter und Kollektoren der Transistoren 91 und 92, mit dem Transistor 91, der ein NPN-Transistor ist, in Serie geschaltet sind; der Transistor 92 ist dagegen ein PNP-Transistor. Der Kollektor des Transistors 91 ist mit dem positiven Pol der Spannungsquelle verbunden, während sein Emitter mit dem Emitter des Transistors 92 verbunden ist, dessen Kollektor wiederum mit dem negativen Pol der Spannungsquelle in Verbindung steht. Das Ausgangssignal des Vorverstärkers wird von einem Verbindungspunkt 95 zwischen den Emittern der Transistoren 91 und 92 abgenommen. Bei Fehlen eines Eingangssignals zum Vorverstärker 24 sind die Transistoren 91 und 92 leitend, und ihr Leitvermögen wird durch die Wechselstromkomponente des Ausgangssignals des Transistors 90 variiert. Wächst diese Komponente an, so wächst auch das Leitvermögen des Transistors 91 und damit die Spannung des Verbindungspunktes 95; sobald die Komponente kleiner wird, wird der Transistor 91 weniger leitend, dagegen steigt die Leitfähigkeit des Transistors 92, wodurch das Potential des Verbindungspunktes 95 niedriger wird. Der Verbindungspunkt 95 ist durch einen Kondensator % mit dem Schwellwert-Detektor 28 und dem Schwellwert-Detektor 40 verbunden. Der Kondensator % ist mit der Basis des Transistors 64 des Schwellwert-Detektors 28 über einen Widerstand 100 verbunden sowie mit der Basis des Transistors 64' über einen Widerstand 101. Am Kondensator wird ein Wechselstrom-Regelabweichungssignal abgenommen, das entweder in Phase oder außer Phase mit der treibenden Halbwelle ist. 1st das Regelabweichungssignal in Phase mit der treibenden Halbwelle, überlagert es sich mit dem Vorspannsignal, was zu einem resultierenden Steuersignal führt, welches in der Phase verschoben ist und eine solche Amplitude hat, daß das Signal zum Schwellwert-Detektor einen Schwellwert bei einem früheren Punkt der treibenden Halbwelle erreicht, in der das Thyratron 50 leitend ist. Die Größe der Phasenverschiebung und der Punkt, bei welchem der Schwellwert

ίο erreicht wird, hängt von der Amplitude des Regelabweichungssignals ab. Ist jedoch die Richtung des Regelabweichungssignals umgekehrt, so daß es um 180° außer Phase mit der treibenden Halbwelle ist, so überlagert sich das Regelabweichungssignal mit dem Vorspannsignalderart.daß der Transistor64'während des Teiles der treibenden Halbwelle, während der die Anode des Thyratrons 51 positiv gegenüber der Kathode ist, leitend wird. Dementsprechend wird das Thyratron 51 leitend gesteuert, wenn der Schwellwert erreicht ist und die Tunneldiode 70' umschaltet und dabei einen Impuls an das Tor 44 anlegt, welches sich öffnet und Impulse vom Impulsgenerator 56 hindurchläßt. Es wird also die Drehrichtung des Motores durch Anlegen eines Stellsignals, welches entweder in Phase mit der

2s treibenden Halbwelle ist oder um 180° außer Phase ist, gesteuert, wobei die Größe des Signals die Drehzahl bestimmt. Die Richtung des Istwertsignals hängt von der Drehrichtung des Motors ab und wird automatisch um 180° verschoben, wenn der Motor seine Drehrichtung ändert.

Zusammenfassend kann festgestellt werden, daß das Anlegen eines Stellsignals des Sollwertes an die Eingangsklemme 26 ein Regelabweichungssignal hervorbringt, welches mit dem Vorspannsignal kombiniert wird, um ein Steuersignal zu erzeugen, welches wiederum an den Eingang der Schwellwert-Detektoren gelegt wird, und welches eine Amplitude hat, die den Schwellwert des Schwellwert-Detektorenkreises bei einem Punkt in der dem leitend gemachten Thyratron eingeprägten treibenden Halbwelle überschreitet, wobei dieser Punkt von der Größe des Regelabweichungssignals abhängig ist. Hat das Regelabweichungssignal die eine Richtung, so wird das Thyratron 50 über den Schwellwert-Detektor 28 leitend gemacht, hat es die entgegengesetzte Richtung, so wird das Thyratron 51 über den Schwellwert-Detektor 40 leitend gemacht. Läuft der Motor an, so baut sich das Istwertsignal auf, welches das Sollwertsignal kompensiert und die Regelabweichung verringert.

Da das Eingangssignal zu den Transistoren 66 und 66', um die Tunneldioden 70 und 70' an- und auszuschalten, zwischen zwei Spannungspegeln ansteigt und absinkt, stellen die Ausgangssignale der Transistoren 66 und 66' Impulse von fast rechteckigem Verlauf dar, deren Breite abhängig von der Zeitdauer der Eingangssignale zwischen den Schaltpegeln der Tunneldioden variiert. Dieser Impuls — der Hilfsimpuls — ist ein Impuls von variabler Breite, welche vorzugsweise weniger als 180° beträgt, mit einer Vorderflanke, die zur Erzeugung eines Impulses mit konstanter Breite differenziert wird, der eine charakteristische Steilheit für die gewünschte Genauigkeit bei der An- und Abschaltung der UN D-Stufen 34 und 44 besitzt. Haben die Ausgangsimpulse der Transistoren eine Breite, die größer als 180° ist, so begrenzt die Differentialschaltung das Impulssignal zu den Stufen 34 und 44 auf einen Impuls konstanter Breite, der nur innerhalb einer Halbwelle der treibenden Spannung auftritt. Die Impulse an den Stufen 34 und 44

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werden in genauer zeitlicher Übereinstimmung mit dem Schalten der Tunneldioden angelegt, derart, daß ein Zündimpuls mit einer kleinen oder keiner Verzögerung an die entsprechenden Thyratrongitter angelegt wird. Die einmal in den leitenden Zustand geschalteten Thyratrons bleiben so lange in diesem Zustand, bis die treibende Spannung der Wechselstromquelle 16 wieder den Teil der Wechselstromwelle erreicht hat, bei welchem die Amplitude niedrig genug ist, um das Thyratron auszuschalten.

Es wurde festgestellt, daß bei einem Sollwertsignal, dessen Größe anwächst, die Rückflanke des Ausgangssignals von den Transistoren 66 und 66' in die Halbwelle der treibenden Spannung fallen kann, die derjenigen, in die die Vorderflanke fällt, folgt. Fällt die Vorderflanke des Impulses von dem Transistor 66 oder von dem Transistor 66' in die Halbwelle, während der die Anode des entsprechenden Thyratrons negativ ist, so bewirkt dies, daß das Thyratron nicht leitend ist. Setzt sich der Impuls in die nächste Halbwelle der Spannungswelle fort, während der die Anode des Thyratrons positiv ist, so bewirkt dies, daß das Thyratron nicht leitend ist. Setzt sich der Impuls in die nächste Halbwelle der Spannungswelie fort, während der die Anode des Thyratrons positiv ist, so wird das Thyratron leitend geschaltet. Die Anwendung der differenzierten Schaltkreise zwischen den Transistoren 66 und 66' und den Stufen 34 und 44, die in bezug auf die Vorderflanke der Impulse von den Transistoren 66 und 66' Impulse konstanter Breite erzeugen, löst dieses Problem.

Die Erfindung wurde bisher mit einem Wechselstrom-Sollwertsignal beschrieben, aber für den Fachmann ist es verständlich, daß das Sollwertsignal ebenso ein Gleichstromsignal sein kann. In diesem Fall überlagert sich das als von einer bestimmten Polarität vorausge-

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setzte Gleichstromsignal mit dem Wechselstrom-Vorspannsignal und bewirkt, daß das Eingangssignal eines der Schwellwert-Detektoren den Schwellwert während der Halbwelle der treibenden Spannung erreicht, während der die Anode des entsprechenden Thyratrons positiv ist und das Thyratron leitet; für das andere Thyratron wird der Schwellwert in der Halbwelle der treibenden Spannung erreicht, während der seine Anode negativ ist, so daß es nicht leitend geschaltet wird. Umgekehrt wird das andere Thyratron auf Stromdurchgang geschaltet, wenn sich die Polarität des Gleichstromsignals umkehrt. In beiden Fällen ist die Phase des den Schwellwert übersteigenden Eingangssignals relativ zu der treibenden Spannung und daher die

,₅ Zeit der Leitfähigkeit der Thyratrons durch Änderung der Größe des Gleichstromsignals einstellbar. Bei der Anwendung eines Gleichstromsignals kann nicht, wie im Falle eines Wechselstrom-Sollwert-Signals, die Rückflanke des Impulses von den Transistoren 66 oder 66' in die Halbwelle fallen, welche der Halbwelle folgt, in der die Vorderflanke liegt.

Statt der in F i g. 2 dargestellten Thyratrons 50 und 51, können auch Thyristoren als Schaltelemente angewandt werden. Die F i g. 3 zeigt ein Ausführungsbeispiel eines Schaltkreises, bei dem anstelle eines Thyr trons gemäß der F i g. 2 ein Thyristor vorgesehen ist. Die Endverstärkerstufe 80 des Verstärkers 38 enthält wie in F i g. 2 den Transformator 81. In Fig.3 ist jedoch die Sekundärwicklung des Transformators 81 durch eine Diode 110 überbrückt, welche mit der Steuerelektrode des Thyristors 111 verbunden ist. Der die Stromquelle 16 der Fig.2 enthaltende Stromkreis ist mit den Leistungsanschlüssen des Thyristors 111 über den Gleichrichter 112 verbunden.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

Claims (4)

Patentansprüche:

1. Anordnung zum Steuern des durch eine Last fließenden Stromes mittels anschnittgesteuerter elektronischer Schaltelemente, bei der in einer Vorstufe abhängig von der Differenz eines von einer Lastgröße abgeleiteten Analog-Istwertes zu einem Sollwert ein den Zündzeitpunkt für die Anschnittsteuerung vorgebender Hilfsimpuls bestimmter Breite erzeugt wird, gekennzeichnet durch eine dem Zündkreis der elektronischen Schaltelemente vorgeschaltete UND-Stufe (34, 44), an deren erstem Eingang (32, 42) der Hilfsimpuls gelegt ist und an deren zweiten Eingang (35, 45) ein die Zündimpulse liefernder Impulsgenerator (36) angelassen ist, dessen Impulsfrequenz so gewählt ist, daß während der Dauer des Hilfsimpulses mindestens zwei Zündimpulse auftreten.

2. Anordnung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der UND-Stufe ein Schwellwertdetektor (28,40) vorgeschaltet ist, der einen Schwellwertkreis (66, 67, 70) zur Erzeugung eines Rechteckimpulses und einen Differenzierkreis (72, 73) zum Differenzieren der Vorderflanke des Rechteckimpulses enthält, wobei dieser differenzierte Ausgangsimpuls den Hilfsimpuls darstellt.

3. Anordnung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß der differenzierte Ausgangsimpuls des Schwellwertdetektors ein Impuls konstanter Breite ist.

4. Anordnung nach Anspruch 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet, daß der Schwellwartkreis aus einer Tunneldiode (70) besteht, die einen Hilfsimpuls erzeugt und damit die UND-Stufe für den Durchgang von Impulsen des Impulsgenerators (36) öffnet, wenn das Eingangssignal einen vorbestimmten Pegel erreicht hat.