DE1805580C

DE1805580C - Arrangement for controlling or regulating the speed of a DC motor

Info

Publication number: DE1805580C
Authority: DE
Inventors: Otto 1000 Berlin Hufer
Original assignee: Licentia Patent Verwaltungs GmbH
Current assignee: Licentia Patent Verwaltungs GmbH
Publication date: 1972-11-16

Description

findung erläutert.
Fig. 1 zeigt die Schaltung des Starkstromkreises,finding explained.
Fig. 1 shows the circuit of the power circuit,

Fig. 2 die des Steuerungs-und Regelungskreises; in2 that of the control and regulation circuit; in

Fig. 3a bis 3c sind einige Spannungsverläufe so-35 wie die Reglererkennlinie dargestellt.3a to 3c show some voltage curves such as the regulator characteristic.

Die Erfindung bezieht sich auf eine Anordnung In F i g. 1 sind beispielsweise zwei steuerbareThe invention relates to an arrangement in FIG. 1 are two controllable ones, for example

zur Steuerung oder Regelung der Drehzahl eines Stromrichterbrückenschaltungen 4 und 5 gleichstrom-Gleichstrommotors, der an die Reihenschaltung min- seitig in Reihe geschaltet. Grundsätzlich können auch destens zweier steuerbarer Stromrichterbrückenschal- mehr als zwei Brückenschaltungen in Reihe geschaltungen angeschlossen ist, die jeweils an einer geson- 40 tet sein. Mit 4.1, 4.2 und 5.1, 5.2 sind steuerbare und derten Sekundärwicklung eines Einphasentransfor- mit 4.3, 4.4 und 5.3, 5.4 nicht steuerbare. Stromrichmators liegen und entsprechend der erforderlichen terventile bezeichnet. Die dargestellten Brücken wer-Motorspannung nacheinander von nur einem Regler den als unsymmetrisch halbgesteuerte Brückenschalstromdurchlässig gesteuert sind. tungen bezeichnet. Sie sind hinsichtlich des Blind-for controlling or regulating the speed of a converter bridge circuits 4 and 5 direct current direct current motor, which is connected in series to the series circuit on the mini- end. Basically you can too at least two controllable converter bridge circuits more than two bridge circuits in series connected, each on a separate 40. With 4.1, 4.2 and 5.1, 5.2 are controllable and secondary winding of a single-phase transformer with 4.3, 4.4 and 5.3, 5.4 not controllable. Stromrichmators and designated according to the required terventile. The bridges shown were motor voltage one after the other, the bridge switching current is permeable as an asymmetrical, half-controlled bridge are controlled. denotes. You are regarding the blind

Bei der Speisung von Gleichstrommotoren über 45 leistungsbedarfs besonders vorteilhaft. Ein an ein steuerbare Stromrichter kann die zugeführte Span- Wechselstromnetz 1, 2 angeschlossener Einphasennung so groß sein, daß mehrere steuerbare Strom- transformator 3 besitzt zwei Sekundärwicklungen 3.1 richteranordnungen in Reihe geschaltet werden und 3.2. Die Gleichstromklemmen der Stromrichtermüssen. Es ist bekannt, zu diesem Zweck mehrere brückenschaltung 4 sind über eine Glättungsdrossel 7 steuerbare Stromrichterbrückenschaltungen, die je- 50 und einen den Stromistwert erfassenden Stromwandweils an einer gesonderten Sekundärwicklung eines ler 8 mit dem Anker 6 eines Gleichstrommotors ver-Einphasentransformators liegen, gleichstromseitig in bunden. Feldwicklungen sind nicht besonders dar-Reihe zu schalten und entsprechend der erforder- gestellt worden. Zur Aussteuerung beider Stromlichen Motorspannung nacheinander stromdurch- richterbrückenschaltungen 4 und 5 wird in bekannter lässig zu steuern. 55 Weise nur ein Regler 10, insbesondere ein Strom-Particularly advantageous when supplying DC motors with a power requirement exceeding 45. One to one controllable converter can the supplied span alternating current network 1, 2 connected single-phase separation be so large that several controllable current transformer 3 has two secondary windings 3.1 judge arrangements are connected in series and 3.2. The DC terminals of the converters must. It is known that, for this purpose, several bridge circuits 4 are connected via a smoothing choke 7 controllable converter bridge circuits, each 50 and one current wall detecting the actual current value on a separate secondary winding of a ler 8 with the armature 6 of a DC motor ver single-phase transformer lie, on the DC side in bonds. Field windings are not particularly dar-series to switch and according to the required. To control both current levels Motor voltage in succession current converter bridge circuits 4 and 5 is known in the art easy to steer. 55 way only one controller 10, in particular a current

Eine solche Stromrichter-Folgesteuerung vermin- regler, verwendet.Such a converter sequential control system is used.

dert — im Vergleich zu einer einzigen steuerbaren Wie Fig. 2 zeigt, wird diesem Regler 10, wie üb-dert - compared to a single controllable As Fig. 2 shows, this controller 10, as usual

Stromrichteranordnung für den gesamten Spannungs- lieh, ein von einem Sollwertgeber 9 vorgegebener bereich — die Blindleistung bzw. die Stromwellig- Sollwert und der vom Stromwandler 8 gelieferte Istkeit erheblich. 60 wert zugeführt. Im Beispiel ist der Motorstrom alsConverter arrangement for the entire voltage borrowed, one predetermined by a setpoint generator 9 range - the reactive power or the current ripple setpoint and the actuality delivered by the current transformer 8 considerable. 60 value added. In the example, the motor current is as

Bei einer der bekannten Stromrichter-Folgesteue- Regelgröße gewählt worden. Der Regler 10 kann, rangen (österreichische Patentschrift 251117) ist für wie bekannt, Teil eines übergeordneten Regelkreises jede von zwei in Reihe geschalteten steuerbaren sein. Die Reglerausgangsspannung wird, als Komple-Stromrichterbrückenschaltungen ein besonderer Reg- mentärspannung dienend, zusammen mit von zwei ler vorgesehen. Diese sind so abgestuft, daß erst die 65 Dreieckspannungsgeneratoren 11 und 12 erzeugten . eine Stromrichterbrückenschaltung voll durchge- Dreieckspannungen vier Zündimpulsstufen 16 bis 19 steuert ist, bevor die nächste Brückenschaltung an- zugeführt. Diese liefern in bekannter Weise die gesteuert wird. Das wird beispielsweise dadurch er- ZUndimpulse für die steuerbaren StromrichterventileHas been selected for one of the known converter follower control variable. The controller 10 can, rangen (Austrian patent specification 251117) is, as is known, part of a higher-level control loop each of two controllable ones connected in series. The controller output voltage is, as a complete converter bridge circuits Serving a special regular voltage, provided together with two lers. These are graded in such a way that only the 65 triangular voltage generators 11 and 12 generate . a converter bridge circuit fully through- triangular voltages four ignition pulse stages 16 to 19 is controlled before the next bridge circuit is supplied. These deliver in a known manner the is controlled. This is achieved, for example, as a result of ignition pulses for the controllable converter valves

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4.1, 4.2, 5.1 und 5Λ. Die von den beiden Dreieck- halb der zweiten Netzhalbwelle. Je nach Bemessung spannungsgeneratoren 11 und 12 gelieferten Drei- der maximalen Reglerausgangsspannung, der Amplieckspannungen sind gegeneinander um 180° el. tude der Dreieckspannungen und der Zenerspanphasenverschoben. Sie sind mittels einer nur sehe- nung läßt sich die erfindungsgemäße Anordnung in matisch dargestellten Synchronisiervorrichtung 13 5 einfacher Weise den vorhandenen Erfordernissen ander Netzwechselspannung nach Frequenz und Pha- passen. Grundsätzlich sollte die Amplitude der senlage eindeutig zugeordnet Die Spannung eines Dreieckspannungen nur einen bestimmten Teil der jeden Dreieckspannungsgenerators wird jeweils maximalen Reglerausgangsspannung betragen, z.B. Zündimpulsstufen gleicher Phase zugeführt So wird bei zwei in Reihe geschalteten Stromrichterbrückenz. B. die Spannung des Dreieckspannungsgenerators »o schaltungen nur die Hälfte. Durch Verwendung einer 12 sowohl der Zündimpulsstufe 19 als auch der Zenerspannung, die etwas kleiner ist als die Ampli-Zündimpulsstufe 17 zugeführt Durch die Einfügung tude der Dreieckspannungen, kann man erreichen, von Zenerdioden 14 und 15 erhalten die beiden je- daß die zweite Stromrichterbröckenschaltung bereits weils einem Dreieckspannungsgenerator zugeordne- . vor der vollständigen Aussteuerung der ersten ten Zündimpulsstufen synchrone, in der Höhe um 15 Stromrichterbrückenschaltung angesteuert wird. Durch einen festen Betrag entsprechend der Zenerspannung Wahl einer größeren Zenerspaaniuig läßt sich in entgegeneinander verschobene Dreieckspannungen. sprechender Weise eine Totzeit erzeugen. Durch par-4.1, 4.2, 5.1 and 5Λ. That of the two triangle halves of the second network half-wave. Depending on the dimensioning of the voltage generators 11 and 12, the maximum regulator output voltage and the amplieck voltages are delivered against each other by 180 ° el. By means of only a glimpse, the arrangement according to the invention can be easily adapted to the existing requirements on the alternating mains voltage in terms of frequency and phase in the synchronizing device 13 5 shown in a diagram. Basically the amplitude of the sensor position should be clearly assigned. The voltage of a triangle voltage will only amount to a certain part of each triangle voltage generator. B. the voltage of the triangular voltage generator »o circuits only half. By using a 12 of both the ignition pulse stage 19 and the Zener voltage, which is slightly smaller than the ampli-ignition pulse stage 17, by inserting the triangular voltages, one can achieve that Zener diodes 14 and 15 each get the second converter bridge circuit because it is assigned to a triangular voltage generator. before the first th ignition pulse stages are fully controlled synchronous, in the amount of 15 converter bridge circuit is controlled. By choosing a fixed amount corresponding to the Zener voltage, a larger Zener voltage can be used to create triangular voltages that are shifted in opposition to one another. in a meaningful way generate a dead time. By par-

In Fi g. 3 a bis 3 c sind einige auf die Verhältnisse allel zu den Zenerdioden 14 und 15 geschaltete verin Fig. 2 bezogene Kennlinien und Spannungsver- schieden abgestufte Zenerdioden und einer entlaufe dargestellt Fig. 3a zeigt die Kennlinie des ao sprechenden Anpassung der Amplitude der von den Reglers 10. Dargestellt ist die Reglerausgangsspan- Dreieckspannungsgeneratoren 11 und 12 erzeugten nung V_R als Funktion der Reglereingangsspan- Dreiecksspannungen lassen sich in gleicher Weise, nung U_E. Die Kennlinie des Reglers 10 reicht von wie in Fig. 2 dargestellt, weitere Zündimpulsstufen einem negativen Maximalwert bis zu einem positiven zur Ansteuerung einer dritten oder weiterer in Reihe Maximalwert. Bei negativer Reglerausgangsspannung as zu den Stromrichtcrbrückenschaltungen 4 und 5 in U_R_ werden nur die der ersten Stromrichterbrücken- Folgesteuerung angeordneter Stromrichterbrückenschaltung 4 zugeordneten Zündimpulsstufen 16 und schaltungen anschließen. Die Zahl der Dreieckspan-17 zum Ansprechen gebracht Bei positiver Reg- nungsgeneratoren beschränkt sich dabei nach wie vor lerausgangsspannung C/_R+ sprechen dagegen die auf die beiden Dreieckspannungsgeneratoren 11 Zündimpulsstufen 16 bis 19 beider Stromrichter- 30 und 12.In Fi g. 3 a to 3 c are some of the characteristics allel to the Zener diodes 14 and 15 connected in FIG. 2 related characteristics and voltage different graded Zener diodes and one shown 10. Shown is the regulator output span triangular voltage generators 11 and 12 generated voltage V _R as a function of the regulator input span triangular voltages can be generated in the same way, voltage U _E. The characteristic curve of the controller 10 ranges from, as shown in FIG. 2, further ignition pulse stages with a negative maximum value to a positive one for controlling a third or further maximum value in series. In the case of a negative regulator output voltage AS to the converter bridge circuits 4 and 5 in U _R _ , only the converter bridge circuit 4 associated with the first converter bridge sequence control will connect the ignition pulse stages 16 and circuits. The number of triangular voltages 17 made to respond. In the case of positive rain generators, the output voltage C / _{R + is} still limited.

brückenschaltungen 4 und 5 an. Bei steigender Soll- Im Ausführungsbeispiel wurde ein Regler mit einerbridge circuits 4 and 5 on. With increasing target In the exemplary embodiment, a controller with a

wertvorgabe wird somit zuerst die erste Strom- vom Negativen ins Positive gehenden Reglerkennrichterbriickenschaltung 4 ausgesteuert und nach linie sowie negative und positive Dreieckspannungen ihrer vollständigen Aussteuerung auch die zweite gewählt Die Erfindung ist nicht auf diese Verhält-Stromrichterbrückenschaltung 5. 35 nisse beschränkt. So können in entsprechendervalue specification, the first current regulator-converter bridge circuit 4, which goes from negative to positive, is controlled first and according to line as well as negative and positive triangular voltages the second selected for its full modulation. The invention is not limited to this ratio converter bridge circuit 5. So can in appropriate

Die Fig. 3b und 3c zeigen die von den Dreieck- Weise ein Regler mit ausschließlich positiver oder spannungsgeneratoren 11 und 12 erzeugten Dreieck- ausschließlich negativer Ausgangsspannung und spannungen. Entsprechend der Zahl der in Reihe Dreieckspannungen nur einer Polarität verwendet geschalteten Stromrichterbrückenschaltungen sind werden.Figs. 3b and 3c show the triangular manner a controller with exclusively positive or voltage generators 11 and 12 generated triangle-only negative output voltage and tensions. Corresponding to the number of triangular voltages in series, only one polarity is used switched converter bridge circuits are.

jeweils zwei synchrone, gegeneinander um den Span- 40 Die beanspruchte Anordnung ergibt bei vereinnungshub Δ U verschobene Spannungen dargestellt fachtem Aufbau mit nur einem Regler für mindestens Der Spannungshub Δ U ist durch die Zenerspannung zwei in Reihe geschaltete steuerbare Stromrichterder Zenerdioden 14 und 15 bestimmt. Die obere brückenschaltungen in Folgesteuerung eine leichte positive der beiden synchronen Dreieckspannungen und sehr genaue Einstellbarkeit des Stromübergangs ist jeweils der zuerst auszusteuernden Brücken- 45 von der einen zur anderen Brücke durch Verändern schaltung zugeordnet. Die Spannungen gemäß des Spannungshubes der Dreieckspannungen, ohne Fig. 3b dienen zur Impulserzeugung innerhalb der die bisher üblichen gegenseitigen Verriegelungen der ersten, die der Fig. 3c zur Impulserzeugung inner- Brücken vorsehen zu müssen.two synchronous against each other around the chip 40, the claimed arrangement results in shifted vereinnungshub Δ U voltages shown fachtem design with only one controller for at least Δ The voltage U is determined by the zener voltage of two series-connected controllable Stromrichterder Zener diodes 14 and 15 °. The upper bridge circuits in sequence control a slight positive of the two synchronous triangular voltages and very precise adjustability of the current transfer is assigned to the first bridge to be controlled 45 from one bridge to the other by changing the circuit. The voltages according to the voltage swing of the triangular voltages, without Fig. 3b, are used to generate pulses within the previously customary mutual interlocks of the first, which must be provided in Fig. 3c for pulse generation within bridges.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen1 sheet of drawings

Claims

It is sufficient that the setpoint is fed to all controllers in the same way. Furthermore, it is from the

1. Arrangement for control or regulation German Auslegeschrift 1204319 as well as au? the the speed of a direct current motor, which was published in 5 "Brown-Boveri-Mitteilungen", 53 (1966), No. 10, the series connection of at least two control p. 690 and 691, known, for modulation releasable Converter bridge circuits suitable converter bridge circuits only is closed, each to be provided on a separate regulator, whereby the effort for Secondary winding of a single-phase transformer reduces the regulation and the regulation effort and is simplified according to the required io.

Motor voltage in succession of only one object of the invention is to provide an arrangement of the

Regulator current-permeable controlled to create the type mentioned at the beginning, in which the is characterized in that triangular junction in the control of the individual current voltage generators (11, 12) are provided, rectifier bridge circuits, which previously by one of their voltages according to frequency and phase 15 Mutual locking of the bridges set, the position of the alternating mains voltage clearly had to be pulled , set easily and very precisely, and can be combined with one as a complete.

output voltage serving mental voltage This task is performed with the arrangement mentioned

of the controller (10) the input of ignition pulse according to the invention solved in that triangular voltage stages (18, 19), which are provided for a converter ao voltage generators, their voltage bridge circuit (5) are assigned directly, and according to the frequency and phase position of the network changeover Zener diodes (14, 15) are clearly assigned to further ignition pulse voltages and together stages (16, 17), which serve as a complementary voltage to the rest of the power converter bridge circuits (4) are assigned, the output voltage of the controller to the input of leads are. 35 ignition pulse levels, which one converter bridge

2. Arrangement according to claim 1, characterized in that the circuit is assigned directly, and denotes via Zener that two triangular voltage generators have further ignition pulse stages, the others Rators (11, 12) are provided whose chip converter bridge circuits are assigned, tongues against each other by 180 ° eJ. are phased.

are pushed. 30 Using an exemplary embodiment, let the Er