DE1806622C - Regler mit einem zu Eigenschwingungen angeregten Schaltverstärker - Google Patents

Description

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Die Erfindung bezieht sich auf einen Regler mit stellbare Gleichspannung milkoppelnd zugeführt,

einem Schaltverstärker, bei dem in Ausgangsparallel- deren Polarität jeweils davon abhängt, welcher Ver-

resonanzkreisen Eigenschwingungen angeregt werden braucherkieis Strom führt. Durch diese Maßnahme

und eine Rückkopplung über eine Brückenschaltung läßt sich erreichen, daß das Abreißen der Schwin-

erfolgt, die mindestens ein durch die Eingangsgröße 5 gung bei kleineren Absolutwerten der Verstärkerein-

des Reglers veränderbares Abgleichelement enthält, gangsgröße erfolgt, so daß die sogenannte Schalt-

das Größe und Wirkungssinn der Rückkopplung be- hysterese des Reglers, d. h. der Abstand zwischen

cinflußt. Ein- und Ausschaltpunkt bei positivem bzw. nega-

Derartige Merkmale weist z. B. der in der tivem Eingangssignal, einstellbar ist. deutschen Patentschrift 1 219 574 beschriebene Regler io Die Erfindung wird nunmehr an Hand von Zeichauf. Um bei diesem Regler sowohl bei einer positiven nungen näher beschrieben. Es zeigt als auch einer negativen Eingangsgröße einen Schwin- Fi g. 1 ein Ausführungsbeispiel der Erfindung, gungseinsatz des Versärkers zu Schaltzwecken nach Fig. 2a... 2e und Fig. 3 verschiedene Dia-Art eines Dreipunktreglers zu bewirken, sind im A.us- gramme zur Erläuterung der Wirkungsweise, gang des Verstärkers zwei auf verschiedene Frequen- 15 Gemäß F i g. 1 ist dem Verstärker V übei den zen abgestimmte Resonanzkreise angeordnet zusam- Widerstand R1 die Eingangsspannung U zugeführt, men mit Übertragen! zur Rückkopplung der Aus- die normalerweise der Regelabweichung entspricht gangsgröße auf die im Eingang des Verstärkers be- und demnach sowohl positive als auch negative findliche Brückenschaltung. Je nachdem, welche Po- Werte annehmen kann. In der Endstufe des Verstärlaritüt die dem Eingang zugeführte Gleichspannungs- 20 kers befindet sich als Arbeitswiderstand ein Parallelgröße aufweist, wird eine Schwingung angefacht, die resonanzkreis Cl, Wl, und zwar ist der verstärkerder Resonanzfrequenz des einen oder des anderen seitige Anschluß über eine Miltelanzapfung der In-Rer.onanzkreises im Ausgang entspricht. Ist keine duktivität Wl vorgenommen, während die Speise-Eingangsspannung vorhanden, so befindet sich die spannung dieser Verstärkerstufe von der Sekundär-BrückenschaliUng im abgeglichenen Zustand, und die 25 wicklung des Netztransformators T geliefert wird, die Übertragung eines Rückkopplungssignals vom Aus- über Gleichrichter D 1 und Dl mit den Enden der gang des Verstärkers in den Eingang ist nicht mög- als Spule ausgebildeten Induktivität Wl verbunden lieh, so daß kein Schwingungseinsatz r'is Verstärkers ist. Die Induktivität Wl bildet die Primärwicklung erfolgen kann. Zu Regelzwecken können als Schalt- eines Übertrages Ü mit den beiden Sekundärwickglieder zwei Relais benutzt werden, di jeweils an- 30 hingen W2 und W3. Die Wicklung W3 ist durch sprechen, wenn die eine oder andere Resonanz- eine Mittelanzapfung in zwei gleiche Hälften aufgeschwingung einsetzt. teilt, die mit zwei Kapazitätsdioden K1, Kl eine

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, die Brückenschaltung B bilden, die symmetrisch in den gleiche Funktion mit nur einem einzigen Resonanz- Eingangskreis des Verstärkers eingefügt ist, indem kreis im Ausgang des Verstärkers zu erzielen und so 35 die Mittelanzapfung an die eine Eingangsleitung und einen einfacheren schaltungstechnischen Aufbau zu der diagonal dazu liegende Brückenpunkt an die erreichen. Diese Aufgabe wird bei einem Regler der andere Eingangsleilung des Verstärkers angeschlossen eingangs genannten Art dadurch gelöst, daß im Aus- ist. Mit Hilfe des Übertragers U, der Sckundänvickgang des Verstärkers ein an eine Wechselspannungs- lungW3 und der Brückenschaltung B erfolgt über quelle angeschlossener Parallelresonanzkreis vorge- 4° den Kondensator Cl eine Rückkopplung der Aussehen ist, der über die Brückenschaltung in den Ver- gangsgröße des Verstärkers auf den Verstärkereinstärkercingang ein Rückkopplungssignal in Abhän- gang. Die Dimensionierung und Funktion der gigkeit von der Polarität der Eingangsspannung der- Brückenschaltung ist analog der Briickenschaltung im art einspeist, daß er Eigenschwingungen jeweils wäh- Ausführungsbeispiel F i g. 1 der deutschen Patentrend der positiven oder negativen Halbwellen der 45 schrift 1 219 574. Da außer den beiden Spulenhalter Wechselspannungsquelle ausführt und daß durch die auch die Kappzitätsdioden durch Aussuchen bzw Resonanzschwingungen ein Halbleiterschalter ge- Abgleich durch parallelgeschaltete Trimmer identisch steuert ist mit zwei parallelen, derart an der Wechsel- sind, die Brücke also abgeglichen ist, kann eine Über spannungsquelle liegenden und gleichsinnig gepolte tragung eines Rückkopplungssignals nur dann erfol Gleichrichter enthaltenden Arbeitskreisen, daß in Ab- 50 gen, wenn die Kapazitälsdioden durch eine positiv* hängigkeit von den positiven oder negativen Halb- oder negative Eingangsspannung U eine unterschied wellen der Wechselspannung, bei denen eine öffnung liehe Kapazitätsänderung erfahren, die Brücke als< des Halbleitcrschalters bewirkt wird, jeweils dei eine verstimmt wird, oder andere Arbeitskreis Strom führt. Eine weitere Wicklung Wl des Übertragers U lieg

Dabei einem derartigen Regler auch das Bedürf- 55 im Steuerkreis eines Thyristors H. Der Arbeitskrei

nis besteht, das plötzliche Einsetzen der Schwingung dieses Thyristors wird von der Sekundärwicklung de

und damit das Auftreten des Ausgangssignals in ge- Netztransformators T gespeist, und zwar liegt ein

wissen Grenzen einem bestimmten Eingangswert zu- Arbeitselektrode des Thyristors an der Mittelanzap

ordnen zu können, d. h. die Totzone, welche die An- fung der Sekundärwicklung und die andere über zwe

sprcchcmpfindlichkeit des Reglers bestimmt, cinstell- 60 aus Serienschaltungen eines Verbraucherwiderstande

bar zu machen, ist in Weiterbildung der Erfindung K 3 bzw. R 4 mit einer Diode D 3 bzw. D 4 besteher

vorgesehen, dem Verstärkereingang synchron mit der den Leitungszweigen an den Wicklungsenden der Sc

Netzfrequenz eine in der Amplitude einstellbare, vor- kuiidärwicklurig.

zugsweise rechlcckförmige Wechselspannung zuzu- Zur Erläuterung der Wirkungsweise der Schaltun

führen. «5 dienen die Fig. 2a bis 2e, wobei in Fig. 2a dt

Außerdem wird in Weiterbildung der Erfindung Verlauf der Netzwechselspannung dargestellt ist un

dem Vfsiiirkercingang noch eine aus den beiden in Fig. 2b eine von positivem ru negativem We

Arbeitskreisen des Halbleiterschalter.·« abgeleitete ein- wechselnde Eingangsspannung U des Verstärkers, l·

sei zunächst angenommen, dap ein positiver Wert von U die Brückenschaltung im Verstärkereingang durch die Kapazitätsänderung der Kapazitätsdioden so verstimmt, daß bei. jeder positiven Halbwelle der Meßspannung (Fig. 2a) das Rückkopplungssignal 5 mitkoppelnd wirkt und dadurch der Verstärker schwingt mit einer Eigenfrequenz des Resonanzkreises, die erheblich höher ist als die Netzfrequenz. Damit die Schwingung einsetzt, ist ein gewisser Mindestwert von U erforderlich. Während der negativen Halbwellcn der Netzspannung ergibt sich auf Grund der Anschaltung der als Primärwicklung des Übertragers U wirkenden Wicklung W1 des Parallelrcsonanzkreises an den Ausgang des Verstärkers und der Speisung über die Dioden Dl und Dl aus dem Netztransformator T ein gegcnkoppelndes Rückkopplungssignal, so daß die Verstärkerschwingun^ unterbleibt. Der Verstärker schwingt währc-nd der negativen Halbwellen der Netzspannung jedoch dann, wenn die Eingangsspannung U negativ wird, da der ao Übertragungsfaktor der Brückenschaltung und damit die Kreisverstärkung in diesem Fall ein anderes Vorzeichen bekommt. Es ergibt sich somit, wie in Fig. 2c dargestellt, daß der Verstärker in Abhängigkeit vom Vorzeichen einer hinreichend großen Ein- as gangsspannung entweder während der positiven oder während der negativen Halbwellen der Netzwechselspannung mit der Eigenfrequenz des Resonanzkreises schwingt. An der Sekundärwicklung Wl des Übertragers entsteht dann der in Fig. 2c dargestellte Spannungsverlauf. Die in den Steuerkreis des Thyristors// eingeschaltete Wicklung W2 bewirkt, daß der Thyristor zu Beginn der entsprechenden Halbwellen der Nelzfrequenz nach erfolgtem Schwinguneseinsdlz für die Dauer einer Halbperiode der Netzfrequenz öffnet. Aus der Anschaltung der Arbeitxelektrodcn des Thyristors zusammen mit den Arbeitswiderständen R3 und A4 sowie den Dioden /)3 und D 4 an die Sekundärwicklung des Netztransfnrniators T in der bereits beschriebenen Weise folgt der in den Fig. 2d und 2e dargestellte Spannungsverlauf an den Arbeitswiderständen R3 und R4. Je nachdem, ob die Eingangsspannung U positiv oder negativ ist, fließt en^vcder über den Arbeitswiderstand R 3 oder über den Arbeitswiderstand R 4 ein-Strom. IM die Eingangsspannung Null bzw. liegt sie innerhalb der Ansprcchschwelle des Verstärkers, so lind beide Arbeitswiderstände stromlos, da in diesem Fall wegen Fehlens einer Resonanzschwingung der Thyristor H dauernd gesperrt ist.

Die Arbcilswiderstände A3 und RA können bei· •piclswcise Rclaiswicklungen sein, wobei durch entsprechende Maßnahmen dafür gesorgt wird, daß ein Flattern der Relais infolge des pulsierenden Stromvcrlaufcs vermieden ist. Mit Hilfe der Relaiskontakte kann in bekannter Weise ein Stellmotor gesteuert werden.

Das Schaltverhalten des Reglers ist in Fig. 3 dargestellt. Die Totzone, welche die Ansprechempfindlichkeit des Reglers ^stimmt, ist gleich der Summe der für die Erregung beider Relais notwendigen Verstärkcrcingangsspannungcn Ul und Ul. Die sogenannte Hysterese ist die dem Unterschied »wischen Ein- und Ausschaltpunkt des Reglers entsprechende Änderung h 1 bzw. hl der Eingangsspannung. 6s

Wie bereits erwähnt, kann die Totzone dadurch einstellbar gemacht werden, daß dem Eingang des Verstärkers synchron mit der Netzfrequenz eine in der Amplitude z.B. mit Hilfe eines Spannungsteilers einstellbare, vorzugsweise rechteckförmige Wechselspannung zugeführt wird. Durch synchrone Wtchsclspannungen anderer Kurvenform läßt sich auch der Mittelwert der den beiden Verbrauchet reisen zugeführten pulsierenden Spannung steuern.

Außerdem läßt sich die Hysterese des Reglers dadurch ändern, daß dem Eingang eine aus den beiden Schaltkreisen abgeleitete einsteilbare Gleichspannung mitkoppelnd zugeführt wird. Die Spannung wird an Zusatzwiderständen abgegriffen, die so angeordnet und bemessen sind, daß ihre Polarität beim Umschalten der Schaltkreise wechselt, die Spanniingswerle in ihrem Betrau jedoch einander entsprechen. Auf diese Weise können 7 B. ebenfalls mit Hilfe eines Potentiometers die bei. .n Ausschaltpunkte A 1 und Al gleichmäßig kleineren Eingangsspannungen zugeordnet werden, was eine Vergrößerung der Hysterese bewirkt.

Claims (4)

Patentansprüche:

1. Regler mit einem Schaltverstärker, bei dem in Ausgangsparallelresonanzkreisen Eigenschwingungen angeregt werden ui?d eine Rückkopplung über eine Brückenschaltung erfolgt, die mindestens ein durch die Eingangsgröße des Verstärkers veränderbares Abgleichelement enthält, das Größe und Wirkungssinn der Rückkopplung beeinflußt, dadurch gekennzeichnet, daß im Ausgang des Verstärkers (V) ein an eine Wechselspanni-igsquelle angeschlossener Parallelrcsonanzkreis (Wl. Cl) vorgesehen ist. der über die Brückenschaltung (B) in den Verstärkereingang ein Rückkopplungssignal in Abhängigkeit von der Polarität der Eingangsspannung derart einspeist, daß er Eigenschwingungen jeweils während der positiven oder negativen Halbwellen der Wechselspannungsquellc ausführt und daß durch die Resonanzschwingungen ein Halbleiterschalter (//) gesteuert ist mit zwei parallelen, derart an der Wcchselspannungsquelle liegenden und gleichsinnig gepolte Gleichrichter (D 3, D 4) enthaltenden Arbeitskreisen, daß in Abhängigkeit von den positiven oder negativen Halbwcllen der Wechselspannung, bei denen eine Öffnung des Halbleiterschalters bewirkt wird, jeweils der eine oder andere Arbeitskreis Strom führt.

2. Regler nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Induktivität (Wl) des Parallelresonanzkreises (Wl, Cl) mit ihren beiden Enden über gleichsinnig gepolte Gleichrichter (Dl, D2^X an die Sekundärwicklung eines NeI/-transformators (7) und über eine MittcLinzapfung an die letzte Stufe des Verstärkers (V) angeschlossen ist und außerdem die Primärwicklung eines Übertragers (V) mit zwei Sekundärwicklungen (Wl, Wi) bildet, von denen eine Wicklung (Wi) eine Hälfte der Brückenschaltung (B) \m Rückkopplungsweg darstellt und die andere Wicklung (Wl) an die Steuerstrecke eines Thyristors (//) gelegt ist, dessen eine Arbeitsclektrode mit einer Mittclanzapfung der Sekundärwicklung des Netztransformators (T) und dessen andere Arbeitselcktrode über je einen aus Gleichrichter (Di: DA) und Verbraucher (A3; A4) bestehenden Leitungszweig mit jeweils einem Ende der Sekundärwicklung des Netztransformators (T) verbunden ist.

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3. Regler nach Anspruch I oder 2. dadurch gekennzeichnet, dill' dem Verstiirkcreingang synchron mil der Ncl/freqiienz eine in der Amplitude einstellbare, vorzugsweise rcchlcckförmigc Wechselspannung zugeführt ist.

4. Reeler nach einem der Ansprüche 1 his 3.

dadurch gekennzeichnet, daß dem Verstärker» gang außerdem eine aus den Heiden ArHc kreisen des Halbleiterschalter* abgeleitete einst bare Gleichspannung mitkoppelnd zugeführt deren Polarität jeweils davon abhaltet, wele Arbeitskreis Strom führt.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen