DE1933139C3 - Einrichtung zur Impulssteuerung eines zwischen einer Gleichstromquelle und einem Gleichstrommotor angeordneten Hauptthyristors und eines diesem zugeordneten Löschthyristors - Google Patents

Description

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Die Erfindung bezieht sich auf eine Einrichtung zur Impulssteuerung eines zwischen einer Gleichstromquelle und einem Gleichstrommotor angeordneten Hauptthyristors und eines diesem zugcord- s° neten Löschthyristors, mit einem Impulserzeuger zur fortlaufenden und jeweils abwechselnden Erzeugung von im festen Zeitverhältnis zueinander stehenden Steuerimpulsen für den Hauptthyristor und den Löschthyristor und mit einem zwischen dem Impulserzeuger und dem Steuereingang des Hauptthyristors liegenden Steuerglied, das die Zufuhr von Steuerimpulsen zum Hauptthyristor unterdrückt, wenn der Motorstrom über einem einstellbaren Wert liegt.

Mit einer derartigen, aus BE-PS 684 087 bekann- ^ü" ten Einrichtung erfolgt eine selbsttätige Einregelung des Motorstroms auf den durch das Steuerglied, das z. B. mit dem Sieuerpedal eines batteriegespeisten Fahrzeugs verbunden sein kann, vorgegebenen momentanen Sollwert, indem bei unter dem Sollwert ^ft5 liegendem Strom alle Steuerimpulse zum Hauptthyristor durchgelassen werden und der Motor abgesehen von kleinen, für den Löschvorgang erforderlichen Lücken eine lückenlose Folge von Stromimpulsen erhält, während bei über dem Sollwert hegendem Motorstrom Steuerimpulse unterdrückt und dadurch der Motorstrom verringert wird. Dadurch erhält man eine selbsttätige Begrenzung, d. h. eine Sicherung gegen unerwünschtes Anwachsen des Motorstrom:;, und eine sanfte und gleichmäßige Steuerung unter Einhaltung des jeweils als Sollwert vorgegebenen, der gewünschten Drehzahl oder Leistungsaufnahme entsprechenden Motorstroms.

Bei der bekannten Einrichtung erhält der Motor bei unter dem Sollwert liegendem Motorstrom eine zwar lückenlose, aber doch diskrete Folge von Motorstromimpulsen konstanter Frequenz und Impulsbreite. Dies bedeutet grundsätzlich eine Verringerung der maximal möglichen Leistung, und außerdem können durch die sehr häufigen Schaltvorgänge der beiden Thyristoren unerwünscht hohe Anteile von HF-Streusignalcn in die Schaltung gelangen.

Es ist bei Impulssleuerungen, bei denen bei konstanter Frequenz der zeilliche Abstand der Steuerimpulse und damit die Motorimpulsbreite verändert wird, bekannt (»fördern und heben«, 1964, S. 388 bis 392), im Bereich zu kleiner Impulsbreiten die Zündimpulse und im Bereich zu kleiner Impulspausen die Löschimpulse zu unterdrücken, so daß man in einem Fall mit Motorstrom Null und im andern Fall mit maximalem Motorstrom fährt. Dies gilt aber nur für die beiden Grenzbereiche des Regelbereichs, also z. B. bei ganz niedergedrücktem oder ganz losgelassenem Steuerpedal eines Fahrzeugs, während im normalen Regelbereich Zünd- und Löschimpulse in regelmäßiger Folge, wenn auch in veränderlichem Zeitabstand, den Thyristoren zugeführt werden, so daß auch hier die obenerwähnten Nachteile auftreten. Außerdem ist bei der bekannten Schaltung eine Sicherung gegen übermäßiges Ansteigen des Motorstroms nicht von selbst gegeben, sondern erfordert zusätzliche schaltungstechnische Maßnahmen.

Aufgabe der Erfindung ist es, eine Einrichtung der eingangs genannten Art so zu verbessern, daß die maximale Leistung des Motors gesteigert und im ganzen Regelbereich die Zahl der Schaltvorgiinge der Thyristoren verringert wird, und damit eine wirksame und in größerem Bereich veränderbare Steuerung des Motors möglich ist.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß zwischen dem Impulserzeuger und dem Steuereingang des Löschthyristors ein Sperrglied angeordnet ist, das durch jeden vom Steuerglied zum Hauptthyristor durchgelassenen Steuerimpuls derart gesteuert ist, daß es die Zufuhr mindestens des jeweils nächstfolgenden Steuerimpulses zum Löschthyritor unterdrückt.

Hierdurch wird erreicht, daß bei unter dem Sollwert liegendem Motorstrom der Hauptthyristor dauernd durchgezündet bleibt, so daß man maximale Stromzufuhr zum Motor erhält und der vorgegebene Sollwert rasch erreicht wird. Trotz vorgegebener fester Frequenz und festem Zeitabstand der Steuerimpulse erhält man Motorstromimpulse von wesentlich niedrigerer Frequenz und größerer Breite, die sich selbsttätig an die jeweiligen Belastungsbcdingungen anpassen. Auch die in die Schaltung gelangenden HF-Streuimpulse werden wesentlich herabgesetzt. Die Anordnung verbindet somit die Vorteile der verlustfreien und flexiolen Impulssteuerung mit den

Vorteilen der ein größeres Drehmoment liefernden kontinuierlichen Speisung des Motors.

Das Sperrglied kann beispielsweise so ausgebildet ii-in, daß der beim Durchgang eines Steuersignals eintretende Potentialanstieg ein datier oder einen Schalter, z. B. in Form eines Steueriransistors, steuert, tier die Zufuhr eines oder n^hrerer Steuersignale zum Löschthyristor sperrt oder ableitet.

Line Auslührungsfoini tier Urfindung wird im folgenden an I land tier Zeichnung beschrieben. Diese »o zeigt eine Batterie I, tieren positive und negative Klemme mit einer positiven Leitung 2 Iv.w. einer negativen Leitung 3 verbunden sind, l'.in Gleichslroin-Rcihenscliiußinotor mit einem Anker4 und einer Feldwicklung5 liegt in Serie mit einer aus einer einzigeil Windung bestehenden Wicklung 6, einem I lauptlhyrislor 7 und der Primärwicklung 8 eines Transformators zwischen ilen I eitungen 2 und 3.

Wenn tier I Iauplthyristor 7 leitentl wird, fließt Strom im Motorstromkreis so lange, bis tier llaupl- ao thyristor? wieder nichtleitend gemacht wird. Die Löscheinrichtung besieht aus einer bekannten Anordnung (belgische Patenlschrill (iS-H)S7) mit einem I .öschlhyrislor 21, dessen Anode über einen Löschkoiulensator22 mit tier Anode ties I Iauptlhyristors 7 »ekoppell ist. Die Kathode ties Lösehihyristors 21 ist unmilielbai mit tier Kathode des I lauptlhyristors 7 und über die Primärwicklung8 ties Transformators 25 mit tier ".egativen Leitung.) verbunden. Die Aiv.nle ties I .ösch.thyrislors 21 ist außerdem über eine Diode 23. die Sekundärwicklung24 und tlie Primärwicklung ü des Transformators 25 auch mit tier negativ en I eilung .1 verbunden.

Wenn tier i InuptlhyiisUii 7 leitend wird, wird der I .oschthyristor 21 nichtleitend gemacht, und tier Löschkontlensator 22 nimmt eine entsprechende Spannung an, die tlurch die Wirkung ties Translormators 2fi in ,Abhängigkeit von einem tlurch seine Primärwicklung 8 laufenden Stromimpuls verstärkt wird. Ein Rückfluß der Ladung auf die Platten des Lösclikondensators 22 wird durch die Diode 23 verhindert. Wenn tier l.ösehlhyristor 21 leitend wird, wird tier I laupithyrislor 7 tlurch tlie Umladung ties Löschkontlensalors 22 in bekannter Weise nichtleitend.

Durch tlie Zufuhr eines Stcueisignals /um i!auptlhyris!or7, tlas diesen leilentl macht, wird gleichzeitig die Zufuhr eines Löschsignals, welches den l.öschlliyristoi 21 leitentl machen würde, verhindert.

Die Steuersignale bestehen aus abwechselnd erzeugten positiven Impulsen an den Ausgängen 27 und lt\ eines instabilen Multivibrators 29. Dieser Multivibrator 29 ist asymmetrisch; die positiven Impulse am ,Ausgang 27 sind wesentlich kürzer als tlie am .Ausgang 28; tlas Verhältnis kann in tier Größenordllung LS liegen. Der Ausgang27 l'ührl über eine glättende WC-Schaltung 30 und einen Kondensator 31 zu einem ohmschen Widerstand 32, tier einen Teil eines Spannungsteilers bildet, zu dem auch eine Wicklung 33 und ein ohmscher Widerstand 34 gehören; zu '"' letzterem liegt ein Kondensator 35 parallel. Die Wicklung 33 ist in bekannter Weise (belgische Patentschrift 6K4O87) auf einen Schenkel eines sättigbares Magnetkernes 36 gewickelt, wobei aiii einem alitieren Schenkel theses Kernes tlie aus nur einer Windung ^lj-^r> bestehende Wicklung 6 angeordnet ist. Wenn tier Magnetkern 36 gesättigt ist, ist die Impedanz der Wicklung 33 niedrig, und tier Durchgang eines Steu-

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45 ersignals an dem Spannungsteiler vorbei m dem Ilaupithyristor7 wird imtcibimden. Die zur Sättigung erforderliche Slioinslärke des Molorsiromes kanu verändert weiden tlurch Verändern der Stellung eines beweglichen Permanentmagneten 37 im Magnetkreis des Magnetkerns 36.

Wenn tlie Impedanz tier Wicklung33 verhältnismäßig hoch ist, kann ein positiver Impuls vom Ausgang 27 zu einer Triggersehaltung 38 gelangen, die aus zwei Transistoren 3') und 40 besieht. Der Kollektor des zweiten Tiansistors 40 ist über einen ohmschen Widerstand 41 und eine Diode 42 mit tier Sleueielektrode 62 ties I lauplthyrislors 7 verbunden. Der 1 lauptthyrislor 7 wird leitend gemacht mittels eilies Zündimpulses, tier erzeugt wird in Abhängigkeil von der Vorderflankc eines entsprechenden positiven Impulses des instabilen Multivibrators 29 und der länger ist als dieser positive Impuls auf Grund einer positiven Rückkopplung über einen Kondensator 57.

Positive Impulse, the am Ausgang28 auftreten, werden einer I ngger.scfialttmg-43 zugeführt, die im wesentlichen aus zwei Transistoren 44 und 45 besieht, wobei tier Kollektor ties Transistors 45 mit tier Steuerelektrode 63 ties Loschthyrislors 21 verbunden ist. Zündimpulse werden erzeugt in Abhängigkeit von tier Vordcrl'lanke eines entsprechenden positiven Impulses am Ausgang 28. Die Impulse am Ausgang 28 können jetloch vor Urreichen tier Tnggerschaltung43 erfiiiilungsgemäl.'i abgeleitet werden, wenn ein als Sperrglied dienender Sleuei transistor 46 l.'itentl wird. Der Sleueriraiisislor46 ist mit seinem Kollektor an ilen Umgang47 tier Tnggerschaliuiig4.i gekoppelt und mit seinem Limiter mil einer negativen Leitung 48 veihunden, tlie zusammen mit einer positiven I.eilung49 tlie Spannung für diesen Teil tier Schaltungsanordnung lielert, während seine Basis über einen ohmschen Widerstand 50 mit der negativen Leitung 48 und außerdem mit dem Kollektor ties Transistors 40 verbunden ist.

Wenn somit der I Iauptlhyristor7 leitentl wird, wird auch der Steuertransistor 46 leitend, und die Zufuhr des nächstfolgenden Löschsignals zur Triggerschaltung 43 und damit zum Löschthyristor 21 wird verhindert. Zu dem Zeitpunkt, in dem normalerweise der Steuerimpuls für den Löschthyristor 21 erzeugt werden würde, ist ein Steuerimpuls für den Hauptthyristor 7 noch vorhanden, und der Stcuertransistor 46 ist noch leitend.

Uin Kondensator SI und eine Zenerdiode 52 halten die Spannung /wischen den Leitungen 48 und 49 konstant. Wenn aus irgendeinem Grunde diese Spannung zu stark abfallen sollte, können die Steuersignale vom Ausgang 27 die Triggersehaltung 38 nicht mehr er-1 eichen, tla sie über die Dioden 53 und 54 abgeleitet werden, von denen die Diode 54 mit dem gemeinsamen Punkt einer Zenertliode55 und eines ohmschen Widerslandes 56 verbunden ist, die in Serie zwischen ilen Leitungen 48 und 49 liegen. Hierdurch wird tier Durchgang von Steuerimpulsen zu geiinger Stärke seihiiulerl und damit eine Beschädigung des I Iauptlhyristors 7 vermieden und ebenso tlas Zünden ties Hauptthyristors 7 ohne Zündung ties Loschthyrislors 21. da beide Thyristoren im allgemeinen verschiedene Kennlinien haben.

Line negative Rückkopplung wird vom Kollektor ties Transistors 40 über einen Kondensator 57, eine Diode 58 und einen ohmschen Widerstand 59 an den Kondensator 35 gelegt, der dementsprechend aufge-

laden wird, wodurch die Impedanz der Wicklung 33 effektiv vergrößert wird. Diese negative Rückkopplung ist proportional zur Übcrtragungsfrequenz der Steuerimpulse: Hei einer gegebenen Umstellung des Permanentmagneten 37 nimmt die Rückkopplung entsprechend der Leistungsaufnahme des Motors zu. Hierdurch wird die Verwendung eines kleineren Thyristors für eine gegebene Ausgangsleistung ermöglicht und ein größeres Maß an Steuerung des Motors erzielt.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

Claims (5)

I 933 Patentansprüche:

1. Einrichtung zur Impulssteuerung eines /.wischen einer Gleichstromquelle und einem Gleich- _rj strommotor angcordnel.cn Hauptthyristors und eines diesem zugeordneten Löschthyristors, mit einem Impulserzeuger /ur fortlaufenden und jeweils abwechselnden Erzeugung von im festen Zeitverhältnis zueinander stehenden Sleuerimpul- _ni sen für den Ilauptthyristor und den Löschthyristor und mit einem zwischen dem Impulserzeuger und dem Steuercingang des 1 lauptthyrislors liegenden Steuerglied, das die Zufuhr von Steuerimpulsen zum Hauptthyristor unterdrückt, wenn _(r der Motorstrom über einem einstellbaren Wert liegt, dadurch gekennzeichnet, daß zwischen dem Impulserzeuger (.18) und dein Stcuereingang des Löschthyristors (21) ein Sperrglied angeordnet ist, das durch jeden vom Steuer- .,„ glied (32, 33, 34, 36, 37, 6) zum Haiiptlhyristor (7) durchgclasscnen Steuerimpuls derart gesteuert ist, daß es die Zufuhr mindestens des jeweils nächstfolgenden Steuerimpulses zum Löschthyristor (21) unterdrückt. „₅

2. Einrichiung nach AnspruchI, dadurch gekennzeichnet, daß das Sperrglied ein Gatter oder einen Schalter aufweist, das bzw. der die Zufuhr eines oder mehrerer Steuersignale /um Löschlliyrisior (21) sperrt oder ableitet. _3Q

3. Einrichtung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß als Sperrglied ein Steuertransistor (46) dient.

4. Einrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß eine Schalteinrichtung zum Erzeugen von Signalen, die langer sind als die Steuersignale, für die Betätigung des Sperrgliedes vorgesehen ist.

5. Einrichtung nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Schalteinrichtung aus einem Transistor (40) besieht.