DE2102088A1 - Steuerimpulsgenerator fur elek tnsche Energiewandler - Google Patents
Steuerimpulsgenerator fur elek tnsche EnergiewandlerInfo
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Description
101 Bl.Murat, Paris 16eme, Frankreich
Steuerimpulsgenerator für elektrische Energiewandle?
Die Erfindung bezieht sich" auf einen Steuerimpul3generator
für die Erzeugung der Steuerimpulse für die steuerbaren Gleichrichterelemente eines Energiewandlers, der eine
Gleichspannung in eine Sinusschwingung gegebener Frequenz umwandelt.
Bekannte Energiew.-i-ndler dieser Art enthalten einen oder
mehrere dreipolige Schwingkreise in !-Schaltung, die
jeweils aus zwei induktiven Zweigen und einem kapazitiven Zweig bestehen, sowie gesteuerte Gleichrichter, welche
die induktiven Zweige der Reihe nach mit einer Gleichspännungsquelle
verbinden. Das Zünden des stromführenden Zustande dieser Gleichrichter muß in einer vorbestimmten
Reihenfolge und mit einer gewählten Frequenz erfolgen.
Die bekannten Steuerimpulsgenerator für diese Zündimpulse
ermöglichen die Bildung von Impulsen mit genau bestimmter Dauer und genau bestimmter Frequenz aus einem sinusförmigen
Steuersignal. Ein Übertragungssteuersignal steuert die Übertragung der Zündimpulse zu dem Energiewandler baw.
.das Sperren dieeer Zündimpulse, wodurch die Folgefrequene
und die Dauer der von dem Energiewandler abgegebenen Signale
Lei/Ba
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definiert wird.
Diese bekannten Steueritnpulsgeneratoren erfordern die
Verwendung von zwei verschiedenen Signalen. Jferner enthalten
a ie keine Filterung für Störsignale, welche unerwünschte Auslösungen der Gleichrichter des Energiewandlers verursachen
können.
Das Ziel der Erfindung ist die Beseitigung dieser Nachteile.
Ein Steuerimpulsgenerator für elektrische Energiewandler mit steuerbaren Gleichrichtern, wobei der Steuerimpulsgeneratcr
ein periodisches Pilotsignal empfängt mit einer 2 n-Phasen-Generatorschaltuog, die durch Synchro nielerimpulse
synchronisiert ist und an ihren 2n Ausgängen Rechtecksignala
abgibt, von denen jedes gegen das folgende um TC /n versetzt ist, einer Synchronigierimpulserseugerachaltung,
welche aus dem Pilotsignal die Synchronisierimpulse für die
2c~Phasen-Generatorschaltung erzeugt, Impulsformerschaltungen,
welche die Steuerimpulse aus den 2n Rechtecksignalen bilden, und mit einer an die Inpalsfοtsoerschaltungen angeschlossenen
Übertragungssteuerschaltung, welche den Durchgang der
Steuerimpulse zuläßt ader sperrt, ist nach der Erfindung dadurch gekennzeichnet, üaS die Synchronisierimpulserseuger-Bchaltung
Impulsbildungsschaltungen enthält, die die Synchronisierimpulse auf Grund desPiltosignals bilden, sowie Torschaltungen,
welche an die Impulsbildungsschaltungen angeschlossen sind und die Synchronisierimpulse zu der 2n-Phasen-Generatorschaltung
übertragen, und zwei monoßtabile Hultlvibratorschaltungen, die derart hintereinander an die
ImpulsbiIdungsschaltungen angeschlossen sind, daß die zweite
monostabile Multivibratorschaltung durch die Rückkehr der
ersten monostabilen Multivibratorschaltung zur Abgabe
eines öffnungssignals zu den Torschaltungen ausgelöst wird.
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Die Erfindung wird an Hand der Zeichnung beispielshalber ;
beschrieben·Darin zeigeni , Λ
Pig.1 das Blockschema eines Steuer!tnpul»generatorβ bekannter
Ä-rt,
Fig.2 das Blockschere des erfindungsgemäBen Steuer impuls generators,
Fig.3 Zeitdiagramme zur Erläuterung der Wirkungsweise der
Schaltung von Fig.2 und
Fig.4 ein Ausfuhrungsbeispiel eines Bestandteils des Steuerimpulsgenerators
von Fig.2·
Fig.1 zeigt einen Steuerinpulsgenerator bekannter Art oit
2n (im vorliegenden Fall 4) Ausgängen, wobei η die Zahl der Paare von steuerbaren Gleichrichtern let, die in den
Energiewandler enthalten sind, dee der Steuerimpulsgenerator
zugeordnet ist* Serartige Snerglewandler sind beispielsweise
in der französischen Patentschrift 1 599 042 beschrieben.
Biese Ausgänge liefern Zünäiepulee gewählter Frequenz, die
son einem Ausgang zun folgenden zeitlich versetzt sind« g
Zu diesem Zweck wird ein sinusförmiges Pilotsignal A einer
Schwellenschaltung 1, beispielsweise einer Schmitt-Kippschaltung zugeführt, die es ' in ein Rechtecksignal der
gleichen Frequenz umwandelt. An den Ausgang der Schwellenschaltung 1st eine Differenzierschaltung 2 angeschlossen,
welche die erhaltenen Impulse dem Synchronisiereingang einer Generatorschaltung 3 mit 2n ( im vorliegenden
Fall η = 2) Phasen zuführt, die an ihren Ausgängen 2n Rechtecksignale der gleichen Frequenz abgibt, von denen
jedes gegen das folgende um 1f/n versetzt ist.
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Diese Generatorschaltung kam beispielsweise η parallelgeechaltete
bistabile Kippschaltungen enthalten· Die vier Ausgänge der Genera torschaltang 3 sind mit Differenzierschaltungen
4« 5» 6, 7 verbunden, die ihrerseits an
Integrierverstärker 8, 9» 10, 11 angeschlossen sind, wobei alle diese Schaltungen die Aufgabe haben, die Steuerimpulse
zu formen, d.h. ihre Amplitude und ihre Dauer in Abhängigkeit von den zu steuernden Gleichrichtern festzulegen.
Außerdem wird die Speisung der Integrierverstärker 8, 9, 10, 11 durch eine Schaltung 12 gesteuert, die ein
Übertraguogssteuersignal ü empfängt. Somit wird der Durchgang
der Steuerimpulse zu dem Energiewandler durch die Schaltung 12 zugelassen oder verhindert.
Ein Nachteil dieses Systems mit zwei Steuersignalen A
und U besteht darin, daß es beim Einschalten des Generators notwendig ist, das Anlegen des Signals U gegenüber dem Anlegen
des Signals A zu verzögern.Ferner ist es bei dieser Anordnung nicht möglich, für die Steuerimpulse eine Phasenlage
aufrecht zu erhalten, die in genauer Beziehung zu der
Phase des Pilotsignals A steht', was beispielsweise dann sehr störend ist, wenn mehrere Energiewandler zu einem gemeinsamen
Sendesystem zusammengefaßt werden sollen, weil die Nichteinhaltung
der Phase dann Verformungen des Sendediagramms des Systems nach sich zieht. Ferner können evtl.auftretenäe,
sogar vereinzelte Störsignale ein unerwünschtes Auslösen des Steuerimpuligenerators und damit des Energiewandlers
verursachen.
Fig.2 zeigt schematisch einen Steuerimpulsgenerator nach
der Erfindung, der von diesen Nachteilen frei ist. Ein einziges sinusförmiges Pilotsignal A dient zur Bestimmung
der Sendefrequenz und der Folgefrequenz und der Dauer der Sendung infolge des Erscheinens und Verschwindens
dieses Signals A.
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Soweit Schaltungsteile mit denjenigen von Fig.1 übereinstimmen,
sind sie mit den gleichen Bezugszeichen versehen·
Das sinusförmige Pilotsignal A wird einem Eingangsschwingkreis 13 zugeführt, dem ein gesättigter Verstärker 14 mit
zwei Ausgängen nachgeschaltet ist, der das Pilotsignal in zwei gegenphasige Rechtecksignale B und C umwandelt.
Man könnte auch zwei Schmitt-Kippschaltungen anstelle des Verstärkers 14 verwenden. Die Signale B und C werden
zu zwei Differenzierschaltungen 15 Uüf« 16 gesshickt, ·
die Impulse E bzwi D au einer SummierSchaltung 17 liefern.
Dieser ist ein erster mono stabiler Multivibrator 18 naohgesshaltet, der seiaerasits an einen sv?eiten tnoaostabileri
Multivibrator 19 amgeschlosBecist, der üurch
Sie Hisst er flanke der von Ses ssoaostabilen Haiti vibrator
gelieferten Iapulse ausgelöst wird.
Die Aiiisgsrygssisr '-3 H dss Esaostabilen MalfciTibraicrs
werden js^eile t ^. S-l;iga.ng tc;i zwei forachultUDgen 23
und 24· sugefül.ri-; ■" /■■ ^nfiiiQii liagänge dieser Torschaltungen
empfasgsß die Ispai. - --"i- τοπ Xiifferenzierschaltuagen
and 22 abgegeben weedr:-, ö"t£ ^η üii* Ausgänge eiuer bistabile«
Kippschaltung 2D aügßsefelossöii sioa» die von den
Ausgangsimpulsen D unä S äer Differenzierschel·ιögen 16
und 15 gesteuert wird. Die /Jiagänge der Sorsehaltungen
und 24 sind mit den Synchronieiereingängen dsr ¥ierphasen-Generatorschaltung
3 verbunden*
Die Speisung der Integrierverstärker 8, 3, 10, 11 vorzugsweise voö. einer Schaltung 25 gesteuert, die an
ihrem Eingang 250 ein Signal empfängt, dae den Betrieb
des Energiewandlers berücksichtigt. Wenn in diesem Betrieb Mängel auftreten, unterbricht die Schaltung 25 die Speisung
•der Integrierverstärker.
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Diese Anordnung arbeitet in folgender Weise, wobei auch auf die Zeitdiagramme von Fig.3 Bezug genommen wird:
Das sinusförmige Signal A wird an den Schwingkreis 13
angelegt, dessen Bemessung das nutzbare Frequenzband des Signals A bestimmt und es durch Verschiebung der
Mittelfrequenζ ermöglicht, die Phase des dem gesättigten
Verstärker 14 zugeführten Signals einzustellen. Der gesättigte Verstärker wandelt dieses Signal in zwei
Rechteoffslgnale B und G um. Nach .Differentiation durch
die Schalt u age η 16 und 17 erhält mao die Impulse D baw« Bf
die alle zur Auslösung des monoatabilen Multivibrators
über öio SummieracLaltung 17
Der Multivibrator 18 liefert ein Signal G, wobei die Dauer
des instabilen iiustanäs t1 let. Pie Hiaterflaolce der Signale G
steuert rite Auslösung ties eweifceu Multivibrators 19, der
eic* Auisgeogseigoal H liefert, wobei die Dauer des instabilen
Erstand s tUsses Multivibrators t^ ist.
Andrerseits liefert die bistabile Kippschaltung 20, die
durch äi« Impulse I) ία den Zustand 1 gebracht und dur-;;b.
die Impulse E in den Zustand 0 zurückgestellt wird,z«yi
gegeaphasige Rechtecksignale F1 aod I0*
Durch Differentiation dieser Signale in den Differenzier™
schaltungen 2I und 22 werden die Impulse D und B wiederhergestellt*
Der Vorteil der Schaltungen 20, 21 und 22 besteht
darin, dad die Störsignale beseitigt werden, die
gegebenenfalls dem Signal A und damit den Impulsen D und B anhaften.
Die Torachaltungen 23 und 24 empfangen soait das Signal H
als öffnungBSteuersignal* Wenn währe&d dee Anleger^ 3i»f:
Impulses H ein Impuls D + E an einer äerlorschalt * j.gvn 2*
und 24 erscheint, wird er au der Oeneratorschaltung ? übertragen·
Außerhalb der Impulse E findet keine übertragung
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der Impulse D und E durch die Torschaltungen 23, 24 statt.
Venn also die Frequenz der Impulse D + E so bemessen ist, daß der Impuls, der auf den den monostabilen Multivibrator
auslösenden Iepuls folgt, nach einer Zeit erscheint, die
kleiner als t^ ist, wird er von den Torschal tungen 23 und 24
nicht übertragen, weil diese noch nicht geöffnet sind. Ebenso wird er nicht tibertragen, wenn er nach einer Zeit erscheint,
die größer als t^+ t„ ist, weil dann die Torschaltungen bereits
wieder geschlossen sind.
Durch die Hintereinanderschaltung der beiden Multivibratoren
18 und 19 ist es daher möglich, einerseits (durch die Zeit t^)
die obere Grenze des Frequenzbandes zu bestimmen, in «eichem
sich das Signal A befinden muß, damit eine Auslösung stattfindet, und andrerseits (durch lie Zeit t^ + t2) die untere
Grenze dieses Frequenzbandes festlegen. Die obere Begrenzung des Frequenzbandes, in dem Steuerimpulse geliefert werden,
ermöglicht die Berücksichtigung der Zeit, welche die Gleichrichterelemente brauchen, um vom stromführenden
Zustand in den gesperrten Ziötand zu gehen, damit diesen
Gleichrichtern keine Zündimpulse mit zu großer Frequenz geliefert werden·
Der monostabile Multivibrator 18 kann vorzugsweise mit einem Element versehen sein, welches das Auslösesignal
während der Zeit sperrt, in der er sich in seinem instabilen Zustand befindet, damit jede Gefahr einer ungewollten
Auslösung des Multvibrators 19 oder der Torschaltungen 25,
24 beseitigt wird.
Der Multivibrator 18 kann durch zwei hintereinandergeschaltete
monostabile Multivibratoren ersetzt werden,
bei denen die Gesamtdauer des instabilen Zustandes
gleich t.j ist, wobei der zweite monostabile Multivibrator
durch die Hinterflanke des Ausgangssignals des ersten
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raonostabilen Multivibrators ausgelöst wird, und eine
Torschaltung bewirkt, daß der erste monostabile Multivibrator erst dann erneut ausgelöst werden kann, wenn
der zweite monostabile Multivibrator in seinen stabilen Zustand zurückgekehrt ist. Diese Schaltung hat den Forteil,
daß den MuIt!vibratoren eine ausreichende Erholungszeit
für die Rückkehr in den stabilen Zustand gegeben wird, wenn *ie Auslöseimpulse D + E in einem Zeitabstand
liegen, der sehr nahe bei t.. ist.
Durch die untere Begrenzung für das Frequenzband des Signals A ist es möglich, jede Gefahr zu beseitigen,
daß die Gleichrichter des Energiewandlers infolge von
großen Änderungen der Lastimpedanz des Energiewandlers zerstört werden, welche durch die Verwendung von zu
niedrigen Frequenzen verursacht werden können; ferner kann jede unerwünschte Auslösung infolge von Niederfrequenzschwingungen
vermieden werden, die bei jeder plötzlichen Unterbrechung des Pilotsignals A erscheinen.
Die Generatorschaltung 3 wird durch die über die Torschaltungen
23 und 24 übertragenen Impulse synchronisiert und liefert dann an ihren vier Ausgängen die Rechtecksignale
I, J, K, L, die gegenseitig um TC/2 phasenverschoben
sind. Nach: aem Durchgang durch dieDifferenziersc.haltungen
4» 5, 6, 7 erhält man die Impulse M, N, O bzw* P, und
die Integrierverstärker 8, S1 10, 11 liefern dann die
Steuerimpulse Q, R, S bzw. I. Die Integrierverstärker 8, 9, 10, 11 ermöglichen die Abgabe von Impulsen geeigneter
Amplitude und Dauer für eine richtige Auslösung der in dem Energiewandler verwendeten gesteuerten Gleichriehterelemente.
Es wäre auch möglich, diese Impulse mit Hilfe von monostabilen Multivibratoren zu erhalten, die an die
Ausgänge des Generators 3 angeschlossen sind, und denen einfache Leistungsverstärker nachgeschaltet sind.
BAD ORIGINAL -| Q 9 8 37/ 1 1 2 8
Aus den Diagrammen von Fig.3 ist klar erkennbar, daß bei jedem
Erscheinen des Signals A der erste den Multivibrator 18 auslösende Impuls nicht zu den Synchronisiereingängen des
Generators 3 übertragen wird. Es ist daher notwendig, daß ein zweiter Impuls gleichzeitig mit dem vom Multivibrator
19 gelieferten Impuls H erscheint, damit eine Auslösung des Generators 3 erfolgt. Diese Besonderheit ergibt den
großen Vorteil, daß jede veninzelte Störung am Eingang des Systems unterdrückt wird, ohne daß eine ungewollte
Auslösung des Energiewandlers stattfindet.
Pig.4 zeigt eine mögliche Ausführungsform der Schaltung 25»
welche die Speisung der Integrierverstärker 8, 9» 10, 11 steuert.
Diese Schaltung empfängt an ihrem Eingang 250 eine vom
Energie wand ler abgenommene Kontroll spannung. Sie enthält
eine Integrieranordnung 252, die über eine Zenerdiode
mit der Steuerelektrode eines steuerbaren Gleichrichterelements 254 verbunden ist.
Das steuerbare Gleichrichterelement 254 ist parallel zu
einer Gleichspannungsquelle 255 geschaltet. M
Wenn die Kontrollspaonung den festgelegten Schwellenwert
überschreitet, wird das Gleichrichterelement infolge
der Zenerdiode stromführend, wodurch die Speisung der Integrierverstärker unterbrochen wird. Die Verwendung
der Integrieranordnung verhindert die Unterbrechung der Speisung infolge von vorübergehenden Signalen, welche
das Kontrollsignal beeinträchtigen.
Die Erfindung ist natürlich nicht auf das dargestellte und beschriebene Ausführungsbeispiel beschränkt«
Patentansprüche 109837/1128 ^
Claims (7)
1.) Steuerimpulsgenerator für elektrische Energiewandler
mit steuerbaren Gleichrichtern, wobei der Steuerimpulsgenerator ein periodisches Pilotsignal empfängt, mit einer
2n-Phasen-Generatorschaltung, die durch Synchronisierimpulse
synchronisiert ist und an ihren 2nAusgängen Rechtecksignale abgibt, von denen jedes gegen das folgende umTT'/n
versetzt ist, einer Synchronisierimpulserzeugerschaltung, welcne aus dem Pilotsignal die Synchronisierimpulse für die
2n-Phasen-Generatorschaltung erzeugt, ImpulsformerschaItungen,
welche die Steuerimpulse aus den 2nRechtecksignalen bilden,
und mit einer an die Impulsformerschaltungen angeschlossenen
Übertragungssteuerschaltung, welche den Durchgang der Steuer» impulse zuläßt oder sperrt, dadurch gekennzeichnet, daß d'io
Synchronisierimpulserzeugerschaltung Impulsbildungssehaltungen
(13, 14, 15, 16; 20, 21, 22) enthält, die die Synchronisierimpulse auf Grund des Pilotsignals (A) bilden,
sowie !Dorschaltungen (23, 24), welche an die Impulsbildungsschaltungen
angeschlossen, sind und die Synchronisierimpulse zu der 2n-Phasen~Generatorschaltung (3) übertragen,
und zwei monostabile MultivibratorschaItungen (18, 19)»
die derart hintereinander an die Impuls bild ungeschält ungen
(13, 14, 15, 16) angeschlossen sind, daß die zweite monostabile Multitribratorschaltung (19) durch die Rückkehr der
ersten monostabilen Multivibratorschaltung (18) zur Abgabe eines ÖffnungsSignaIs (H) zu den Torschaltungen (23, 24)
ausgelöst wird.
2. Steuerimpulsgenerator nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Impulsbildungsschaltungen erste Schaltungen (13, 14,
15, 16) enthalten, welche durch Differentiation des Pilotsignals
(A) Impulse (D, E) mit einstellbarer Phasenlage in Bezug auf das Pilotsignal liefern, und zweite Schaltungen (20,21,22),
die an die ersten Schaltungen angeschlossen sind, um die Synchronisierimpulse auf Grund der Impulse mit einstellbarer
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Phasenlage zu formen, und daß die hinteremndergeschaltejfeen
monostabilen Multivibratorachaltungen (18, 19) mit dea
Ausgang der ers<fcen Schaltungen verbunden sind.
3. Steuerimpulsgenerator nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet,
daß bei Verwendung eines sinusförmigen Pilotsignals (A)
die ersten Schaltungen einen Schwingkreis (13) enthalten, der das Pilotsignal empfängt und die Phase des von
ihm abgegebenen sinusförmigen Signals in Bezug auf die Phase des Pilotsignals bestimmt, und der zur Einhaltung
eines bestimmten Frequenzbandes des Pilotsignals dient, :
sowie eine Umwandlungsschaltung (14), die an den Schwingkreis angeschlossen ist, um das sinusförmige Signal in
zwei Rechtecksignale (B, C) umzuwandeln, und zwei Differenzierschaltungen (15, 16, ),die jeweils eines
der Eechtecfcaignale empfangen.
[. Sbeuerirapulagenerator nach einem der. Ansprüche 1 bis 3,
dadurch gekennzeichnet, daß die erste monostabile MuItivibratorschaltung zwei hintereinandergeschaltete
Multivibratoren enthält, von denen der zweite durch
die Hinterflanke der AusgangsSignaIe dea ersten Multivibrators
ausgelöst wird, sowie eine lorschaltungs- j
anordnung, welche die Auslösung des ersten MuItivibrators
nur dann zuläßt, wenn sich der zweite Multivibrator in seinem stabilen Zustand befindet.
5. Steuerimpulsgenerator nach Anspruch 2 oder 3» dadurch
gekennzeichnet, daß die zweiten Schaltungen der Impulsbildungsschaltungen
eine bistabile Kippschaltung (20) und zwei an die Ausgänge der bistabilen Kippschaltung
angeschlossene Differenzierschaltungen (21, 22) enthalten.
BAD ORIGINAL
10983?/11?8
6. S teuer iapu ie genera tor nach, einem der ve» ra ergebenden
Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß Sie iJbertragungasteuerschaltung
(25) eine gesteuerte Schaltung enthält,
«eiche die Speisang der I(impulsformerschaltungen (8, 9, 10,
11) zuläßt aod ein Kontrollsignal (250) empfängt.
7. SteuerimpulBgenerator nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet,
daS die gesteuerte Schaltung (Fig. 4-) eine Spannungsquelle (255),ein parallel zu der Spannungsquelle a Dge β chi oe se nee gesteuertes Gleichrichteidemeat
(254), eine das Kontrollsignal (250) empfangende Inte-
' grierschaltung (252) and eine zwischen dem Ausgang der
Integrierschaltung und der Steuerelektrode des gesteuerten öleichrichtereleeents angeschlossene Zenerdiode (253)
enthält.
8AO ORIGINAL
109837/1128
Applications Claiming Priority (1)
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- 1971-01-29 ZA ZA710584A patent/ZA71584B/xx unknown
- 1971-01-29 SE SE01094/71A patent/SE366437B/xx unknown
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| DE2648149A1 (de) * | 1976-10-25 | 1978-04-27 | Bosch Gmbh Robert | Steuerschaltung fuer netzgefuehrte stromrichter |
Also Published As
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|---|---|
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| BR7100332D0 (pt) | 1973-03-13 |
| NO132256B (de) | 1975-06-30 |
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