DE2145134C - Amphtudenstabilisierter Zwei phasengenerator - Google Patents

Description

sinusförmiger und frequenzvariabler Wechselspan- Eine besonders einfache Ausführung ergibt sich bei

nungen, wie sie häufig z. B. als Sinus-Kosinusgeber 5° einer Ausgestaltung der Erfindung dadurch, wenn die

auf dem Gebiet der Steuer-, Regel- und Analogrechen- Ausgangssignale der Integratoren jeweils auf ihre

technik benötigt werden. Eingänge gegengekoppelt und diese in mitkoppelndem

Bei einem nach den USA.-Patentschriften 3 419 815 Sinne von den zugeordneten Ausgangssignalen des

und 3SOOO31 bekannten amplitudenstabilisierten Vektoranalysators beaufschlagt sind.

Oszillator, welcher aus zwei hintereinander angeord- 35 Eine andere Ausgestaltung der Erfindung besteht

neten Integratoren besteht, sind die einzelnen Inte- darin, daß die Ausgangssignale des Vektoranalysators

gratoren mit Ruckkopplungsschleifen versehen, in auf die Eingänge der zugeordneten Integratoren jeweils

die das Amplitudenfehlersignal multiplikativ einge- über Multiplizierer mitgekoppelt sind, deren andere

speist wird. Damit ändert sich aber der Koppelgrad Eingänge mit dem Ausgang eines PI-Reglers verbunden

bzw. die S'erstärkung in der Rückkopplungsschleife in *<> sind, der eingangsseitig mit der Differenz zwischen

Abhängigkeit von den Amplituden der Integratoraus- einer konstanten Größe unrl der am Ausgang des

gangsspannungen, was den Nachteil hat, daß das eine Integralreglers auftretenden Spannung beaufschlagt

Amplitudenänderung in Richtung auf den zu stabili- wird. Durch den Integralanteil des PI-Reglers wird der

sierenden Wert bewirkende Rückkoppelsignal so Einfluß etwa bei den Bauelementen des statischen

abhängig ist von der Ausgangssignalamplitude der 65 Zweiphasengenerators vorhandener Nichtlinearitäten

Integratoren, daß insbesondere bei kleinen Amplituden kompensiert,

eine Änderung nur sehr langsam vonstatten gehen kann. Die Erfindung sei im folgenden an Hand der Figuren

Die vorliegende Erfindung stellt sich die Aufgabe, näher erläutert.

₁ ** ^F * ⁸" * ^{aind die um 90}°

orthotonain^o ^ZweiP^hasengenerators als die orthogonalen Komponenten eines mit der Winkelgeschw.nd.gkeit ω umlaufenden Drehvektors vom Betrag A und dem Phasenwinkel « dargestellt. Mittels

S SS⁰"T^{rden nUa in einer noch}

Γι ? "J? ^aen ^¹'** ^SP^an" <TfnnH ™« ^Und, u^{2 2Wei S}P^an"»"gen

Hen AmnlSS^T'T"· "^¹* ~ ^unabhang'g von den oSnn^nι ^PhaseasP™"™W Al und /12 J SKfi ^K°^mP^onenten «ines stets in Richtung i ^'Senden Einheitsvektors vom Di ferenz S H ^terhin ^{WIrd die} Jeweilige Differenz zwischen den Komponentenspannungen des Vektoranalysators und den Phasenspannungen des Zweiphasengenerators als Korrekturgröße benutzt um den Betrag des Drehvektors A dem Wert 1 d h ' dem Betrag des zuvor erwähnten Einheitsvektors auszugleichen

«^ Eingangsgröße verschwindet, dann erreicht die ⁱⁿ Fig.-2 dargestellte Anordnung ihren stationären, d. h. abgeglichenen Zustand, wenn die Beziehung eilf

' (AiIxV + (AVx? = E = 1

^Die Ausgangsgröße des PI-Reglers 14 entspricht ^dann genau dem Betrag Λ des durch die Komponentenspannungen Λ1 und Λ2 beschriebenen Drehvektors bzw. der Amplitude dieser Komponentenspannungen, während bei diesem selbsttätig herbeigeführten stationären Zustand an den Ausgängen der Quotientenbildner 8 und 9 bzw. den Ausgangsklemmen 17 und 18 Spannungen der Größe

Al

Al

= cos α und

Al

—-

= sin a

erscheinen
ei »meinen.

^,-^ ^Der

T^ ^rOtierenden

T ^^,i*^{11 AUS}-⁶^'¹? l^{hrer Ampli}-

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""bequem ^{an Semem}

im Vall eines ro7irHr ^

WinSlJSchwfn^t ^r°^tierenden _PGenerators mit der ΪΪΑΪδΙ' beaufschlagt und gibt an

elektrisch JSSÄ 1 Ϊ,Τ', ^{Um 9}°

ίηΛΤΓΗ ρ"⁶'⁵ .^We _c ^chselsP^annun-

„ S nf Amphtuden beheb.g schwan-

dei_E^än«klem Abgänge 4 und 5 sind mit

ton VA vefbunderⁿFin H I ''"v ^^ktoranaly^sast an sirh ,,? H η ^derartiger Vektoranalysator

941 3l' iek^nn, H κ ft'" ⁰^ ^e8^unS^sschrift bndnern'sund i· ι π - η"' ^- ^Quotienten-Aus^n JnTnn A ,,Dividendeneingange von den ieneralo rs2 hZf "h. _t λ ^2 des Zweiphasen-Eil ?⁸ werden Die Ausgänge der

i H^Un r^rden^ ^{miUelS 7Weier}

d M ff? 13 addiert werden. Dem

Formefnes ArIH f- t ^S "· ~ ^beisP'^{elsWeise in}

IZSZTi? r T 1 ^{ISt Weite}r^hL" ^{nOch eme}

sich dati f,m "I ^subtrakt!^v/^u^^ührt· ^Es «oll

d M κ,'" Tr",¹"¹⁸, ^hM^deIn· ^Der 2.f I".^{Form de} _a ^s PI-Reglers 14, dessen Aus-

f Sd 9 verbunZ⁰ iT⁸n^ngepi^dp^r Q¹¹⁰^?!¹^

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r/nmL ^{Γ B}^^renzu _f ^p^^d!°^' ^{der se}'»^e Ausgangs-

S«J wl \ 1 ⁸ ι ^ßrenZt "^{lld S0} "^Ur

positive Werte dieser Ausgangsspannung zuläßt.

Wird die Ausgangsgroße des PI-Reglers 14 mit χ bezeichnet und berücksichtigt man die bekannte Tatsache daß die Ausgangsgröße eines PI-Reglers sich erst dann nicht mehr verändert, wenn die Summe Spannungen mit stabilisierter Amplitude abnehmen.

^{In Fi}ß· ^{3 ist eine} Anordnung dargestellt, mit welcher nicht nur die Amplituden der Komponenten ^{an den} Ausgangsklemmen 17 und 18 des Vektor^a"^a'ysators VA stabilisiert sind, sondern auch die Ausgangsspannungen Al und Al des Zweiphasengenera^{tors 2}' Sicher im dargestellten Fall in an sich bekannter Wei.se aus zwei in einer Schleife hintereinander ange^ordneten Integratoren 19 und 20 besteht, denen jeweils Multiplizierer 21 und 22 vorgeordnet ist, wobei die zweiten Eingänge dieser Multiplizierer mit der Eingangsklemmt 3* verbunden ist,an welcher eine die Ausgangsfrequenz des Zweiphasengenerators bestimmende Gleichspannung ω anliegt. Die Ausgangsspan-™ng Al des Zweiphasengenerators und die mit ihr

gleichphasige Ausgangsspannung cos« des Vektoranalysator VA weide feinem Mischglied 23 zugeführt ""d dort miteinander verglichen. Die Ausgangsgröße des Mischgliedes 23 wirkt über ein Proportionalglied mit beliebig wählbarem Verstärkungsfaktor auf den

« Eingang des Integrators 19, und es wird je nach Amplitude dieser beiden Spannungen der gegenkoppelnde Einfluß der Ausgangsspannung cos« des Vektoranalysator oder der miikoppelnde Einfluß der Ausgangsspannung Al überwiegen, und zwar so lange,

^{bis die} Ausgangsgröße des Mischgliedes 23 zu Null _{geworden is}! I ^& _{K die} Beziehung gilt cos a = ^l. ^{Damit sind} ^ ^ Ausgangsspannung Al und die Ausgangsspannung _cos α amplitudengleich. In analoger Weise finde? ei.« Nachführung der Amplitude

« ^der an der Klemme 5 erscheinenden Ausgangsspannung

*^{2 des} Integrators 20 auf de,, Amplitudenwert der aS ^der Klemme 18 auftretenden Ausgangsspannung

_sin α des Vektoranalysators VA statt.

Bemerkenswert ist, daß die zusätzlich den Eingang

der Integratoren beaufschlagenden, eine Amplituden-" verstellung bei den Spannungen Al und Λ2 bewirkenden Größen cos α - ^l und sin « - Λ2 gerade dann am grfißten werden, wenn eine groDe Amplitudendifferenz bezüglich der Ausgangsspannungen des

S₅ Zweiphasengenerators und denen desVektoranalvsators besteht, wodurch ein rasches und vor allem sicheres Anschwingen des statischen Zweiphasengenerators 2 gewährleistet ist

Die in F i g. 4 dargestellte Variante unterscheidet sich von der nach Fig. 3 dadurch, daß die an der Ausgangsklemme 16 ausgegebene, der Amplitude der Wechselspannungen Ai bzw. /f2 proportionale Größe als Istwert einer Betragsrcgelung herangezogen wird, welche mittels eines Pl-Rcglcrs 25 erfolgt. Als Sollwert ist diesem eine konstante Spannung E vom Betrag 1 zugeführt. Der Ausgang des Betragsreglers 25 ist den ersten Eingängen zweier Multiplikatoren 26 und 27 zugeführt, welche an ihren anderen Eingängen mit den Ausgangsfpannungcn cos α bzw. sin α des Vektoranalysatc'S verbunden sind. Die Ausgänge der Multiplizierer 26 und 27 speisen nun zusätzlich auf die Eingänge der Integratoren 19 und 20 so 4angc einen ampiitudenverstellcnden Zusatzstrom ein, bis die Amplitude der Ausgangsspannungen ΛI und Al der Amplitude der Ausgangsspannungcn des Vekloranalysators VA exakt angeglichen ist. Es läßt sich zeigen, daß auch bei der in I·' i g. 4 dargestellten Anordnung die den Integratoren 19 und 20 eingegebene Zusatzgröße eine lineare Funktion der Amplitudendifferenz der Spannungen Al und cos α bzw. Al und sin α ist, so daß sich auch hier ein sichere* und vor allem schnelles Anschwingen ergibt, wobei zusätzlich hinzukommt, daß infolge der Integralwirkung des Betrag'.reglers 25 auch noch ein fehlerhaftes Arbeiten der Multiplizierer 21 und 22 kompensiert werden kann.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

Claims (4)

bei Einrichtungen der eingangs genannten Art eine Patentansprüche: schnellere Amplitudenstabilisierung zu /"-eichen. Ge löst wird diese Aufgabe erfindungsgemaß durch einen

1. Einrichtung zur Erzeugung zweier amplituden- e^nem Zweiphasengenerator nachgeordneten Vektorstabilisierter, um 90° elektrisch gegeneinander ver- 5 analysator, der aus zwei Quotientenbildnern besteht, setzter sinusförmiger und frequenzvariabler Wech- deren quadrierte Ausgangsspannungen addiert und mit selspannungen, gekennzeichnet durch einer konstanten Größe im Eingang eines Integraleinen einem Zweiphasengenerator (2) nachgeord- regiere verglichen werden, wobei dessen ausgang mit neten Vektoranaiysator (VA), der aus zwei Quo- den Divisoreingängen der Quotientenbiioner vertientenbildnern (8, 9) besteht, deren quadrierte io bunden ist. Dadurch wird unabhängig von der jewei-Ausgangsspannungen addiert und mit einer kon- !igen Amplitude der Ausgangsspannungen des Zweistanten Größe (E) im Eingang eines Integral- phasengenerators eine konstante Ausgangsspannungsreglers (14) verglichen werden, wobei dessen Aus- amplitude am Ausgang des Vektoranalysators erzwungan<* mit den Divisoreingängen der Quotienten- gen, so daß der Zweiphasengenerator selbst an sich bildner verbunden ist. 15 nicht mehr auf einen ganz bestimmten AmpUtuden-

2. Einrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekenn- wert stabilisiert werden muß, sondern nur innerhalb zeichnet, daß der Zweiphasengenerator (2) in an eines weiten, durch die Anspiech- bzw. Ubersteuesich bekannter Weise aus zwei in einer Schleife rungsgrenzen des Vektoranalysators bestimmten Amhintereinander angeordneten Integratoren (19, 20) plitudenbereich zu arbeiten braucht.

besteht und die Eingänge der Integratoren linear ao Bei Oszillatoren, d. h., bei statischen Zweipnasen-

abhängig von der Differenz zwischen jeweils einer generatoren der zuvor erwähnten bekannten Art kann

Ausgangsgröße des Vektoranalysators (cos α bzw. es infolge der zuvor erwähnten Abhängigkeit des eine

sin α) und der dieser jeweils zugeordneten Aus- Amphtudenverstellung bewirkenden Rückkoppelsig-

gangsgröße des Zweiphasengenerators (Al bzw. nals vom Amplitudenwert zu erheblichen Verzöge-

Al) zusätzlich beaufschlagt sind. 35 rangen beim Anschwingen des Oszillators kommen.

3. Einrichtung nach Anspruch 2, dadurch ge- Um auch das Anschwingen zu beschleunigen und urn kennzeichnet, daß die Ausgangssignale der Inte- die Amplitude der Ausgangsspannungen des Zweigratoren (19, 20) jeweils auf ihre Eingänge gegenge- phasengenerators ebenfalls auf einen konstanten Wert koppelt und diese in mitkoppelndem Sinne von zu halten, wird gemäß einer Weiterbildung der Erfinden zugeordneten Ausgangssignalen des Vektor- 30 dung vorgesehen, daß der Zweiphasengenerator in an analysators (VA) beaufschlagt sind. sich bekannter Weise aus zwei in einer Schleife hinter-

4. Einrichtung nach Anspruch 2, dadurch ge- einander angeordneten Integratoren besteht und die kennzeichnet, daß die Ausgangssignale des Vek- Eingänge der Integratoren linear abhängig von der toranalysators (VA) auf die Eingänge der züge- Differenz zwischen jeweils einer Ausgangsgröße des ordneten Integratoren (19, 20) jeweils über Multi- 35 Vektoranalysators und der dieser jeweils zugeordneten plizierer (26, 27) mitgeknppelt sind, deren andere Ausgangsgröße des Zweiphasengenerators zusätzlich Gingänge mit dem Ausgang eines PI-Reglers (25) beaufschlagt sind. Dieser Ausgestaltung liegt der verbunden sind, der eingangsseitig mit der Differenz Gedanke zugrunde, die Amplituden der Phasenzwischen einer konstanten Größe und der am Ais- spannungen des Zweiphasengenerators den Amplitu gang des Integralreglers (14) auftretenden Span- *o den der diesen jeweils zugeordneten Ausganesspannung beaufschlagt wird. nungen des Vektoranalysators nachzuführen. Damit

ergeben sich Verhältnisse, wie sie typisch für eine

lineare Regelung sind: Beim Anschwingen, d. h., ausgehend vom Amplitudenwert Null an wird sich beim 45 Zweiphasengenerator das maximale Amplitudenver-

Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf eine Stellsignal einstellen und sich dann linear mit der

Einrichtung zur Erzeugung zweier amplitudenstabili- Annäherung an den Amplitudenwert der Ausgangs-

sierter, um 90° elektrisch gegeneinander versetzter, spannungen des Vektoranalysators verringern,