DE2214857A1 - Method and circuit arrangement for approximately continuous regulation by means of an electrical two-point controller - Google Patents
Method and circuit arrangement for approximately continuous regulation by means of an electrical two-point controllerInfo
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Description
8035 Gautlng O 0 1 / Q C 78035 Gautlng O 0 1 / Q C 7
27.f8arz 1972 Heberlein & Co AG, 9630 WattWil (Schweiz)February 27, 1972 Heberlein & Co AG, 9630 WattWil (Switzerland)
Verfahren und schaltungsanordnung zur annähernd stetigen Regelung mittels eines elektrischen ZweipunktreglersMethod and circuit arrangement for approximately continuous regulation by means of an electrical two-point controller
Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur annähernd stetigen Regelung einer Regelstrecke mittels eines elektrischen Zweipunktreglers, welcher einen Jeweils für eine Halbwelle der als Stellgrösse vorgesehenen Betriebsspannung durch Steuerimpulse mit einer über einem bestimmten Schwellwert liegenden Amplitude aktivierbaren elektrischen Schalter, aufweist, sowie einem Fühler zur Beeinflussung der Amplitude der Steuerimpulse in Abhängigkeit von der Kegelabweichung und eine schaltungsanordnung zur Durchführung des Verfahrens. Es sind Regelverfahren bekannt, bei welchen ein an Wechselspannung betriebener Thyristor durch Steuerimpulse beaufschlagt wird, deren Amplitude durch den Fühler des Regelkreises derart bestimmt wird, dass lediglich beim Auftreten einer Regelabweichung ein Zünden des Thyristors und •fein Stroinfluss durch da« von diesem versorgte Stellglied eriolgt«. Trotz ues Vorteils, welcher diesem Verfahren insbesondere infolge de-r Ermöglichung einer berührungslose«The invention relates to a method for the approximately continuous regulation of a controlled system by means of an electrical two-point controller, which has an electrical switch that can be activated by control pulses with an amplitude above a certain threshold value for one half-cycle of the operating voltage provided as the manipulated variable, and a sensor for influencing the amplitude the control pulses as a function of the cone deviation and a circuit arrangement for carrying out the method. Control methods are known in which a thyristor operated on alternating voltage is acted upon by control pulses, the amplitude of which is determined by the sensor of the control loop in such a way that the thyristor is only fired when a control deviation occurs, and the actuator supplied by it causes the thyristor to ignite «. Despite ues advantage that this method r de-especially as a result enabling contactless "
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Steuerung des Thyristors durch den Fühler innewohnt, hat es eich als wünschenswert erwiesen, die Ueberschwingneigung und Totzeiten aufweisende Zweipunkt-Regelung (On-Off Betrieb) bei Beibehaltung der Impulsansteuerung des als Schal« ter arbeitenden Thyristors in eine annähernd stetige Regelung umzuwandeln»Control of the thyristor by the sensor is inherent, it has proven to be desirable, the overshoot tendency and dead times having two-point control (on-off operation) while maintaining the impulse control of the switch " to convert the working thyristor into an almost continuous control »
Erfindungsgemäsa wird dies auf einfache Weise dadurch gelöst, dass der Schwellwert für die Aktivierung des Schalters periodisch zwischen einem Mindest- und einem Höchstwert schwankend ausgesteuert wird.According to the invention, this is achieved in a simple manner in that the threshold value for the activation of the switch is controlled to fluctuate periodically between a minimum and a maximum value.
fühlersensor
disch von den vom/beeinflussten Steuerimpulsen eine ebenfalls abnehmende Anzahl von Steuerimpulsen zur Zündung des Thyristors, so dass der Energieinhalt der geschalteten elektrischen Wechselgrössen stetig geregelt wird, ohne dass der schaltungsmässige Aufwand wesentlich erhöht und die . hochfrequenten Störungen einer Anschnittsteuerung auftreten würden.from the control pulses influenced by / a likewise decreasing number of control pulses for the ignition of the Thyristor, so that the energy content of the switched electrical alternating quantities is continuously regulated without the circuit complexity increases significantly and the. high-frequency disturbances of a gate control would occur.
Erfindungswesentlich ist dabei ganz allgemein der Vergleich der Steuerimpulse mit einem periodisch schwankenden wert, welcher vorteilhaft fUr rfie Schwellwertveränderung des Schalters Verwendung findet. Dabei ist es jedoch nicht wesent?. .Ich, ob im praktischen Ar.wendun9r.fall regelmässig ujjf r dt λ £"hw< .!.iwert oöer inter dom Schwc-llwerl liegende Impulse Luc σ;ί ο Aktivierung des Schaltern heThe comparison of the control pulses with a periodically fluctuating value, which is advantageously used for changing the threshold value of the switch, is very generally essential to the invention. However, it is not essential. .I will check whether, in practical use, regularly ujjf r dt λ £ "hw <.!. Iwert oöer inter dom Schwc-llwerl pulses Luc σ; ί ο activation of the switch he
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werden. Ebenfalls kann es vorgesehen werden, den Schwellwert periodisch vom Mindest- sum Höchstwert ansteigen zu lassen.oder aber diesen jeweils von Höchst- «um Mindestwert au reduzieren.will. Provision can also be made for the threshold value to rise periodically from the minimum sum maximum value let. or reduce this in each case from maximum to minimum value au.
Das erfindungsgemässe Verfahren lässt sich besonders einfach mittels einer Schaltungsanordnung dadurch realisieren, dass eine steuerschaltung zur Abgabe von Schaltimpulsen an den Schalter vorgesehen ist» deren einer Eingang mit den fühler verbunden ist und deren anderer Eingang von einem Generator, vorzugsweise einem Sägezahngenerator, mit periodisch alternierender Spannung beaufschlagt wird, und dass die Steuerschaltung derart ausgelegt ist, dass den Schal-'ter aktivierende Impulse ausschliesslich beim Anliegen von Fühler-Impulsen mit einer bestimmten Mindest-Aroplitude, deren Grenzwert von Jeweiligen Augenblickswert der Generator-Spannung bestimmt wird, abgegeben werden, wobei zweckmässigerweise der schalter ein Thyristor ist, dessen Steuerelektrode mit dem Ausgang der Steuerschaltung ver- * bunden ist.The method according to the invention can be implemented particularly easily by means of a circuit arrangement in which that a control circuit is provided for the delivery of switching pulses to the switch »one input with the sensor is connected and whose other input is acted upon by a generator, preferably a sawtooth generator, with periodically alternating voltage, and that the control circuit is designed in such a way that the switch activating pulses only when Sensor pulses with a certain minimum amplitude, whose limit value is determined by the instantaneous value of the generator voltage, the switch is expediently a thyristor whose Control electrode is connected to the output of the control circuit.
t * *· schaltung zur Impulserzeugung, welche derart an die Steuer schaltung gekoppelt ist, dass der Kopplungsgrad durch den Fühler in Abhängigkeit von der Regelabweichung bestimmt wird, lässt »ich die periodische Schwellwertveränderung besonders einfach d&nn erreichen, wenn die steuerschaltung ein Verstärker, vorzugsweise ein Transistorverstärker ist, t * * · circuit for pulse generation, which is coupled to the control circuit in such a way that the degree of coupling is determined by the sensor as a function of the control deviation, the periodic threshold value change can be achieved particularly easily if the control circuit has an amplifier, preferably one Transistor amplifier is
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für dessen periodisch schwankende Spannungsversorgung der Sägezahngenerator vorgesehen ist· Eine weitgehende Regelungckonetanz auch bei Spannungeschwankungen lässt sich erfindungsgeraHss dadurch erreichen, dass die Triggerschal-· tungen und der Sägezahngenerator an die gleiche Spannungsquelle angeschlossen sind, so dass beim Absinken der Versorgung sspannung gleichzeitig mit dem Absinken der Triggerimpulse eine derartige Reduzierung der Sägezahnspannung eintritt, dass die Impulsverringerung durch Schwellwerti.nhebung des Transistorverstärker kompensiert wird.the sawtooth generator is provided for its periodically fluctuating voltage supply according to the invention in that the trigger switch lines and the sawtooth generator are connected to the same voltage source, so that when the supply voltage drops, this type of reduction in the sawtooth voltage occurs at the same time as the trigger pulses drop it occurs that the pulse reduction is compensated for by raising the threshold value of the transistor amplifier.
Oer Erfindungsgegenstand gewährleistet damit auf einfachste Weise eine stetige Regelung ohne Ueberschwingen und Totzeiten, wobei insbesondere auch die neue Kombination und Unterkombination der anwendung findenden Merkmale wesentlich ist·The subject matter of the invention thus ensures, in the simplest possible way, constant regulation without overshoot and dead times, including in particular the new combination and sub-combination of the features that are used is essential
Die Erfindung ist im folgenden in einem AusführungsbeispieX anhand der Zeichnungen näher erläutert. Es zeigen;The invention is explained in more detail below in an exemplary embodiment with reference to the drawings. Show it;
Fig. 1 ein Blockschaltbild einer erfindungsgemMsaen Schaltungsanordnung, 'Fig. 1 is a block diagram of a device according to the invention Circuit arrangement, '
Fig· 2 ein Diagramm der wesentlichen Spannungs- und Stromverläufe undFig. 2 is a diagram of the essential voltage and Current curves and
Fig. 3 ein detailliertes Schaltbild einwr /r.ordnung η? L der. J-ierkmülcr· der Eriindunq.Fig. 3 is a detailed circuit diagram of the order η? L the. J-ierkmülcr · der Eriindunq.
?09843/067S? 09843 / 067S
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Figur 1 ist ein Brückengleichrichter 2 über einen widerstand !,welcher das Stellglied darstellt, an eine nicht dargestellte Spannung«quelle angeschlossen. Der Brückengleichrichter 2 liefert die Betriebsspannung für Sägezahngenerator 3, Impulsgeber 4 sowie Steuerschaltung und ist durch Thyristor* 6 derart überbrückt, dass bei dessen Zünden der widerstand 1 von einem Strom entsprechender Höhe durchflossen wird.Figure 1 is a bridge rectifier 2 via a resistor!, Which represents the actuator, to a voltage source (not shown) connected. Of the Bridge rectifier 2 supplies the operating voltage for sawtooth generator 3, pulse generator 4 and control circuit and is bridged by thyristor * 6 in such a way that its Ignition the resistor 1 is traversed by a current of a corresponding amount.
Der Impulsgebor 4 liefert zu Beginn jeder Halbwelle Impuls« an die Steuerschaltung 5, deren Amplitude durch Fühler 7 bestimmt wird. Sofern die3e Impulse Über einem bestimmten ' Schwellv/ert liegen, werden durch die Steuerschaltung 5 jeweils Zündimpulse an den Thyristor 6 abgegeben. Die Höhe des Schwellwertes wird dabei durch die /Oigenblicksspannung des Sägezahngenerator 3 bestimmt, wobei mit zunehmender Generatorspannung der Schwellwert angehoben wird, so dass zum Beispiel Impulse geringer Amplitude zu Beginn des Sägez.öhns noch ein Zünden des Thyristors 6 bewirken, mit ansteigender Generatorspannung jedoch unterdrückt werden. Diese Zusammenhänge sind in Figur 2 zeitabhängig dargestellt, wobei deutlich ersichtlich wird, dass die Anzahl der durch den widerstand 1 fliessenden Stromhalbwellen mit kleiner werdenden Impulsen - also abnehmender Regelabweichung - kontinuierlich sinkt, womit eine annähernd stetige Regelung yewiihcielstet ist.The impulse generator 4 delivers impulse at the beginning of each half-wave « to the control circuit 5, the amplitude of which is determined by the sensor 7. Provided the 3 impulses are above a certain 'Schwellv / ert are, by the control circuit 5 in each case Firing pulses delivered to the thyristor 6. The level of the threshold value is determined by the visual voltage of the sawtooth generator 3 is determined, the threshold value being raised as the generator voltage increases, so that For example, pulses of low amplitude at the start of the saw still cause the thyristor 6 to fire, but are suppressed as the generator voltage increases. These relationships are shown in Figure 2 as a function of time, it can be clearly seen that the number of current half-waves flowing through the resistor 1 is also included decreasing impulses - i.e. decreasing control deviation - continuously decreases, making an approximately steady one Scheme is yewiihcielstet.
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Figur 3 zeigt ein schaltbild einer derartigen Anordnung, bei welcher der Impulsgeber 4 durch einen, die komplementären Transietaren 10 und 11 sowie Zenerdiode 12 aufweisenden Schmitt-Trigger gebildet wird, widerstände 2Q, 21,Figure 3 shows a circuit diagram of such an arrangement, in which the pulse generator 4 is formed by a Schmitt trigger having the complementary Transietars 10 and 11 and Zener diode 12, resistors 2Q, 21,
22 dienen der Vorspannungserzeugung, während Kondensator22 are used to generate bias voltage, while capacitor
23 die Spannungsversorgung während den Nulldurchgängen der Versorgungsspannung Übernimmt· Öle vom Schmitt-Trigger erzeugten Ausgangsimpules werden Über Primärwicklung 13a und Sekundärwicklung 13b eines Transformator8 13 an Ein- , gangswiderotand 25 der Steuerschaltung 5 weitergegeben, wobei der Kopplungsfaktor des'Transformators 13 dutch den nicht dargestellten Fühler des Regelkreises beeinflusst wird. Der sägezahngenerator 3 weist als seitbestimmendes Bauteil einen Kondensator 14 sowie eine Vierschichtdiode 15 auf, welche die Basis von Transistor 16 über Vorwiderstands-Korabination' 24 derart ansteuern, dass ein periodischer Sägezahnimpuls an den Kollektor des Transistors 17 der Steuerschaltung 5 abgegeben wird. Diese periodische ' Anhebung des Kollektorpottntials bewirkt jaw«ils ein Sinken des Ausgangssignals über Widerstand 26 bei gleichem Eingangssignal, so dass die durch den ale Trennstufe geschalteten Transistor 18 über Spannungsteiler 19 an den Thyristor 6 abgegebenen Zündiinpulse mit steigender Sägezahnspannung bis unter den zur Zündung erforderlichen Grenzwert absinken. Kondensator 27 gewährleistet dabei die Spannungsversorgung der Steuerschaltung 5 nach dem Durchschalten des Schmitt-Trigger3.23 takes over the voltage supply during the zero crossings of the supply voltage · Oils from the Schmitt trigger generated output pulses are via primary winding 13a and secondary winding 13b of a transformer 8 13 at input, output resistance 25 passed on to the control circuit 5, where the coupling factor of the transformer 13 is dutch not shown sensor of the control loop is influenced. The sawtooth generator 3 has as a side-determining Component a capacitor 14 and a four-layer diode 15, which control the base of transistor 16 via series resistor coordination 24 in such a way that a periodic sawtooth pulse is sent to the collector of transistor 17 the control circuit 5 is output. This periodic ' Raising the collector potential causes a decrease in the output signal via resistor 26 with the same value Input signal, so that the transistor 18 switched by the ale isolating stage via voltage divider 19 to the Thyristor 6 firing pulses emitted with increasing sawtooth voltage to below that required for firing Lower limit value. Capacitor 27 ensures the voltage supply of the control circuit 5 after the switching through of the Schmitt trigger3.
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Claims (10)
der Steuerschaltung (5) verbunden ist.3. Circuit arrangement according to claim 2, characterized in that a thyristor (6) is provided as a switch, the control electrode of which is connected to the output
the control circuit (5) is connected.
Spannungsversorgung der Sägezahngenerator (3) vorgesehen ist.4. Circuit arrangement according to claim 3 with a trigger circuit for generating pulses, which is coupled to the control circuit in such a way that the degree of coupling is determined by the sensor as a function of the control deviation, characterized in that the control circuit (5) is an amplifier, preferably a transistor, is, for its periodically fluctuating
Power supply to the sawtooth generator (3) is provided.
Applications Claiming Priority (1)
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