DE2405750C3

DE2405750C3 - Adaptive current regulator

Info

Publication number: DE2405750C3
Application number: DE2405750A
Authority: DE
Inventors: Lutz Dipl.-Ing. 6840 Lampertheim Bermann
Original assignee: BBC Brown Boveri AG Germany
Current assignee: ABB AG Germany
Priority date: 1974-02-07
Filing date: 1974-02-07
Publication date: 1979-07-19
Also published as: NL7501347A; IT1031463B; AT339431B; ATA86275A; DE2405750A1; CH574131A5; SE405290B; FR2260825B3; SE7501281L; FR2260825A1; DE2405750B2; GB1480437A

Description

Die Erfindung bezieht sich auf einen adaptiven Stromregler für einen Stromregelkreis mit einem Stromrichter als Stellglied und einer ohm'sch-induktiven Last als Regelstrecke, der einen Regclverstärker mit RC- Rückführung aufweist, dessen Eingang die Ist-Sollwert-Differenz zugeführt wird und dessen Regelverhalten beim Übergang vom lückenlosen zum lückenden Strom und umgekehrt über einen Signalbereichsmelder in der Weise einstellbar ist, daß bei nichtlückendem Strom Pl-Verhalten und bei lückendem Strom /-Verhalten des Regelverstärkers vorherrscht.The invention relates to an adaptive current controller for a current control loop with a converter as the actuator and an ohmic-inductive load as the control system, which has a control amplifier with RC feedback, the input of which is supplied with the actual target value difference and its control behavior during Transition from gapless to intermittent current and vice versa can be set using a signal range indicator in such a way that when the current is not interrupted, PI behavior and when the current / behavior of the control amplifier is discontinuous prevails.

Ein solcher Regelverstärker ist bekannt (Techn. Mitteilungen AEG-Telefunken 61, 1971, 7, Seite 371—374). Dem Verstärker dieses PUl- Reglers wird über einen ersten Eingangswiderstand der Stromsollwert und über einen zweiten, vorzugsweise gleich großen Eingangswiderstand der Stromistwert zugeführt. Der Verstärker weist zwei Gegenkoppelungskreise auf. Dabei wird ein Gegenkopplungskreis durch die Reihenschaltung eines Kondensators und eines Widerstandes und der zweite Gegenkoppelungskreis durch einen Kondensator gebildet, der mit zwei Schaltern in Reihe liegt. Die beiden Schalter des zweiten Gegenkopplungskreises sind an den Kondensator und den Widerstand des ersten Gegenkoppelungskreises angeschlossen. Beide Gegenkoppelungskreise stehen über einen Potentiometer und einen zweiten als Impedanzwandler dienenden Verstärker mit dem Ausgang des Regelverstärker in Verbindung.Such a control amplifier is known (Techn. Mitteilungen AEG-Telefunken 61, 1971, 7, pages 371-374). The current setpoint is fed to the amplifier of this PU1 controller via a first input resistor and the actual current value is fed to a second, preferably equally large input resistor. The amplifier has two negative feedback loops. A negative feedback circuit is formed by the series connection of a capacitor and a resistor and the second negative feedback circuit is formed by a capacitor which is connected in series with two switches. The two switches of the second negative feedback circuit are connected to the capacitor and the resistor of the first negative feedback circuit. Both negative feedback circuits are connected to the output of the control amplifier via a potentiometer and a second amplifier serving as an impedance converter.

Die Adaption dieses Reglers beinhaltet eine automatische Anpassung der Reglerdaten an die veränderlichen Streckendaten. In einem Stromregelkreis mit einem Stromrichter als Stellglied, z. B. für einen Antrieb, hängen die Daten der Regelstrecke, der ohmsch-induktiven Last, stark davon ab, ob der Gleichstrom (Ankerstrom) lückt oder nicht Sei nichtlückendem Strom ist die Strecke, bedingt durch die Induktivität, ein Tiefpaß erster Ordnung. Im Lückenbereich enthält die (Anker-) Stromregelstrecke keine Verzögerungsgüeder mehr bzw. die ohmsch-induktive Last erscheint als rein ohmscher Widerstand. Sein Widerstandswert hängt vonThe adaptation of this controller includes an automatic adaptation of the controller data to the changeable Route data. In a current control loop with a converter as an actuator, e.g. B. for a drive, the data of the controlled system, the ohmic-inductive load, depend heavily on whether the direct current (Armature current) gaps or not If the current is not gaps, the path is due to the inductance First order low pass. In the gap area, the (armature) current control system does not contain any delay elements more or the ohmic-inductive load appears as pure ohmic resistance. Its resistance value depends on

ίο der Induktivität und vom Verhältnis von Strom zu Stromlücke ab und ist wesentlich höher als der eigentliche ohmsche Kupferwiderstand. Um dieses Verhältnis von scheinbarem zu wirklichem Viderstand (Werte von 10 :1 sind möglich) sinkt die Kreisverstär-ίο the inductance and the ratio of current to Current gap and is significantly higher than the actual ohmic copper resistance. To this Ratio of apparent to real resistance (values of 10: 1 are possible)

kung im Stromregelkreis beim Übergang vom lückenlosen zum lückenden Strom. Mit anderen Worten: Im Lückebereich verschwindet der die Streckenzeitkonstante enthaltende Term im Nenner der Kreisverstärkung. Nach der Regelungstheorie ergibt sich aus dem vorgeschriebenen Verhalten der Strecke bekanntlich die Notwendigkeit einer Strukturumschaltung für den Stromregler.in the current control loop during the transition from uninterrupted to intermittent current. In other words: Im Gap area, the term containing the system time constant disappears in the denominator of the loop gain. According to the control theory, it is known that the prescribed behavior of the route results the need for a structure changeover for the current controller.

Es ist bekannt, die Strukturumschaltung in der Weise vorzunehmen, daß der Regler im nichtlückenden Bereich und während der Stromführung im lückenden Bereich ein /"/-Verhalten, dagegen in den Stromlücken des lückenden Bereichs ein /-Verhalten aufweist (DE-AS 19 57 599; Arne Buchsbaum in »Technische Mitteilungen« AEG-Telefunken 61 [1971] Heft 7, 60It is known the structure switching in the way make that the controller in the non-discontinuous area and during the current flow in the discontinuous Area on / "/ behavior, on the other hand in the power gaps of the gaping area has a / behavior (DE-AS 19 57 599; Arne Buchsbaum in »Technical Communications «AEG-Telefunken 61 [1971] issue 7, 60

jo [1970] Heft 6 und 59 [1969] Heft 6; DE-OS 22 20 663). Die P-Verstärkung des Reglers dient zur Kompensation der von der Induktivität (Ls) verursachten Verzögerung. Die Optimierung ist erreicht, wenn die Streckenzeitkonstante Ts — Ls/Rs (Rs = Kupferwiderstand) gleich derjo [1970] issue 6 and 59 [1969] issue 6; DE-OS 22 20 663). The controller's P gain is used to compensate for the delay caused by the inductance (Ls). Optimization is achieved when the system time constant Ts - Ls / Rs (Rs = copper resistance) equals the

r> Reglerzeitkonstante T_R = R ■ C wird (R = Rückführwiderstand, C = Integrierkondensator).r> controller time constant T _R = R ■ C becomes (R = feedback resistor, C = integrating capacitor).

In der Formel für die Kreisverstärkung kann der Term mit der Reglerzeitkonstanten des Reglers gegen den Term mit der Streckenzeitkonstanten gekürzt werden, so daß ein Produkt von einer /-Verstärkung von einem Term, der die kleinen Zeitkonstanten berücksichtigt (Istwertglättung, Totzeit des Stromrichters), übrig bleibt. Dieser Term bestimmt dann in einfach integrierenden Regelkreis, wie hoch die /-Verstärkung getrie-In the formula for the loop gain, the term can be compared with the controller time constant of the controller the term can be shortened with the system time constant, so that a product of a / gain of a term that takes into account the small time constants (actual value smoothing, dead time of the converter) remain. This term then determines in a simple integrating control loop how high the gain-driven

4") ben werden darf.4 ") may be practiced.

Im Lückenbereich muß wegen des Schwindens des die Streckenzeitkonstante enthaltenden Terms im Nenner der Kreisverstärkung theoretisch auch der die Reglerzeitkonstante enthaltende Term und damit dieIn the gap area, because of the shrinking of the term im The denominator of the loop gain is theoretically also the term containing the controller time constant and thus the

^r)0 P-Verstärkung verschwinden. Die übrigbleibende reine /-Verstärkung muß allerdings erhöht werden, weil im Lückbereich der statische Übertragungsfaktor l/U (Leitwert) der Strecke kleiner ist als bei nichtlückendem Strom. ^r ) 0 P gain disappear. The remaining pure / gain has to be increased, however, because in the gap area the static transfer factor l / U (conductance) of the path is smaller than in the case of non-gaping current.

Bei der praktischen Ausführung der Strukturumschaltung entstehen zwei Probleme:Two problems arise in the practical implementation of the structure switchover:

1. Stoßfreie Strukturumschaltung beim Regler,1. Bumpless structure switching at the controller,

2. Erfassung des Lückbetriebes.2. Detection of intermittent operation.

_b0 Eine bekannte Lösung sieht eine exakte Strukturumschaltung vor (DE-OS 22 20 663). F i g. 1 zeigt schematisch diese Lösung. _b0 A known solution provides an exact structure switch before (DE-OS 22 20 663). F i g. 1 shows this solution schematically.

In der Rückführung eines Verstärkers 1 liegt ein 3fach-Schalter 2. Es handelt sich um einen elektronisehen Schalter, der aus Transistoren aufgebaut ist. Die Rückführung ist mit einem relativ kleinem Rückführkondensator 3, einem größeren Rückführkondensator 4 und einem Rückführwiderstand 5 bestückt. An denIn the return of an amplifier 1 there is a 3-way switch 2. It is an electronic switch Switch made up of transistors. The feedback is with a relatively small feedback capacitor 3, a larger feedback capacitor 4 and a feedback resistor 5. To the

Eingang 6 für den Sollwert bzw. die Führungsgröße und den Eingang 7 für den Istwert ist ein weiterer Verstärker 8 mit Rückführwiderstand Sa angeschlossen. Weiterhin besitzen die Verstärker 1 bzw. 8 Eingangswiderstände 9 bzw. 9a und 10 bzw. 10a Another amplifier 8 with feedback resistor Sa is connected to input 6 for the setpoint value or the reference variable and input 7 for the actual value. In addition, the amplifiers 1 and 8 have input resistors 9 and 9a and 10 and 10a, respectively

Mit Schalterstellung 11 ist die /-Beschattung für den Lückbetrieb dargestellt. Der relativ kleine Rückführkondensator 3 bewirkt eine relativ große reine /-Verstärkung. Der größere Rückführkondensator 4 wird mit Hilfe des Verstärkers 8 so vorgeladen, daß bei einer Ums· haltung von Stellung 11 nach 12 die Ausgangsspannung des Regelverstärkers 1 keinen Sprung macht Hierzu müssen die Widerstände 9a, Wa und Sa exakt genauso groß wie die entsprechenden Widerstände 9, 10 und 5 sein. In Stellung 12 ist der Rückführkondensator 3 direkt mit der Reglerausgangsspannung beaufschlagt, so daß die Rückschaltung von Stellung 12 nach Stellung 11 stoßfrei ebenfalls abläuftWith switch position 11 the shading for intermittent operation is shown. The relatively small feedback capacitor 3 causes a relatively large pure / gain. The larger feedback capacitor 4 is precharged by means of the amplifier 8 so that, at a Ums · attitude of position 12:11, the output voltage of the control amplifier 1 does not jump makes this purpose, the resistors 9a, Wa and Sa must be exactly the same as the corresponding resistors 9, 10 and 5. In position 12 , the feedback capacitor 3 has the regulator output voltage applied directly to it, so that switching back from position 12 to position 11 also takes place smoothly

Bei einer weiterhin bekannten Lösung wird versucht das Problem der stoßfreien Umschaltung einfacher zu lösen, indem auf eine exakte Stnikturumschaltung verzichtet wird (DT-AS 19 57 599). Diese bekannte Schaltung ist schematisch in F i g. 2 dargestellt, wobei wiederum der elektronische Schalter 102 symbolisiert ist Der Grundgedanke dieser Schaltung ist daß ein Integrator naturgemäß keine sprunghaften Ausgangsspannungen liefern kann. Es ist daher ein Verstärker 108 vorgesehen, der mit dem Rückführkondensator als reinen Integrator arbeitet Wenn der Kondensator 100 durch den elektronischen Schalter 102 kurzgeschlossen ist so ist der Gegenkoppelungszweig über die Rückführwiderstände 103 und 104 unwirksam und für den ersten Verstärker 101 ergibt sich eine P-Verstärkung. Die Verstärker 101 und 108 bilden dann zusammen einen /-Regler mit hoher /-Verstärkung, wie er für einen Lückbetrieb benötigt wirdIn another known solution, the attempt is made to solve the problem of bumpless switchover in a simpler manner by dispensing with an exact structure switchover (DT-AS 19 57 599). This known circuit is shown schematically in FIG. 2, the electronic switch 102 being symbolized again. The basic idea of this circuit is that an integrator naturally cannot deliver any sudden output voltages. An amplifier 108 is therefore provided which works with the feedback capacitor as a pure integrator.If the capacitor 100 is short-circuited by the electronic switch 102 , the negative feedback branch via the feedback resistors 103 and 104 is ineffective and the first amplifier 101 has a P gain . The amplifiers 101 and 108 then together form a / controller with a high / gain, as is required for intermittent operation

Wenn der Kondensator 100 nicht kurzgeschlossen ist (gestrichelte Stellung des elektronischen Schalters 102), so soll der Verstärker 101 PD-Verhalten besitzen und beide Verstärker folglich P/-Verhalten aufweisen. Eine Durchrechnung ergibt daß das Übertragungsverhalten des Verstärkers 101 tatsächlich eine PDTi-Charakteristik aufweist Unter Berücksichtigung des nachgeschalteten reinen Integrators ergibt sich eine Reglerübertragungsfunktion mit P/71 -Charakteristik. Der Parameterbereich dieses Reglers ist durch die unterschiedlichen Anforderungen bezüglich des Widerstandswertes von 105 einerseits und der Widerstandwerte von 103 und 104 andererseits beschränkt. Außerdem muß das dynamische Verhalten des Reglers auf Grund der Begrenzung in der Spannung des Verstärkers 101 ungünstiger sein, als bei einem normalen PZ-Regler. Weiterhin summieren sich Drift- und Offseterscheinungen bei einer Hintereinanderschaltung von mehreren Verstärkern.If the capacitor 100 is not short-circuited (dashed position of the electronic switch 102), the amplifier 101 should have PD behavior and both amplifiers should consequently have P / behavior. A calculation shows that the transfer behavior of the amplifier 101 actually has a PDTi characteristic. Taking into account the pure integrator connected downstream, a controller transfer function with a P / 71 characteristic results. The parameter range of this controller is limited by the different requirements with regard to the resistance value of 105 on the one hand and the resistance values of 103 and 104 on the other hand. In addition, due to the limitation in the voltage of the amplifier 101 , the dynamic behavior of the controller must be less favorable than that of a normal PZ controller. Furthermore, drift and offset phenomena add up when several amplifiers are connected in series.

Aus der vorbeschriebenen Abweichung der Reglercharakteristik von einem reinen P/-Verhalten ergibt sich statt der mit exakter Strukturumschaltung erreichbaren nahezu idealen Sprungantwort eine etwas verschliffene Form, die regelungstechnisch vertretbar sein kann.From the above-described deviation of the controller characteristic from a pure P / behavior instead of the almost ideal step response that can be achieved with exact structure switching, there is something polished shape that can be justifiable in terms of control technology.

Ein Beispiel hierfür ist die aus der DE-AS 21 64 510 bekannte Schaltung, bei der zur Kompensation der stromabhängigen Induktivität z. B. einer Glättungs- oder Kreisstromdrossel eine stromabhängige Beeinflussung des Stromreglers vorgesehen ist Bei diesem Regler handelt es sich um einen reinen PAStromregler. Dem Verstärker des Stromreglers wird ein Stromsollwert und ein Stromistwert zugeführt Für die erwähnte P/-Beschaltung besitzt der Verstärker eine Rückführung, bestehend aus einem Widerstand und einem Kondensator. Das /?C-Glied ist direkt an den Eingang des Verstärkers angeschlossen, während es über einen Potentiometer mit dem Ausgang des Verstärkers verbunden ist Das zweite Ende des Potentiometers ist über einen Feldeffekttransistor an ein Bezugspotential anschließbar. Der Stromregler wirkt in der Weise, daß bei kleinen Stromistwerten der Potentiometer soAn example of this is that from DE-AS 21 64 510 known circuit in which to compensate for the current-dependent inductance z. B. a smoothing or circulating current choke, a current-dependent influence on the current regulator is provided for this The controller is a pure PA flow controller. A current setpoint is sent to the amplifier of the current controller and an actual current value supplied For the mentioned P / circuit, the amplifier has a feedback, consisting of a resistor and a capacitor. The /? C-member is right at the entrance of the amplifier, while it is connected via a potentiometer to the output of the amplifier The second end of the potentiometer is connected to a reference potential via a field effect transistor connectable. The current regulator works in such a way that with small actual current values the potentiometer so

ίο geregelt wird, daß das Maß der Rückführung verringert wird, so daß die Regelverstärkung ansteigt Bei großen Stromistwerten wird der Potentiometer so eingestellt daß die Rückführung maximal ist d.h. daß sich eine kleine Verstärkung ergibtίο it is regulated that the amount of return is reduced so that the control gain increases. The potentiometer is set in this way when the actual current values are high that the feedback is maximum, i.e. that there is a small gain

Für die Erfassung des Lückbetriebes sind ebenfalls unterschiedliche Lösungen bekanntDifferent solutions are also known for the detection of intermittent operation

Die Lückgrenze hängt ab von der Größe der Induktivität und von der Stromrichterwelligkeit der Gleichspannung, d.h. vom Steuerwinkel (s. Bild 7 der obengenannten AEG-Mitteilungen von 1970).The gap limit depends on the size of the inductance and the converter ripple DC voltage, i.e. from the control angle (see Fig. 7 of the AEG communications from 1970 mentioned above).

Bei der oben behandelten bekannten exakten Strukturumschaltung ist vorgesehen, den Stromistwert zu glätten und über einen Signalbereichsmelder auszuwerten. Hierbei bedingt die Verknüpfung mit dem Steuerwinkel den Aufwand für einen Funktionsbildner. Die Glättung des Stromistwertes wird deshalb erforderlich, weil der Signalbereichsmelder, der den Lückbereich vom lückenlosen Bereich zu unterscheiden hat eine eindeutige Meldung abgeben solL Damit die Glättung keine unzulässige Verzögerung verursacht ist das Filter für 300Hz (50Hz Netzfrequenz) selektiv und für Frequenzen über 500 Hz als Tiefpaß ausgeführt. Besonders das SelektivFilter bedeutet einen beträchtlichen Aufwand.In the case of the known, exact structure switchover discussed above, provision is made for the actual current value to smooth and to evaluate via a signal range indicator. The link with the Control angle the effort for a function builder. The smoothing of the actual current value is therefore necessary because the signal area detector that distinguishes the gap area from the gapless area has a The filter should provide a clear message so that the smoothing does not cause an inadmissible delay for 300Hz (50Hz mains frequency) selectively and for frequencies above 500 Hz as a low-pass filter. The selective filter in particular means a considerable amount of work.

Bei der durch Buchsbaum bekannten Lösung wird auf eine derartige vollkommene Identifikation verzichtet und ein einfacher Signalbereichsmelder eingesetzt, der den elektronischen Schalter, den Strukturumschalter, direkt steuert Die Funktion des elektronischen Schalters wird hierbei von einem einzigen Feldeffekttransistor übernommen.In the case of the solution known from Boxwood, such complete identification is dispensed with and a simple signal range indicator is used, which controls the electronic switch, the structure switch, directly controls The function of the electronic switch is controlled by a single field effect transistor accepted.

Bei Antrieben mit kleiner Leistung belastet der Aufwand für die Elektronik spürbar den Gesamtaufwand. Sofern die Antriebe eine kleine Ankerinduktivität aufweisen, ist man daher leicht geneigt die Optimierung des Reglers einfach auf den Lückbetrieb abzustimmen, weil bei festgebremster Maschine die Lückgrenze der oberen Stromgrenze recht nahe kommt. Bei großen Drehzahlen sinkt die Lückgrenze aber ab, so daß man hier schon bei kleinen Lastmomenten in den nichtlükkenden Strombereich gerät. Hier würde der Regler dann instabil werden. Der Reglerabgleich ist insbesondere deswegen erschwert, weil kleine Maschinen trotz geringer Ankerinduktivität oft aus Preisgründen ohne Glättungsdrossel betrieben werden.In the case of drives with a low output, the expenditure on electronics noticeably affects the overall expenditure. If the drives have a low armature inductance, one is therefore slightly inclined to optimize of the controller can be easily adjusted to intermittent operation, because when the machine is braked the gap limit of the comes very close to the upper current limit. At high speeds, however, the gap limit drops, so that one even with small load torques it gets into the non-gaping current range. Here would be the regulator then become unstable. The controller adjustment is particularly difficult because small machines despite low armature inductance can often be operated without a smoothing reactor for price reasons.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, einen Stromregler der vorausgesetzten Art mit niedrigem Aufwand zu schaffen, der einschließlich der Elemente für die vorgeschriebene Identifikation auf einem relativ kleinen Print untergebracht werden kann und sich dennoch durch eine gute Regeidynamik, insbesondere eine kleine Ausregelzeit, auszeichnetThe invention is based on the object of providing a current regulator of the type required with low To create effort, including the elements for the mandatory identification on a relative small print can be accommodated and still be characterized by good dynamics, in particular a small settling time

Die Lösung ist dadurch gekennzeichnet, daß in der Rückführung des Regelverstärkers die Verbindungsleitunfe des Rückführkondensators und des Rückführwiderstandes über eine Serienschaltung eines ohmschen Widerstandes mit geringerem Widerstandwert als dem des Rückführwiderstandes und eines vom Signalbe-The solution is characterized in that the connecting lines in the return of the control amplifier of the feedback capacitor and the feedback resistor via a series connection of an ohmic Resistance with a lower resistance value than that of the feedback resistor and one of the signal

reichsmelder gesteuerten elektronischen Schalters an ein Bezugspotential anschließbar ist, wobei im Lückbereich die /-Verstärkung des Reglers bei gleichbleibender P-Verstärkung erhöht wird.Reichsmelder controlled electronic switch a reference potential can be connected, with the / gain of the controller in the gap area remaining the same P gain is increased.

Bei einer Ausführungsform der Erfindung ist an den Steitereingang des ersten elektronischen Schalters außer dem Signalbereichsmelder ein zweiter elektronischer Schalter angeschlossen, der das Steuersignal zwischen den Stromlücken aufrechterhält.In one embodiment of the invention, the front input of the first electronic switch is connected In addition to the signal range indicator, a second electronic switch is connected that controls the control signal sustains between the current gaps.

Durch diese Beschallung wird in einfacher Weise erreicht, daß der Kondensatorstrom (Rückführkondensator) am Verzweigungspunkt nach dem Kirchhoffschen Gesetz aufgeteilt wird und über den Rückführwiderstand nur noch ein Bruchteii des Gesamtstromes fließen kann. Dadurch scheint die Kapazität des Rückführkondensators bei gleichen du/dt der Reglerausgangsspannung bezüglich der Rückführung verkleinert zu sein. Dies bewirkt eine vergrößerte /-Verstärkung. Through this sound it is achieved in a simple manner that the capacitor current (return capacitor) is divided at the branch point according to Kirchhoff's law and only a fraction of the total current can flow through the return resistor. As a result, the capacitance of the feedback capacitor appears to be reduced in relation to the feedback for the same du / dt of the controller output voltage. This causes an increased / gain.

Wenn zur Erfassung des Lückbereiches der elektronische Schalter, z. B. ein Feldeffekttransistor, direkt vom Signalbereichsmelder angesteuert wird (Buchsbaum, wie oben erwähnt), so ist zu beachten, daß das Steuersignal des Signalbereichsmelders nur geringfügig breiter sein kann, als die Stromlücken. Dies würde bedeuten, daß der elektronische Schalter in der Nähe der Lückgrenze kaum noch wirksam werden könnte. Daher kann an den Steuereingang des ersten elektronischen Schalters außer dem Signalbereichsmelder ein zweiter elektronischer Schalter angeschlossen sein, der das Steuersignal für den elektronischen Schalter zwischen den Stromlücken aufrechterhältIf to detect the gap area of the electronic switch, z. B. a field effect transistor, directly from Signal area detector is controlled (box tree, as mentioned above), it should be noted that the control signal of the signal range detector is only slightly can be wider than the power gaps. This would mean that the electronic switch is nearby the gap limit could hardly be effective. Therefore it can be connected to the control input of the first electronic Switch in addition to the signal range detector, a second electronic switch must be connected, the maintains the control signal for the electronic switch between the current gaps

Die Erfindung wird nachfolgend an Hand der in der Zeichnung dargestellten Ausführungsbeispiele näher erläutert. Es zeigtThe invention is explained in more detail below with reference to the exemplary embodiments shown in the drawing explained. It shows

F i g. 1 die vorbeschriebene bekannte Schaltung mit exakter Strukturumschaltung,F i g. 1 the known circuit described above with exact structure switching,

F i g. 2 die bekannte Schaltung nach Buchsbaum,F i g. 2 the well-known circuit according to Buchsbaum,

F i g. 3 schematisch die erfindungsgemäße Schaltung undF i g. 3 schematically the circuit according to the invention and

F i g. 4 die wesentlichen Elemente der erfindungsgemäßen Schaltung mit Stromregler und Signalbereichsmelder. F i g. 4 the essential elements of the circuit according to the invention with current regulator and signal range indicator.

In F i g. 3 sind für die einzelnen Schaltelemente weitgehend analoge Bezugszeichen wie in F i g. 1 gewählt. Die Schaltung hat folgende Wirkungsweise:In Fig. 3 are for the individual switching elements largely analogous reference numerals as in FIG. 1 chosen. The circuit works as follows:

Bei nichtlückendem Strom befindet sich ein elektronischer Schalter 202 in der strichliniert angedeuteten Stellung 212. Die normale Pl-Beschallung mit Rückführwiderstand 205 und Rückführkondensator 204 ist wirksam. If the current is not interrupted , an electronic switch 202 is in the position 212 indicated by dashed lines. The normal PI sound with feedback resistor 205 and feedback capacitor 204 is effective.

Die Umschaltung von 212 nach 211 bewirkt am Reglerausgang 214 keinen Spannungsstoß, weil durch den Nebenschlußwiderstand 213 keine sprunghafte Ladungsänderung am Rückführkondensator 204 verursacht werden kann. Da der Kondensatorstrom auf den Rückführwiderstand 205 und den Widerstand 213 nach dem KJrchoffschen Gesetz aufgeteilt wird, kann durch den größeren Ruckführwiderstand 205 nur noch ein Bruchteil des Gesamtstromes fließen. Dadurch scheint die Kapazität des Rückführkreises bei gleichen du/dt der Reglerausgangsspannung bezüglich der Rückführung verkleinert zu sein. Die /-Verstärkung um den Faktor (R 205 + R 213) / R 213 bei Schalterstellung 211 ist gegenüber der Stellung 212 größer.Switching from 212 to 211 does not cause a voltage surge at controller output 214 because the shunt resistor 213 cannot cause a sudden change in charge on feedback capacitor 204. Since the capacitor current is divided between the feedback resistor 205 and the resistor 213 according to KJrchoff's law, only a fraction of the total current can flow through the larger feedback resistor 205. As a result, the capacitance of the feedback loop appears to be reduced in relation to the feedback for the same dv / dt of the controller output voltage. The / gain by the factor (R 205 + R 213) / R 213 in switch position 211 is greater than in position 212.

F i g. 4 zeigt eine Ausführungsform der Erfindung mit Stromregler 215 und Signalbereichsmelder (Stromnullmelder) 216 (jeweils strichpunktierte Blöcke). Der Eingang 206 für den Istwert ist über einen WiderstandF i g. 4 shows an embodiment of the invention with Current regulator 215 and signal range indicator (current zero indicator) 216 (in each case dash-dotted blocks). Of the Input 206 for the actual value is via a resistor

217 an einen Verstärker 218 des Signalbereichsmelders 216 angeschlossen. Der Mischpunkt 219 des Verstärkers217 to an amplifier 218 of the signal range detector 216 connected. The mix point 219 of the amplifier

218 ist über einen Widerstand 220 mit einem Bezugspotential von — 15 Volt verbunden. Der Ausgang des Verstärkers 218 liegt über einen Widerstand 221 an der Steuerelektrode eines als elektronischer Schalter 202 eingesetzten Feldeffekttransistors, dessen Arbeitsstrecke (Quellen-Senken-Strecke) an ein Bezugspoten- 218 is connected to a reference potential of -15 volts via a resistor 220. The exit of the amplifier 218 is connected to the control electrode via a resistor 221 as an electronic switch 202 field effect transistor, whose working path (source-sink path) is connected to a reference potential

!U tial 22 angeschlossen ist! U tial 22 is connected

Weitet hin ist an den Eingang 206 für den Stromistwert der durch eine analoge Spannung repräsentiert wird, eine ftC-GIättungsschaltung 209a bis 209c angeschlossen und mit dem Mischpunkt 223 des Verstärkers 201 verbunden. Am Ausgang 214 des Verstärkers wird die Steuerspannung durch einen Widerstand 224a und einen Kondensator 224Z> noch etwas gefiltert, um Schaltstörungen durch Schütze zu verhindern. Am Kondensator 2246 befindet sich der Anschluß zum Steuersatz.Another point is input 206 for the actual current value represented by an analog voltage, an ftC smoothing circuit 209a to 209c and connected to the mixing point 223 of the amplifier 201. At output 214 of the Amplifier is the control voltage through a resistor 224a and a capacitor 224Z> slightly filtered to prevent switching interference from contactors. The is located on the capacitor 2246 Connection to the tax rate.

Am Ausgang des Verstärkers 218 und an der Steuerelektrode des Feldeffekttransistors bzw. elektronischen Schalters 202 kann die strichliniert gezeichnete Schaltung angeschlossen werden. Sie besteht aus einem zweiten elektronischen Schalter 225, z. B. einem Transistor, dessen Arbeitsstrecke an die Steuerelektrode des Feldeffekttransistors angeschlossen ist, einem Kondensator 226, Widerständen 227 bis 230 und Dioden 231 bis 233.At the output of the amplifier 218 and at the control electrode of the field effect transistor or electronic Switch 202 can be connected to the circuit shown in dashed lines. It consists of one second electronic switch 225, e.g. B. a transistor whose working path to the control electrode of the field effect transistor is connected, a capacitor 226, resistors 227 to 230 and diodes 231 to 233.

Diese Schaltung hat folgende Wirkungsweise:This circuit works as follows:

In einer Stromlücke wird der Kondensator 226 über den Widerstand 227 und die Diode 231 aufgeladen, anschließend über den Widerstand 227, den Widerstand 228 und die Steuerelektrode des zweiten elektronischen Schalters 225 mit einer größeren Zeitkonstanten entladen. Hatte der Kondensator 226 genügend Ladung, so reicht der Entladestrom aus, den elektronischen Schalter 225 bis zur nächsten Stromlücke im Leitzustand zu halten. Erst in der unmittelbaren Nähe der Lückgrenze sind die Steuersignale am Ausgang des Verstärkers 218 so kurz, daß der Kondensator 226 nicht mehr genügend geladen werden kann. Die weiteren Schaltelemente dienen der Einstellung des elektronischen Schalters 225.In a current gap, the capacitor 226 is charged via the resistor 227 and the diode 231, then via the resistor 227, the resistor 228 and the control electrode of the second electronic Discharge switch 225 with a larger time constant. If the capacitor 226 had enough charge, so the discharge current is sufficient to keep the electronic switch 225 in the conductive state until the next current gap to keep. The control signals are only at the output of the in the immediate vicinity of the gap limit Amplifier 218 so short that capacitor 226 can no longer be charged sufficiently. The others Switching elements are used to set the electronic switch 225.

Selbstverständlich sind die aus Sicherheitsgründen notwendigen RC-Schaltungen 209a bis 209c am Eingang des Verstärkers 201 und 224a und 2246 an seinem Ausgang so bemessen, daß relativ kleine Zeitkonstanten entstehen (maximal 1 Millisekunde). Sie sind kleinzuhalten, damit die /-Verstärkung möglichst nahe bis zum theoretischen Optimum angehoben werden kann.Of course, the RC circuits 209a to 209c, which are necessary for safety reasons, are at the entrance of the amplifier 201 and 224a and 2246 dimensioned at its output so that relatively small time constants arise (maximum 1 millisecond). They are to be kept small so that the gain can be increased as close as possible to the theoretical optimum.

Nachfolgend werden zur Demonstration der erreichten Vorteile Ausführungsbeispiele angegeben:
Als Regelstrecke werden eine lineare 50 mH- und eine lOmH-Drossel verwendet Als Stellglied dient ein Stromrichtergerät für 3 χ 380 V Anschlußspannung und 25 A Gleichstrom. Da die mittlere Gleichspannung bei einer Drossel Null ist, ergibt sich ein mittlerer Steuerwinkel von 90°. Unter diesen Umstanden ist die Stromrichterwelligkeit besonders hoch, so daß die Lückgrenze erst bei relativ hohen Strömen erreicht wird. Im Falle der 50 mH-Drossel hegt die Grenze bei 4 A, im Falle der 10 mH-Drossel bei 14 A.In the following, examples are given to demonstrate the advantages achieved:
A linear 50 mH and a 10 mH throttle are used as the controlled system. Since the mean DC voltage is zero for a throttle, the result is a mean control angle of 90 °. Under these circumstances, the converter ripple is particularly high, so that the gap limit is only reached with relatively high currents. In the case of the 50 mH choke the limit is 4 A, in the case of the 10 mH choke it is 14 A.

Die Optimierung liegt unter vorstehenden Voraussetzungen bei einem Kondensator 104 mit einem Kapazitätswert von 0,68 μΡ, einem Widerstand 205 vor 39kn für die 50 mH-Drossel und von 1OkQ für die 10 mH-Drossel und einm Widerstand 213 von 22 kfl füiUnder the above conditions, the optimization lies in a capacitor 104 with a capacitance value of 0.68 μΩ, a resistor 205 in front of 39 kn for the 50 mH choke and 10 kΩ for the 10 mH choke and a resistor 213 of 22 kfl for

die 50 mH-Drossel und von 1,5 kQ für die 10 rnΗ-Drossel. Die Ergebnisse sind nachfolgend tabellarisch angeführt. Die eingeklammerten Werte gelten für die 10 mH-Drossel, die anderen für die 50 mH-Drossel.the 50 mH choke and 1.5 kQ for the 10 rnΗ choke. The results are listed in the following table. The values in brackets apply to the 10 mH choke, the others for the 50 mH choke.

StromsprungCurrent jump

Ausregelzeit mitSettling time with

ohne Adaptionwithout adaptation

Nichtlückender Bereich 10 ms 10 msNon-gapping area 10 ms 10 ms

10 A (9 A) (10 ms) (10 ms)10 A (9 A) (10 ms) (10 ms)

Lückbereich 30 ms 100 msGap area 30 ms 100 ms

2 A (10 ms) (50 ms)2 A (10 ms) (50 ms)

Von Lückbereich in 20 ms 50 msFrom gap area in 20 ms 50 ms

lückenlosen Bereich (10 ms)gapless area (10 ms)

Umgekehrt 20 ms 100 msVice versa 20 ms 100 ms

.StromsprungCurrent jump

Hochlaufen des Reglers
aus Wechselrichtergrenzlage Run-up of the controller
from the inverter limit

Ausrcgel/.cil mitAusrcgel / .cil with

20 ms
(10 ms) 10 ms
(10 ms)20 ms
(10 ms) 10 ms
(10 ms)

ohne Adaptionwithout adaptation

200 ms (60 ms) 160 ms (40 ms)200 ms (60 ms) 160 ms (40 ms)

Mit der in F i g. 4 strichliniert angedeuteten Schaltung läßt sich eine höhere /-Verstärkung erreichen, weil die mit dem ersten elektronischen Schalter erzielte Wirkung auch im Bereich der Lückgrenze erhalten bleibt. Ein leichtes Überschwingen wird durch diesen Vorteil mehr als wettgemacht.With the in F i g. 4 circuit indicated by dashed lines, a higher gain / gain can be achieved because the The effect achieved with the first electronic switch was also retained in the area of the gap limit remain. A slight overshoot is more than made up for by this advantage.

Hierzu 3 Blatt ZeichnungenFor this purpose 3 sheets of drawings

Claims

Patent claims:

1. Adaptive current controller for a current control loop with a converter as the actuator and an ohmic-inductive load as the controlled system, which has a control amplifier with ÄC feedback, the input of which is supplied with the actual setpoint difference and its control behavior during the transition from uninterrupted to attracting current and vice versa via a signal field detectors in such a way adjustable so that with continuous current PI behavior and prevails at discontinuous current / behavior of the control amplifier, characterized in that in the return of the control amplifier (201) the connecting line of the feedback capacitor (204) and the Feedback resistor (205) can be connected to a reference potential (222 ) via a sensor circuit of an ohmic resistor (213) with a lower resistance value than that of the feedback resistor (205) and an electronic switch (202) controlled by the signal range indicator (216) , the / -Gain of the controller at equ constant P-gain is increased.

2. Adaptive current regulator according to claim 1, characterized in that a second electronic switch (225) which maintains the control signal between the current gaps is connected to the control input of the first electronic switch (202) in addition to the signal range indicator (216).