DE2461501C2 - Steuereinrichtung für einen impulsbreitenmodulierten Stromrichter - Google Patents

Description

- eine den Ringzähler in Abhängigkeit von einem Eingangssignal ansteuernde Impulsgeneratorschaltung erzeugt zwei Impulszüge, von denen der eine einen Vorschreitungs-Eingang und der anders einen Rückschreitungs-Eingang des Ringzählers ansteuert;

- zwischen zwei diskreten Zählerständen sind veränderbare Mittelwerte des Zählerstandes dadurch ansteuerbar, daß dem Ringzähler abwechselnd Vor- und RückschreitungsimpuJse zugeführt werden;

gekennzeichnet durch eine derartige Ausbildung der Impulsgeneratorschaltung, daß dem Eingangssignal eine definierte Frequenzdifferenz der Impulszüge zugeordnet ist.

2. Steuereinrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die beiden Impulszüge durch gesonderte Impulsgeneratoren (5_h 5₂) gebildet werden, deren mindestens einer eine variable Impulsfrequenz liefert.

3. Steuereinrichtung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß zur Änderung der Impulsfrequenz mindestens einer der Impulsgeneratoren (5,, S₂) durch ein analoges Eingangssignal ansteuerbar ist.

4. Steuereinrichvung nach Anspruch 1, gekennzeichnet durch einen Impulsgenerator (9) mit vorzugsweise variabler Ausgangsfrequenz und durch mindestens zwei nachgeschaltete Frequenzteiler (8a, 86, 8c) mit verschiedenem Frequenzteilungsverhältnis für die Ableitung der Vorschreitungsimpulse bzw. Rückschreitungsimpulse.

5. Steuereinrichtung nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß der Frequenzteiler (8c) für die Rückschreitungsimpulse das Frequenzteilverhältnis l/n und der Frequenzteiler (86 in Fig. 6a bzw. 8a in Fig. 6b) für die Vorschreitungsimpulse das Frequenzteilverhältnis l/(n-l) aufweist.

6. Steuereinrichtung nach Anspruch 5, gekennzeichnet durch einen dritten Frequenzteiler (8a in Fig. 6a bzw. 8a und 86 in Fig. 6b) mit einem Frequenzteilverhältnis von \/{n(n-\) - ljoder l//i(/i-1), dessen Ausgangsimpulse durch eine Logikschaltung (10a, 106, 11a, 116) anstelle der Vor-Rückschreitungsimpulse wählbar sind.

7. Steuereinrichtung nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß die Ausgangsimpulse des dritten Frequenzteilers mit dem Frequenzteilverhältnis l/{/i(n-l) - 1} zur Rücksetzung der beiden anderen Frequenzteiler (86, 8c in Fig. 6a) dienen.

8. Steuereinrichtung nach Anspruch 1, gekennzeichnet durch zwei variable Sägezahngeneratoren (13a, 16a, 15a bzw. 136, 166, 15t') unterschiedlicher Periode, von deren Ausgangssignalen eine Vergleichsschaltung (14) einen modulierten Impulszug und einen hierzu komplementären Impulszug, welcher die Rückschreitungsimpulse darstellt, ableitet.

wobei der Vorschreitungsimpulszug sich aus dem modulierten Impulszug und den Rücksetzimpulssn des zugeordneten Sägezahngenerators (I3a) mit langer Periode zusammensetzt und wobei der Sägezahngenerator (136) mit kurzer Periode zusätzlich auch durch die Rücksetzimpulse des Sägezahngenerators (13a) mit langer Periode zurückgesetzt wird.

Die Erfindung betrifft eine Steuereinrichtung für η einen impulsbreitenmodulierten Stromrichter mit einem Ringzähler, dessen Ausgangsimpulse im Falle gleichbleibender Zähirichtung eine zyklische Ansteuerung der Stromrichterventile bewirken, mit folgenden Merkmalen

- eine den Ringzähler in Abhängigkeit von einem Eingangssignal ansteuernde Impulsgeneratorschaltung erzeugt zwei Impulszüge, von denen der eine einen Vurschreitungs-Eingang und der andere einen Rückschreitungs-Eingang des Ringzählers ansteuert;

- zwischen zwei diskreten Zählerständen sind veränderbare Mittelwerte des Zählerstandes dadurch ansteuerbar, daß dem Ringzähler abwechselnd Vor- und Rückschreitungsimpulse zugeführt werden.

Eine solche Steuereinrichtung ist bekannt aus der DE-OS 21 64 715. Diese Steuereinrichtung zeigt befriedigende Wirkungen bei Anwendung in Verbindung mit einem Schrittmotor, d. h. sehr niedrigen Drehzahlen. )'· Für einen Motorbetrieb mit hohen Drehzahlen ist die bekannte Einrichtung ungeeignet, da in diesem Falle in den den Ringzähler steuernden Impulszügen sehr Undefinierte Frequenzverhältnisse auftreten. Dies wirkt sich naturgemäß nachteilig auf die Kurvenform der erzeugten Ausgangsspannungen aus.

Es ist somit Aufgabe der vorliegenden Erfindung, eine Steuereinrichtung für einen impulsbreitenmodulierten Stromrichter der eingangs genannten Art derart weiterzubilden, daß die Steuereinrichtung sich nicht 4"' nur zur Motorsteuerung im Schrittbetrieb eignet, sondern auch zur Motorsteuerung mit hohen Drehzahlen verwendet werden kann, und zwar dies trotz vereinfachter Schaltung.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß bei einer ^r'i) Steuereinrichtung der eingangs genannten Art gelöst durch eine derartige Ausbildung der Impulsgeneratorschaltung, daß dem Eingangssignal eine definierte Frequenzdifferenz der Impulszüge zugeordnet ist.

Im folgenden wird die Erfindung anhand von Zeich-'5 nungen näher erläutert.
Es zeigen:

Fi g. la, b, c Stromrichterschaltungen, welche mit der erfindungsgemäßen Steuereinrichtung ansteuerbar sind;

M) F i g. 2 eine Schaltung einer ersten Ausfuhrungsform der erfindungsgemäßen Steuereinrichtung;

Fig. 3a, b ein Diagramm zur Veranschaulichung der Arbeitsweise der Steuereinrichtung gemäß Fig. 2:

Fig. 4 eine Schaltung einer Einrichtung zur Erzeugung eines in die Eingänge der Steuereinrichtung gemäß Fig. 2 eingespeisten Doppelimpulszugs:

Fig. 5 eine graphische Darstellung zur Veranschaulichung der Beziehung zwischen einem Eingangssignal

und den Frequenzen des Doppelimpulszugs;

Fig. 6a, b Schaltungen weiterer Ausfuhrungsformen einer Einrichtung zur Erzeugung eines Doppelimpulszugs für die Vorrichtung gemäß Fig. 2;

Fig. 7 ein Impulsdiagramm zur Veranscnaulichung der Arbeitsweise der Schaltung gemäii Fig. 6a;

Fjg. 8 eine Schaltung einer weiteren Ausfuhrungsform einer Einrichtung zur Erzeugung eines Doppelimpulszugs für die Vorrichtung gemäß Fig. 2;

Fig. 9 ein Impulsdiagramm zur Veranschaulichung der Arbeitsweise der Schaltung gemäß Fig. 8 und

Fig. 10 eine Schaltung einer zweiten Ausfuhrungsform der erfindungsgemäßen Steuereinrichtung.

Fig. 2 zeigt eine erste Ausfuhrungsform der erfindungsgemäßen Steuereinrichtung, wobei eine Schaltung 1 mit Festkörperschaltern mit einer Stromquelle 2 und einer Last 3 verbunden ist. Die Last 3 wird mit einem Strom, welcher mindestens eine Wechselstromkomponente umfaßt, beaufschlagt. Typische Beispiele derartiger Schaltungen sind Wechselrichter und Frequenzwandler gemäß den Fig. la bis c. In Fig. 1 sind die Festkörperschalter mit Iu bis Iw und \up bis Iwn bezeichnet. Es kommen verschiedenste Typen von Festkörperschaltern in Frage, z. B. Transistoren oder Thyristoren. Diese Schalter können in verschiedenster Weise verknüpft sein. Die Festkörperschalter unterliegen einer Einschaltsteuerung in vorbestimmter Reihenfolge im Sinne einer Beaufschlagung der Last mit Wechselstrom. Hierzu ist ein Einschaltsignalzuweiser4 vorgesehen, welcher Ausgänge (1), (2) ... (m) aufweist. Diese sind in üblicher Weise mit den Steueranschlüssen der Festkörperschalter der Schaltung 1 verbunden. Der Zuweiser 4 kann als Hauptkomponente einen Ringzähler aufweisen und, falls erforderlich, eine logische Schaltung. Bei der Ausführungsform gemäß Fig. 2 ist der Zuweiser 4 ein reversibler Ringzähler mit einem Eingangsanschluß F für Vorschreitungsschiebeimpulse und mit einem Eingangsanschluß R für Rückschreitungsschiebeimpulse. Alternativ kann ein reversibler Ringzähler mit einem Eingangsanschluß für einen gemeinsamen Schiebeimpuls und mit mindestens einem Eingangsanschluß zur Bestimmung der Schieberichtung (Vorschreitung oder Rücksthreitung) vorgesehen sein. Im folgenden wird die Arbeitsweise dieser Ausführungsform der Erfindung erläutert. Bei der Ausfuhrungsform der Fig. 2 sind zwei Impulszüge P_x{f_x) und P₂(Zi) vorgesehen, welche verschiedene Impulsfrequenzen aufweisen. Einer dieser beiden Impulszüge ist ein Vorschreitungsimpulszug P₁ und steht am Vorschreitungseingang F des Zuweisers 4 an, während der andere ein Rückschreitungsimpulszug P₂ ist, und am Rückschreitungseingang R des Zuweisers 4 ansteht. Die Impulszüge sind für den Fall /, > f₂ in F i g. 3a dargestellt. Dabei ist die elektrische Phase ω_οι des Ausgangswechselstroms auf der Abszisse aufgetragen. Der vom Zuweiser 4 ausgegebene Winkelbefehl Θ ist in Fig. 3b dargestellt. Er zeigt einen stufenförmigen Verlauf 0_S. Man erhält Q₁ durch Addition der Vorschreitungsschiebeimpulse P_x und Subtraktion der Rückschreitungsschiebeimpulse P₂. Dies soll nun näher ι anhand eines Zuweisers für die Schaltung der Fig. la erläutert werden. Zunächst erscheint das Ausgangssignal des Zuweisers 4 am Ausgang (1). Danach erscheint ein Vorschreitungsimpuls und gleichzeitig ein Rückschreitungsimpuls (Fig. 3). Daher ändert sich nichts t am Ausgangszustand des Zuweisers. Danach erscheint ein Vorschreitungsimpuls. Das Ausgangssignal des Zuweisers 4 springt daher zum Ausgang (2). Kurze Zeit danach erscheint ein Rückschreitungsimpuls, so daß das Ausgangssignal wiederum zum Ausgang (1) zurückspringt Dieser Vorgang setzt sich gemäß den Impulszügen Pj(fi) und P₂U2) fort. Man erhält somit die stufen- ; formise Wellenform 6_S der Fig. 3b. Dabei muß man sich die Ausgänge (1 bis in) auf der Ordinate aufgetragen denken. Man erhält somit im Ergebnis eine zyklische Änderung des Ausgangszustandes des Zuweisers 4, der eine Fluktuation desselben überlagert ist.

Aufgrund der Ansteuerung der Schalter der Schaltung 1 mit dem Ausgangssignal des Zuweisers 4 ändert sich der elektrische Winkel des Ausgangssignals der Schaltung 1. Ein wesentliches Merkmal der Erfindung besteht nun darin, daß dieser elektrische Winkel eben-■> falls durch die Funktion 0, beschrieben wird. Das analoge Ausgangssignal der Schaltung 1 mit dem elektrischen Winkel Θ, geht nämlich aus dem digitalen Winkelbefehl 6_S des Zuweisers 4 (z. B. des Ringzählers) durch eine Digital-zu-analog-Umwandlung hervor. Bei vielen Kombinationen eines Ringzählers mit diskreten Tastverhältnisinkrementen, einer Schalteranordnung mit gleichmäßig unterteilten elektrischen Winkelstufen und einer Last entspricht im Falle von m Stufen jeweils 1 Impuls dem Winkelinkrement 2 nlm (rad). Es besteht ■ eine lineare Beziehung zwischen dem elektrischen Winkel und der Zahl der Impulse. Daher erhält man im Ergebnis eine Drehung und eine überlagerte Fluktuation des Vektors des Ausgangssignals (Spannung oder Strom) der Schaltung 1. Dieses Ausgangssignal ist somit impulsbreitenmoduliert. Der Vektor der Ausgangsspannung oder des Ausgangsstroms kann durch eine Änderung der momentanen Phasendifferenz zwischen den Impulszügen P_x und P₂ kontinuierlich geändert werden, selbst wenn zuvor ein statischer Zustand vorliegt. Die Drehgeschwindigkeit des Ausgangsvektors wird durch die Frequenzdifferenz j \- f₂ der beiden Impulszüge bestimmt. Wenn die Werte von /, und f₂ im Hinblick auf die Zeitverzögerung der Schaltung groß genug sind, so hat der Ausgangswechselstrom eine im wesentlichen kontinuierliche Wellenform. Der sich dabei ergebende mittlere Drehwinkel O₁ des Vektors ist in Fig. 3b durch eine strichelierte Linie dargestellt. Man erkennt, daß dieser einen glatten Verlauf hat. Dies wirkt sich günstig auf den Anteil an Harmonischen niederer Ordnung aus.

Ein weiteres wesentliches Merkmal besteht darin, daß der elektrische Winkel des Ausgangssignals der Schaltung 1 dem statischen Gleichgewichtspunkt des rotierenden magnetischen Feldes der Last bzw. der Drehwinkelposition eines Wechselstrommotors entspricht. Wenn die Werte von /, und f₂ im Vergleich zur durch die Trägheit des Wechselstrommotors verursachten Verzögerung groß genug sind, so wird der Motor kontinuierlich und glatt gedreht, obgleich eine Beaufschlagung mit einem abgestuften Strom erfolgt. Dabei entspricht die Drehzahl und der Drehwinkel dem Mittelwert.

Wenn die Frequenzen der beiden Iinpulszüge zu einer bestimmten Zeit gleich werden (/, = /,), so erhält man eine feste Phase (0, = konst.). Diese hängt ab von der algebraischen Summe der Impulse P_x und P₂ zu diesem bestimmten Zeitpunkt. Der Spannungsvektor w^;rd entsprechend der Frequenz /, = /, abwechselnd vorwärts und rückwärts bewegt. Das Tastverhältnis der Zeitdauer I₁ der Vorschreitungsposition zur Zeitdauer I₂ der Rückschreitungsposition entspricht der Phasendifferenz zwischen P_x und P₂. Fig. 4 zeigt eine Ausführungsform eines Doppelim-

pulszuggenerators zur Erzeugung von zwei Impulszügen /M/i) und PiUi) mit verschiedener Frequenz. Dieser umfaßt zwei Impulsgeneratoren 5|, 5₂ mit variabler Frequenz. Es handelt sich z. B. um Spannungs-Frequenz-Wandler. Diese werden durch Eingangsspannungen V_h V₂ angesteuert, welche mit Hilfe von Operationsverstärkern da bis 6c gebildet werden. Das Ausgangssignal des Operationsverstärkers 6b wird durch das durch den Operationsverstärker 6c invertierte Eingangssignal K₁ gesteuert. Die Ausgangssignale K, und V₁ der Schaltung 7 werden durch das Eingangssignal K₁ gegensinnig geändert. In F i g. 4 beeinflußt das Vorspannungseingangssignal £/, gleichermaßen die Signale V\ und V₁. Aufgrund des beschriebenen Schaltungsaufbaus ändern sich die Frequenzen /, und /₂ gemäß F i g. 5 mit dem Eingangssignal K₁. Die Ausgangswechselstromfrequenz /„ = (/|-/₂) wird gemäß der strichlierten Linie erhalten. Im Bereich /u>0 entspricht die Drehrichtung des Zuweisers einer Rückschreitung. Ein als Last verwendeter Wechselstrommotor kann sowohl kontinuierlich vorwärts als auch kontinuierlich rückwärts betrieben werden. Die Frequenz ./', an der Stelle f_t = /₂ entspricht einem abwechselnden Vorschreiten, und Rückschreiten und die Ausgangsfrequenz ist dabei Null. Wenn eine Senkung der Harmonischen niedriger Ordnung bei einer Speisung mit Wechselstrom konstanter Frequenz angestrebt wird, so kann die Frequenz /,. größer gewählt werden als die Ausgangsfrequenz. Wenn eine Glättung des Wechselstrommotorbetriebs im Bereich niedriger Drehzahlen angestrebt wird, so wird die Ausgangsfrequenz kleiner gehalten als die Drehmomentpulsation (z. B. etwa V₁₀ der Nennausgangsfrequenz). In der Praxis kann man bis hinauf zu etwa '/> bis 1 der Nennfrequenz gehen. Nur in diesem Bereich niedriger Frequenz ist die Steuerung mit dem erfindungsgemäßen Steuersystem wirksam. Im Falle eines Hochfrequenzwechselstrommotors, ζ. Β. eines Schrittmotors, ist ein Umschalten des Steuersystems bei Erhöhung der Drehzahl jedoch nicht erforderlich, da gemäß Fig. 5 eine der Impulsfrequenzen bei einer bestimmten Drehzahl Null wird. Wenn in der Schaltung 1 Schalter verwendet werden, welche mit hoher Geschwindigkeit und hoher Frequenz bis hinauf zur höchsten erwünschten Ausgangsfrequenz geschaltet werden können, so erfolgt die Vorschreitungs- und Rückschreitungssteuerung in dem gesamten Bereich

Die Fig. 6a zeigt eine weitere Ausfuhrungsform des Doppelimpulszuggenerators. Dieser umfaßt einen Urimpulsgenerator9. Dabei handelt es sich um eine digitale Befehlseinrichtung, welche identisch sein kann mit dem Impulsgenerator 5 der F i g. 4. Ferner sind drei Frequenzteiler 8a, Sb, 8c (Zähler) für die Teilung der Frequenz des Urimpulszugs P₃ mit dem Frequenzteilungsverhältnis 1/Mn-1) - 1} bzw. l/(n-l) bzw. l/n vorgesehen. Das Frequenzteilungsverhältnis des Frequenzteilers 80 kann auch \ln(n-\) sein, wenn in der nachgeschalteten Impulszugzusammensetzstufe oder im Zuweiser der F i g. 2 Einrichtungen vorgesehen sind, welche einen Zählfehler bei sich zur gleichen Zeit überlappenden Impulsen verhindern. Ferner sind ODER-Glied 10a und UND-Glieder Ho, 116 vorgesehen. Diese dienen dazu, die Vorschreitungs-und Rückschreitungssteuerung durch ein Vorschreitungs- und Rückschreitungssteuerungs-Stopsignal Q zu stoppen. Wenn die Frequenz des Ausgangswechselstroms konstanter Frequenz niedriger ist als das zulässige Schaltverhältnis der Schalter der Schaltung 1, so ist es nicht erforderlich, die Verknüpfungsglieder 10a, lie, Hb vorzusehen. Der Ausgangsimpulszug P₂ des Frequenzteilers 8c steht am Eingangsanschluß R für die Rückschreitung an. Die Ausgangsimpulszüge P₄ bzw. P₅ der Frequenzteiler Sa, Sb werden durch ein ODER-Glied 10* verknüpft und stehen am Eingangsanschluß F für die Vorschreitung an.

1« Die ArbeitsweisederEinrichtunggemäßFig. öawird im folgenden anhand des Impulsdiagramms der Fig. 7 erläutert. Es wird dabei angenommen, daß das Stopsignal Q nicht ansteht. Somit besteht der Impulszug P₁ ausschließlich aus dem Impulszug P₅. In Fig. 7entspre-1"» chen die Zeitpunkte, welche für P₅ und P₁ durch das Symbol Λ bezeichnet sind, den Zeitpunkten der Impulse im Impulszug P₄. Zu diesem Zeitpunkt werden die Frequenzteiler Sb, Sc zurückgestellt und erzeugen kein Ausgangssignal. Wie erwähnt, hat der Frequenztei-

2» ler 8a das Frequenzteilungsverhältnis l/{n(n-l) - 1|. Somit erfolgt die Rückstellung zu einem Zeitpunkt, welcher genau um einen Impuls des Urimpulszugs P_} vor der Ausgabe des nächsten Impulses des Impulszugs P₅ bzw. P₁ liegt, so daß die Zähloperation wieder von neuem beginnt. Wenn der Frequenzteiler 8a das Frequenzteilungsverhältnis \/n(n~\) hat, so fallen die Impulse des Frequenzteilers 8a zeitlich zusammen mit einzelnen Impulsen der Frequenzteiler Sb und 8c. Somit ist die oben erwähnte Arbeitsweise mit gleichzeitiger

jo Impulsaddition und Subtraktion erforderlich. Die Impulse P₅ der Fig. 7 bilden die Vorschreitungsimpulse P₁. Somit erhält man den gleichen Verlauf Θ des Ausgangsbefehls des Zuweisers 4 bzw. des Drehwinkels des Vektors des Ausgangswechseisiroms wie in Fig. 3.

r· Fig. 6b zeigt eine abgewandelte Ausfuhrungsform, wobei der Impulszug P₄ durch Reihenschaltung eines Frequenzteilers 8a mit dem Frequenzteilungsverhältnis l/(n-l) und eines Frequenzteilers Sb mit dem Frequenzteilungsverhältnis Mn mit dem Gesamtfrequenzteilungsverhältnis l/n(n-l) erzeugt wird. Die Impulszugadditionseinrichtung 12 kann eine simultane Addition von Eingangsimpulsen unter Überlappung vornehmen.
Durch Änderung der Ausgangsfrequenz des Impuls-

•4' generators 9 kann die Frequenz der Impulszüge P₂, P₄, P₅ kontinuierlich geändert werden. Eine stufenweise Änderung in einem weiten Bereich ist möglich durch Änderung des Frequenzteilungskoeffizienten n. Ferner ist eine Kombination der kontinuierlichen Änderung

>u und der stufenweisen Änderung möglich. Bei einer Wechselstrommotorsteuerung im Hochfrequenzbereich spielt die Drehmomentpuisation keine Rolie, und daher kann das Vorschreitungs-Rückschreitungsstopsignal Q gegeben werden, so daß ausschließlich die Vorschreitungsimpulse P₁, bestehend aus dem Impulszug P₄, anstehen. Die Zahl der Schaltvorgänge in den Festkörperschaltern der Schaltung 1 ist dabei herabgesetzt. Daher kann das Löschen der Thyristoren vereinfacht -werden.

F i g. 8 zeigt eine weitere Ausfuhrungsfonn eines Doppelimpulszuggenerators. Dieser umfaßt einen Impulsgenerator 5 für variable Frequenz mit einem Integrationsglied 13a zur Erzeugung eines Impulszugs P₄(Zo), welcher die Frequenz des Ausgangswechselstroms festes legt Femer ist eine Vergleichsschaltung 16a vorgesehen, sowie eine Impulsformschaltung 15a (monostabir ler Multivibrator oder dergleichen), welche das Integrationsglied 13a zurückstellt Das Integrationsglied 13a

erzeugt eine Sägezahnwelle S) mit einer ersten Periode. Fig. 9a zeigt die Wellenform des Signals S₁ (strichlierte Linie), und Fig. 9b zeigt die Impulse P₄.

Andererseits sind ein Integrationsglied 136, eine Vergleichsschaltung 166 und ein Impulsformglied I5d vorgesehen. Diese erzeugen eine Sägezahnwelle S₂ mit einer zweiten Periode. Ein ODER-Glied 10a dient der erzwungenen synchronen Rückstellung bei dem Ausgangssignal des Impulsformgliedes 15a¹, bei dem Impuls P₄ und bei dem Stopsignal für die Vorschreitungs-Rückschreitungssteuerung. Während der Vorschreitungs-Rückschreitungssteuerung liegt die mit der ausgezogenen Linie S₂ in Fig. 9a@gezeigte Sägezahnwellenform S₂ vor. Zum Zeitpunkt der Erzeugung des Impulses P_A in Fig. 9a ©wird auch das Integrationsglied 136 zurückgestellt. Das Ausgangssignal des Integrationsgliedes 13a, d. h. die Sägezahnwelle S₁ und das Ausgangssignal des Integrationsgliedes 136, d. h. die Sägezahnwelle S₂, werden durch einen Komparator 14 verglichen. Dabei werden die Signale X, X mit impuls- :u breitenmodulierter Wellenform gemäß Fig. 9a@gebildet. Die Zeitpunkte des Anstiegs und Abfalls des impulsbreitenmodulierten Signals X werden durch Impulsformschaltungen 156, _15c aus den impulsbreitenmodulierten Signalen X, X Impulse P₅, P₂ gemäß Fig. 9a @ und ©gewonnen. Der Additionsimpulszug aus den Impulsen P₄ und P₅ (Vorschreitungsimpulse/»](/,)) sind in Fig. 9a Q) dargestellt. Diese Impulse werden als Eingangsimpulszüge für die Einrichtung gemäß Fig. 2 verwendet. Dabei erhält man jo den Drehwinkel Θ des Wechselstromvektors gemäß F i g. 9a®. Somit ist das Signal am Eingang W des Integrationsgliedes 13a proportional der Wechselstromfrequenz. Der Eingang C des Integrationsgliedes 136 wird von einem festen Signal beaufschlagt und bestimmt die j: normale Periode der zweiten Sägezahnwelle S₂ und somit die Impulsbreitenmodulationsfrequenz und die Vorschreitungs-Rückschreitungs-Wiederholfrequenz.
Wenn gemäß Fig. 9a der Eingang W des Integrationsgliedes 13a mit einem zunehmenden Signal beauf- w schlagt wird, so sinkt die Zahl der Rückschreitungsimpulse (Arbeitszyklen des Komparators 14) allmählich und erreicht schließlich den Wert Null. Wenn nämlich die Periode der ersten Sägezahnwelle S₁ kürzer wird als die Periode der zweiten Sägezahnwelle S₂, so wird die 4■■ Spannungsanstiegsrate von S₂ kleiner als diejenige von S), so daß der Komparator 14 nicht umschaltet.

Um nun die Vor-Rückschreitungssteuerung erzwungenermaßen zu stoppen, wird das Stopsignal Q angelegt, wodurch das Integrationsglied 13Λ im rückgestell- ~>u ten Zustand fixiert wird. Wenn das Signal am Eingang W des Integrationsgliedes 13a auf Null gesetzt wird, so wird das Äusgangssignal gemäß Fig. 9b bei einem vorbestimmten Integrationswert S₁ gestoppt. Nunmehr erfolgt der Betrieb entsprechend der Beziehung von S₁ und S₂ in Fig. 9b@und man erhält das impulsbreitenmodulierte Ausgangssignal X, dessen Verlauf identisch ist mit dem Verlauf des Vektordrehwinkels Θ des Wechselstroms gemäß Fig. 9b® Der Mittelwert Θ, ist das zeitliche Mittel des Drehwinkels des magnetischen Flusses des magnetischen Drehfeldes des Wechselstrommotors in der Stopposition. Die Stopposition entspricht der Stopposition S) des Integrationsgliedes 13a. Sie kann kontinuierlich und analog gesteuert werden, d. h. es ist eine stufenlose Rotationssteuerung möglich. Während dieses »Stop«-Betriebszustandes wird der Gleichstrom entsprechend dem vorbestimmten Wert Θ Jeder Phase zugeführt. Bei der Einrichtung gemäß Fig. 8 ist es nicht immer erforderlich, die erste Sägezahnwelle S) und die zweite Sägezahnwelle S₂ synchron zu gestalten. Der Impulspositionsmodulator 20 besteht aus dem ODER-Glied 10a, dem Integrationsglied 136, dem Komparator 14, den Impulsformschaltungen 156, 15c·, 15a" und dem Komparator 166. Als Impulsgenerator 5 mit variabler Frequenz und als zweiten Sägezahnwellengenerator 136,166,15i/ kann man einfache Schaltungen verwenden, z. B. einen Relaxationsoszillator vom Typ des Transistors mit einem PN-Übergang. Anstelle des Impulsbreitenmodulators mit den zwei Sägezahnwellengeneratoren und dem Komparator 14 kann man verschiedene andere Impulsbreitenmodulatoren oder Einrichtungen zur Steuerung des Tastverhältnisses, z. B. variable Verzögerungsschaltungen, Impulsschieber und andere Einrichtungen verwenden.

Bisher wurden Ausführungsformen erläutert, bei denen der Zuweiser zwei Eingangsanschlüsse für den Rückschreitungsimpulszug und den Vorschreitungsimpulszug aufweist. Der Ringzähler bildet den Hauptteil dieses Zuweisers 4. In vielen Fällen kann gemäß Fig. 10 ein gemeinsamer Eingangsanschluß Γ für einen gemeinsamen Schiebeimpulszug vorgesehen sein, und zwar in Verbindung mit entweder einem Eingangsanschluß D oder mit getrennten Eingangsanschlüsser. F', R' zur Festlegung des Rückschreitens oder Vorschreitens.

Bei der Ausführungsform gemäß Fig. 10 bestimmt der Eingangsimpuls P_H, ob der Eingangsimpuls P₄ als Vorschreitungsimpuls oder als Rückschreitungsimpuls wirkt. Die Vorschreitungs- und Rückschreitungsimpulse P), P₂ der Ausführungsform der Fig. 2 sind den Eingangsimpulsen P₁, P₁₁ der Ausführungsform gemäß Fig. 10 äquivalent. Es ist möglich, eine Vielzahl von Impulszugeingangsanschlüssen vorzusehen. Bei obigen Ausführungsformen wurde der Fall m > 3 erläutert. Im Falle m = 2, befindet der Schalter /, sich im EIN-Zustand, und der Schalter Λ befindet sich im AUS-Zustand oder umgekehrt. Dabei werden die Phasendrehrichtungen, d. h. die Rückschreitungsrichtung und die Vorschreitungsrichtung, nicht unterschieden.

Hierzu 5 Blatt Zeichnungen

Claims (1)

Patentansprüche

1. Steuereinrichtung für einen impulsbreitenmodulierten Stromrichter mit einem Ringzähler, dessen Ausgangsimpulse im Falle gleichbleibender Zählrichiung eine zyklische Ansteuerung der Stromrichterventile bewirken, mit folgenden Merkmalen: