DE2500449C3

DE2500449C3 - DC voltage controller for supplying a consumer with DC voltage pulses of variable frequency

Info

Publication number: DE2500449C3
Application number: DE19752500449
Authority: DE
Inventors: Sten Dipl-Ing Vasteraas Elvin (Schweden)
Original assignee: ASEA AB, Vasteraas (Schweden)
Priority date: 1974-01-24
Filing date: 1975-01-08
Publication date: 1977-12-29

Description

tet, wobei 0,5<K<l ist und 7Ί der konstante Zeitabstand zwischen den beiden Impulsen der Gruppe ist.tet, where 0.5 <K <l and 7Ί is the constant time interval between the two pulses in the group.

2. Gleichspannungssteller nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Steuereinrichtung (A) derart ausgebildet ist, daß die Umschaltung von symmetrischer auf gruppenweise Pulsierung bei einer niedrigeren Pulsfrequenz erfolgt als die Umschaltung von gruppenweiser auf symmetrische Pulsierung.2. DC voltage regulator according to claim 1, characterized in that the control device (A) is designed such that the switchover from symmetrical to group-wise pulsation takes place at a lower pulse frequency than the switchover from group-wise to symmetrical pulsation.

kommende Strom aus Impulsgruppen mit einer bestimmten Anzahl von Impulsen (insbesondere zwei) pro Gruppe besteht, wobei die Gruppenimpulse untereinander konstanten Zeitabstand haben, jedoch der Zeitabstand zwischen benachbarten Gruppen veränderlich ist. Hierdurch kann eine bestimmte diskrete Frequenz, nämlich die obengenannte Trägerfrequenz, in dem von der Gleichspannungsquelle kommende Strom völlig vermieden werden.incoming current from pulse groups with a certain number of pulses (especially two) per group, with the group impulses having a constant time interval between them, however the time interval between neighboring groups is variable. This allows a certain discrete frequency, namely the carrier frequency mentioned above, in that of the DC voltage source coming electricity to be avoided entirely.

ίο Dieses bekannte Steuerprinzip zeigt Fig. la in der der von der Quelle fließende Strom /als eine Funktion der Zeit t dargestellt ist. Der Strom besteht aus Impulsgruppen mit je zwei Impulsen. Der Zeitabstand Ti zwischen den beiden Impulsen einer Gruppe istThis known control principle is shown in Fig. la in which the current flowing from the source / is shown as a function of time t . The current consists of pulse groups with two pulses each. The time interval Ti between the two pulses in a group is

konstant. Der Zeitabstand T₂ zwischen zwei aufeinanderfolgenden Gruppen kann variiert werden, wodurch der Mittelwert der dem Verbraucher zugeführten Gleichspannung gesteuert wird. Der Wechselstromteil des in Fig. la gezeigten Stromes enthält eineconstant. The time interval T ₂ between two successive groups can be varied, whereby the mean value of the direct voltage supplied to the consumer is controlled. The alternating current part of the current shown in Fig. La contains one

Grundweile mit der Frequenz -=-, die gleich der Baseline with the frequency - = -, which is equal to the

Frequenz ist, mit der die Impulsgruppen auftreten, die sogenannte Gruppenfrequenz. Außerdem gibt es eine große Anzahl von Oberwellen. Die FrequenzThe frequency with which the pulse groups occur, the so-called group frequency. There is also one large number of harmonics. The frequency

2T₁ * ^fo 2T ₁ * ^fo

Die Erfindung bezieht sich auf einen Gleichspannungssteller der im Oberbegriff des Anspruches 1 genannten Art. Ein solcher Gleichspannungssteller ist bekannt (DT-AS 18 15 610).The invention relates to a DC voltage controller as described in the preamble of claim 1 mentioned type. Such a DC voltage regulator is known (DT-AS 18 15 610).

Bei Gleichspannungsstellern zur Speisung eines Verbrauchers mit Gleichspannungsimpulsen besteht der der Gleichspannungsquelle entnommene Speisestrom aus periodischen Impulsfolgen, wobei alle Impulse gleiches Vorzeichen haben. Das bedeutet, daß der resultierende Strom außer einem Gleichstromanteil einen überlagerten Wechselstrom hat, der sich aus einer Grundwelle und einer Anzahl Oberwellen zusammensetzt. In bestimmten Anwendungsfällen kann eine Wechselstromwelle von einer bestimmten Frequenz schädlich sein. Dies ist beispielsweise der Fall beim Betrieb von Schienenfahrzeugen, bei denen die Fahrzeugmotoren über eine gleichspannungsführende Fahrleitung oder Stromschiene und einem oder mehreren im Fahrzeug vorhandenen Gleichspannungsumrichtern, die zur Regelung der Motoren dienen, gespeist werden. In diesen Fällen werden meistens Signalsysteme verwendet, weiche mit Hilfe eines beispielsweise über die Schienen übertragenen codierten oder modulierten Trägerfrequenzsignals Informationen zum Fahrzeug geben, welche insbesondere Angaben über die zulässige Geschwindigkeit enthalten.In the case of DC voltage controllers for supplying a consumer with DC voltage pulses, the the supply current taken from the DC voltage source from periodic pulse trains, with all pulses have the same sign. This means that the resulting current except for a direct current component has a superimposed alternating current, which is composed of a fundamental wave and a number of harmonics. In certain applications an alternating current wave can be of a certain frequency be harmful. This is the case, for example, when operating rail vehicles in which the vehicle engines Via a DC contact line or conductor rail and one or more im Vehicle existing DC voltage converters, which are used to control the motors, are fed. In these cases signal systems are mostly used, soft with the help of, for example, over the rails transmitted coded or modulated carrier frequency signal information to the vehicle which in particular contain information about the permissible speed.

In einem typischen Fall beträgt die Trägerfrequenz 75 Hz. Es ist außerordentlich wichtig, daß das Signalsystem nicht durch den Laststrom des Fahrzeuges gestört wird, Bei dem eingangs genannten bekannten Gleichspannungssteller wird die Schalteinrichtung derart gesteuert, daß der von der Gleichspannungsquelle wird immer unter diesen Oberwellen fehlen. Dadurch, daß man in dem oben beschriebenen Fall T\ so wählt, daß /0 gleich der Trägerfrequenz des Signalsystems ist, werden Störungen mit dieser Frequenz also völlig vermieden.In a typical case the carrier frequency is 75 Hz. It is extremely important that the signal system is not disturbed by the load current of the vehicle . By choosing T \ in the above-described case so that / 0 is equal to the carrier frequency of the signal system, interference with this frequency is completely avoided.

Wenn man bei dem beschriebenen bekannten System den Mittelwert der Spannung am Verbraucher erhöhen will, verringert man T₂. Wenn T₂ so weit vermindert ist, daß T₂ = 271 ist, so sind die Abstände zwischen allen aufeinanderfolgenden Impulsen gleich groß (siehe Fig. Ib, sogenanntes symmetrisches Pulsieren). Die Grundwelle mit der Frequenz -L. ist dannIf you want to increase the mean value of the voltage at the consumer in the known system described, you decrease T ₂ . If T ₂ is reduced so far that T ₂ = 271, then the intervals between all successive pulses are the same (see Fig. Ib, so-called symmetrical pulsing). The fundamental wave with the frequency -L. is then

h verschwunden, und die Grundwelle hat die Frequenz h disappeared, and the fundamental wave has the frequency

4" = 2/o4 "= 2 / o

Bei weiterer Erhöhung der Belastungsspannung wird der Zeitabstand zwischen den Impulsen unter Beibehaltung des symmetrischen Pulsierens gemäß Fig. Ic (T₃ < 71) verkleinert.If the load voltage is increased further, the time interval between the pulses is reduced while maintaining the symmetrical pulsation according to FIG. 1c (T ₃ < 71).

Ein Problem bei Anordnungen dieser Art besteht darin, daß es häufig nicht genügt, eine einzige diskrete Frequenz zu beseitigen. Zu dem oben angegebenen Signalsystem bei Schienenfahrzeugen gehört meistens ein auf die Trägerfrequenz abgestimmtes Bandpaßfilter, welches nur die Trägerfrequenz hindurchläßt Damit eine Information durch Kodierung der Trägerfrequenz übertragen werden kann, muß das Bandpaßfilter eine gewisse Bandbreite haben. Dies bedeutet, daß die Grundwelle oder die Oberwellen ins Band des Filters gelangen können, selbst wenn man die eigentliche Trägerfrequenz durch gruppenweise Pulsierung beseitigt. Speziell ist es die Grundwelle, die, wenn sich die Gruppenfrequenz f₀ nähert, ins Band des Filters gelangen und das Signalsystem ernsthaft stören kann.A problem with arrangements of this type is that it is often insufficient to eliminate a single discrete frequency. The above-mentioned signal system in rail vehicles usually includes a bandpass filter that is matched to the carrier frequency and only allows the carrier frequency to pass. In order for information to be transmitted by coding the carrier frequency, the bandpass filter must have a certain bandwidth. This means that the fundamental wave or the harmonics can get into the band of the filter, even if the actual carrier frequency is eliminated by pulsing in groups. In particular, it is the fundamental wave that, when the group frequency approaches f _0, gets into the band of the filter and can seriously disrupt the signal system.

Besonders ernsthaft können die Störungen sein, wenn mehrere voneinander unabhängige Gleichspannungssteller parallel arbeiten und in gleicher Weise gesteuertThe disturbances can be particularly serious if several independent DC voltage regulators work in parallel and are controlled in the same way

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werden, wie es beispielsweise bei einem aus mehreren Triebwagen bestehenden Zug der Fall ist. Bei Störungen _mit einer Frequenz nahe der Trägerfrequenz treten Schwingungserscheinungen auf, wobei die maximale amplitude der Störungen von der Summe der Amplituden der störenden Stromkomponenten der verschiedenen Wagen abhängt. Ferner können die Schwingungen des Signalsystems wie eine Modulation oder eine Kodierung der Trägerfrequenz wirken und dadurch z.B. eine Erlaubnis zur Weiterfahrt vortäusehen, obwohl eine solche Erlaubnis nicht an das Fahrzeug gesandt wurde.as is the case, for example, with a train consisting of several railcars. In the case of disturbances _with a frequency close to the carrier frequency, oscillation phenomena occur, the maximum amplitude of the disturbances depending on the sum of the amplitudes of the disturbing current components of the various cars. Furthermore, the vibrations of the signal system can act like a modulation or a coding of the carrier frequency and thereby simulate, for example, a permit to continue driving, although such a permit was not sent to the vehicle.

Der vorliegenden Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, einen Gleichspannungssteller nach dem Oberbegriff des Anspruches 1 so zu verbessern, daß von dem Gleichspannungssteller in keiner Betriebsstellung eine Wechselstromkomponente erzeugt wird, die innerhalb einer gewissen Bandbreite beiderseits einer bestimmten Frequenz liegt.The present invention has for its object based on improving a DC voltage regulator according to the preamble of claim 1 so that of the DC voltage controller does not generate an AC component in any operating position, which lies within a certain bandwidth on both sides of a certain frequency.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß durch die Merkmale im kennzeichnenden Teil des Anspruches 1 gelöst Vorzugsweise liegt K im Bereich von 0,6<K<0,9.According to the invention, this object is achieved by the features in the characterizing part of claim 1. Preferably, K is in the range of 0.6 <K <0.9.

Durch die Erfindung wird erreicht, daß der Gleichstromsteller keine Wechselströme mit Frequenzen erzeugt, die gleich einer bestimmten Frequenz sind oder in der Nähe dieser bestimmten Frequenz liegen. Dadurch wird verhindert, daß vom Gleichstromsteller erzeugte Wechselströme das Bandpaßfilter eines Signalsystems passieren und in Wahrheit nicht gegebene Signale vortäuschen können. Zugleich wird bei der Verwendung mehrerer parallel arbeitender Gleichspannungsumrichter die oben geschilderte Gefahr von Schwingungserscheinungen nahe der Trägerfrequenz des Signalsystems vermieden.The invention ensures that the DC chopper does not have any alternating currents with frequencies generated which are equal to a certain frequency or are in the vicinity of this certain frequency. This prevents alternating currents generated by the DC chopper from the bandpass filter of a Signal system and can in truth fake signals that are not given. At the same time, the When using several DC voltage converters working in parallel, the above-mentioned risk of Vibration phenomena close to the carrier frequency of the signal system are avoided.

Vorteilhafte Weiterbildungen und Ausgestaltungen der Erfindung sind in den Unteransprüchen gekennzeichnet. Advantageous further developments and refinements of the invention are characterized in the subclaims.

Anhand des in den Figuren dargestellten Ausführungsbeispiels soll die Erfindung näher erläutert werden. Es zeigtThe invention is to be explained in more detail on the basis of the exemplary embodiment shown in the figures will. It shows

Fig.2 eine im wesentlichen als Blockschaltbild dargestellte schematische Anordnung nach der Erfindung, 2 shows a schematic arrangement according to the invention, shown essentially as a block diagram,

F i g. 3 den Aufbau des Steuergerätes im Detail, F i g. 4 die im Steuergerät auftretenden Signale.F i g. 3 the structure of the control unit in detail, FIG. 4 the signals occurring in the control unit.

F i g. 1 wurde bereits oben beschrieben.F i g. 1 has already been described above.

Fig. 2 zeigt die an sich bekannten Hauptschaltkreise bei einer Anordnung gemäß der Erfindung. Ein Gleichstrommotor Af ist über eine Glättungsdrossel L 1 und einen Hauptthyristor TH an eine Gleichspannungsquelle BA angeschlossen. Parallel zum Motor und der Drossel Ll liegt eine Freilaufdiode Dl. Parallel zum Hauptthyristor TH liegt ein Löschkreis, der in bekannter Weise aus einem Löschkondensator C, einem Löschthyristor TS, einer Umladeinduktivität L 2 und einer Umladediode D 2 aufgebaut ist.Fig. 2 shows the main circuits known per se in an arrangement according to the invention. A direct current motor Af is connected to a direct voltage source BA via a smoothing choke L 1 and a main thyristor TH . A freewheeling diode Dl is located parallel to the motor and the choke Ll. In parallel to the main thyristor TH, there is an extinguishing circuit, which is constructed in a known manner from an extinguishing capacitor C, an extinguishing thyristor TS, a charge-reversal inductance L 2 and a charge-reversal diode D 2.

Ein Steuergerät A liefert Impulse mit einer Frequenz, die von der Spannung abhängt, welche A vom Steuerwiderstand R1 zugeführt wird, dessen eines Ende <ίο an positiver Spannung und dessen anderes Ende an das Potential Null angeschlossen ist. Die Impulse von A werden dem Hauptthyristor TH über ein Steuerimpulsgerät B zugeführt, welches diese Impulse in Impulse mit einer für die Zündung des Hauptthyristors TH &.s zweckmäßigen Länge, Amplitude und Leistungsniveau umwandelt Die Impulse von A werden auch dem Löschthyristor TS über ein Impulszeitsteuerglied PT zugeführt, das im Prinzip ein Verzögerungsglied mit einer variierbaren Zeitverzögerung zwischen ein- und ausgehenden Impulsen ist. Die Verzögerung wird vor. einem Steuersignal gesteuert, welches also die Impulslänge Ip bestimmt. Jeder Impuls von A zündet unmittelbar den Hauptthyristor TH. Nach der Zeit t_v wird ein Zündimpuls von PT an den Löschthyristor TS gegeben, wobei der Hauptthyristor in bekannter Weise gelöscht wird. Dem Motor M werden also Spannungsimpulse mit einem zeitlichen Abstand zugeführt, der von der Einstellung des Steuerwiderstandes R 1 und des Steuergeräts A bestimmt wird, und mit einer Impulslänge tp, die vom Steuersignal an das Glied PT bestimmt wird.A control unit A supplies pulses with a frequency that depends on the voltage that is supplied to A by the control resistor R 1, one end of which is connected to positive voltage and the other end to zero potential. The pulses from A are fed to the main thyristor TH via a control pulse device B , which converts these pulses into pulses with an appropriate length, amplitude and power level for the ignition of the main thyristor TH & .s The pulses from A are also sent to the quenching thyristor TS via a pulse time control element PT fed, which is in principle a delay element with a variable time delay between incoming and outgoing pulses. The delay will be ahead. controlled by a control signal, which thus determines the pulse length Ip . Each pulse from A immediately ignites the main thyristor TH. After the time t _v , an ignition pulse is sent from PT to the quenching thyristor TS , the main thyristor being quenched in a known manner. The motor M is thus supplied with voltage pulses with a time interval that is determined by the setting of the control resistor R 1 and the control unit A , and with a pulse length tp that is determined by the control signal to the member PT.

Die gesamte in F i g. 2 gezeigte Anordnung mit Ausnahme der Quelle BA kann in einem Schienenfahrzeug angeordnet sein, wobei der Motor M der Antriebsmotor des Fahrzeugs ist Die Quelle BA kann dabei eine gleichspannungsführende Kontaktleitung oder Kontaktschiene sein.The entire in F i g. The arrangement shown in FIG. 2 with the exception of the source BA can be arranged in a rail vehicle, the motor M being the drive motor of the vehicle. The source BA can be a contact line or contact rail carrying DC voltage.

F i g. 3 zeigt den Aufbau des Steuergeräts A in F i g. 2. Dieses ist aus den Integratoren /1-/4, den Schaltgliedern Ni-N4, den bistabilen Gliedern B1 und B2, dem ODER-Glied E und dem Verzögerungsglied T aufgebaut. Signale im Gerät (außer den Eingangssignalen an /1) können einen von zwei Werten annehmen, die mit »0« und »1« bezeichnet werden. Das Ausgangssignal eines Integrators wird Null, wenn ein Signal »1« dem in der Figur an der Unterseite der Integratoren gezeigten Eingang zugeführt wird, und bleibt solange Null, wie dieses Signal »1« ist. Das Ausgangssignal wächst linear mit der Zeit und mit einer dem Eingangssignal proportionalen Geschwindigkeit. Ein Signal »1« am Eingang gibt nach der über den Integratoren in der Figur angegebenen Zeit den Wert »1« des Ausgangssignals. Bei dem Integrator /1 ist 2 ms die Integrationszeit, die man erhält, wenn die Eingangssignale ihre Maximalwerte haben.F i g. 3 shows the structure of the control device A in FIG. 2. This is made up of the integrators / 1- / 4, the switching elements Ni-N4, the bistable elements B 1 and B2, the OR element E and the delay element T. Signals in the device (with the exception of the input signals at / 1) can have one of two values, which are designated with »0« and »1«. The output signal of an integrator becomes zero when a signal "1" is fed to the input shown in the figure at the bottom of the integrator, and remains zero as long as this signal is "1". The output signal grows linearly with time and at a rate proportional to the input signal. A signal "1" at the input gives the value "1" of the output signal after the time indicated by the integrator in the figure. With the integrator / 1, 2 ms is the integration time that is obtained when the input signals have their maximum values.

Das Ausgangssignal eines Schaltgliedes ist »1«, wenn das Eingangssignal »1«ist, sonst ist es »0«.The output signal of a switching element is »1« when the input signal is »1«, otherwise it is »0«.

Ein bistabiles Glied gibt im Zustand »1« ein Ausgangssignal »1« und im Zustand »0« das Ausgangssignal »0«. Ein kurzzeitiger »1«- Impuls am Eingang an der linken Seite des Gliedes kippt das Glied von dem vorhandenen Zustand in den anderen Zustand. Ein »1 «-Signal am Eingang an der Unterseite des Gliedes hält, solange es andauert, das Glied im Zustand »0«.A bistable element gives an output signal “1” in the “1” state and the output signal in the “0” state "0". A brief "1" impulse at the input on the left side of the limb tilts the limb away from the existing state in the other state. A "1" signal at the input on the underside of the link holds the link in the "0" state as long as it lasts.

Das Ausgangssignal des ODER-Gliedes hat den Wert »1«, wenn ein Eingangssignal oder beide den Wert »1« haben.The output signal of the OR gate has the value »1« if one input signal or both have the value »1« to have.

Wenn das Eingangssignal des Verzögerungsgliedes FD seinen Wert von »0« nach »1« ändert, so kippt das Ausgangssignal von »0« nach »1« nach der Zeit T, die kurz ist, beispielsweise etwa zehn Mikrosekunden. Wenn das Eingangssignal von »1« nach »0« wechselt, geht das Ausgangssignal unmittelbar von »1« nach »0«.When the input signal of the delay element FD changes its value from "0" to "1", the output signal changes from "0" to "1" after the time T, which is short, for example about ten microseconds. When the input signal changes from "1" to "0", the output signal changes immediately from "1" to "0".

F i g. 4 zeigt die Ausgangssignale der zum Steuergerät gehörenden Glieder. Das Ausgangssignal des Steuergeräts ist das Ausgangssignal vom ODER-Glied E und ist ganz unten in der Figur gezeigt.F i g. 4 shows the output signals of the elements belonging to the control unit. The output signal from the control unit is the output signal from the OR gate E and is shown at the very bottom of the figure.

Vor dem Start haben alle Signale des Steuergerätes den Wert »0«, ebenso wie die Spannung am Steuerwiderstand Ri. Zur Zeit r=0 wird das Gerät eingeschaltet. Die genannte Spannung wird auf einen niedrigen Wert erhöht. Die Integratoren /1, /3 und /4 beginnen zu arbeiten. Bei t\ = 11 ,5 ms hat das Ausgangssignal von /3 den Wert »1« erreicht, und über N3 wird /4 auf »0« gestellt. Zur Zeit /2, die in bezug auf denBefore the start, all signals from the control device have the value »0«, as does the voltage at the control resistor Ri. At time r = 0, the device is switched on. Said voltage is increased to a low value. The integrators / 1, / 3 and / 4 begin to work. At t \ = 11.5 ms, the output signal from / 3 has reached the value »1«, and / 4 is set to »0« via N3. At the time / 2, with respect to the

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Einschaltaugenblick > 11,5 ms ist, erreicht /1 den Wert »1«, und das Ausgangssignal von E wird »1«. Beim Zeitpunkt f₃ = i₂ + Tschaltet das Ausgangssignal von FD auf »1« um, wobei /1 auf »0« gestellt wird und ß 1 und B 2 in den »1 «-Zustand umschalten. Das Ausgangssignal von Ewird »0«. /2 beginnt zu integrieren, /3 wird auf »0« gestellt, und /4 beginnt zu integrieren. Bei U= f3 + 6,67 ms erreicht /2 den Wert »1«, und das Signal von Ewird »1«. Bei f₅= i4+ Twerden FD₁IX, 12, B1 und B2 auf »0« gestellt, das Ausgangssignal von Ewird »0«, und /1 und /3 beginnen zu integrieren.The instant of switch-on is> 11.5 ms, / 1 reaches the value »1« and the output signal from E becomes »1«. At time f ₃ = i ₂ + Tsch, the output signal switches from FD to "1", with / 1 being set to "0" and ß 1 and B 2 toggling into the "1" state. The output signal of E becomes "0". / 2 starts to integrate, / 3 is set to "0", and / 4 starts to integrate. At U = f3 + 6.67 ms / 2 reaches the value »1« and the signal from E becomes »1«. With f ₅ = i4 + T, FD ₁ IX, 12, B 1 and B2 are set to "0", the output signal from E becomes "0", and / 1 and / 3 begin to integrate.

Deutlichkeitshalber ist die Zeit T in F i g. 4 stark übertrieben. Wie man sieht, hat das Steuergerät zwei Impulse mit einem Zeitabstand von 6,67 ms voneinander abgegeben. Unter der Voraussetzung, daß die Spannung vom Steuerwiderstand R1 so niedrig ist, daß /1 mehr als 11,5 ms benötigt, um von »0« bis »1« zu integrieren, wird der Verlauf wiederholt, und das Steuergerät gibt bei fe und tj zwei weitere Impulse ab mit einem Abstand von 6,67 ms voneinander. In diesem Zustand erzeugt also das Steuergerät Doppelimpulse mit einer Grundwelle, die eine höchste FrequenzFor the sake of clarity, the time T is shown in FIG. 4 greatly exaggerated. As you can see, the control unit has emitted two pulses with a time interval of 6.67 ms from each other. Assuming that the voltage from the control resistor R 1 is so low that / 1 needs more than 11.5 ms to integrate from "0" to "1", the process is repeated and the control unit gives fe and tj two further impulses with a distance of 6.67 ms from each other. In this state, the control unit generates double pulses with a fundamental wave that has the highest frequency

10³ 10 ³

6,67 + 11,5
hat, und bei denen die Frequenz
10³ 6.67 + 11.5
has, and where the frequency
10 ³

- = 55Hz- = 55Hz

2 · 6,672 x 6.67

= 75Hz= 75Hz

6,67+ 11,56.67+ 11.5

= 9,1 ms= 9.1 ms

Es wird angenommen, daß das Signal vom Steuerwiderstand R 1 schwächer wird. Die Impulsfrequenz wird kleiner, doch geschieht nicrHs, bevor die Integrationszeit des Integrators /1 unter 11,5 ms sinkt, was der 5 FrequenzIt is assumed that the signal from the control resistor R 1 becomes weaker. The pulse frequency becomes smaller, but nothing happens before the integration time of the integrator / 1 falls below 11.5 ms, which is the 5 frequency

10³ 10 ³

11,511.5

= 87Hz= 87Hz

völlig eliminiert ist.is completely eliminated.

Vom Zeitpunkt t₇ an ist angenommen, daß das Signal vom Steuerwiderstand R 1 so weit erhöht ist, daß die Integrationszeit für /1 etwas kleiner als 11,5 ms ist. Bei ia wird ein Ausgangsimpuls vom Steuergerät gegeben. Gleich danach, bei f<», erreicht /4 den Wert »1«, und das Ausgangssignal von N4 wird »1«. Hierbei wird Si in der Lage »0« blockiert, und außerdem wird über den Widerstand R2 ein Signal zu dem Signal vom Steuerwiderstand addiert. Der Wert des Widerstands R 2 ist so gewählt, daß die Integrationszeit für /1 nunFrom time t ₇ on, it is assumed that the signal from control resistor R 1 has increased to such an extent that the integration time for / 1 is somewhat less than 11.5 ms. With ia an output pulse is given by the control unit. Immediately afterwards, at f <», / 4 reaches the value» 1 «and the output signal from N4 becomes» 1 «. Here, Si is blocked in position "0", and a signal is added to the signal from the control resistor via resistor R2. The value of the resistor R 2 is chosen so that the integration time for / 1 is now

10³
9,Γ10 ³
9, Γ

= HOHz= HOHz

wird. Da 01 in der Lage »0« blockiert ist, wird /2 untätig, und Impulse werden bei den Zeiten fm, in. fi2 mit gleichem Zeitabstand untereinander und mit der Frequenzwill. Since 01 is blocked in position "0", / 2 becomes inactive, and pulses at times fm, in. Fi2 with the same time interval between one another and with the frequency

erzeugt. Durch eine Steigerung des Signals vom Steuerwiderstand kann die Impulsfrequenz über diesen Wert hinaus bis aufgenerated. By increasing the signal from the control resistor, the pulse frequency can exceed this Worth up to

-!£■ = 500 H/.-! £ ■ = 500 H /.

erhöht werden (2 ms ist die kürzeste Intcgrations/.cit für den Integrator /1). Von der Grundwcllcnfrequcnz von 55 Hz der gruppenweisen Pulsicrung ist das Steuergerät nun also direkt auf symmetrische Pulsierung mit der Grundwcllcnfrequenz von 110 Hz oder höher übergegangen. can be increased (2 ms is the shortest integration / .cit for the integrator / 1). The control unit is of the basic wave frequency of 55 Hz of the group-wise pulsing so now passed directly to symmetrical pulsation with the basic wave frequency of 110 Hz or higher.

entspricht. Es wird angenommen, daß die genannte Integrationszeit vom Zeitpunkt in an etwas niedriger als 11,5 ms ist. Bei fn erreicht /3 den Wert »1« und stell /4 und N4 auf »0«, wobei die Blockierung von Bi, 12 und N2 aufgehoben wird. Bei t» hat /1 den Wert »1« erreicht, und vom Steuergerät wird ein Ausgangsimpuls abgegeben. Nach 6,67 ms hat /2 den Wert »1« erreicht, und ein weiterer Ausgangsimpuls (bei fts) wird abgegeben.is equivalent to. It is assumed that the integration time mentioned is somewhat less than 11.5 ms from the point in time in. At fn / 3 reaches the value »1« and set / 4 and N 4 to »0«, whereby the blocking of Bi, 12 and N2 is canceled. At t » / 1 has reached the value» 1 «and the control unit emits an output pulse. After 6.67 ms / 2 has reached the value »1« and another output pulse (at fts) is emitted.

Das System ist nun also von einer symmetrischen Pulsierung mit der Grundwellenfrequenz von 87 Hz direkt auf gruppenweise Pulsierung übergegangen. Das Zusatzsignal über R 2 ist nun Null, und die Grundfrequenz geht gleich nach dem Übergang auf ungefähr die Hälfte von 87 Hz, d. h. ca. 43,5 Hz über.The system has now switched from a symmetrical pulsation with the fundamental wave frequency of 87 Hz directly to pulsation in groups. The additional signal via R 2 is now zero, and the fundamental frequency changes immediately after the transition to approximately half of 87 Hz, ie approximately 43.5 Hz.

Dadurch, daß man den Übergang von gruppenweiser auf symmetrische Pulsierung mit einem Frequenzsprung von 55 Hz auf 110 Hz vollzieht, während man den Übergang von symmetrischer auf gruppenweise Pulsierung mit einem Frequenzsprung von 87 Hz auf 43,5 Hz vollzieht, hat das System eine gewisse Hysterese, wodurch man ausgeprägte Übergänge erhält und Schwingungen vermieden werden.By making the transition from group-wise to symmetrical pulsation with a frequency jump from 55 Hz to 110 Hz while doing the Transition from symmetrical to group-wise pulsing with a frequency jump from 87 Hz to 43.5 Hz completes, the system has a certain hysteresis, whereby one obtains pronounced transitions and Vibrations are avoided.

Da die Anzahl Impulse pro Zeiteinheit unmittelbar nach einem Übergang genauso groß ist wie unmittelbar davor, bewirken die Übergänge zwischen symmetrischer und gruppenweiser Pulsierung keine Änderung der Gleichspannung, die dem Verbraucher zugeführt wird.Because the number of pulses per unit of time is just as large immediately after a transition as it is immediately before that, the transitions between symmetrical and group-wise pulsation do not cause any change the DC voltage that is fed to the consumer.

Wenn die Impulsfrequenz entsprechend den oben beschriebenen Verlaufen sukzessiv von einem niedrigen Wert bis auf ihren Maximalwert (500 Hz in den oben beschriebenen Beispielen) erhöht wird, kann die Impulsbreite t_p zweckmäßigerweise ständig auf ihren Minimalwert gehalten werden. Wenn die Maximalfrequenz erreicht ist, kann man in bekannter Weise eine weitere Steigerung der Belastungsspannung durch eine Erhöhung der Impulsbreite vornehmen.If the pulse frequency is successively increased from a low value to its maximum value (500 Hz in the examples described above) in accordance with the course described above, the pulse width t _{p can} expediently be constantly kept at its minimum value. When the maximum frequency has been reached, the load voltage can be increased further in a known manner by increasing the pulse width.

In dem obigen Beispiel steuert das Steuergerät einen einzigen Gleichspannungssteller, In beispielsweise einem Fahrzeug können jedoch mehrere Steller vorhanden sein. Diese können auf eine gemeinsame Last (z. B. die parallelgeschalteten Motoren des Fahrzeugs) Parallelarbeiten, oder jeder Umrichter kann seinen eigenen Verbraucher (z. B. jeder seinen Motor oder seine Motorengruppe) speisen. Das Steuergerät sol dann zweckmäßigerweise sämtliche Steller im Fahrzeug steuern. Dabei wird ein Verteilerglied verwendet welches die Impulse vom Steuergerät an die Steller ir solcher Weise zyklisch verteilt, daß der erste lmpul: vom Steuergerät einem ersten Steller zugeführt wird der nächste Impuls einem zweiten Steller usw., bis jeden Steller ein Impuls zugeführt ist, wonach der Umlauf voi Neuem beginnt. Der insgesamt vom Fahrzeug de Quelle entnommene Strom besteht dann aus Impulse mit den ganz unten in F i g. 4 gezeigten Intervallen.In the example above, the control unit controls one single DC voltage controller, but in a vehicle, for example, several controllers to be available. These can be applied to a common load (e.g. the parallel-connected motors of the vehicle) Parallel work, or each converter can have its own consumer (e.g. each its motor or his engine group) feed. The control unit then expediently solves all of the actuators in the vehicle steer. A distributor element is used which sends the pulses from the control unit to the actuator distributed cyclically in such a way that the first pulse: from the control unit to a first controller, the next pulse is sent to a second controller, etc., until each A pulse is supplied to the actuator, after which the circulation voi New begins. The total current drawn from the vehicle de source then consists of pulses with the very bottom in Fig. 4 intervals shown.

Wie aus der obigen Beschreibung hervorgeht, kan bei einer Anordnung gemäß der Erfindung die Frcquen der Grundwellc niemals in einem breiten Band 7As can be seen from the above description, in an arrangement according to the invention, the frcquen the fundamental wellc never in a broad band 7

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beiden Seiten der Frequenz liegen, bei der die Empfindlichkeit gegenüber Störungen maximal ist. Verglichen mit dem bekannten Gleichspannungssteller ist der störende Einfluß daher stark reduziert. Da die Frequenzen der störenden Wellen weit entfernt von der Frequenz liegen, bei der die Empfindlichkeit am größten ist, werden sich die störenden Wellen verschiedener Fahrzeuge außerdem mit ihren Effektivwerten und nicht mit ihren Amplituden addieren. Dadurch wird einerseits die resultierende Störamplitude niedriger und andererseits werden die niederfrequenten Schwingun-both sides of the frequency at which the sensitivity to interference is maximum. Compared with the known DC voltage controller, the disruptive influence is therefore greatly reduced. Since the Frequencies of the interfering waves are far away from the frequency at which the sensitivity is greatest is, the disturbing waves of different vehicles will also be compared with their effective values and do not add with their amplitudes. As a result, on the one hand, the resulting interference amplitude is lower and on the other hand, the low-frequency vibration

gen vermieden, die bei dem bekannten System als Modulation der Trägerfrequenz aufgefaßt werden konnten. Im absolut ungünstigsten Fall kann die Störamplitude so groß werden, daß das Coden der Trägerfrequenz maskiert wird. Da Signalsysteme der hier in Betracht kommenden Art aus Gründen der Sicherheit so ausgeführt sind, daß sie ein Haltesignal oder ein Signal für niedrigere Geschwindigkeit geben, wenn die gecodetc Information verschwindet, bedeutet dies jedoch keinen größeren Nachteil und stellt absolut keine Gefährdung der Sicherheit dar.conditions avoided, which are understood in the known system as modulation of the carrier frequency could. In the absolutely worst case, the interference amplitude can be so large that the coding of the Carrier frequency is masked. Since signal systems of the type under consideration here for reasons of Safety are designed in such a way that they give a stop signal or a signal for lower speed, however, if the coded information disappears, this does not mean any major disadvantage and is absolute does not pose a security risk.

Hierzu 2 Blatt ZeichnungenFor this purpose 2 sheets of drawings

Claims

25 OO 449 claims:

1. DC voltage regulator for supplying a consumer from a direct voltage source with direct voltage pulses of variable frequency, with a switching device generating the pulses between the direct voltage source and the consumer, with a control device controlling the switching device, which is used to avoid an alternating current component with a certain frequency when falling below a frequency above this lying pulse frequency automatically switches from symmetrical to group-wise pulsing and vice versa, with group-wise pulsing groups of two pulses each being emitted with a constant time interval between the two pulses of the group, characterized in that the control device (A) is designed in such a way that the switchover pulsed in groups,

if the pulse rate falls below a value - = r-