DE2517444A1

DE2517444A1 - Gleichstrom-steuerschaltung

Info

Publication number: DE2517444A1
Application number: DE19752517444
Authority: DE
Inventors: Maurice James Wright
Original assignee: Joseph Lucas Ltd
Current assignee: ZF International UK Ltd
Priority date: 1974-04-19
Filing date: 1975-04-19
Publication date: 1975-10-30
Also published as: FR2269819B1; SE406399B; US3980936A; FR2269819A1; GB1508773A; SE7504481L; AU8016175A; IN144853B; JPS511955A; ZA752328B

Description

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COHAUSZ & FLiORACK

PATENTANWALTSBÜRO O C i *7 / / /

D-4 DÜSSELDORF . SCHUMANN STR. 97

PATENTANWÄLTE:
Dipl.-lng. W. COHAUSZ - Dipl.-lng. W. FLORACK · Dipl.-lng. R. KNAUF ■ Dr.-lng., Dipl.-Wirtsch.-lng. A. GERBER ■ Dipl.-lng. H B. COHAUSZ

Joseph Lucas Limited

Well Street

GB-Birmingham 18. April 1975

Gleichstrom-Steuerschaltong

Die Erfindung betrifft eine Gleichstrom-Steuerschaltung in einer Ausfuhrung mit Schaltmitteln in Reihe mit einer Last, Strommeßmitteln, die eine überwachende Wellenform erzeugen, welche den Stromfluß in der Last wiedergibt, und Steuermittel zum Abschalten der Schaltmittel dann, wenn der Stromfluß in der Last einen ersten Wert erreicht, und zum Einschalten der Schaltmittel dann, wenn der Strom auf einen zweiten niedrigeren Wert abfällt. Der erste oder der zweite Wert oder beide können geändert werden, um den mittleren Stromfluß in der Last zu steuern.

Schaltungen dieser Art leiden an dem Nachteil, das ein Bauschen auf der überwachenden Wellenform zu einem umgewollten Schalten führen kann. Herkömmliche Filter können mit diesem Problem nicht in angemessener Weise fertig werden.

Sie Erfindung besteht in einer Gleichstrom-Steuerschaltung der genannten Art, die gekennzeichnet ist durch Mittel zur Begrenzung der Änderungsrate der überewachenden Wellenform auf einean Wert, der größer als die normale maximale Änderungsrate der Laststromstärke ist.

Sie Erfindung ist nachstehend an Hand eines Ausführungsbeispiels unter Bezugnahme auf die Zeichnungen näher erläutert. In den Zeichnungen sind:

Fig. 1 ein Blockschaltbild des Systems,

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Wa/Ti - 2 -

Fig. 2 und 3 graphische Darstellungen, die Wellanformen im System zeigen,

Fig. 4· 5 und 6 Detailschaltbilder aus Teilen des Systems und Fig. 7 eine graphische Darstellung, die eine andere Wellenform zeigt.

Gemäß der Darstellung in Fig. 1 weist ein Fahrzeug eine Batterie 11 auf, an die eine Reihenschaltung angeschlossen ist, zu der ein Antriebsmotor 12 für das Fahrzeug, eine Feldwicklung 12a und ein Thyristor 14 gehören. Zum Motor 12 und zur Feldwicklung 12a ist eine Freilaufdiode 15 parallelgeschaltet. Der Motorstrom wird von einer lall-Platteneinrichtung 13 überewacht, die ihren Strom von den Hauptanschlüssen der Batterie 11 und fön einer Mittelabzapfung an der Batterie erhält, die an Masse angelegt ist. Das überwachte Signal wird von der Hall-Platteneinrichtung 13 in bezug auf Masse zu Steuermitteln 16 geführt, die an die Batterie 11 angeschlossen sind und Ausgänge zu der Anode und dem Tor des Thyristors 14 liefern.

Wenn der Thyristor 14 eingeschaltet ist, steigt die Stromstärke in der Reihenschaltung an, und wenn diese Stromstärke einen Sollwert erreicht, der durch den Wert 17 in Fig. 2 dargestellt ist, liefern die Steuermittel ein Signal an die Anode des Thyristors 14» um zu bewirken, daß der Thyristor 14 zu leiten aufhört. Die Stromstärke fällt dann ab, wie das in Fig. 2 dargestellt ist, bis sie einen zweiten niedrigeren Wert 18 erreioht, und bei diesen Punkt liefern die Steuermittel 16 einen Eingang an das Tor des Thyristors, um ihn einzuschalten, so daß die Stromstärke wieder steigt. Diese Steuerung isttekannt, und üblicherweise werden die Werte 17 und 18 geändert, um den mittleren Stromfluß im Motor 12 zu ändern.

Es versteht sich, daß elektrisches Rauschen auf der überwachten Wellenform nach Fig. 2 zu einem ungewollten Schalten führen kann. Ein typischer Impuls, der von Rauschen hervorgerufen wird, ist bei 19 in Fig. 3 gezeigt, und wie zu sehen ist, erhöht dieser Puls den Stromwert über die Linie 17» so daß der Thyristor 14 zum Ausschalten gebracht würde, und zwar zu einer falschen Zeit. Um dieses Problem zu beseitigen, ist in die Schaltung zwischen der Hall-Plattenvorrichtung 13 und den Steuernd, t-

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teln eine Venderatenbegrenzungsschaltung, das heifit eine Schaltung, die die maximale Änderungsrate der Ausgangsspannung auf einen Sollwert "begrenzt. Der Effekt einer solchen Schaltung ist in gestrichelten Linien in Fig. 3 gezeigt. Ausgehend von dem Punkt 21, bei dem der interferenzimpuls 19 beginnt, beschränkt die Wenderatenschaltung die Art und Weise, wie deren Ausgangssignalspannung höher wird, bis die zunehmende Spannung, die durch die gestrichelte Linie dargestellt ist, den geringer werdenden Strom trifft, der durch die sich nach unten erstreckende vertiakale Linie des Einschaltetesses dargestellt ist. ¹An diesem Punkt begrenzt die Wenderatenschaltung die Aabnahme der Stromstärke erneut, wie das durch die gestrichelte Linie dargestellt ist, bis der Punkt 22 erreicht wird. Diese Anordnung ist natürlich nicht perfekt, weil sie immer noch ein frühes Schalten bewirkt, wenn ein Einsohaltstoß 19 auftritt, wenn die Stromstärke sich in der Nähe des Werts 17 befindet. Unter diesen umständen macht das führe Schalten jedoch nicht so viel aus.

Pig. 4 zeigt eine Ausführung einer Wenderatenbegrenzungsschaltung. Stromleitungen 25, 24 führen von den Hauptanschlüssen der Batterie 11 und stehen üblicherweise unter +15 und -15 YoIt. Die Leitung 23 ist Bit einem Side des Widerstands 25 verbunden, dessen anderes Ende durch die Anoden-Sathoden-Wege von Dioden 26, 27 mit einem SingangsanschluB 28 bzw. ait einem Ausgangsanschluß 29 verbunden ist. Ein weiterer Widerstand 31 ist mit einem Ende mit der Leitung 24 und mit «dem anderen Ende mit den Anschlüssen 29, 29 durch die Kathoden-Anoden-Wege von Dioden 32, 33 verbunden. Der Anschluß 29 ist durch einen Kondensator 34 an Hasse angelegt.

Der Anschluß 2· ist mit der Hall-Platteneinrichtung 13 verbunden, während der Ansohluß 29 mit dem Steuermitteln 16 verbunden ist. Für einen bestimmten mittleren Gleichetromeingang von 3,8 ToIt, der sich zwischen 3,6 und 4*0 ToIt ändert, leiten alle Dioden, und die Spannung am Ausgangsanechluß ist im wesentlichen gleich der Spannung am Eingangsansohluß. Das setzt natürlich voraus, daß sich die Ströme langsam ändern und daß der Sondensator 34 sich langsam mit sich ändernden Strumen aufladen kann. Wenn sich der Eingang jedoch in einer positiven fiichtung

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schnell ändert, als Folge des Einschaltstoßee, werden die Dioden 26 und 33 Timgekehrt vorgespannt, und der Kondensator 34 lädt sich über die Diode 27 und den Widerstand 24 mit begrenzter Rate auf. Für einen Kondensator mit einem Mikrofarad und einem Widerstand 25 mit 15K beträgt die maxiamale Änderungsrate am Anschluß 29 ein Volt pro Millisekunde.

Fig. 5 ist im wesentlichen ein Funktionsverstärker äquivalent der Darstellung in Fig. 4. Gleiche Teile haben die gleichen Bezugszahlen. Der Funktionsverstärker 33 ist als ein Spannungsfolger geschaltet, in dessen Rückkopplungsetromkreis ein Widerstands-Kondensator-^M¥erz8gerungsnetzwerk^M eingeschaltet ist, das durch den Widerstand 25 und den Kondensator 34 gebildet ist. Für langsame Eingangsänderungen folgt der Ausgangsanschluß dem Eingangsanschluß genau, und zwar wegen der Wirkung des Funktionsveerstärkers 35· Mit zunehmender Änderungsrate erhöht sich der Ausgang des Funktionsverstärkers, um den erforderlichen Ladestrom zum Kondensator 34 zu liefern. Wenn die Änderungsrate einen Sollwert überschreitet, wird der gesamte Ausgang vom Funktionsverstärker benötigt, um den Kondensator 34 zu laden, und damit werden Änderungsraten über diesen hinaus »nicht zugelassen.

In Fig. 6 ist eine Abwandlung der Darstellung in Fig. 5 gezeigt, bei der der Funktionsverstärker 35 mit seinem Ausgangsanschluß mit dem Anschluß 29 durch parallele Wege verbunden ist, von denen einer einen Widerstand 41 und den Anodden-Kathoden-Weg einer Diode 42 und der andere einen Widerstand 43 und den Kathoden-Anoden-Weg einer Diode 44 enthält. Die Verbindung zwischen dem Widerstand 4I und der Diode 42 ist mit der Leitung 24 durch den Kollektor-Emissionselektroden-Weg eines n-p-n-Transietors 45 verbunden, und die Verbindung zwischen dem Widerstand 43 und der Diode 44 ist mit der Leitung 24 über den Kollektor-Emissionselektroden-Weg eines η-p-n-Transistors 46 verbunden. Die Transistoren 45, 46 sind mit den Steuermitteln 16 nach Fig. 1 verbunden, und die Anordnung ist eine solche, daß dann, wenn der Thyristor I4 eingeschaltet ist, der Transistor 46 eingeschaltet und der Transistor 45 ausgeschaltet ist, wenn der Thyristor I4 aber ausgeschaltet ist, der Transistor 45 eingeschaltet und der Transistor 46 ausgeschaltet ist.

Aus Fig. 6 ist ersichtlich, daß der Rückkopplungsweg im Betrieb in irgend-

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einem Moment dadurch bestimmt wird, ob der Thyristor I4 eingeschaltet ist oder nicht, das heißt, ob der Strom im Motor 12 stärker wird oder abnimmt. Das ist von Torteil, wenn der Strom stärker wird und ein negativer Interfereenzimpuls empfangen wird, oder natürlich dann, wenn der Strom schwächer wird und ein positiver Interferenzimpuls empfangen wird. Der Effekt ist in Fig. 7 zu sehen. Sin negativer Inferferenzimpuls 19 tritt auf, wenn der Strom stärker werden soll. Sie gestrichelte Wellenform 51 zeigt, was passiert, wenn die Anordnung nach Fig. 4 oder Fig. 5 zugrundegelegt wird. Der Strom darf in kontrollierter Weise schwächer werden, und dann darf er in kontrollierter Weise stärker werden. Bei Verwendung der Anordnung nach Fig. 6 wird die Tatsache ausgenutzt, daß der Strom stärker werden soll und keine Abnahme der Stromstärke überhaupt zugelassen wird, so daß, wie durch die gestrichelte Kurve 52 dargestellt, der Ausgang konstant gehalten wird, bis der Einschaltstrom den konstanten Strom überschreitet, und dann darf er mit der kontrollierten Bate stärker werden. Das ist natürlich eine Folge der Tatsache, daß der Transistor 46 leitet, weil der Strom stärker wird, wenn der Einschaltstoß 19 auftritt, und der Kondensator C kann als Folge davon nur in positiver Sichtung durch den Widerstand 41 und die Diode 42 aufgeladen werden, wobei die Diode 44 umgekehrt vorgespannt wird. Die Schaltung stellt damit sicher, daß die überwachte Wellenform schnell zurückkehrt, Bund zwar zu der tatsächlichen Laststromwellenform, um damit den Steuermitteln 16 einen richtigen Betrieb zu ermöglichen.

Bs versteht sich, daß dann, wenn Signale von den Stromüberwachungsmitteln verstärkt werden müssen, es möglich ist, die Wenderatenbegrenzungsmittel in den entsprechenden Verstärker einzubauen.

Ansprüche

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Claims

Ansprüche

1. Gleiohstrom-Steuerschaltung in einer Ausführung mit Schaltmitteln

in Reihe mit einer Last, Strommeßmitteln, die eine überwachende Wellenform erzeugen, welche den Stromfluß in der Last wiedergibt, und Steuermitteln zum Abschalten der Schaletmittel dann, wenn der Stromfluß in der Last einen ersten Wert erreicht, und zum Einschalten der Schaltmittel dann, wenn der Strom auf einen zweiten niedrigeren Wert abfällt, gekennzeichnet durch Mittel zur Begrenzung der Änderungsrate der überwachenden Wellenform auf einen Wert, der größer als die normale maximale Änderungsrate der Laststromstärke ist.

2. Gleichstrom-Steuerschaltung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet , daß die Ratenbegrensungsmittel eine» Widerstands- und Kondensatoranordnung aufweisen, wobei die Verbindung zwischen dem Widerstand und dem Kondensator mit'dem überwachenden Eingangsanschluß der Steuermittel verbunden ist.

3. Gleichstrom-Steuer schaltung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Ratenbegrenzungsmittel ein erstes Paar Dioden aufweisen, deren Anoden miteinander und über einen ersten Widerstand mit einer positiven Stromleitung verbunden sind, ferner ein zweites Paar Dioden, deren Anoden mit den Kathoden des ersten Paars Dioden verbunden sind und deren Kathoden miteinander und über einen zweiten Widerstand mit einer negativen Stromleitung verbunden sind, wobei die Kathode einer der ersten Dioden mit den Strommeßmitteln und die Kathode der anderen der ersten Dioden mit dem Kondensator der Widersetands- und Kondensatoranordnugnv verbunden sind.

4. Gleichstrom-Steuerschaltung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Ratenbegrenzungsmittel einen Funktionsverstärker aufweisen, dessen nicht invertierender Anschluß mit den Strommeßmitteln, dessen Ausgangsanschluß mit der Widerstands- und Kondensator anordnung und dessen invertierender Eingangeanschluß mit der Verbindung zwischen dem Widerstand und den Kondensator verbunden sind.

5· Gleichstrom-Steuerschaltung nach Anspruch 1, dadurch gek-29 125

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kennzeichnet, daß die Hatenbegrenzungs schaltung einen Funktionsverstärker aufweist, dessen nicht invertierender Eingangsanschluß mit den Strommeßmitteln verbunden ist, dessen Ausgangsanschluß über einen ersten Widerstand und eine erste Diode mit einem Kondensator verbunden ist, wobei ein zweiter Widerstand und eine umgekehrt angeschlossene zweite Diode in Reihe zu der Eeihenkombination des ersten Widerstands und der ersten Diode parallelgeschaltet sind, und dessen inverttierender Eingangsanschluß mit der Verbindung zwischen den Dioden und den Sondensator verbunden ist, wobei zwei von der Steuerschaltung gesteuerte Transistoren die Verbindungen der jeweiligen Widerstands/Dioden-Kombinationen mit einer negativen Stromleitung verbinden und so angeordnet sind, daß nur ein Transistor leitet, wenn die Schaltmittel eingeschaltet sind, und daß der andere nur dann leitet, wenn die Schaltmittel ausgeschaltet sind.

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