DE2608613B1 - Universal motor speed control circuit - compares armature EMF to reference voltage and provides rectifier firing pulse - Google Patents

Universal motor speed control circuit - compares armature EMF to reference voltage and provides rectifier firing pulse

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DE2608613B1 DE19762608613 DE2608613A DE2608613B1 DE 2608613 B1 DE2608613 B1 DE 2608613B1 DE 19762608613 DE19762608613 DE 19762608613 DE 2608613 A DE2608613 A DE 2608613A DE 2608613 B1 DE2608613 B1 DE 2608613B1
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    • H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02P—CONTROL OR REGULATION OF ELECTRIC MOTORS, ELECTRIC GENERATORS OR DYNAMO-ELECTRIC CONVERTERS; CONTROLLING TRANSFORMERS, REACTORS OR CHOKE COILS
    • H02P25/00—Arrangements or methods for the control of AC motors characterised by the kind of AC motor or by structural details
    • H02P25/02—Arrangements or methods for the control of AC motors characterised by the kind of AC motor or by structural details characterised by the kind of motor
    • H02P25/10—Commutator motors, e.g. repulsion motors
    • H02P25/14—Universal motors
    • H02P25/145—Universal motors whereby the speed is regulated by measuring the motor speed and comparing it with a given physical value, speed feedback

Abstract

The circuit provides an extended range of speed control for a universal motor on the basis of remanent induction of the armature e.m.f. During alternating half-waves, the armature e.m.f. is measured and the difference with regard to a reference voltage is stored. The latter is compared with rising network voltage and on attaining equality, a firing pulse is formed for the rectifier. This eliminates the generation of an artificial armature e.m.f. The measuring circuit (1) includes an operational amplifier (3) fed with the armature e.m.f. and with a reference voltage from a d.c. source (6). Amplifier output is connected to storage capacitor (8) and comparator (11) whose other input is connected to a saw-tooth generator (13) while its output feeds a pulse amplifier (15) of a pulse transformer (16).

Description

Der Steuerkanal 2 besteht neben dem bereits erwähnten Sägezahnspannungsgenerator 13 aus einem Spannungsbegrenzer 20 für die Netzwechselspannung, dem ein Sägezahnspannungsgenerator 21 nachgeschaltet ist, der einen Schwellenwertschalter 22 ansteuert, dem ein Differenzierglied 23 nachgeschaltet ist, durch dessen Impuls eine Impulsformerstufe 24 angesteuert wird, der ein Spannungs-Stromumsetzer 25 nachgeschaltet ist, welcher den Steuerimpuls I, für The control channel 2 exists in addition to the already mentioned sawtooth voltage generator 13 from a voltage limiter 20 for the AC mains voltage, which is a sawtooth voltage generator 21 is connected downstream, which controls a threshold switch 22, which is a differentiator 23 is connected downstream, a pulse shaper stage 24 is controlled by the pulse is, which is followed by a voltage-current converter 25, which the control pulse I, for

den Verstärker 3 liefert.the amplifier 3 supplies.

Nachstehend wird die Wirkungsweise der Anordnung in Verbindung mit dem Signaldiagramm nach der Fig. 2 näher erläutert. Die Anker-EMK wird zu bestimmten Zeiten auf den Verstärker 3 geschaltet; die Zeitpunkte sind durch den auf den Verstärker 3 wirkenden Steuerimpuls 4 festgelegt, der in folgender Weise gebildet ist. The operation of the arrangement in connection with the signal diagram according to FIG. 2 explained in more detail. The anchor emf becomes definite Times switched to the amplifier 3; the times are through the on the amplifier 3 acting control pulse 4 established, which is formed in the following way.

Aus der sinusförmigen Spannung UN wird mittels des Begrenzers 20 eine trapezförmige Spannung Uk gebildet, die den Sägezahnspannungsgenerator 21 ansteuert, der bei positiver Spannung Uk gesperrt ist und bei Spannung Uk gleich Null eine Sägezahnspannung Uh erzeugt, die bei Überschreiten eines vorgegebenen Wertes zu Null wird, wodurch sich der Schaltzustand des Schwellenwertschalters 22 (bistabile Kippstufe) nach dem Nulldurchgang der Spannung UN ändert, dessen Spannungsvorsprung von positiv nach Null durch das Differenzierglied 23 differenziert wird, so daß sich ein negativer Spitzenimpuls U, ergibt, der die Impulsformerstufe 24 ansteuert, die den Spitzenimpuls U, in einen schmalen Rechteck-Spannungsimpuls Ud umformt, der vom Spannungs-Stromumsetzer 25 in einen Rechteck-Stromimpuls 4 umgeformt wird. The sinusoidal voltage UN becomes 20 by means of the limiter a trapezoidal voltage Uk is formed which controls the sawtooth voltage generator 21, which is blocked when the voltage Uk is positive and one when the voltage Uk is equal to zero Sawtooth voltage Uh generated, which increases when a predetermined value is exceeded Becomes zero, whereby the switching state of the threshold switch 22 (bistable Flip-flop) changes after the zero crossing of the voltage UN, its voltage lead is differentiated from positive to zero by the differentiator 23, so that there is a negative peak pulse U, which controls the pulse shaper stage 24, which converts the peak pulse U, into a narrow square-wave voltage pulse Ud, which is converted into a square-wave current pulse 4 by the voltage-current converter 25.

Für die Dauer des Stromimpulses 4, der am Steuereingang 7 des Verstärkers 3 wirkt, ist dessen Ausgang vom hochohmigen (>1000 Q) in den niederohmigen Zustand geschaltet, so daß die zu diesem Zeitpunkt am Ausgang des Verstärkers 3 stehende Spannung auf den Speicherkondensator 8 gelangt. Wie ersichtlich, tritt der Rechteck-Stromimpuls 4 stets kurz nach dem Nulldurchgang jeder negativen Halbwelle der Wechselspannung UN auf. Die am Speicherkondensator 8 auftretende Spannung ist der Drehzahl der Maschine 30 proportional. Die Anker-EMK wird immer in den Stromflußpausen des Halbleitergleichrichters 18 gemessen.For the duration of the current pulse 4 at the control input 7 of the amplifier 3 is effective, its output is from the high-resistance (> 1000 Q) to the low-resistance state switched so that the standing at the output of the amplifier 3 at this point in time Voltage reaches the storage capacitor 8. As can be seen occurs the square-wave current pulse 4 always shortly after the zero crossing of each negative half-wave of the alternating voltage UN on. The voltage occurring at the storage capacitor 8 is the speed of the machine 30 proportional. The armature EMF is always in the current flow pauses of the semiconductor rectifier 18 measured.

Verschwindet der Rechteckimpuls 4, so wird der Ausgang des Verstärkers 3 sehr hochohmig, so daß der Speicherkondensator 8 vom Eingangskreis entkoppelt ist. If the square pulse 4 disappears, the output of the amplifier becomes 3 very high resistance, so that the storage capacitor 8 is decoupled from the input circuit is.

Die der Kondensatorspannung entsprechende Spannung Ue der Trennstufe 9 wird mit der netzsynchronen Sägezahnspannung U verglichen. Besteht zwischen beiden Spannungen Gleichheit, so gibt der Komparator 11 ein Signal Us aus, wobei der vordere Spannungssprung dieses Signals über den Kondensator 14 als Spannungsimpuls Um auf den Impulsverstärker 15 übertragen wird, der einen Zündimpuls 4 auslöst. Der Vergleich der Spannungen Ue und Uf erfolgt in jeder Halbwelle. Mit Auftreten eines Zündimpulses 4 wird der Halbleitergleichrichter 18 gezündet, und es beginnt ein Laststrom Im zu fließen. The voltage Ue of the isolating stage corresponding to the capacitor voltage 9 is compared with the sawtooth voltage U synchronized with the mains. Exists between the two If voltages are equal, the comparator 11 outputs a signal Us, the front Voltage jump of this signal across the capacitor 14 as a voltage pulse Um the pulse amplifier 15 is transmitted, which triggers an ignition pulse 4. The comparison of the voltages Ue and Uf takes place in each half-wave. With occurrence of an ignition pulse 4, the semiconductor rectifier 18 is ignited, and a load current Im begins to flow.

Steigt die Anker-EMK bei verminderter Belastung der Maschine, wie es nach dem Zeitpunkt t4 angedeutet ist, so erreicht die Sägezahnspannung Uf den neuen Wert der Anker-EMK zeitlich später, und es fließt ein entsprechend kleinerer Laststrom ImS so daß die Drehzahl der Maschine der geringen Belastung angepaßt ist bzw. konstant gehalten wird. If the armature EMF increases when the load on the machine is reduced, such as it is indicated after time t4, the sawtooth voltage Uf reaches the new value of the armature emf later in time, and a correspondingly smaller one flows Load current ImS so that the speed of the machine is adapted to the low load or is kept constant.

Claims (2)

Patentansprüche: 1. Verfahren zur Drehzahlregelung einer Universalmaschine, die über einen steuerbaren bidirektionalen Halbleitergleichrichter aus einer Wechselspannungsquelle gespeist ist, wobei die Anker-EMK der Maschine mit einer Sollspannung verglichen wird und die Differenzspannung den Zündzeitpunkt für den Halbleitergleichrichter beeinflußt, dadurch gekennzeichnet, daß die in jeder zweiten Halbwelle auftretende, mit dem Vorzeichen der Sollspannung übereinstimmende Anker-EMK kurzzeitig gemessen und die Abweichung von der Anker-EMK und der Sollspannung gespeichert wird und diese gespeicherte Spannung in jeder Halbwelle mit einer mit der Netzspannung synchronisierten, ansteigenden Spannung verglichen wird und bei Gleichheit beider Spannungen ein Zündimpuls (ins) für den Halbleitergleichrichter ausgegeben wird.Claims: 1. Method for speed control of a universal machine, via a controllable bidirectional semiconductor rectifier from an AC voltage source is fed, the armature EMF of the machine compared with a target voltage and the differential voltage is the ignition point for the semiconductor rectifier influenced, characterized in that the occurring in every second half-wave, Armature EMF corresponding to the sign of the nominal voltage measured briefly and the deviation from the armature EMF and the nominal voltage is stored and this stored voltage in each half-wave with one synchronized with the mains voltage, increasing voltage is compared and, if both voltages are equal, an ignition pulse (ins) is output for the semiconductor rectifier. 2. Schaltungsanordnung zur Durchführung des Verfahrens nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß ein Operationsverstärker, dem die Anker-EMK und die Sollspannung zugeführt sind, mit einem im Ausgangskreis angeordneten Speicherkondensator verwendet ist, daß der Operationsverstärker von einem aus der Wechselspannung abgeleiteten, kurz nach jedem in der zu messenden Halbwelle liegenden Nulldurchgang auftretenden kurzzeitigen Impuls (Ir) zum Speicherkondensator durchgesteuert ist und daß die Speicherkondensatorspannung und die mittels eines Sägezahnspannungsgenerators erzeugte netzsynchrone Spannung (Uf) einen Komparator ansteuern, dem ein Verstärker mit einem Zündtransformator im Ausgangskreis nachgeschaltet ist. 2. Circuit arrangement for performing the method according to claim 1, characterized in that an operational amplifier to which the armature EMF and the Target voltage are supplied, with a storage capacitor arranged in the output circuit is used that the operational amplifier is derived from an alternating voltage, shortly after each zero crossing occurring in the half-wave to be measured short-term pulse (Ir) is controlled to the storage capacitor and that the Storage capacitor voltage and the voltage generated by means of a sawtooth voltage generator synchronous voltage (Uf) control a comparator to which an amplifier with a Ignition transformer is connected downstream in the output circuit. Die Erfindung bezieht sich auf ein Verfahren zur Drehzahlregelung einer Universalmaschine, die über einen steuerbaren bidirektionalen Halbleitergleichrichter aus einer Wechselspannungsquelle gespeist ist, wobei die Anker-EMK der Maschine mit einer Sollspannung verglichen wird und die Differenzspannung den Zündzeitpunkt für den Halbleitergleichrichter beeinflußt. The invention relates to a method for speed control a universal machine that has a controllable bidirectional semiconductor rectifier is fed from an AC voltage source, the armature EMF of the machine is compared with a target voltage and the differential voltage is the ignition point influenced for the semiconductor rectifier. Durch die DT-OS 1918018 ist bereits eine Schaltungsanordnung zur Drehzahlregelung einer Universalmaschine bekannt, bei der ein steuerbarer bidirektionaler Halbleitergleichrichter mit der Feldwicklung und dem Anker einer Universalmaschine in Reihe geschaltet ist, wobei diese Reihenschaltung aus dem Wechselspannungsnetz gespeist wird. Parallel zur Reihenschaltung von Halbleitergleichrichter und Maschinenanker ist ein Widerstand geschaltet, der eine künstliche Erregung des Feldes der Maschine in den Stromflußpausen des Halbleitergleichrichters bewirkt, wodurch eine Vorzeichenumkehr der Anker-EMK erreicht ist. The DT-OS 1918018 already provides a circuit arrangement for Known speed control of a universal machine in which a controllable bidirectional Semiconductor rectifier with the field winding and the armature of a universal machine is connected in series, this series connection from the AC voltage network is fed. Parallel to the series connection of semiconductor rectifier and machine armature a resistor is connected, which creates an artificial excitation of the field of the machine causes in the current flow pauses of the semiconductor rectifier, whereby a sign reversal the anchor emf is reached. Die künstliche EMK ist eine Sinushalbwelle, die um die jeweilige Remanenz-Gleichspannung gegen die Nullinie versetzt ist. Der Anschnittwinkelbereich ist eingeschränkt, und es ergibt sich nur ein geringer Regel- und Sollwertbereich. Im Widerstand wird eine beträchtliche Verlustleistung erzeugt, die an die Ausführung des Widerstandes besondere Anforderungen stellt und in Form von Wärme abgeführt werden muß. The artificial EMF is a sine half-wave, which around the respective Remanence DC voltage is offset against the zero line. The lead angle range is restricted and there is only a minor result Control and setpoint range. Considerable power dissipation is generated in the resistor, which has to be passed on to the execution the resistance makes special demands and is dissipated in the form of heat must become. Durch die Abhängigkeit des Istwertes von der Netzspannung werden Netzspannungsschwankungen voll auf den Istwert übertragen.Due to the dependence of the actual value on the mains voltage, there are mains voltage fluctuations fully transferred to the actual value. Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, einen vergrößerten Regelbereich zu erzielen unter Heranziehung der durch die Remanenzinduktion erzeugten Anker-EMK. The invention is based on the object of an enlarged control range to be achieved using the armature EMF generated by the remanent induction. Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß die in jeder zweiten Halbwelle auftretende, mit dem Vorzeichen der Sollspannung übereinstimmende Anker-EMK kurzzeitig gemessen und die Abweichung von der Anker-EMK und der Sollspannung gespeichert wird und diese gespeicherte Spannung in jeder Halbwelle mit einer mit der Netzspannung synchronisierten, ansteigenden Spannung verglichen wird und bei Gleichheit beider Spannungen ein Zündimpuls für den Halbleitergleichrichter ausgegeben wird. This object is achieved in that the in each second half-wave that corresponds to the sign of the nominal voltage Armature EMF measured briefly and the deviation from the armature EMF and the nominal voltage is stored and this stored voltage in each half-wave with a with the line voltage synchronized, increasing voltage is compared and at If both voltages are equal, an ignition pulse is output for the semiconductor rectifier will. Auf diese Weise kann auf besondere Mittel für die Erzeugung einer künstlichen EMK verzichtet werden. In this way, special funds can be used for generating a artificial EMF can be dispensed with. Eine Schaltungsanordnung zur Durchführung des Verfahrens nach dem Anspruch 1 ist im Anspruch 2 angegeben. A circuit arrangement for performing the method according to the Claim 1 is given in Claim 2. Die Erfindung wird nachstehend an Hand eines in der Zeichnung schematisch dargestellten Ausführungsbeispiels näher erläutert. Es zeigt Fig. 1 die Ausbildung der Schaltungsanordnung, Fig. 2 ein Signaldiagramm der Schaltungsanordnung. The invention is illustrated schematically below with reference to one in the drawing illustrated embodiment explained in more detail. It shows Fig. 1 the training of the circuit arrangement, FIG. 2 shows a signal diagram of the circuit arrangement. Die Schaltungsanordnung besteht aus einem Meßkanal 1 und einem diesen Meßkanal beeinflussenden Steuerkanal 2. The circuit arrangement consists of a measuring channel 1 and one of these Control channel influencing measuring channel 2. Der Eingang des Meßkanals 1 besteht aus einem Operationsverstärker 3, an dessen Eingang 4 die Anker-EMK gelegt ist, während an seinem Eingang 5 eine Sollwert-Gleichspannung 6 und an seinem Steuereingang 7 ein aus der Netzspannung abgeleiteter Impuls 4 wirkt; dem Verstärker 3 ist ein Speicherkondensator8 und ein Trennverstärker9 nachgeschaltet. Der Verstärker 3 wirkt für die Eingangs-Meßspannungen als Differenzverstärker und für den Speicherkondensator 8 als Ladeverstärker; der Trennverstärker 9 kann als MOS-Feldeffekt-Transistor ausgebildet sein. Der Ausgang des Trennverstärkers 9 ist an den einen Eingang 10 eines Komparators 11 geführt, an dessen anderem Eingang 12 die Spannung eines netzsynchronen Sägezahnspannungsgenerators 13 wirkt. Der Ausgang des Komparators 11 ist über einen Kondensator 14 an einen Impulsverstärker 15 geführt, an dessen Ausgangskreis ein Impulstransformator 16 angeordnet ist, dessen Sekundärwicklung 17 mit den Steuerelektroden a, b eines Triacs 18 verbunden ist. The input of measuring channel 1 consists of an operational amplifier 3, at whose input 4 the armature EMF is placed, while at its input 5 a Setpoint DC voltage 6 and at its control input 7 from the mains voltage derived pulse 4 acts; the amplifier 3 is a storage capacitor 8 and a Isolation amplifier9 connected downstream. The amplifier 3 acts for the input measurement voltages as a differential amplifier and for the storage capacitor 8 as a charging amplifier; the Isolation amplifier 9 can be designed as a MOS field effect transistor. The exit of the isolation amplifier 9 is led to one input 10 of a comparator 11, at the other input 12, the voltage of a mains synchronous sawtooth voltage generator 13 works. The output of the comparator 11 is via a capacitor 14 to a Pulse amplifier 15 out, at its output circuit a pulse transformer 16 is arranged, the secondary winding 17 of which with the control electrodes a, b of a triac 18 is connected. Die Ausbildung Verstärker 3, Kondensator 8 und Trennverstärker 9 ist unter der Bezeichnung Abtast-und Halteschaltung bekannt. The training amplifier 3, capacitor 8 and isolation amplifier 9 is known as a sample and hold circuit.
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Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE3326603A1 (en) * 1982-10-14 1984-04-19 Veb Kombinat Textima, Ddr 9010 Karl-Marx-Stadt Controllable load-dependent regulator for phase-gating controlled motors
EP0200712A1 (en) * 1985-04-16 1986-11-05 Siemens Aktiengesellschaft Österreich Measuring device to determine the countervoltage of an electric motor

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* Cited by examiner, † Cited by third party
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DE3326603A1 (en) * 1982-10-14 1984-04-19 Veb Kombinat Textima, Ddr 9010 Karl-Marx-Stadt Controllable load-dependent regulator for phase-gating controlled motors
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