DE2835608C2 - Circuit arrangement for generating a pulse-width-modulated signal derived from a measuring current or a measuring voltage - Google Patents
Circuit arrangement for generating a pulse-width-modulated signal derived from a measuring current or a measuring voltageInfo
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Description
Die Erfindung bezieht sich auf eine Schaltungsanordnung zur Erzeugung eines von einem Meßstrom oder einer Meßspannung abgeleiteten impulsbreitenmodulierten Signals der im Obergriff des Patentanspruchs ? genannten Art.The invention relates to a circuit arrangement for generating one of a measuring current or a measuring voltage derived pulse width modulated signal in the preamble of the claim? mentioned Art.
Eine solche Schaltungsanordnung ist aus der Siemens-Zeitschrift 47 (1973) Heft 4 S. 280-283 bekannt. Sie ist dort als Bestandteil eines nach dem sogenannten Time-Division-Prinzip (Impulsbreiten-Impulshöhenmodulation) arbeitenden elektronischen Elektrizitätszählers beschrieben und besteht aus einem Strommeßkreis und aus einem an den Strommeßkreis angeschlossenen Impulsbreitenmodulator. Der Strommeßkreis ist als elektronisch kompensierter Stromwandler mit einer Primärwicklung, einer Indikatorwicklung und einer weiteren Wicklung ausgeführt. Die Indikatorwicklung ist mit dem Eingang eines Verstärkers verbunden, dessen Ausgang einen Strom in die weitere Wicklung einspeist. Dieser Strom erzeugt im Stromwandler eine Durchflutung, die der vom Meßstrom erzeugten Durchflutung entgegengerichtet ist. Durch diese Gegenkopplung wird nicht die Nichtlinearität des Stromwandlers reduziert. Der vom Strommeßkreis gesteuerte Impulsbreitenmodulator erzeugt eine Rechteckschwingung, deren Impulsbreiten-lmpulspausenverhältnis in Abhängigkeit vom Meßstrom moduliert istSuch a circuit arrangement is known from Siemens-Zeitschrift 47 (1973) No. 4 pp. 280-283. It is there as part of a so-called time division principle (pulse width-pulse height modulation) working electronic electricity meter and consists of a current measuring circuit and from a pulse width modulator connected to the current measuring circuit. The current measuring circuit is as electronically compensated current transformer with a primary winding, an indicator winding and another Winding executed. The indicator winding is connected to the input of an amplifier, its Output feeds a current into the further winding. This current creates a flow in the current transformer, which is opposite to the flow generated by the measuring current. This negative feedback is does not reduce the non-linearity of the current transformer. The pulse width modulator controlled by the current measuring circuit generates a square wave, its pulse width-pulse pause ratio is modulated as a function of the measuring current
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, die Linearität der eingangs genannten Schaltungsanordnung zu verbessern.The invention is based on the object of ensuring the linearity of the circuit arrangement mentioned at the beginning to enhance.
Die Erfindung ist im Patentanspruch 1 gekennzeichnet Weiterbildungen der Erfindung sind in den Unteransprüchen angegeben.The invention is characterized in claim 1. Further developments of the invention are set out in the subclaims specified.
Durch die im Patentanspruch 1 angegebenen Maßnahmen wird erreicht, daß der Impulsbreitenmoduiator in den Gegenkopplungskreis des Stromwandlers einbezogen ist Dadurch werden Nichtlinearitäten des Impulsbreitenmodulators selbsttätig auskorrigiert die Stabilität der gesamten Schaltungsanordnung verbessert und Driften reduziert Ferner ergibt sich der Vorteil, daß ein Ausfall von Bauelementen nicht nur des Stromwandlers, sondern auch des Impulsbreitenmodulators mit einfachen Mitteln erkannt werden kann. Sobald nämlich eine starke Veränderung oder ein Ausfall eines Bauelementes der Schaltungsanordnung die Kompensation der Durchflutung im Stromwandler verhindert, treten an der Indikatorwicklung des Stromwandlers Signale auf, deren Werte die bei normalen Betriebsbedingungen vorliegenden Werte erheblich übersteigen, so daß der fehlerhafte Zustand leicht festgestellt werden kann.The measures specified in claim 1 ensure that the pulse width modulator is included in the negative feedback circuit of the current transformer This causes non-linearities of the pulse width modulator corrected automatically improves the stability of the entire circuit arrangement and drifting is reduced. Furthermore, there is the advantage that failure of components not only of the current transformer, but also the pulse width modulator can be recognized with simple means. As soon as a major change or failure of a component of the circuit arrangement is the compensation the flow in the current transformer is prevented, signals appear on the indicator winding of the current transformer whose values significantly exceed the values present under normal operating conditions, so that the faulty condition can be easily determined.
Ein Ausführungsbeispiel der erfindungsgemäßen Anordnung zeigt F i g. 1.An exemplary embodiment of the arrangement according to the invention is shown in FIG. 1.
Der in der Indikatorwicklung 2 eines Stromwandlers 1 fließende Strom // speist den invertierenden Eingang eines Verstärkers 3 mit dem Rückkopplungsnetzwerk Ri, Ci, aus dessen Ausgangsspannung über den Widerstand Rv der Strom im abgeleitet wird, der den, aus dem Integratorverstärker 4 mit der Rückkopplungskapazität Cm, dem Schmitttrigger 5, den gesteuerten elektronischen Schaltern 6 und ? sowie den Referenzspannungsquellen 8 und 9 gebildeten Impulsbreitenmodulator speist Die Schalter 6 und 7 sind dabei so geschaltet daß während der eine (beispielsweise 6) die Referenzspannung Ur+ (8) über Rr an den Eingang von 4 schaltet, der andere Schalter (7) die Referenzspannung entgegengesetzter Polarität Ur- (9) über Rr auf den invertierenden Eingang des Verstärkers 10 schaltet. Bei ;m = 0 fließt in der gezeichneten Schaltstellung ein positiver Strom ir\ = Ur+IRr zum Summenpunkt des Verstärkers 4, an dessen Ausgang eine negativ gehende lineare Spannung.sänderung auftritt. Erreicht diese einen unteren Schaltpegel ί^d^s Schmitttriggers 5. so kippt dieser um und schaltet alle Schalter in die entgegengesetzteThe current flowing in the indicator winding 2 of a current transformer 1 feeds the inverting input of an amplifier 3 with the feedback network Ri, Ci, from whose output voltage the current i m is derived via the resistor Rv, which is derived from the integrator amplifier 4 with the feedback capacitance Cm, the Schmitt trigger 5, the controlled electronic switches 6 and? as well as the reference voltage sources 8 and 9 feeds the pulse width modulator formed The switches 6 and 7 are switched so that while one (for example 6) the reference voltage Ur + (8) via R r to the input of 4, the other switch (7) the reference voltage opposite polarity U r - (9) switches to the inverting input of the amplifier 10 via R r. At ; m = 0, in the switching position shown, a positive current ir \ = Ur + IRr flows to the summation point of amplifier 4, at the output of which a negative linear voltage change occurs. If this reaches a lower switching level ί ^ d ^ s Schmitttriggers 5. it flips over and switches all switches to the opposite one
so Schaltstellung. Jetzt sorgt ein negativer Strom in = Ur-IRr für einen positiven Anstieg bis ein oberer Schaltpegel Uh von 5 erreicht wird und der Zyklus von vorn beginnt. Ist Ur+ — —U,- sowie ir\ = — in =ir = UrIRr und sieht man von Fehlern der Bauteile ab, so ist die Dauer ii der Phase mit positivem ir gleich derso switch position. Now a negative current in = Ur-IRr ensures a positive increase until an upper switching level Uh of 5 is reached and the cycle starts all over again. If U r + - - U, - and i r \ = - in = i r = UrIRr and if faults in the components are disregarded, then the duration ii of the phase with positive i r is equal to
Dauer ft mit negativem ir. 1st /m=0so gilt:
, _ CM (U„ - Uh) Duration ft with negative i r . 1st / m = 0 so:
, _ C M (U " - U h )
" ΓΠΓ~ " ΓΠΓ ~
undand
Cm (Uh - U„) C m (U h - U ")
Für das Tastverhältnis λ erhält man:For the pulse duty factor λ one obtains:
Wahrend der Zeit fi fließt zum Eingang des Verstärkers 10 ein Strom /*=-/> und während h beträgt i'k= + ir-Sein Mittelwert istDuring the time fi, a current / * = - /> flows to the input of the amplifier 10 and during h i'k = + ir- is its mean value
Der Verstärker 10 siebt die Oberwellen der hochfrequenten Schaltfrequenz U= heraus und treibtThe amplifier 10 filters out the harmonics of the high-frequency switching frequency U = and drives
über den Widerstand Ra einen Strom 4 durch eine dritte Wicklung 11 des Stromwandlers 1. in der Indikatorwicklung 2 entsteht dabei ein Strom, der vom Eingangsstrom / und dem Einspeisestrom u bestimmt wird. Der Verstärker 3 leitet hieraus eine Spannung ab, die Ober Rv den Eingangsstrom /m der Modulatorschaltung zur Folge hat Die beschriebene Schaltung bildet somit einen Gegenkopplungskreis, der stabil ist, wenn die vom Eingangsstrom / im Stromwandler 1 hervorgerufene Durchflutung durch die von U erzeugte bei richtigem Wicklungssinn von 11 kompensiert wird. /, entspricht dem durch die endliche Kreisverstärkung verbleibenden unkompensierten Rest.Via the resistor R a, a current 4 through a third winding 11 of the current transformer 1 is generated in the indicator winding 2 which is determined by the input current / and the feed current u . The amplifier 3 is derived therefrom, a voltage from the upper R v the input current / m of the modulator circuit consequence has thus described circuit forms a negative feedback loop that is stable when caused by the input current / in the current transformer 1 magnetomotive force generated by the of U at correct winding sense of 11 is compensated. /, corresponds to the uncompensated remainder remaining due to the finite loop gain.
Eine Produktbildung geschieht in an sich bekanner Weise, indem die Schalter 13 und 14 synchron mit 6 und 7 die von der Meßspannung U über einen Spannungswandler 12 abgeleitete Sekundärspannung über die Widerstände Ru durchschalten, wobei die beiden dem Produkt proportionalen Ströme ip und ip' entstehen. Beide Ströme sind — wie auch ir und 4 — entgegengesetzt und im Betrag gleich groß.A product is formed in a manner known per se, in that the switches 13 and 14, synchronously with 6 and 7, switch through the secondary voltage derived from the measurement voltage U via a voltage converter 12 via the resistors Ru , the two currents i p and i p 'proportional to the product. develop. Both currents - like i r and 4 - are opposite and have the same magnitude.
Die Spannung bzw. der Strom an der Wicklung 2 ist ein empfindliches Maß für das richtige Funktionieren des Gegenkopplungskreises. Sofern in der Schaltung Fehler auftreten, die den Regelkreis 'Jtören, steigen diese Werte stark an. Die Überschreitung eines vorgegebenen zulässigen Pegels kann mit an sich bekannten Mitteln festgestellt und durch elektrische, optische oder akustische Signale zur Anzeige gebracht werden. Abweichungen der beiden Referenzquellen 8 und 9 voneinander sind ebenfalls mit bekannten Mitteln leicht zur Anzeige zu bringen. Durch diese Maßnahmen werden Fehler, die unerkannt bleiben, praktisch ausgeschlossen.The voltage or the current at the winding 2 is a sensitive measure for correct functioning of the negative feedback loop. If errors occur in the circuit that interfere with the control loop, these increase Values strongly. A predetermined permissible level can be exceeded by means known per se detected and indicated by electrical, optical or acoustic signals. Deviations the two reference sources 8 and 9 from each other are also easy to use with known means To bring a report. These measures practically eliminate errors that go undetected.
Neben der Anwendung der erfindungsgemäßen Anordnung für die normale Leistung- und Energiemessung eignet sie sich für die Erfassung des Stromes in Hochspannungsleitungen, indem im Zuge der Hochspannungsleitung die erfindungsgemäße Modulatoranordnung geschaltet wird und das vom Modulator erzeugte stromproportionale Tastverhältnis mit optoelektronischen Mitteln in an sich bekannter Weise auf Erdpoter.tial geleitet wird, wo es für die Energie-, Leisiungs- oder Stromerfassung für Meß- oder Schutzzwecke weiterverarbeitet werden kann.In addition to the use of the arrangement according to the invention for normal power and energy measurement it is suitable for the acquisition of the current in high voltage lines by in the course of the high voltage line the modulator arrangement according to the invention is switched and that generated by the modulator current proportional duty cycle with optoelectronic means in a known manner on Erdpoter.tial where it is used for energy, power or current recording for measurement or protection purposes can be further processed.
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Hierzu 1 Blatt Zeichnungen1 sheet of drawings
Claims (4)
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
DE19782835608 DE2835608C2 (en) | 1978-08-14 | 1978-08-14 | Circuit arrangement for generating a pulse-width-modulated signal derived from a measuring current or a measuring voltage |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
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DE19782835608 DE2835608C2 (en) | 1978-08-14 | 1978-08-14 | Circuit arrangement for generating a pulse-width-modulated signal derived from a measuring current or a measuring voltage |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
DE2835608A1 DE2835608A1 (en) | 1980-02-28 |
DE2835608C2 true DE2835608C2 (en) | 1986-01-16 |
Family
ID=6047015
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
DE19782835608 Expired DE2835608C2 (en) | 1978-08-14 | 1978-08-14 | Circuit arrangement for generating a pulse-width-modulated signal derived from a measuring current or a measuring voltage |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
DE (1) | DE2835608C2 (en) |
Family Cites Families (3)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
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DE2519668C3 (en) * | 1974-06-05 | 1979-01-18 | Siemens Ag, 1000 Berlin Und 8000 Muenchen | Arrangement for generating a sequence of pulses proportional to the product of two analog electrical quantities |
DE2427525C2 (en) * | 1974-06-07 | 1984-12-13 | Aeg-Telefunken Ag, 1000 Berlin Und 6000 Frankfurt | Circuit arrangement of a static measuring mechanism for electricity meters for testing and billing purposes |
DE2632377A1 (en) * | 1976-07-19 | 1978-01-26 | Friedl Richard | Current measurement transducer with digital output - is suitable for digital wattmeters and uses current feedback comparison technique |
-
1978
- 1978-08-14 DE DE19782835608 patent/DE2835608C2/en not_active Expired
Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
DE2835608A1 (en) | 1980-02-28 |
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