DE2932791A1

DE2932791A1 - Schaltungsanordnung zur erzeugung einer konstanten versorgungsspannung fuer eine pulsierende last

Info

Publication number: DE2932791A1
Application number: DE19792932791
Authority: DE
Inventors: Karl Ludwig Dipl Phys Dr Lenz
Original assignee: Siemens AG
Current assignee: Siemens AG
Priority date: 1979-08-13
Filing date: 1979-08-13
Publication date: 1981-02-19

Description

Schaltungsanordnung zur Erzeugung einer konstanten
Versorgungsspannung für eine pulsierende Last Die Erfindung bezieht sich auf eine Schaltungsanordnung zur Erzeugung einer konstanten Versorgungsspannung fUr eine mit konstanter Frequenz pulsierende Last, wobei die Frequenz der Lastimpulse zusammen mit dem Mittelwert der Last nach einem vorgegebenen Programm sprunghaft andere Werte annimmt, insbesondere für Pulsdopplerradargeräte unter Verwendung eines im Schaltbetrieb mit steuerbarem Tastverhältnis arbeitenden geregelten Stromversorgungsgerätes.
Oft werden Stromversorgungseinrichtungen benötigt, die einerseits sehr konstante Spannungen liefern sollen, andererseits aber sprunghaften Laständerungen untervorfen werden, wodurch die Spannungskonstanthaltung erheblich erschwert ist. Im allgemeinen werden hierfür Regelschaltungen eingesetzt, die ein Stellglied auf Grund eines Soll-Ist-Vergleiches der Ausgangsspannung beeinflussen, indem das Tastverhältnis der Schaltperiode des Stellgliedes gesteuert wird. Hohe Laständerungen erfordern eine hohe Regelsteilheit und große Bandbreite, wenn dtr Einschwingvorgang gering und kurz sein soll. Dies führt leicht zu Stablitätsproblemen.
Bei Verbrauchern, die eine pulsierende Last darstellen und deren Frequenz variabel ist, besteht eine weitere Schwierigkeit darin, daß auch unmittelbar nach einer Änderung der Pulsfolgefrequenz der Belastung die Sollwertspannung zur Verfügung steht.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, bei einer Schaltungsanordnung der eingangs genannten Art die Sollwert spannung nach einer Änderung der Pulsfolgefrequenz der Last, die mit einer Änderung der von der Stromversorgungseinrichtung zur Verfügung zu stellendenmittleren Leistung zwischen Leerlauf bei Unterbrechung der pulsierenden Belastung und Vollast bei der höchsten Pulsfolgefrequenz verbunden ist, ohne wesentliche Verzögerung und mit geringem Schaltungsaufwand aufrecht zu erhalten.
Gemäß der Erfindung wird diese Aufgabe dadurch gelöst, daß unter Ausnutzung des vorgegebenen Programms vor jeder zu erwartenden Änderung der Frequenz der Lastimpulse die Einschaltflanke der Stromimpulse durch das Stellglied des Stromversorgungsgerätes in Form eines Vorhalt es derart auf einen Zeitpunkt vor-bzw. zurückverlegt ist, daß unabhängig von der Lastimpulsfrequenz jeweils zu den Zeitpunkten der impulsförmigen Belastung die Versorgungsspannung auf ihren Sollwert eingestellt ist.
Durch einen solchen Eingriff in die Pulsbereitensteuuung des Stellgliedes wird eine Totzeit nach dem Wechsel der Arbeitsfrequenz des Verbrauchers, die bis zur erstmaligen neuen Ermittlung der Regelabweichung entsteht, bevor der Regler zur Änderung des Tastverhältnisses eingreifen kann, ausgeschaltet. Die Änderung der Vorderflanke der Stromimpulse durch die Verschiebung des Einschaltzeitpunktes des Stellgliedes kann allein oder in Verbindung mit der Änderung der Rückflanke der Stromimpulse in Abhängigkeit von der Regelabweichung erfolgen.
Dementsprechend entfällt oder vermindert sich auch die Regelzeitkonstante.
Außerdem ergeben sich folgende Vorteile: Einmal ist nach Jedem Umschalten der Lastpulsfrequenz bereits der erste folgende Lastimpuls von gleicher Amplitude wie die vorausgegangenen, ohne daß lange Einschwingvorgänge abgewartet werden müssen. Zum anderen sind die Anforderungen an die Regelsteilheit und Regelgeschwindigkeit für das Ausregeln der toleranzbedingten Abweichung geringer, so daß die Stabilitätsprobleme des Reglers geringer sind.
Gemäß einer vorteilhaften Weiterbildung der Erfindung kann der Sollwert der Versorgungsspannung zusätzlich von Restwelligkeiten und Spannungsspitzen bereinigt werden, wenn die Schaltimpulse über das Stellglied des Stromversorgungsgerätes und die periodischen Lastimpulse des Verbrauchers in ihrer Phasenlage zueinander so gelegt sind, daß die veränderbare Flanke der Schaltimpulse des Stromversorgungsgerätes nicht in die Zeit der Lastimpulse fällt.
Die Erfindung und weitere Ausgestaltungen der Erfindung werden anhand der Figuren 1 und 2 näher erläutert Es zeigen: Fig. 1 das Prinzipschaltbild der Zusammenschaltung einer Stromversorgungseinrichtung mit einem Stellglied und einer pulsförmig angeschalteten Last mit programmiertem Lastwechsel, Fig. 2 ein Pulsdiagramm und ein Diagramm des Spannungsverlaufs der zu regelnden Ausgangsspannung des Stromversorgungsgerätes.
Das Stromversorgungsgerät in Fig. 1 besteht aus einem in bekannter Technik ausgeführten geregelten Umrichter UR mit einem Stellglied S1, das über einen Transformator T und einen Gleichrichter Gl aus einem Wechselstromnetz gespeist wird. Die Ausgangsspannung des Umrichters UR wird durch eine Steuerung des Tastverhältnisses der Schaltperiode des Stellgliedes S1; (Pulsbreitensteuerung) konstant gehalten An den Ausgang des Umrichters ist als Verbraucher eine mit konstanter Frequenz pulsierende Last L angeschlossen. Die An- bzw.
Abschaltung der Last erfolgt mittels einer periodisch betätigten Schalters S2. Mittels einer Synchronisationsschaltung SS ist die Schaltfrequenz des Stellgliedes S1 auf die Taktfrequenz des Verbrauchers oder auf ein ganzzahliges Vielfaches der Taktfrequenz des Verbrauchers synchronisiert.
Als Beispiel für einen Verbraucher mit eigener Taktfrequenz soll der Sender eines Radargerätes gelten, das mit einer Impulsfolgefrequenz von z.B. 1 KHz sendet. Das Stellglied des Umrichters der Stromversorgungseinrichtung arbeitet mit z.B. 5 KHz. Die Vorderflanke der Impulse des Stellgliedes S1 liegen synchron und phasenstarr zu den 1 KHz-Sendeimpulsen.
Eine mit Lastprogramm LP bezeichnete Einrichtung soll die verschiedenen Pulsfolgefrequenzen des Radar-Senders einschalten und gleichzeitig für die richtige Umprogrammierung des Stromversorgungsgerätes sorgen. Eine Synchro- nisationsschaltung SS bewirkt im gewählten Beispiel, daß wenigstens während der Betriebszeit ein und derselben Pulsfolgefrequenz des Senders Sendeimpuls und Vorderflanke des Stromimpulses des Stromversorgungsgerätes phasenstarr verkoppelt sind. Durch diese Maßnahme wird erreicht, daß die durch Änderung des Erstverhältnisses des Stellgliedes S1 veränderbare RUckflanke des Stromimpulses zu keiner Zeit mit dem Sendeimpuls zusammenfallen kann. In einem Regler R werden nach einem Soll-Ist-Vergleich der Ausgangsspannung die Änderungen des Tastverhältnisses und damit die zeitliche Verschiebung der Rückflanke des Stromimpulses bewirkt. Zwei Schaltwerke SW1 und SW2 stellen die Verknüpfung der einlaufenden Signale her, mit der dann das Stellglied S1 des Umrichters UR bzw. der Schalter S2 für die Sendereinschaltung (Last) gesteuert wird.
Fig. 2 zeigt den Zeitablauf beim Ubergang von einer langsamen auf eine schnellere Impulsfolge des Senders.
Wahrend das Schließen des Schalters S2 die Sendeimpulse A1, A2, B1 un B2 auslöst, schaltet das Stellglied S1 die Stromimpulse des Stroinversorgungsgerätes UR. Mit UR ist der Verlauf der Ausgangsspannung des Stromversorgungsgerätes bezeichnet. Man erkennt, daß direkt nach dem letzten Sendeimpuls der langsamen Folge der A-Impulse die Einschaltdauer des Stellgliedes S1 vergrößert wird, damit die Spannung U kurz vor Erzeugung des ersten B-Impulses (B1), der die höhere Impulsfrequenz einleitet, bereits ihren Sollwert UO wieder erreicht hat. Hierzu wurden die Stromimpulse durch das Stellglied von der Dauer bc auf die verlängerte Dauer ac umgeschaltet. Eine zusätzliche Zeitlageverschiebung der Flanke c zur Ausregelung von Restfehlern wurde in Fig. 2 zur Vereinfachung nicht dargestellt. Für alle anderen Arten der Lastwechsel lassen sich ähnliche Zeitdiagramme logisch ableiten.
8 Patentansprüche 2 Figuren Leerseite

Claims

Patentansprüche 1. Schaltungsanordnung zur Erzeugung einer konstanten Varsorgungsspannung für einer mit konstanter Frequenz pulsierende Last, wobei die Frequenz der Lastimpulse zusammen mit dem Mittelwert der Last nach einem vorgegebenen Programm sprunghaft andere Werte annimmt, insbesondere für Pulsdopplerradargeräte unter Verwendung eines im Schaltbetrieb mit steuerbarem Tastverhältnis arbeitenden geregelten Stromversorgungsgerätes, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t, daß unter Ausnutzung des vorgegebenen Programms vor Jeder zu erwartenden Änderung der Frequenz der Lastimpulse die Einschaltflanke der Stromimpulse durch das Stellglied (S1) des Stromversorgungsgerätes (UR) in Form eines Vorhaltes derart auf einen Zeitpunkt vor- bzw. zurUckverlegt ist, daß unabhängig von der Lastimpulsfrequenz jeweils zu den Zeitpunkten der impulsförmigen Belastung die Versorgungsspannung auf ihren Sollwert eingestellt ist.
2. Schaltungsanordnung nach Anspruch 1, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t, daß die Einstellung der Versorgungsspannung auf den Sollwert durch zusätzliche Beeinflussung der anderen Flanke der Stromimpulse in Abhängigkeit von der Regelabweichung der Versorgungsspannung erfolgt.
3. Schaltungsanordnung nach Anspruch 1 oder 2, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t, daß der gesteuerte Vorhaltewert und die von der Regelabweichung abgeleitete Stellgröße für die Änderung des Tastverhältnisses an der gleichen Flanke des Stromimpulses angreifen.
4. Schaltungsanordnung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t, daß die Schaltimpulse über das Stellglied (S1) des Stromversorgungsgerätes (UR) und die periodischen Lastimpulse des Verbrauchers (L) in ihrer Phasenlage zueinander so gelegt sind, daß die veränderbare Flanke der Schaltimpulse des Stromversorgungsgerätes nicht in die Zeit der Lastimpulse fällt.
5. Schaltungsanordnung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t, daß die Lastimpulse in den Teil der Periode des Stellgliedes (S1) des Stromversorgungsgerätes (UR) fallen, in dem das Stellglied nicht stromführend ist.
6. Schaltungsanordnung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t, daß die Schaltfrequenz des Stellgliedes (S1) des Stromversorgungsgerätes mit der jeweiligen Frequenz der Lastimpulse identisch oder ein ganzes Vielfaches davon ist.
7. Schaltungsanordnung nach einem der vorhergehenden Ansprüche,- d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t, daß die Lastimpulse mit der stromführenden Zeit des Stellgliedes (S1) zusammenfallen.
8. Schaltungsanordnung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, daß die Schaltfrequenz des Stellgliedes (S1) des Stromversorgungsgerätes (UR) konstant oder nahezu konstant ist und daß die Arbeitsfrequenzen der periodischen Lastimpulse durch ganzzahlige Frequenzteilung davon abgeleitet sind.