DE2940109A1 - In abhaengigkeit von veraenderbaren zustandsgroessen steuerbare elektronische leistungsregelung fuer verbraucher elektrischer energie, insbesondere temperaturabhaengig regelbarer antrieb fuer kaeltemaschinen o.dgl. - Google Patents
In abhaengigkeit von veraenderbaren zustandsgroessen steuerbare elektronische leistungsregelung fuer verbraucher elektrischer energie, insbesondere temperaturabhaengig regelbarer antrieb fuer kaeltemaschinen o.dgl.Info
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Description
29A0109
BOSCH-SIEMENS HAUSGERÄTE GMBH 7928 Giengen, 02.10.1979 Stuttgart Robert-Bosch-Straße
Unsere Zeichen: TZP 79/431
Wi/Kp
In Abhängigkeit von veränderbaren Zustandsgrößen steuerbare elektronische Leistungsregelung für Verbraucher elektrischer
Energie, insbesondere temperaturabhängig regelbarer Antrieb für Kältemaschinen oder dgl.
Die Erfindung betrifft eine in Abhängigkeit von veränderbaren Zustandsgrößen steuerbare elektronische Leistungsregelung für·
Verbraucher elektrischer Energie, insbesondere einen temperaturabhängig regelbaren Antrieb für Kältemaschinen oder dgl.,
mit einem im Stromkreis des Verbrauchers liegenden, triggerbaren elektronischen Schaltelement, wie einem Thyristor, einem
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Triac oder dgl., dessen vorzugsweise über einem dem Verbraucher parallel liegenden Kondensator fließender Triggerstrom durch
einen mit gleichgerichteter Niederspannung versorgten elektronischen Regler steuerbar ist.
Elektrische Leistungsregelungen der genannten Art sind gegenüber
mechanischen Reglern nicht nur wegen ihres wesentlich geringeren Raumbedarfes und ihrer geringeren Störanfälligkeit
sondern auch wegen ihrer größeren Schaltgenauigkeit weit überlegen. Allerdings stehen ihre im Vergleich zu mechanischen
Reglern bisher immer noch erheblich höheren Kosten dem allgemeinen Einsatz elektronischer Leistungsregelungen entgegen.
Dies ist insbesondere bei in Großserien hergestellten Geräten, wie Kühlschränken und dgl., der Fall.
Einen wesentlichen Kostenfaktor stellt bei derartigen elektronischen
Leistungsregelungen das Netzteil dar, welches die zum Betrieb des elektronischen Reglers erforderliche Niederspannung
erzeugt und damit erst den Einsatz preiswerter elektronischer Schaltelemente gestattet. Die Kosten für
dieses Netzteil steigen mit der vom Regler auf der Niederspannungsseite verbrauchten Energie.
Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es daher, bei einer elektronischen Leistungsregelung der eingangs näher beschriebenen
Art mit einfachen Mitteln ein einfaches und kostengünstiges Netzteil zu schaffen, welches die Verwendung preiswerter
elektronischer Schaltelemente im Regler gestattet.
Diese Aufgabe wird nach der vorliegenden Erfindung dadurch gelöst, daß mit dem Kondensator Mittel mit definiertem
Spannungsabfall in Reihe geschaltet sind, über denen die
Versorgungsspannung für den elektronischen Regler abgegriffen
ist .
- 3
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Durch die erfindungsgemäß über den Mitteln mit definiertem
Spannungsabfall abgegriffene Versorgungsspannung läßt sich der bei bekannten elektronischen Reglern für die Erzeugung
der Niederspannung erforderliche Aufwand wesentlich vermindern,
indem die für die Zündimpulse des Triacs notwendigen Mittel gleichzeitig auch für die Gewinnung der erforderlichen
Niederspannung ausgenutzt und somit kostengünstig in doppelter Funktion verwendet werden.
Eine besonders einfache und zuverlässige Schaltung hat sich nach einem bevorzugten Ausführungsbeispiel der Erfindung dadurch
ergeben, daß als Mittel mit definiertem Spannungsabfall zwei hintereinandergeschaltete Zenerdioden wenigstens
annähernd gleiche Zenerspannung verwendet sind, von denen die eine auf Durchlaß und die andere auf Durchbruch geschaltet
ist .
Hierdurch entstehen Niederspannungs-Rechteckimpulse, die sich mit Hilfe eines Grätz-Gleichrichters und nur eines kleinen
und daher sehr preiswerten Glättungskondensators in besonders einfacher Weise zu einer stabilen Versorgungsspannung für
den elektronischen Regler gleichrichten lassen.
Weitere in den Ansprüchen gekennzeichnete vorteilhafte Merkmale der erfindungsgemäßen elektronischen Leistungsregelung
sind in der nachfolgenden Beschreibung anhand einer in der Zeichnung als Ausführungsbeispiel vereinfacht dargestellten
Schaltung für einen elektronisch regelbaren Antrieb einer Verdichter-Kältemaschine erläutert. Es zeigen:
Fig. 1 eine einfache Schaltung zum Zünden und Sperren eines mit dem Antrieb eines Kälteverdichters in
Reihe liegenden Triacs sowie zum Gewinnen einer Gleichspannung für einen im vorliegenden Falle
durch einen einfachen Schalter ersetzten elektronischen Regler,
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- 4Γ - k TZP 79/431
Fig. 2 eine der Fig. 1 entsprechende Schaltung mit einem temperaturabhängigen elektronischen Regler anstelle
des einfachen Schalters, und
Fig. 3 ein Diagramm, aus dem die Abhängigkeit zwischen der Netzspannung und dem Zündstrom für den Triac
hervorgeht.
Ein in den Fig. 1 und 2 mit V bezeichneter Antriebsmotor für einen nicht dargestellten Kälteverdichter eines Kühlschrankes
oder dgl., ist mit den beiden Anoden A., und A0 eines Triacs
TRC1 mit in Reihe geschaltet. Parallel zu der Reihenschaltung
aus dem Antriebsmotor V und dem Triac TRC1 liegt hinter einem
Vorwiderstand R- ein Kondensator C-, , welcher seinerseits
mit einer Reihenschaltung aus zwei Zenerdioden Z1 und Z0
und einem Widerstand R2 hintereinandergeschaltet ist.
Die beiden Zenerdioden Z-, und Z0 haben wenigstens annähernd
gleiche Zenerspannung und sind in Reihe derart gegeneinander geschaltet, daß je nach der Phasenlage der anliegenden
Spannung die eine in Durchbruchsrichtung und die andere in
Durchlaßrichtung bzw. umgekehrt liegt. Zwischen der Zenerdiode Zp und dem mit dieser in Reihe liegenden Widerstand R„
ist das Gate G des Triacs TRC-. angeschlossen.
Die beiden hintereinanderliegenden Zenerdioden Z-, und Z0
rufen aufgrund ihrer Gegeneinanderschaltung in dem zum
Antriebsmotor V und dem Triac TRC-, parallel liegenden
Zweig des Stromkreises einen definierten Spannungsabfall hervor. Über ihnen ist eine ihrer Bemessung entsprechende
Niederspannung für einen Grätz-Gleichrichter mit den Dioden D1 bis D4 abgegriffen, auf dessen Gleichspannungsseite ein
Schalter S1 und eine weitere Zenerdiode Z„ hintereinandergeschaltet
sind.
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- JSr -Ί TZP 79/431
In dem mit den beschriebenen Einzelheiten nach Fig. 1 weitgehend überreinstimmenden Schaltbild in Fig. 2 ist lediglich
der Schalter S., durch einen elektronischen Relger E ersetzt,
welcher hinter einem Glättungskondensator C0 auf der Gleichspannungsseite
des Grätz-Gleichrichters angeschlossen ist. Der elektronische Regler E besteht im wesentlichen aus einer
Bx'ückenschaltung mit den in deren einen Zweig hintereinanderliegenden
Widerständen R3 und R4 sowie den im andern Zweig
liegenden Widerständen R und R„ . Parallel zu dem Widerstand
Rc liegt ein Thermistor NTC1, während mit dem Widerstand R-
DJ. D
ein Einstellpotentiometer P„ in Reihe geschaltet ist.
An die mit B-, und Bp bezeichneten Anschlußpunkte der Brückendiagonale dieser Brückenschaltung ist ein Doppeloperationsverstärkc-L
mit den beiden Operationsverstärkern OPV-. und
OPV0 angeschlossen, deren Plus- und Minuseingänge miteinander
über Kreuz verbunden sind. Der Operationsverstärker OPV1 ist
über die Zenerdiode Zo an den positiven Zweig des Grätz-Gleichrichters
gelegt, während der Operationsverstärker OPV0 über ein Einstellpotentiometer P^ und ein zweites verstellbares
Potentiometer P0 auf seinen positiven Eingang rückgekoppelt
ist.
Der Triac TRC-, wird vom Netz über den Kondensator C-, und
die beiden gegeneinander gepolten Zenerdioden Z, und Z0
gezündet. Dabei ist der Kondensator C-, so bemessen, daß
der kapazitive Strom gerade zur sicheren Triggerung des Triacs TRC-, ausreicht. Er ist daher klein und preiswert.
Wie in Fig. 3 dargestellt, fließt der kapazitive Strom I über den Kondensator C1 durch seine Phasenverschiebung gerade
dann mit Spitzenwert, wenn er zur Zündung des Triacs benötigt wird, nämlich im Nulldurchgang der Netzspannung U.
Die Zündung am Triac liegt bei der Zündung immer mit gleicher
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Polarität wie die Spannung an den Anoden A0 und A1 an.
Während der Zündung werden bei positiver Halbwelle die Zenerdiode Z., im Durchlaß und Z2 im Durchbruch und bei
negativer Halbwelle umgekehrt betrieben. Der Zündstrom kann dann in der Schaltung nach Fig. 1 dadurch unterbrochen
werden, daß der Schalter S1 geschlossen wird. Jetzt schließt sich der Kondensatorstrom über den Grätz-Gleichrichter
und die Zenerdiode Z„, wenn deren Zenerspannung
kleiner als die von Z1 und Z2 bemessen ist.
den
Der Schalter S-. kann durch/elektronischen Schalter E nach Fig. 2 ersetzt werden. Als Versorgungsspannung für die Elektronik dient dabei die vom Grätz-Gleichrichter erzeugte und im Falle nach Fig. 2 durch den Glättungskondensator C2 geglättete Gleichspannung mit den Maximalwerten von Z-, , Z2 und Zo- Eine Gleichspannung mit dem Maximalwert von Z1 und Z2 herrscht, solange der Schalter S1 geöffnet ist. Ist dagegen der Schalter S1 geschlossen, so wird der Maximalwert der Gleichspannung durch Zo bestimmt.
Der Schalter S-. kann durch/elektronischen Schalter E nach Fig. 2 ersetzt werden. Als Versorgungsspannung für die Elektronik dient dabei die vom Grätz-Gleichrichter erzeugte und im Falle nach Fig. 2 durch den Glättungskondensator C2 geglättete Gleichspannung mit den Maximalwerten von Z-, , Z2 und Zo- Eine Gleichspannung mit dem Maximalwert von Z1 und Z2 herrscht, solange der Schalter S1 geöffnet ist. Ist dagegen der Schalter S1 geschlossen, so wird der Maximalwert der Gleichspannung durch Zo bestimmt.
Der in Fig. 2 dargestellte elektronische Schalter E stellt einen "konstant-ein-Regler" dar, dessen Versorgungsspannung
in der obenbeschriebenen Weise erzeugt wird. Zur Temperaturmessung dient die Brückenschaltung mit dem Thermistor NTC-.
Tritt infolge einer Temperaturänderung am NTC1 eine Verstimmung
der Brücke ein, so schaltet entweder der eine oder der andere der beiden Operationsverstärker OPV1 und OPV0.
Dabei ersetzt OPV-, den obenbeschriebenen Schalter S-, aus
Fig. 1.
Solange der NTC1 einer Temperatur ausgesetzt ist, die unterhalb
dem oberen Schaltpunkt bzw. dem Einschaltpunkt liegt, ist der Operationsverstärker OPV2 durch die dann herrschende
Brückenspannung gesperrt . OPV-, ist dagegen leitend und an
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Z3 liegt die Zenerspannung an. Hierdurch ist in der eingangs
beschriebenen Weise der Zündstrom am Gate G des Triacs TRC1
unterbrochen und der Antriebsmotor V steht.
Bei gesperrtem OPV2 sind die Widerstände P1 und P„ abgekoppelt,
da der Operationsverstärker OPV2 eine Ausführung
mit "open collector" ist. Der Einschaltpunkt kann dabei durch Verstellen des Einstellpotentiometers P3 abgeglichen
werden.
Sobald jedoch die Temperatur am NTC1 den oberen Einschaltpunkt
überschreitet, wird die Brücke verstimmt und OPV1 sperrt. Damit wird TRC1 gezündet und der Antriebsmotor V
läuft. Hierdurch sinkt die Temperatur am NTC1 wieder ab.
Wird nun in der Folge am NTC1 die dem unteren Schaltpunkt
entsprechende Temperatur erreicht, so wird OPV2 leitend.
Ist das Potentiometer P„ auf den Widerstandswert "Null"
gedreht, entspricht dies einem Zustand "kalt-aus". Mit dem Einstellpotentiometer P2 kann der "kalt-aus-Wert"
abgeglichen werden. Das Einstellpotentiometer P2 ist zu
diesem Zweck mit einem von außen zugänglichen Regelknopf versehen, welcher dem Benutzer des mit der beschriebenen
elektronischen Leistungsregelung ausgestatteten Kühlgerätes gestattet, seinen "aus-Wert" zu wählen. Die Größe
von P2 bestimmt den Verstellbereich.
Durch die Überkreuz-Ankopplung der Plus- und Minuseingänge sind die beiden Operationsverstärker OPV1 und OPV2 des
Doppeloperationsverstärkers wechselseitig eingeschaltet. OPV0 wirkt dabei rückkoppelnd verstimmend auf die Brücke,
so daß das Schalten beider Operationsverstärker schlagartig erfolgt..
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- Jgr - TZP 79/431
In der beschriebenen oder einer modifizierten Schaltung
können anstelle der Z-Dioden auch andere Elemente, beispielsweise VDR-Widerstände oder dgl., verwendet werden,
sofern diese nur die zur Erzeugung der Versorgungsspannung erforderliche Charakteristik eines definierten
Spannungsabfalls aufweisen.
4 Ansprüche
3 Figuren
3 Figuren
130015/0563
Claims (4)
1. in Abhängigkeit von veränderbaren Zustandsgrößen steuer-V
/bare elektronische Leistungsregelung für Verbraucher
elektrischer Energie, insbesondere temperaturabhängig regelbarer Antrieb für Kältemaschinen oder dgl., mit
einem im Stromkreis des Verbrauchers liegenden, triggerbaren elektronischen Schaltelement, wie einen Thyristor,
einem Triac oder dgl., dessen vorzugsweise über einen dem Verbraucher parallel liegenden Kondensator fließender
Triggerstrom durch einen mit gleichgerichteter Niederspannung versorgten elektronischen Schalter steuerbar
ist, dadurch gekennzeichnet, daß mit dem Kondensator Mittel mit definiertem Spannungsabfall
in Reihe geschaltet sind, über denen die Versorgungsspannung für den elektronischen Regler (E) abgegriffen ist.
2. Leistungsregelung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet
, daß als Mittel mit definiertem Spannungsabfall zwei hintereinandergeschaltete Zenerdioden
(Z1, Zp) wenigstens annähernd gleicher Zenerspannung verwendet
sind, von denen die eine auf Durchlaß und die andere auf Durchbruch geschaltet ist.
3. Leistungsregelung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet , daß im Abgriff der Versorungsspannung
ein Grätz-Gleichrichter liegt, auf dessen Gleichspannungsseite eine Zenerdiode (Zo) eingeschaltet ist,
deren Zenerspannung kleiner als diejenige der beiden, mit dem Kondensator (C1) in Reihe liegenden Zenerdioden (Z1, Z2)
ist.
130015/0563 „DCrTFn
ORIGINAL INSPECTED
ORIGINAL INSPECTED
- 2 - TZP 79/431
4. Leistungsregelung nach Anspruch 3, da. durch
gekennzeichnet , daß die auf der Gleichspannungsseite liegende Zenerdiode (Zo) über einen in
der Diagonalen (B-, B9) einer Brückenschaltung liegenden
Operationsverstärker (OPV-.) ansteuerbar ist
130015/0563
Priority Applications (4)
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IT24928/80A IT1132761B (it) | 1979-10-03 | 1980-09-26 | Regolatore di potenza elettronico,comandabile in dipendenza di vaiabili di stato,per utilizzatori di energia elettrica,specialmente gruppo-motore,regolabile in dipendenza della temperatura,per macchine frigorifere o similari |
FR8021171A FR2466804A1 (fr) | 1979-10-03 | 1980-10-02 | Regulation electronique de puissance de recepteurs d'energie electrique commandable en fonction de grandeurs d'etat variables, et notamment entrainement de machines frigorifiques ou analogues soumis a regulation en fonction de la temperature |
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Publication Number | Publication Date |
---|---|
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DE2940109C2 DE2940109C2 (de) | 1984-01-05 |
Family
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- 1980-09-23 SE SE8006637A patent/SE8006637L/ not_active Application Discontinuation
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Non-Patent Citations (2)
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DE-B.: U.Tietze, Ch.Schenk: Halbleiter- Schaltungstechnik, 1978, Springer-Verlag, Berlin-Heidelberg-New York, S.412 * |
FR-Z.: Toute l'Electronique, Dez.1975, S.52-55 * |
Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
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DE2940109C2 (de) | 1984-01-05 |
FR2466804A1 (fr) | 1981-04-10 |
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FR2466804B3 (de) | 1982-07-02 |
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