DE3211584A1

DE3211584A1 - Regelschaltung zur automatischen fehlerkorrektur in einer frequenz/spannung-spannung/frequenz-wandlerschaltung

Info

Publication number: DE3211584A1
Application number: DE19823211584
Authority: DE
Inventors: Reinhold Dipl.-Ing. 4000 Düsseldorf Neugebauer
Original assignee: Kiepe Electric GmbH Germany; Kiepe Bahn Elektrik GmbH
Current assignee: Kiepe Electric GmbH Germany; Kiepe Bahn Elektrik GmbH
Priority date: 1982-03-30
Filing date: 1982-03-30
Publication date: 1983-10-13
Also published as: DE3211584C2

Description

Regelschaltung zur automatischen Fehlerkorrektur in
einer Frequenz/Spannung-Spannung/Frequenz-Wandlerschaltung.
Die Erfindung betrifft eine Regelschaltung zur automatischen Fehlerkorrektur in einer Frequenz/Spannung-Spannung/Frequenz-Wandlerschaltung mit einem ersten Frequenz/Spannungs-Wandler zur Umwandlung eines zugeführten Impulssignals in ein analoges Spannungssignal, einer Vorrichtung zur Verarbeitung des erzeugten Spannungssignals und einem Spannungs/Frequenz-Wandlers zur Umwandlung des Spannungssignals in ein Impulssignal.
Die oben beschriebenen Wandlerschaltungen werden zur Lösung spezieller Probleme, beispielsweise zur Addition von Impulsfolgen stark unterschiedlicher Frequenz bei der Steuerung von Drehstrom-Asynchronmaschinen verwendet. Hierbei hat es sich als vorteilhaft erwiesen, derartige Impuls frequenzen zunächst in eine analoge Spannung umzuwandeln und nach einer Zwischenverarbeitung in eine Impulsfolge zurückzuwandeln.
Die Umwandlungen werden in Frequenz/Spannungs-Wandlern bzw. Spannungs/Frequenz-Wandlern bekannter Bauart vorgenommen und es tritt hierbei das Problem auf, daß alle handelsüblichen Wandler nur eine begrenzte Genauigkeit aufweisen, wobei die auftretenden Wandlungsfehler durch Nichtlinearitäten, die Wandlungszeit, Temperatur und Versorgungsspannungseinflüsse verursacht werden können.
In dem obengenannten Anwendungsbeispiel würden aber im Promill-Bereich liegende Wandlungsfehler bereits zu einer unzulässigen Drehmomentminderung einer Antriebsmaschine führen.
Die der Erfindung zugrunde liegende Aufgabe bestand darin, eine Regelschaltung zu schaffen mit der auftretende Wandlungsfehler selbsttätig ausgeregelt werden.
Dabei sollte es möglich sein, die Wandlungsfehler der Frequenz/Spannungs-Wandlung und der Spannungs/Frequenz-Wandlung gleichzeitig zu erfassen und mit möglichst geringem Aufwand auszuregeln. Trotzdem sollten die Regelvorgänge alle auf der "Spannungs-Seite" der Schaltung ablaufen.
Die Lösung dieser Aufgabe geschieht mit den Merkmalen aus dem kennzeichnenden Teil des Patentanspruchs 1.
Vorteilhafte Ausführungsformen der erfindungsgemäßen Schaltung sind in den Unteransprüchen beschrieben.
Die Erfindung geht von dem Grundgedanken aus, daß es möglich ist, aus einer Anzahl von handelsüblichen Frequenz/Spannungs-Wandlern eines Typs paarweise Wandler auszuwählen, welche die gleiche Fehlertendenz aufweisen.
Diese Möglichkeit wird bei der Durchführung der Erfindung ausgenutzt und ist Grundlage der Möglichkeit,den Fehler des am Eingang der Schaltung angeordneten Frequenz/Spannungs-Wandlers durch die Schaltung mit zu erfassen, ohne daß dieser Wandler direkt in den Regelkreis mit einbezogen werden muß. Auf diese Weise ist es möglich, mit geringem Aufwand eine Regelschaltung aufzubauen, die alle auftretenden Fehler ausregelt und bei der lediglich Spannungssignale verarbeitet werden.
Ein Ausführungsbeispiel für eine Regelschaltung nach der Erfindung ist in der Zeichnung dargestellt.
Es handelt sich um eine Frequenz/Spannungs-Spannungs/ Frequenz-Wandlerschaltung, der ein Eingangssignal fEIN in Form einer Impulsfolge zugeführt wird und von der ein Ausgangssignal fAUS ebenfalls in Form einer Impulsfolge abgeführt wird. Das Ausgangssignal wird in nicht eigens dargestellter und beschriebener Weise zur Steuerung einer Drehstrom-Asynchronmaschine verwendet. Der Schaltung wird weiterhin ein Spannungssignal f2 zugeführt, das zu Steuerzwecken dient und beispielsweise in nicht dargestellter Weise aus einem drehmomentproportionalen Frequenzsignal erzeugt sein kann. Es wird dabei vorausgesetzt, daß der Wert des Signals f2 zumindestens relativ klein gegenüber dem Wert des Signals fEIN ist.
Im folgenden werden an der in der Zeichnung dargestellten Schaltung sowohl die als Impuls folgen vorliegenden Signale als auch die als analoge Spannungen vorliegenden Signale in der gleichen Weise mit "f" bezeichnet, um die angestellten rechnerischen Betrachtungen zu vereinfachen.
Das Eingangssignal fEIN wird zunächst in einem ersten Frequenz/Spannungs-Wandler W1 in ein frequenzproportionales analoges Spannungssignal fl umgewandelt. In einer spannungsverarbeitenden Vorrichtung SVA wird dieses Spannungssignal weiterverarbeitet, in dem das zweite Spannungssignal f2 aufaddiert wird. Das Ausgangssignal fA der spannungsverarbeitenden Vorrichtung SVA wird einerseits einer Subtraktionsvorrichtung S1 und anderer- seits einer Subtraktionsvorrichtung S 2 zugeführt.Das Ausgangssignal fB der Subtraktionsvorrichtung S1 wird einem Spannungs/Frequenz-Wandler W2 zugeführt, den es als Ausgangssignal fAUS im Form einer Impulsfolge verlässt. Das Ausgangssignal fAUS wird über einen zweiten Frequenz/Spannungs-Wandler W3 zurückgeführt. Dieser zweite Frequenz/Spannungs-Wandler W3 ist so ausgewählt, daß er mit dem ersten Frequenz/Spannungs-Wandler W1 typengleich ist und die Ausgangssignale der beiden Wandler zu jedem Zeitpunkt mit dem gleichen relativen Fehler behaftet sind. Das Ausgangssignal fC des zweiten Frequenz/Spannungs-Wandlers W3 wird der Subtraktionsvorrichtung S2 zugeführt, deren Ausgangssignal fD einem Integralregler R zugeführt wird. Das Ausgangssignal fK des Integralreglers R wird der Subtraktionsvorrichtung S1 zugeführt.
Zur Erläuterung des Regelvorgangs und zur Abschätzung des verbleibenden Fehlers dienen folgende Überlegungen.
Die relativen Fehler der Wandler W1, W2 und W3 seien durch folgende Fehlerfaktoren gegeben: K1 = fl ; K2 = fAUS; K3 = fC ; fEIN fB fAUS Voraussetzungsgemäß soll weiterhin gelten: K1 = K3; fA = fl+f2; Aus der dargestellten Schaltung lassen sich die weiteren Beziehungen ablesen: fB = fA - fK; fD = fC - fA und fC = fAUS.Kl; fAUS = fB.K2 sowie fK = 1/T fD dt.
Im eingeschwungenen Zustand der Schaltung gilt: fD = 0 und fK = const.
Hieraus folgt: fAUS = fA - fl+f2 = fEIN + f2 Kl K3 - K3 Der verbleibende absolute Fehler des Ausgangssignals ist: f = fAUS - fEIN - f2 = f2/K3 - f2; Dieser verbleibende Restfehler ist unabhängig von fl. Die Größe f2 wird als fehlerfrei angenommen und ist in der Praxis wesentlich kleiner als fEIN bzw.fl.
Der absolute Fehler des Ausgangssignals ohne Regelschaltung wäre: f = fA.K2 - fEIN - f2 = fEIN(K1K2-l)+f2(K2-1).
Da f2 wesentlich kleiner ist als fEIN ist auch f. Leerseite

Claims

Patentansprüche /1,/Regelsehaltung zur automatischen Fehlerkorrektur in einer Frequenz/Spannung-Spannung/Frequenz-Wandlerschaltung mit einem ersten Frequenz/Spannungs-Wandler zur Umwandlung eines zugeführten Impulssignals in ein analoges Spannungssignal, einer Vorrichtung zur Verarbeitung des erzeugten Spannungssignals und einem Spannungs-Frequenz-Wandler zur Umwandlung des Spannungssignals in ein Impulssignal, dadurch gekennzeichnet, daß das Ausgangssignal (fAUS) des Spannungs/Frequenz-Wandlers (W2) einem zweiten Frequenz/Spannungs-Wandler (W3) zugeführt wird, der mit dem ersten Frequenz/Spannungs-Wandler (W1) typengleich und derart ausgevähit ist, daß sein Ausgangssignal (fC) zu jedem Zeitpunkt mit dem gleichen relativen Fehler behaftet ist wie das Ausgangssignal (fl) des ersten Frequenz/Spannungs-Wandlers (W1) und daß die Ausgangssignale (fA, fC) der Vorrichtung zur Verarbeitung des Spannungssignals (SVA) und des zweiten Frequenz/Spannungs-Wandlers (W3) subtrahiert und das Differenzsignal. (fD) einem Regler (R) zugeführt und die Ausgangssignale (fA, fK) der Vorrichtung zur Verarbeitung des Spannungssignals (SVA) und des Reglers (R) ebenfalls subtrahiert und das Differenzsignal (fB) dem Eingang des Spannungs/Frequenz-Wandlers (W2) zugeführt werden.
2. Regelschaltung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Regler (R) ein Integralregler ist.
3. Regelschaltung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Vorrichtung zur Verarbeitung des analogen Spannungssignals (SVA) eine Vorrichtung zur Addition eines zusätzlichen Spannungssignals (f2) ist.