DE3213057C2 - Anordnung zum Regeln des Arbeitsstroms eines über einen Umformer an eine Stromquelle angeschlossenen Gleichstromverbrauchers - Google Patents

Anordnung zum Regeln des Arbeitsstroms eines über einen Umformer an eine Stromquelle angeschlossenen Gleichstromverbrauchers

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Abstract

Ein Verbraucher in Form eines Gleichstrommotors wird mit einem Gleichstrom über einen Umformer gespeist, der im wesentlichen aus Thyristoren aufgebaut ist und durch ein Einschaltzustand-Steuersignal gesteuert wird. Der Arbeitsstrom wird bezüglich seines Mittelwertes und seiner Änderung in Abhängigkeit von der Zeit erfaßt. Der Mittelwert des Arbeitsstroms wird berechnet auf der Basis der Arbeitsströme bei dem gegenwärtigen Einschaltsignal bzw. dem vorausgehenden Einschaltsignal. Die Differenz zwischen dem Bezugswert und dem Mittelwert des Arbeitsstroms wird berechnet, und außerdem wird die Differenz zwischen diesem Differenzsignal und der Änderung des Arbeitsstroms berechnet, so daß jeweils der Zeitpunkt für die Erzeugung des Einschaltsignals auf der Basis des resultierenden Differenzsignals berechnet wird.

Description

  • Die Erfindung bezieht sich auf eine Anordnung zum Regeln des Arbeitsstroms eines über einen Umformer an eine Stromquelle angeschlossenen Gleichstromverbrauchers gemäß dem Oberbegriff des Patentanspruchs 1.
  • Bis jetzt ist es üblich, einem Verbraucher bzw. einer Last einen Arbeitsstrom in der Weise zuzuführen, daß eine Regeleinrichtung benutzt wird, zu der z. B. ein Umformer gehört, der aus Thyristoren, Zerhackern oder dergl. aufgebaut ist, wobei die Zeitsteuerung des Ein- oder Ausschaltens der Regeleinrichtung in der Weise erfolgt, daß der Mittelwert des Arbeitsstroms mit dem Bezugswert zusammenfällt. Ferner ist es beim Verändern des Arbeitsstroms üblich, den Strom so zu regeln, daß die Änderung des Stroms als Funktion der Zeit auf einen vorbestimmten Wert beschränkt wird.
  • Eine Regelanordnung der eingangs genannten Art ist aus der CH 4 88 223 bekannt. Bei dieser Regelanordnung wird zur Regelung des Mittelwerts eines Arbeitsstroms der Mittelwert auf der Grundlage der erfaßten Istwerte errechnet und mit einem Sollwert des mittleren Arbeitsstroms verglichen. Auf der Basis der sich bei diesem Vergleich ergebenden Differenz werden dann Zündimpulse für das Stellglied erzeugt. Diese Regelungsart ist jedoch durch Unstabilitäten und eine geringe Ansprechempfindlichkeit gekennzeichnet.
  • Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, die Regelanordnung der eingangs genannten Art derart weiterzubilden, daß deren Stabilität und Ansprechempfindlichkeit verbessert und gleichzeitig die Möglichkeiten für eine Digitalisierung der Regelschaltung nicht beeinträchtigt werden.
  • Diese Aufgabe wird durch die kennzeichnenden Merkmale des Patentanspruches 1 gelöst. Eine Abänderung der Anordnung nach Anspruch 1 ist Gegenstand des Patentanspruches 2.
  • Gemäß der Erfindung wird der Arbeitsstrom in Beziehung zum Mittelwert der Stromstärke und der Veränderung des Stroms geregelt, wobei die Veränderung aus den Unterschieden zwischen den Istwerten von Strömen berechnet wird, die zyklisch in vorbestimmten Zeitpunkten ermittelt werden.
  • Die Erfindung wird im folgenden anhand der Zeichnungen näher erläutert. Es zeigen
  • Fig. 1, 2 und 3 jeweils eine Ausführungsform einer Regelanordnung in einem Blockschaltbild,
  • Fig. 5 und 6 jeweils Schaltungsteile für die Regelanordnung in einem Blockschaltbild,
  • Fig. 9 ein Blockdiagramm der Verarbeitungsschritte, die bei der Regelanordnung mit Hilfe eines Rechners durchgeführt werden; und
  • Fig. 4, 7, 8, 10 und 11 jeweils eine Wellenform zur Erläuterung der Regelanordnung.
  • Fig. 1 zeigt in einem Blockschaltbild eine Ausführungsform der Regelanordnung, bei der ein Leistungsumformer 1, der vier in einer Brückenschaltung vorgesehene Thyristoren S 1 bis S 4 aufweist, mit seinen Ausgangsklemmen an eine Last 2, z. B. einen Gleichstrommotor, angeschlossen und an seinen Eingangsklemmen mit einer Wechselstromquelle 3 verbunden ist. Somit kann man den Arbeitsstrom dadurch auf einen Sollwert einregeln, daß man die Thyristoren S 1 bis S 4 in einer entsprechenden Phasenbeziehung ein- und ausschaltet. Der Istwert IM des Arbeitsstromes wird durch einen Wandler 4 erfaßt und einem Stromdetektor 5 gemeldet. Zu dem Stromdetektor 5 gehören ein Stromänderungsdetektor 7 und ein Strommittelwertdetektor 9, die jeweils die Änderung IMRF des Arbeitsstroms bzw. den Mittelwert IMF der Stromstärke auf der Basis des Istwerts IM des Arbeitsstroms melden, welcher durch den Wandler 4 zugeführt wird. Ferner ist eine Summationsstelle 11 vorhanden, in der der erfaßte Istwert IMF des mittleren Arbeitsstroms vom Sollwert IMC des mittleren Arbeitsstroms abgezogen wird, wie es aus Fig. 1 ersichtlich ist. Das Ausgangssignal der Summationsstelle 11 wird einem Verstärker 13 zugeführt, der zwar jede beliebige Charakteristik haben kann, der jedoch vorzugsweise eine Sättigungscharakteristik aufweist, so daß er linear auf ein Eingangssignal anspricht, das zwischen 0 und ±i&sub0; variiert, um ein Ausgangssignal zu erzeugen, das zwischen 0 und ±e&sub0; variiert, der jedoch das Ausgangssignal für jedes ±i&sub0; überschreitende Eingangssignal auf dem Wert ±e&sub0; hält. Weiterhin ist eine Summationsstelle 15 vorhanden, in der die nachgewiesene Änderung IMRF des Arbeitsstroms vom Ausgangssignal IMRC des Verstärkers 13 abgezogen wird. Das Ausgangssignal der Summationsstelle 15 wird einer Rechenschaltung 17 zugeführt, die ein Ausgangssignal liefert, welches der Zündphase entspricht, welche zum Eingangssignal der Schaltung 17 proportional ist. Bei dieser Ausführungsform liefert die Schaltung 17 parallele digitale Signale mit einer vorbestimmten Anzahl von Bits. Die Signale der Rechenschaltung 17 werden einer digitalen Phasenschieberschaltung 19 zugeführt, die ein Einschaltsignal für die Thyristoren in einer auf der Phase der Wechselstromquelle 3 beruhenden Phasenbeziehung liefert. Das Ausgangssignal der Phasenschieberschaltung 19 wird dem Umformer 1 zugeführt. Die Phasenschieberschaltung 19 kann auf beliebige Weise aufgebaut sein; ein Ausführungsbeispiel wird weiter unten anhand von Fig. 6 beschrieben. Jedesmal dann, wenn die Phasenschieberschaltung 19 dem Umformer 1 ein Einschaltsignal zuführt, wird dem Stromänderungsdetektor 7 ein Triggersignal P zum Berechnen der Änderung zugeführt. Zu dem Detektor 7 gehören zwei monostabile Kippstufen 71 und 72. Die Kippstufe 71 empfängt das Triggersignal P und liefert einen Ausgangsimpuls SP 1 mit einer bestimmten Impulsbreite in Abhängigkeit von dem Triggersignal. Die Kippstufe 72 empfängt den Impuls SP 1 und liefert einen Ausgangsimpuls SP 2 mit einer bestimmten Impulsbreite am Ende des Impulses SP 1. Zu dem Stromänderungsdektor 7 gehören ferner Abtast- und Halteschaltungen 73 und 74 zum Abtasten zugehöriger Eingangssignale in Abhängigkeit von der Zufuhr der Impulse SP 1 und SP 2, sowie eine Summationsstelle 7 in der das Ausgangssignal der Abtast- und Halteschaltung 74, wie aus Fig. 1 ersichtlich von dem vom Wandler 4 gemeldeten Istwert IM des Arbeitsstroms abgezogen wird. Die Ausgangssignale der Abtast- und Halteschaltungen 73 und 74 werden im folgenden näher erläutert. Da der Triggerimpuls P erzeugt wird, wenn dem Umformer 1 das Einschaltsignal zugeführt wird, so daß der Ausgangsimpuls SP 1 erzeugt wird, bewirkt die Abtast- und Halteschaltung 73, daß die Differenz Δ I abgetastet und festgehalten wird, die zwischen dem Istwert des Arbeitsstroms in dem Augenblick, in welchem dem Umformer 1 das Einschaltsignal zugeführt wird, und dem Stromstärkewert vorhanden ist, der in dem betreffenden Zeitpunkt durch die Abtast- und Halteschaltung 74 festgehalten wird. Andererseits bewirkt die Abtast- und Halteschaltung 74 das Abtasten und Festhalten des Eingangssignals in Abhängigkeit von dem Ausgangsimpuls SP 2, der unmittelbar auf den Ausgangsimpuls SP 1 folgt, und wenn der Ausgangsimpuls SP 1 abgegeben wird, hält die Schaltung 74 einen Eingangswert fest, der in dem Zeitpunkt abgetastet wurde, in welchem das Signal SP 2 in Abhängigkeit von einem Triggerimpuls P erzeugt wurde, welcher dem Triggerimpuls P vorausging, der die Erzeugung des Ausgangsimpulses SP 1 veranlaßt hat. Somit liefert die Abtast- und Halteschaltung 73 die Differenz Δ I zwischen dem Istwert der Stromstärke bei dem gegenwärtigen Triggerimpuls P und dem Istwert der Stromstärke bei dem vorausgehenden Triggerimpuls P; mit anderen Worten, es handelt sich um die Differenz Δ I zwischen dem Istwert der Stromstärke in dem Zeitpunkt, in welchem dem Umformer 1 das Einschaltsignal zugeführt wurde, und dem Istwert der Stromstärke in dem Zeitpunkt, in welchem dem Umformer das vorausgehende Einschaltsignal zugeführt wurde. Somit erhält man ein Signal, das der Änderung IMRE des Arbeitsstroms entspricht. Die zeitliche Beziehung zwischen den Signalen ist aus Fig. 4 ersichtlich.
  • Zwar wird der Mittelwert des Arbeitsstroms bei dem vorstehend beschriebenen Ausführungsbeispiel mit Hilfe einer aus Widerständen und Kondensatoren aufgebauten Filterschaltung gewonnen, doch könnte man auch die in Fig. 5 dargestellte Anordnung verwenden, bei welcher der Mittelwert der Stromstärke zwischen einander benachbarten Triggerimpulsen berechnet wird. Gemäß Fig. 5 empfangen Integratoren 91 und 92 einen Arbeitsstromwert IM bzw. eine konstante Spannung Ec, und sie erzeugen Ausgangssignale als Ergebnis der Integration der betreffenden Eingangssignale in Beziehung zur Zeit. Beide Integratoren 91 und 92 haben einen Rücksetzeingang R, und an ihren Ausgängen erscheint das Ausgangssignal 0, wenn dem betreffenden Rücksetzeingang ein Rücksetzimpuls zugeführt wird. Die Ausgangssignale der beiden Integratoren werden einer Dividierschaltung 95 zugeführt, die das Ausgangssignal des Integrators 91 durch dasjenige des Integrators 92 teilt und ein entsprechendes Ausgangssignal liefert. Ferner sind zwei monostabile Kippstufen 93 und 94 vorhanden, die den vorstehend beschriebenen monostabilen Kippstufen 71 und 72 entsprechen. Der monostabilen Kippstufe 93 wird der Triggerimpuls P jedesmal dann zugeführt, wenn an den Umformer 1 das Einschaltsignal abgegeben wird, und er liefert einen Ausgangsimpuls SP 3 mit einer bestimmten Impulsbreite in Abhängigkeit von der Zuführung des Triggerimpulses P. Die monostabile Kippstufe 94 liefert einen Ausgangsimpuls RP mit einer bestimmten Impulsbreite am Ende des Ausgangsimpulses SP 3. Weiterhin ist eine Abtast- und Halteschaltung 96 vorhanden, mittels welcher das Eingangssignal in dem Zeitpunkt abgetastet und festgehalten wird, in welchem ihr der Ausgangsimpuls SP 3 zugeführt wird. Das Ausgangssignal RP der monostabilen Kippstufe 94 wird den Rücksetzeingängen der Integratoren 91 und 92 zugeführt. Die Integratoren bewirken eine zeitliche Integration des Arbeitsstromwertes bzw. des konstanten Wertes in Abhängigkeit von dem Ausgangsimpuls RP, der unmittelbar auf das dem Umformer 1 zugeführte Einschaltsignal folgt. Das Verhältnis zwischen den integrierten Ausgangssignalen wird durch die Dividiereinrichtung 95 berechnet, und das Ausgangssignal der Abtast- und Halteschaltung 96, das gleichzeitig mit dem nachfolgenden Einschaltsignal auftritt, zeigt den Mittelwert der Stromstärke zwischen einem Einschaltsignal und dem nächsten Einschaltsignal an. Der Mittelwertdetektor nach Fig. 5 ist gegenüber der Schaltung nach Fig. 1 vorteilhaft, da er den Mittelwert der Stromstärke mit hoher Ansprechgeschwindigkeit liefert.
  • Fig. 6 zeigt eine Ausführungsform der Phasenschieberschaltung 19 mit einem Taktgeber 191 zum Erzeugen von Taktimpulsen mit einer bestimmten Frequenz sowie mit einem Zähler 192, dem die Taktimpulse zugeführt werden und der an seinem Ausgang ein Zählergebnis liefert. Der Zähler 192 hat einen Rücksetzeingang R, und wenn dieser ein Rücksetzsignal zugeführt wird, wird der Zählerstand gelöst und mit einer neuen Zählung von Null aus begonnen. Zu der Phasenschieberschaltung 19 gehören ferner ein Register 193 zum Speichern des ihm von der Rechenschaltung 17 aus zugeführten Signals α(n+1) sowie ein Komparator 194, der das Ausgangssignal des Zählers 192 mit dem Ausgangssignal des Registers 193 vergleicht und dem Umformer 1 ein Einschaltsignal zuführt, wenn die beiden Ausgangssignale übereinstimmen.
  • Ferner ist eine Synchronisationsschaltung 195 vorhanden, der die Spannung e ac der Wechselstromquelle 3 zugeführt wird und die einen Ausgangsimpuls SP mit einer bestimmten Impulsbreite jeweils dann erzeugt, wenn e ac durch Null geht. Die Synchronisationsschaltung 195 erzeugt ferner ein Rechteckimpulssignal SQ, das während einer bestimmten Halbperiode den logischen Pegel 1 hat, z. B. während der positiven Halbperiode von e ac . Zu den weiteren Schaltungselementen gehören ein Und-Gatter 196, welches das Ausgangssignal des Komparators 194 durchläßt, wenn das Rechtecksignal SQ den Wert 1 hat, sowie ein Und-Gatter 197, welches das Ausgangssignal des Komparators 194 durchläßt, wenn das Signal SQ den Pegel 0 hat, d. h. wenn der Inverter 198 das Signal 1 liefert. Das Ausgangssignal P 1 des Und-Gatters 196 wird als das Einschaltsignal für die Thyristoren S 1 und S 4 verwendet, während das Ausgangssignal P 2 des Und-Gatters 197 als Einschaltsignal für die Thyristoren S 2 und S 3 verwendet wird. Das Ausgangssignal des Komparators 194 wird in der schon erläuterten Weise als Triggerimpuls P verwendet.
  • Der Ablauf des Regelvorgangs bei der Ausführungsform nach Fig. 1 wird im folgenden anhand der in Fig. 7 dargestellten Wellenformen erläutert. Der Deutlichkeit halber sei erwähnt, daß Fig. 7 auf der Annahme beruht, daß als Strommittelwertdetektor die Schaltung nach Fig. 5 verwendet wird. Die mit |e ac | bezeichnete Netzwechselspannung wird dem Umformer 1 zugeführt, welcher den in Fig. 7 durch eine ausgezogene Linie dargestellten Arbeitsstromistwert Im erzeugt, dessen Mittelwert in Fig. 7 durch eine gestrichelte Linie bezeichnet ist. Der Sollwert IMC des mittleren Arbeitsstroms bleibt bis zu dem Zeitpunkt t x auf einem konstanten Wert IMC 1, und er wird nach dem Zeitpunkt t x um einen Schritt auf einen anderen konstanten Wert IMC 2 gesteigert. Die Summationsstelle 11 liefert die Differenz zwischen dem Sollwert IMC und dem Istwert IMF des mittleren Arbeitsstroms, welcher dem Strommittelwertdetektor 9 entnommen wird, und dieser Wert wird durch den Verstärker 13verstärkt. Bis zu dem Zeitpunkt t x nähert sich der Istwert IMF dem Sollwert IMC 1, und der Verstärker 13 liefert ein Fehlersignal IMRC, das zur Differenz zwischen IMF und IMC 1 proportional ist, ohne daß eine Sättigung eintritt. Dieses Fehlersignal IMRC und ein die Änderung IMRF des Arbeitsstroms wiedergebendes Signal, das dem Detektor 7 entnommen wird, werden der Summationsstelle 15 zugeführt. Das Ausgangssignal der Summationsstelle 15 dient dazu, in der Rechenschaltung 17 das Phasensignal α (n+1) zu erzeugen, das z. B. gemäß der nachstehenden Gleichung berechnet wird.
    α D (n+1) = α D (n) + K 2{K 1(IMC(n) - IMF(n)) - IMRF(n) }
    α (n+1) = 180° - α D (n+1)
  • Hierin zeigt der Zusatz (n) an, daß die Daten im Zeitpunkt des Auftretens des Triggerimpulses P abgetastet worden sind, während der Zusatz (n+1) anzeigt, daß die Daten beim nächsten Triggerimpuls abgetastet werden müssen; K 1 und K 2 bezeichnen die Verstärkungsgrade des Verstärkers 13 bzw. der Rechenschaltung 17.
  • Im Zeitpunkt t x wird der Sollwert IMC des mittleren Arbeitsstroms um einen Schritt von IMC 1 auf IMC 2 erhöht, wodurch die Summationsstelle 11 veranlaßt wird, ein starkes Fehlersignal zu erzeugen, das größer ist als i&sub0; am Eingang des Verstärkers 13, der dann ein festes Ausgangssignal IMRC = e&sub0; ohne Rücksicht auf die Größe des Fehlersignals liefert. Bei diesem Zustand wird das Phasensignal α (n+1) wie folgt berechnet:
    α D (n+1) = a D (n) + K 2(e&sub0; - IMRF(n)) α (n+1) = 180° - a D (n+1)
  • Das Phasensignal wird in der Weise erzeugt, daß die Änderung IMRF des Arbeitsstroms konstant ist. Wie vorstehend erläutert wurde, wird die Änderung IMRF des Arbeitsstroms als Differenz Δ I der Istwerte der Arbeitsströme gewonnen, die jedesmal dann ermittelt werden, wenn dem Umformer das Einschaltsignal zugeführt wird, d. h. jedesmal dann, wenn der Triggerimpuls P erzeugt wird, wie es anhand von Fig. 4 beschrieben wurde. Der Istwert IMF des mittleren Arbeitsstroms wird berechnet, indem man ein Verhältnis zwischen den Ausgangssignalen der Integratoren 91 und 92 bei aneinander angrenzenden Triggerimpulsen verwendet, wie es anhand von Fig. 5 beschrieben wurde. Die Phasenschieberschaltung 19 erzeugt ein Ausgangssignal, wenn das Ausgangssignal des Zählers 192 mit dem Einstellphasensignal α (n+1) übereinstimmt, und dieses Signal wird selektiv als Signal P 2 oder als Signal P 1 ausgegeben, was sich jeweils danach richtet, ob das Rechtecksignal SQ den Wert 0 oder den Wert 1 hat. Gemäß Fig. 7 werden die Änderung des Arbeitsstroms und der Istwert des mittleren Arbeitsstroms durch den Triggerimpuls P aktualisiert, und somit wird das Phasensignal α (n+1) in Abhängigkeit von diesen Daten, die auf den Triggerimpuls P folgen, nach einem Zeitpunkt festgelegt, in dem ein neues Phasensignal α (n+1) erzeugt wird.
  • Wie aus Fig. 7 ersichtlich, ermöglicht diese Ausführungsform die Erfassung einer Änderung des Arbeitsstroms innerhalb einer Periode nach der Änderung des Sollstroms. Dieses Merkmal kann dazu verwendet werden, einen stabilen Betrieb und eine hohe Ansprechempfindlichkeit zu erreichen. Die Vorteile, welche die Erfindung bietet, werden nicht beeinträchtigt, wenn man die Filterschaltung nach Fig. 1 zum Erfassen des mittleren Arbeitsstroms verwendet; in diesem Fall ergibt sich lediglich eine geringfügige Verzögerung bezüglich des Erscheinens einer Änderung des Arbeitsstroms bei dem mittleren Arbeitsstrom, und hierdurch gehen die Vorteile einer Regelung unter Ausnutzung der Änderungen des Arbeitsstroms nicht verloren.
  • Fig. 8 veranschaulicht drei Fälle von Änderungen IMRF des Arbeitsstroms IM, wobei jeweils der gleiche mittlere Arbeitsstrom vorhanden ist; hierbei gilt (a) für IMRF<0, (b) für IMRF>0 und (c) für IMRF=0. Da in allen drei Fällen der gleiche Istwert IMF des mittleren Arbeitsstroms vorhanden ist, würden sich dann, wenn der Arbeitsstrom nur unter Verwendung der Differenz zwischen dem Sollwert IMC und dem Istwert IMF des mittleren Arbeitsstroms geregelt würde, keine deutlichen Phasensignale ergeben. Unter Berücksichtigung der Änderungen des Arbeitsstroms ist es jedoch möglich, in den einzelnen Fällen bessere Phasensignale zu erhalten.
  • Die Sättigungscharakteristik des Verstärkers 13 nach Fig. 1 ermöglicht ein Ansprechen auf den Sollwert, wobei eine konstante Änderung des Arbeitsstroms aufrechterhalten wird, wenn der Bezugswert in einem erheblichen Ausmaß verändert wird, und dieses Merkmal erweist sich als sehr wirksam zur Verhinderung eines Funkenüberschlags, wenn der Verbraucher ein Gleichstrommotor ist. Natürlich ist das Vorhandensein der Sättigungscharakteristik nicht erforderlich, wenn die Schwankungen des Arbeitsstroms nicht begrenzt zu werden brauchen.
  • Fig. 2 zeigt in einem Blockschaltbild ein weiteres Ausführungsbeispiel. Der Aufbau dieser Schaltung entspricht im wesentlichen demjenigen bei der Ausführungsform nach Fig. 1 abgesehen davon, daß bestimmte Teile einschließlich der Summationsstellen 11 und 15, des Verstärkers 13 und der Rechenschaltung 17 nach Fig. 1 gemäß Fig. 2 durch einen Mikrocomputer 30 ersetzt sind. Im Hinblick hierauf ist der Stromdetektor 5 mit einem Analog/Digital-Wandler 6 versehen, zu dem eine Umwandlungsschaltung 61 und ein Multiplexer 62 gehören. Beim Eintreffen eines Befehlssignals von dem Mikrocomputer 30 ruft der Analog/Digital-Wandler 6 selektiv den Istwert IM des Arbeitsstroms und den Istwert IMF des mittleren Arbeitsstroms über den Multiplexer 62 zu der Umwandlungsschaltung 61 ab, so daß diese Werte in digitale Daten umgewandelt werden. Der digitalisierte Istwert IM des Arbeitsstroms und der Istwert IMF des mittleren Arbeitsstroms werden dem Mikrocomputer 30 zugeführt. Die Änderung des Arbeitsstroms kann durch den Mikrocomputer berechnet werden, und daher kann man den Stromänderungsdetektor 7 bei dem Stromdetektor 5 fortlassen. Die Berechnung für das Phasensignal &alpha; (n+1) wird als Unterbrechnungsoperation in Abhängigkeit von dem Triggerimpuls P wie bei der Ausführungsform nach Fig. 1 durchgeführt. Die zugehörige Reihe von Arbeitsschritten ist in Fig. 9 in einem Ablaufplan dargestellt, wo die Daten in der gleichen Weise bezeichnet sind wie in Fig. 1. In Fig. 9 zeigt der Index (n-1) an, daß die Daten im Zeitpunkt eines ablaufenden Triggerimpulses abgetastzet worden sind. Die Arbeitsweise nach Fig. 9 führt zu den gleichen Wellenformen, die anhand von Fig. 7 erläutert wurden.
  • Fig. 3 zeigt in einem Blockschaltbild eine weitere Ausführungsform der Erfindung, bei welcher der Umformer 1 im wesentlichen aus Zerhackern C 1 bis C 4 und Dioden D 1 bis D 4 besteht, wobei für den Umformer &lambda; eine Gleichstromquelle 3 vorhanden ist. Die übrigen Teile entsprechen den Teilen der Ausführungsform nach Fig. 2. Die Steuerung der Zerhacker erfolgt z. B. dadurch, daß die Zerhacker C 1 und C 4 während einer bestimmten Zeitspanne &delta; innerhalb eines konstanten Steuerintervalls Tc eingeschaltet werden, um den Motor in der einen Drehrichtung zu betreiben, während umgekehrt die Zerhacker C 2 und C 3 während einer bestimmten Zeitspanne innerhalb des Steuerintervalls eingeschaltet werden, um den Motor in der entgegengesetzten Drehrichtung zu betreiben, so daß die Drehzahl des Motors dadurch geregelt wird, daß das Verhältnis zwischen diesen Einschaltperioden variiert wird. Die dem Verbraucher zugeführte Spannung und der Istwert Im des Arbeitsstroms während des Betriebs sind in Fig. 10 dargestellt. In diesem Fall wird die Einschaltperiode &delta; als &delta;&sub0; und &delta;&sub1; geregelt, so daß der Istwert IM des Arbeitsstroms geregelt wird. Dadurch, daß in diesem Fall ebenso wie bei den schon beschriebenen Ausführungsbeispielen der Triggerimpuls P verwendet wird, um das Regelintervall Tc einzuleiten oder die Einschaltperiode zu beenden, ist es möglich, eine Regelung genau in der gleichen Weise durchzuführen, vorausgesetzt daß die Phasenschieberschaltung 19 für die Einschaltperiode &delta; (n+1) durch den Mikrocomputer 30 eingestellt wird und daß dem Umformer 1 das Einschaltsignal zugeführt wird, das am Beginn des Regelintervalls ansteigt und am Ende der Periode &delta; (n+1) wieder zurückgeht. Da solche Phasenschieberschaltungen bekannt sind, dürfte sich eine nähere Erläuterung erübrigen.
  • Bei den vorstehend beschriebenen Ausführungsbeispielen wird der Zeitpunkt für den Beginn der Berechnung des mittleren Arbeitsstroms und der Änderung der Stromstärke so gewählt, daß er mit dem Zeitpunkt zusammenfällt, in welchem dem Umformer 1 das Einschaltsignal zugeführt wird, woraus sich der Vorteil ergibt, daß die Wirkung des vorausgehenden Einschaltsignals auf den Arbeitsstrom nahezu augenblicklich abgeschätzt werden kann. Jedoch kann auch ein anderer zeitlicher Ablauf gewählt werden, wie es z. B. in Fig. 11 dargestellt ist, wo der Zeitpunkt für die Einleitung der Berechnung so gewählt ist, daß er dem Nulldurchgang der Wechselspannung e ac entspricht. Fig. 11a bis 11c zeigen Wellenformen, die es ermöglichen, die Änderungen des Arbeitsstroms IM an Punkten der Einschaltsignale und den Nulldurchgängen der Netzspannung zu vergleichen. In jedem Fall ist ersichtlich, daß ähnliche Wirkungen für die Änderung IMRF des Arbeitsstroms erreicht werden.
  • Wird das Intervall zwischen zwei aufeinanderfolgenden Impulsen verändert, wird natürlich eine genauere Änderung des Stroms erreicht, wenn das Zeitintervall gemessen wird. In diesem Fall ist es zweckmäßig, die Berechnung in der nachstehend beschriebenen Weise durchzuführen. Hierbei ist das Zeitintervall T&sub1;(n) durch die nachstehende Gleichung gegeben, und zwar auf der Basis der Phasensignale &alpha; (n-1), &alpha; (n) und einer Periode T&sub0;, bei der ein Phasensignal &alpha; erzeugt wird, wenn die Einschaltphasenintervalle gleich sind (10 ms bei der Einphasen-Vollweggleichrichtung von 50 Hz bzw. 3,3 ms bei der Dreiphasen-Vollweggleichrichtung von 50 Hz).
    T I = K &omega; ( &alpha; (n)-&alpha; (n-1)) + T&sub0;
  • Hierin bezeichnet K &omega; einen Koeffizienten zum Umwandeln des Phasenwinkels in einen Zeitbetrag. &udf53;np40&udf54;&udf53;vu10&udf54;&udf53;vz3&udf54; &udf53;vu10&udf54;
  • Gemäß Fig. 9 können die beiden vorstehenden Berechnungen nach der Berechnung für IMRF(n) durchgeführt werden.

Claims (3)

1. Anordnung zum Regeln des Arbeitsstroms eines über einen Umformer an eine Stromquelle angeschlossenen Gleichstrom-Verbrauchers mit
- einem Sollwertgeber für den mittleren Arbeitsstrom,
- einer Einrichtung (4) zum Erfassen des Istwerts des Arbeitsstroms,
- einer Einrichtung (9) zum Bestimmen des Istwerts des mittleren Arbeitsstroms aus dem erfaßten Istwert,
- einer Einrichtung (11) zur Bildung einer ersten Differenz zwischen dem Sollwert (IMC) und dem Istwert (IMF) des mittleren Arbeitsstromes und
- einer Steuereinrichtung (17, 19) zum Erzeugen von Ein- bzw. Ausschaltsignalen (P 1, P 2) für die Schaltelemente des Umformers, wobei die Schaltzeitpunkte (P) in Abhängigkeit von der ersten Differenz bestimmt sind,

dadurch gekennzeichnet,
- daß in einer Einrichtung (7) die Stromistwerte zu Zeitpunkten, die den Schaltzeitpunkten (P) der Schaltelemente des Umformers entsprechen, erfaßt werden und die Differenz der zwischen zwei aufeinanderfolgenden Zeitpunkten erfaßten Istwerte gebildet wird und
- daß in einer Summationsstelle (15) die so gebildete Differenz von der ersten Differenz abgezogen und der Steuereinrichtung (17, 19) zugeführt wird.

2. Abänderung der Anordnung nach Anspruch 1, bei welcher dem Umformer Wechselspannung (e ac ) aus der Stromquelle zugeführt wird, dadurch gekennzeichnet, daß in der Einrichtung (7) die Stromistwerte zu Zeitpunkten erfaßt werden, die den Nulldurchgängen der Wechselspannung (e ac ) entsprechen.
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