DE3502405A1

DE3502405A1 - Verfahren und anordnung zur betriebsueberwachung gleichstromsteller-geregelter lastkreise

Info

Publication number: DE3502405A1
Application number: DE19853502405
Authority: DE
Inventors: Dieter Dipl.-Ing. 1000 Berlin Heinz
Original assignee: Licentia Patent Verwaltungs GmbH
Current assignee: Licentia Patent Verwaltungs GmbH
Priority date: 1985-01-22
Filing date: 1985-01-22
Publication date: 1986-07-24
Also published as: DE3502405C2

Description

Licentia Patent-Verwaltungs-GmbH PTL-B/Rü-zg

Theodor-Stern-Kai 1 B 84/14

D-6000 Frankfurt 70

Verfahren und Anordnung zur Betriebsüberwachung Gleichstromsteller-geregelter Lastkreise

Die Erfindung bezieht sich auf ein Verfahren zur Betriebsüberwachung Gleichstromsteller-geregelter Lastkreise, bei dem die Stellgröße des Reglers als ein die Einschaltdauer bestimmendes pulsmoduliertes (PWM) Signal über einen Steuersatz für die Impulsfolgen/einem Gleichstromsteller zugeführt wird.

Es gibt derzeit viele tiberwachungseinrichtungen und Überwachungsphilosophien, diese werden in der Regel immer erst wirksam, wenn maximal zulässige Werte überschritten werden.

Der Istwerterfassung in Steuerungen und Regelungen wurde bislang zu wenig Aufmerksamkeit geschenkt. Man ging im allgemeinen davon aus, daß diese störungsfrei verläuft. Fehler-

nicht
freiheit ist jedoch auch dort/selbstverständlich. Störungen

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iiTi Istwertgeber können erhebliche Auswirkungen haben. Bei einem Ausfall oder eine Störung kann auf zu viel oder/wenig Regelgröße erkannt werden. Zu.viel ist meist unproblematisch,

leicht
dennoch liegt ein nicht/erkennbarer Fehler vor. Wird jedoch

die Regelgröße ungewollt deshalb zu groß, weil die Istwertauf
exfassung/zu wenig "erkennt" und den Regler^Möffnet^M, kommt es zu Überlastungen und Betriebsstörungen.

Aufgabe der Erfindung ist es, die Halbleitertechnik generell und hier speziell Gleichstromsteller gegen Überlastungen

störung

ΊΟ durch Istwertgrößen/ vom Geber her und auch Kurzschlüsse im Lastkreis direkter zu schützen.

Diese Aufgabe wird für ein Verfahren der eingangs genannten Art gemäß den kennzeichnenden Merkmalen der Ansprüche 1 und 2 gelöst.

%5 Ausgangspunkt 1st dabei die Überlegung, daß ein nur mit einer Mindesteinschaltzefe= < 0,01, das sind 1 % der Gesamtzeit T, betriebener Gleichstromsteller bei einem Istwertgeberausfall und auch bei Kurzschluß im Lastkreis (wobei tatsächlich R und L nicht Null werden) keinen (für den Gleich-

2Q stromsteller) gefährlichen Betriebszustand (Überstrom) annehmen kann. Nach der Erfindung wird deshalb jeweils innerhalb dieser kurzen ungefährlichen Mindesteinschaltzeit geprüft, ob die Betriebsbedingungen noch einwandfrei sind, bevor entweder die Freigabe des PWM-Signales oCerfolgt oder es wird nach der anderen Alternative die allgemeine Betriebsfreigabe nur unterbrochen, wenn innerhalb oder am Ende der Minde,steinschaltzeit keine einwandfreien Betriebsbedingungen vorliegen.

Pie weiteren Un^eransprüche beziehen sich auf eine vorteilhafte Anordnung zur Durchführung des Verfahrens.

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Anhand der Zeichnung mit einem schematischen Ausführungsbeispiel soll die Erfindung im nachstehenden näher erläutert werden.

Die Figur zeigt einen Laststromkreis mit einem taktenden Gleichstromsteller 1 und einer Last 2. Der induktiven Last 2 ist ein Freilauf parallelgeschaltet. Regelgröße ist der Laststrom, wobei über den zugeführten Spannungsmittelwert geregelt wird. Der Istwert des Laststromes oder ein. proportionaler Wert wird von einem Istwertgeber 4 potentialfrei erfaßt und einem hier nicht näher interessierenden Regler über Leitung a zugeführt. Die Stellgröße vom Regler für das Stellglied, hier den Gleichstromsteller 1, wird über eine Leitung b als pulsweitenmoduliertes Signal oC = PWM-SignaltP zugeführt. Es bestimmt letztlich die Einschaltdauer bzw. den Aussteuergrad des Gleichstromstellers 1 und wird über eine Begrenzerstufe 5 einem Steuersatz 6 zugeführt, der die erforderlichen Impulsfolgen für die Gleichstromsteller 1 abgibt. Über Leitung c kann eine Freigabe für den Steuersatz erfolgen. 100 % Aussteuerung bedeutet, der Gleichstromsteller 1 ist dauernd eingeschaltet; Null %, er ist dauernd ausgeschaltet. Bei 50 % weist das Tastverhältnis gleiche Signal- und Pausenblöcke auf Das einstellbare TastverhältA hängt letztlich von der Taktfrequenz ab; üblich sind Frequenzabsenkungen bei kleinen Tastverhältnissen.

Über einen Differenzierer 7 wird die herrschende Stromsteilheit di/dt ermittelt, wobei ein Maximalwerttrigger 8 bei Überschreiten eines oberen Grenzwertes Signal gibt. 9 bezeichnet ein UND-Glied, das Verknüpfungssignale vom Maximalwerttrigger 8 und einer Mindestwerterfassungsstufe 10 erhält. Diese Stufe gibt nur High-Signal, wenn der Laststrom größer als Null wird. Mit 11 ist noch ein sogenanntes J-K-Flipflop und mit 12 ein Monoflop für die Erstellung einer Mindesteinschaltzeit vorgesehen.

BAD ORIGINAL

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Die Funktion ist folgende:

Mit der positiven Flanke des PWM-Signales ⁴C (Leitung b) wird das die Mindeste,inschaltzeit bestimmende Monoflop 12 gestartet. Dieses Signal erscheint über die ODER-Funktion der Begrenzerstufe 5 immer am Steuersatz 6 und führt bei dessen Freigabe (Leitung c) zur Ansteuerung des Gleichstromstellers Mit der negativen Flanke des Signales für die Mindesteinschaltzeit t . wird das J-K-Flipflop 11 getriggert. Zu diesem Zeitpunkt muß der Laststrom größer als Null sein (d.h. es besteht kein Ausfall des Gebers 4) und andererseits darf ein maximales di/dt nicht überschritten sein, da sonst ein Schluß im Lastkreis*^angenommen werden kann. Sind diese Bedingungen erfüllt, führt das UND-Glied 9 ausgangsseitig High-Signal und der Ausgang Q des J-K-Flipflops 11 gibt High-Signal ab, wodurch das PWM-Signal «C über die UND-Funktion der Begrenzer-5 für die vorgegebene Einschaltzeit freigegeben wird.

Die genannten Kriterien werden bei Ablauf jeder Mindesteinsqhaltzeit (also innerhalb jeden Taktes) abgefragt und führen ggf. zum Ansprechen der Überwachung, d.h. Sperrung des PWM-Signals oC . Der Gleichstromsteller 1 ist dann - solange ein PWM-Siqnal vorliegt - nur innerhalb der Mindesteinschaltzeit t

* 2.B. nun

z.B. 100 ,us leitend, danach folgen/jeweils 1,9 ms Pause.

Die Anlage ist so in einen ungefährlichen, erkennbaren Zustand gesteuert, bleibt aber in Betrieb.

Jn der Regel wird in einem solchen geschilderten Fall ein dauernder Fehler vorliegen. Hat die Überwachung jedoch fälschlich angesprochen (z.B. infolge von Störspitzen), so wird die Sperre bereits beim nächsten Takt wieder aufgehoben.

Durch die Erfindung kann eine sehr genaue dauernde Überwachung des Lastkreises erfolgen, mit der Störungen frühzeitig erkennbar werden und Zeit für Gegenreaktionen verbleibt. _ 8 ♦) oder falsche Regelgrößenerkennung

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Die Überwachung ist störunempfindlich, da sie mit Beginn jedes Stellertaktes neu startet.

ORIGINAL INSPECTED

- Leerseite -

Claims

οι

Licentia Patent-Verwaltungs-GmbH PTL-B/Rü-zg

Theodor-Stern-Kai 1 B 84/14

D-6000 Frankfurt 70

P atent ansprüche

(1. /Verfahren zur Betriebsüberwachung Gleichstromsteller- ^^ geregelter Lastkreise, bei dem die Stellgröße des Reglers ais ein die Einschaltdauer bestimmendes pulsmoduliertes (PWM) Signal über einen Steuersatz für die Im-

bildung
pulsfolgen/einem Gleichstromsteller zugeführt wird, dadurch gekennzeichnet, daß die allgemeine Betriebsfreigabe für den Gleichstromsteller aufgeteilt wird in eine Freigabe für eine Mindesteinschaltzeit t_min « -JiS- <0,01 und eine anschließende Freigabe für das PWM-Signal (K, ,

für das PWM-Signal«C wobei diese Freigabe/nur gegeben wird, wenn innerhalb der Mindesteinschaltzeit(t_jein)bestimmte Kriterien, wie insbesondere Stromsteilheit und Mindestlaststrom definierte Grenzwerte nicht über- bzw. unterschreiten.

?. Verfahren zur Betriebsüberwachung Gleichstromstellergeregelter Lastkreise, bei dem die Stellgröße des Reglers als ein die Einschaltdauer bestimmendes pulsmoduliertes (PWM) Signal über einen Steuersatz für die Im-

S 3502Λ05 ft

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bildung

pulsfolgen/einem Gleichstromsteller zugeführt wird, dadurch gekennzeichnet, daß die allgemeine Betriebsfreigabe für den Gleichstromsteller (1) zunächst nur vorläufig gegeben wird, wobei das PWM-SignaloC nach Ablauf einer Mindesteinschaltzeit1^. =—^— < 0,01 unterbrochen wird, wenn innerhalbdieser Mindesteinschalt zeit t . „ bestimmte

ncn

Kriterien, wie insbesondere Stromsteilheit und Mindestlaststrom definierte Grenzwerte über- bzw. unterschreiten.

3. Anordnung zur Durchführung des Verfahrens nach Anspruch oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß zwischen Reglerausgang und Steuersatz (6) eine Begrenzerstufe (5) zwischengeschaltet ist, über deren ODER-Funktion der Ausgang eines vom PWM-Signal OC beeinflußten, positiv flankengetriggerten Monoflops (12) geführt wird, das die Mindesteinschaltzeit (t . ) bestimmt.

mm

4. Anordnung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß / der Ausgang des Monoflops (12) mit der fallenden Flanke *.

ein JK-Flipflop (11) triggert, dessen Eingänge (J, K) kriterienabhängig belegt sind und dessen AUSGANG (Q) an einen Eingang., der UND-Funktion der Be-

führt, wobei

grenzerstufe (5) / der andere Eingang der UND-Funktion am PWM-Signal oC liegt (Leitung b).

5. Anordnung nach den Ansprüchen 3 und 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Eingänge (J, K) des Flipflops (11) an den Ausgang eines UND-Gliedes (9) geschaltet ist, das von einer Mindestwerterfassungsstufe (10) und einem Maximalwerttrigger (8) beeinflußt wird.

6. Anordnung nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß der von einem Geber (4) erfaßte Istwert der Regelgröße bzw. einem Proportionalwert an der Istwerterfassungs-

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stufe (10) direkt und an dem Maximalwertträger (8) über einen Differenzierer (7) angeschlossen ist.