DE3725922A1

DE3725922A1 - Method and arrangement for detecting even rapid electrical processes

Info

Publication number: DE3725922A1
Application number: DE19873725922
Authority: DE
Inventors: Jens-Peter Dipl Ing Gast
Original assignee: Licentia Patent Verwaltungs GmbH
Current assignee: Licentia Patent Verwaltungs GmbH
Priority date: 1987-07-31
Filing date: 1987-07-31
Publication date: 1989-02-09
Also published as: DE3725922C2

Abstract

The invention relates to a method for detecting even rapid electrical, possibly cyclically occurring, commutation or equalisation processes which influence computer-aided controllers or regulators and in the case of which the control or regulation variables are digitised by means of an analog/digital converter, especially for converters and controllers. In this case, processes, for example commutation and equalisation processes, as occur cyclically for the most part after a switching operation and are of importance for the assessment of the serviceability of the system in the next switching cycles are detected, despite their time duration of a few microseconds and different types of complex time responses. This is achieved according to the invention in that a voltage which is proportional to the measurements from the commutation or equalisation processes is tracked to its limit value and this value is then stored, in that the stored limit value is digitised by the A/D converter (1) in a time gap which is not loaded by the controller or regulator and is available for influencing, and in that, immediately after the conversion and reading into the computer (3), the last limit value is erased for possible storage of a subsequent event. <IMAGE>

Description

Die Erfindung bezieht sich auf ein Verfahren zur Erfassung auch schneller elektrischer evtl. zyklisch auftretender Kommutierungs- oder Ausgleichs vorgänge, wie sie im Oberbegriff des Anspruches 1 näher definiert ist.The invention relates to a method for detecting even faster electrical, possibly cyclical commutation or compensation processes as defined in the preamble of claim 1.

Für die Steuerung und Regelung von Stromrichtern, einschließlich der Regelstrecke, benötigt man für die betrieblichen Ströme und Spannungen Abtastintervalle in der Größenordnung von 10 bis 50 ms. Einige Vorgänge, z.B. Kommutierungs- und Ausgleichsvorgänge, wie sie zyklisch zumeist nach Schalthandlungen auftreten, sind für die Beurteilung der Betriebsfähig keit des Systems in den nächsten Schaltzyklen von Bedeutung. Ihre Er fassung ist jedoch schwierig, weil sie nur mit einer Zeitdauer von wenigen µs und in verschiedenartigen komplexen zeitlichen Verläufen auftreten. Eine Abtastung dieser Strom- oder Spannungsformen mit den für die Abtastung der betrieblichen Größen dimensionierten und verwendeten Analog-/Digital- Wandlern ist nicht möglich, da deren Wandlungszeiten in der Größenordnung der Dauer der aufzulösenden zeitlichen Verläufe dieser kurzen Ereignisse liegen.For the control and regulation of converters, including the Controlled system, is required for the operational currents and voltages Sampling intervals in the order of 10 to 50 ms. Some operations e.g. Commutation and compensation processes, as they usually follow cyclically Switching operations occur are operational for the assessment system in the next switching cycles. Your he however, it is difficult to make a version because it only takes a few minutes µs and occur in different types of complex temporal courses. A sample of these current or voltage forms with those for the sample of the operational sizes dimensioned and used analog / digital Converters are not possible because their conversion times are of the order of magnitude the duration of the temporal courses of these short events to be resolved lie.

Aufgabe der Erfindung ist es, hier Abhilfe zu schaffen.The object of the invention is to remedy this.

Diese Aufgabe wird gemäß den kennzeichnenden Merkmalen des Anspruches 1 gelöst. Vorteilhafte Ausgestaltungen des Verfahrens sowie Anordnungen zur Durchführung sind den weiteren Ansprüchen entnehmbar.This object is achieved in accordance with the characterizing features of claim 1 solved. Advantageous embodiments of the method and arrangements for Implementation can be found in the other claims.

Anhand eines Schaltschemas für eine Meßgrößenerfassung wird die Erfindung im nachstehenden näher erläutert: The invention is based on a circuit diagram for a measurement quantity acquisition explained in more detail below:

Mittelpunkt der Anordnung ist ein bezüglich seiner Wandlungszeit den An sprüchen der Anwendung genügender Analog-/Digitalwandler 1, kurz des weiteren A/D-Wandler genannt. Dieser führt die Digitalisierung der auf der Leitebene 2 eines Stromrichters erfaßten Meßgrößen durch und führt die Digitalwerte einem Rechner 3 (Mikroprozessor oder Mikrorechner) zu. Vom Rechner 3 her wird der A/D-Wandler 1 über Steuerleitungen 1 c und Adreßleitungen 1 b zur Wandlung der über Vorverarbeitungsglieder laufenden analogen Prozeßwerte veranlaßt. Das Ende einer Wandlung wird über eine der Steuerleitungen 1 c mitgeteilt, woraufhin das Wandlungsergebnis über Steuerleitung 1 c, Adreßleitungen 1 b und insbesondere nun Datenleitungen 1 a vom Rechner 3 zur Weiterverarbeitung übernommen werden kann. Normaler weise kommen die Prozeßwerte a über Eingangsleitung 4 herein und werden über einen Vorverstärker 7 dem Eingangsbereich des A/D-Wandlers als ange paßte Werte a′ zugeführt. Dies ist jedoch nicht die Erfindung und nur der Vollständigkeit halber dargestellt. Nach der Erfindung werden die Prozeß werte a nun über elektronische Scheitelwertaufbereitungen 8 geführt. Die Ausgangswerte sind mit a′′ bzw. a′′′ bezeichnet. Die elektronischen Schei telwertaufbereitungen 8 arbeiten derart, daß die ausgegebenen Werte a′′, a′′′ den eingehenden Prozeßwerten a solange folgen, bis diese wieder kleiner werden. Dann wird der zuletzt größte Wert von a z.B. als a′′ ge speichert und kann jederzeit, vorzugsweise jedoch nach Beendigung der Vor gänge auf der Prozeßleitung 5, vom A/D-Wandler weiter bearbeitet werden. Nach erfolgter Digitalisierung dieses Wertes a′′ setzt der Rechner 3 über die zugehörige Rücksetzleitung 1 d die zuletzt abgefragte Scheitelwertauf bereitung 8 auf das Bezugspotential der Meßwerte a oder der Ausgangswerte a′′, a′′′ zurück.The center of the arrangement is an analog / digital converter 1 , or A / D converter for short, which is sufficient in terms of its conversion time. The latter performs the digitization of the measured variables recorded at the control level 2 of a converter and supplies the digital values to a computer 3 (microprocessor or microcomputer). The A / D converter 1 is triggered by the computer 3 via control lines 1 c and address lines 1 b to convert the analog process values running via preprocessing elements. The end of a conversion is communicated via one of the control lines 1 c , whereupon the result of the conversion can be adopted by the computer 3 for further processing via control line 1 c , address lines 1 b and in particular now data lines 1 a . Normally, the process values a come in via input line 4 and are fed via a preamplifier 7 to the input area of the A / D converter as adjusted values a '. However, this is not the invention and is only shown for the sake of completeness. According to the invention, the process values a are now carried out via electronic peak value processing 8 . The initial values are denoted by a ′ ′ and a ′ ′ ′. The electronic Schei telwertverarbeitung 8 work such that the output values a '', a '''follow the incoming process values a until they become smaller again. Then the last largest value of a is stored , for example, as a ′ ′ ge and can be further processed by the A / D converter at any time, but preferably after the operations on process line 5 have ended. After digitization of this value a '', the computer 3 sets the last queried peak value processing 8 via the associated reset line 1 d to the reference potential of the measured values a or the output values a '', a '''.

Zusätzlich können noch Triggerstufen 9 eingesetzt werden. Diese kippen, wenn die Werte a′′ oder a′′′ eine projektierbare Grenze überschreiten. Es darf dann nicht mehr auf die Wandlung von a′′ oder a′′′ gewartet werden, sondern es wird sofort vom Rechner 3 über die an Interruptleitungen ange schlossenen Meldeleitungen 1 e dieser Zustand erkannt und entsprechend reagiert.Trigger levels 9 can also be used. These tilt if the values a ′ ′ or a ′ ′ ′ exceed a configurable limit. It is then no longer necessary to wait for the conversion of a '' or a ''', but it is immediately recognized by the computer 3 via the signal lines 1 e connected to interrupt lines and this state is reacted to accordingly.

Bei der Erfindung wird davon ausgegangen, daß bei Ausgleichs- und Kommu tierungsvorgängen im betrieblichen Normalfall nur die Spitzenwerte, z.B. zur Diagnose, interessieren. Im Störungsfall ist dagegen eine sofortige Auswertung der Überschreitung von dimensionierten Größen erforderlich, z.B. mit der Auslösung von Sofortabschaltungen noch vor Beginn des nächsten Schaltzyklus. Bei reiner Grenzwerterfassung hat bis zur Auswirkung der Reaktion die Größe schon einen Wert über dem Grenzwert angenommen, diesen also überschritten, so daß die Anlage dafür dimensioniert sein muß oder der Grenzwert empirisch niedriger zu legen ist.In the invention it is assumed that in compensation and commu normal operations only the peak values, e.g. for diagnosis, interested. In the event of a fault, however, is an immediate one Evaluation of the exceeding of dimensioned sizes required e.g. with the triggering of immediate shutdowns before the start of the next Switching cycle. In the case of pure limit value acquisition, the Response the size already assumed a value above the limit, this So exceeded, so that the system must be dimensioned or the limit is to be set empirically lower.

Von Vorteil ist es - im übrigen auch für die betrieblichen Größen anwend bar - wenn eine vor Erreichen von dimensionierten Grenzwerten wirksam werdende Trenderfassung durchgeführt wird. Dies kann durch Vorschalten eines Differenziergliedes 10 vor die elektronische Scheitelwertaufberei tung 8 erfolgen. Es ist damit möglich - die genaue Kenntnis des normalen zeitlichen Verlaufs von Prozeßwert a wird vorausgesetzt - bereits die Tendenz eines sich entwickelnden Wertes a′′′, d.h. eine evtl. Gefährlichkeit mit der Triggerstufe 9 zu erkennen. Normale Gradienten können über den A/D-Wandler 1 in den Rechner 3 eingelesen werden, z.B. für Diagnoseanzeigen. Mit dieser Anordnung kann schon so rechtzeitig reagiert werden, daß die dimensionier ten Grenzwerte bis zur Auswirkung des Reaktion noch nicht überschritten werden.It is an advantage - also applicable for the company sizes - if a trend detection takes effect before dimensioned limit values are reached. This can be done by connecting a differentiator 10 before the electronic peak value processing 8 . It is thus possible - the exact knowledge of the normal time course of process value a is assumed - to already recognize the tendency of an evolving value a ''', ie a possible danger with trigger level 9 . Normal gradients can be read into the computer 3 via the A / D converter 1 , for example for diagnostic displays. With this arrangement, it is possible to react in time so that the dimensioned limit values are not exceeded until the reaction takes effect.

Die Schaltung hat insgesamt den Vorteil, daß selbst bei einem programmier ten Übergehen eines Einlesezyklus, z.B. wenn durch übergeordnete Programm teile keine Rechenzeit mehr zur Verfügung stand, spätestens beim nächsten Einlesen der letzte Maximalwert der Meßgröße bereitsteht. Da erst nach einem Einlesen die Scheitelwertaufbereitung 8 gelöscht wird, folgt sie so lange, auch über mehrere Stromrichterzyklen, ihrer Meßgröße. Bei einem Ver sagen des A/D-Wandlers 1 oder sogar des Rechners 3 besteht die Möglichkeit, über die Triggerstufen 9 das Auftreten gefährlicher Zustände zu erkennen und sofort Notabschaltungen durchzuführen.Overall, the circuit has the advantage that even with a programmed th transition of a read cycle, for example if no more computing time was available due to higher-level program parts, the last maximum value of the measured variable is available at the next read in at the latest. Since the peak value processing 8 is only deleted after it has been read in, it follows its measured variable for so long, even over several converter cycles. If the A / D converter 1 or even the computer 3 says Ver, it is possible to detect the occurrence of dangerous states via the trigger stages 9 and to carry out emergency shutdowns immediately.

Claims

1. A method for the detection of fast electrical, possibly cyclical commutation or compensation processes that influence computer-aided controls or regulations, in which the control or regulation variables are digitized by means of an analog / digital converter, in particular for converters and actuators, thereby characterized in that a voltage proportional to the measured value or the commutation or compensation processes is tracked up to its limit value and this value is then stored, that the stored limit value can be digitized by the A / D converter ( 1 ) in a time gap not claimed by the control or regulation and for an influencing is available and that immediately after the conversion and reading into the computer ( 3 ) the last limit value for a possible storage of a subsequent event is deleted.

2. The method according to claim 1, characterized in that the limit values are the temporal maximum values of the measured variable or the maxima the gradient of the measured variable can be recorded and stored.

3. The method according to claim 1 or 2, characterized in that when dangerous maximum values are exceeded by the computer ( 3 ) - immediately without waiting for the measurement results from the A / D converter ( 1 ) - from switching or safety devices are activated and that later last digitized measured value is available for diagnostic purposes.

4. Arrangement for performing the method according to claims 1 to 3, characterized in that at least one input of the A / D converter ( 1 ) is connected upstream of an electronic peak value processing ( 8 ) which the analog incoming, the process values corresponding voltage ( eg b) adapts the input of the A / D converter ( 1 ) (eg b ') , stores the limit values and is connected to the computer ( 3 ) via a reset line ( 1 d ).

5. Arrangement according to claim 4, characterized in that trigger stages ( 9 ) are arranged parallel to the outputs of the electronic peak value processing ( 8 ), which respond when definable, safe, non-hazardous measured value ranges are exceeded and whose outputs - for an immediate report bypassing the A / D converter ( 1 ) - are directly connected to the computer ( 3 ) via signal lines ( 1 e ).

6. Arrangement according to one of the preceding claims, characterized in that before the electronic peak value processing ( 8 ) a differentiating stage ( 10 ) is arranged.