DE4242988A1

DE4242988A1 - Constant-current source with additional correction of y-parameter

Info

Publication number: DE4242988A1
Application number: DE19924242988
Authority: DE
Inventors: Erich Ott
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 1992-12-18
Filing date: 1992-12-18
Publication date: 1994-06-23

Abstract

The current drawn by the load is converted by a current transformer or shunt into an actual-value voltage and applied via a set-point adjuster to an arithmetic mean rectifier.The set-point adjuster by voltage division sets the factor of proportionality w.r.t. the y-parameter. The effective constant current is varied accordingly by the additional correction involving inversion of the y-parameter in a stage switched-in for as long as the current flow is switched-out.

Description

Die Erfindung betrifft ein Gerät, daß als Stellglied im Regelkreis, einen Verbraucher mit konstantem Strom betreiben, damit dessen Innenwiderstandsänderungen keinen Einfluß auf das Regelverhalten und die Schutzvorrichtung haben. Anwendungsfall z. B. bei Heizungen mit Heizleiter aus Kupfer bei hohen Temperaturen. Hierbei ist störend, daß der Einschaltstrom gegenüber dem Betriebsstrom ohne Beaufschlagung mit einem Konstantstrom im Verhältnis von 1 : 2 liegen kann und damit die Schutzeinrichtungen sowie einzelnen Komponenten, die für den Betriebsstrom ausgelegt sind, beim Hochfahren überlastet werden. Da hierbei Zeitkonstanten von mehreren Stunden durchaus gängig sind, wird durch den Einsatz eines effektiven Konstantstromgebers ein Ausfall einzelner Komponenten vermieden.The invention relates to a device that as an actuator in the control loop, a consumer with constant current operate so that its internal resistance changes have no influence on the control behavior and the protective device to have. Use case z. B. in heaters with heating conductors made of copper at high temperatures. It is disturbing that the inrush current compared to the operating current without being applied to one Constant current in the ratio of 1: 2 and thus the protective devices and individual components, which are designed for the operating current are overloaded when starting up. Because here time constants of several hours are quite common, is achieved by using an effective constant current generator failure of individual components avoided.

Effektive Konstantstromgeber sind allgemein bekannt, auch in der Form, daß der Effektivwert dadurch erreicht wird, daß ein arithmetischer Mittelwert von dem fließenden Strom gebildet wird und dieser Wert mit Hilfe einer Größe, die dem Stromflußwinkel umgekehrt proportional ist, korrigiert wird, so daß ein effektiver Strom unabhängig vom Lastwiderstand zum Fließen kommt.Effective constant current transmitters are generally known, also in the form that the effective value thereby reaches is that an arithmetic mean of the flowing current is formed and this value with the help a quantity that is inversely proportional to the current flow angle is corrected so that an effective current flows regardless of the load resistance.

Eine solche Schaltung wird ergänzt durch eine zusätzliche Korrekturgröße, die abhängig ist von y-Stellgröße und vom Stromflußwinkel, so daß auch der Konstantstromgeber aus y-Stellglied in Regelkreis eingesetzt werden kann. Durch diese Schaltungsmaßnahme ist man unabhängig von einem AD-Wandler oder Multiplikatoren und erreicht dies ohne größeren mechanischen Aufwand für EMV-Festigkeit. Sie hat weiterhin den Vorteil einer praktisch beliebig großen Auflösung.Such a circuit is supplemented by an additional correction variable, which is dependent on the y manipulated variable and from the current flow angle, so that the constant current transmitter from y-actuator can be used in the control loop can. This circuit measure makes you independent of an AD converter or multipliers and achieves this without major mechanical effort for EMC resistance. It still has the advantage of one practically any resolution.

Aus dem Blockschaltbild Bild 1 ist der prinzipielle Aufbau zu ersehen. Z. B. bei einer Temperaturregelung wird dann der Temperaturregler zum Führungsregler für den Konstantstromregler. Dieser wiederum kann direkt ein Leistungsglied steuern oder wie im anliegenden Stromlaufplan ersichtlich einen Leistungssteller, der selber wiederum eine Ausgangsspannung in Abhängigkeit einer vorgegebenen Sollwertgröße, die dann den Ausgang des Stromreglers leistungsfähig begrenzen kann (Spannungsbegrenzung).The basic structure can be seen from the block diagram in Figure 1. In the case of a temperature control, for example, the temperature controller then becomes the master controller for the constant current controller. This, in turn, can directly control a power element or, as can be seen in the current circuit diagram, a power controller, which in turn can output voltage depending on a predetermined setpoint value, which can then efficiently limit the output of the current controller (voltage limitation).

Functional description

Der durch die Last zu fließende Strom wird über einen Stromwandler oder Shunt in eine Istwertspannung umgewandelt und über einen Sollwertsteller dem arithmetischen Mittelwertgleichrichter zur Verfügung gestellt. Der Sollwertsteller als Spannungsteiler regelt den Proportionalfaktor bezogen auf die y-Stellgröße = 100%.The current to flow through the load is converted into an actual value voltage via a current transformer or shunt and made available to the arithmetic mean rectifier via a setpoint adjuster. The setpoint adjuster as voltage divider controls the proportional factor based on the y manipulated variable = 100%.

Der Spannungsabfall am Stellglied wird einer dem Stromflußwinkel abhängigen korrekturwertbildenden Stufe zugeführt, d. h. der Spannungsabfall wird durch eine Zenerdiode bzw. zenerdiodenähnlichen Schaltung, unabhängig von der Spannungsgröße gemacht, und zwar derart, daß der Spannungsabfall während des Stromflusses unterdrückt wird, so daß die am Ausgang dieses Korrekturwertgebers anstehende Spannung umgekehrt proportional des Stromflußwinkels ist und duch Überlagern von einem Stromgeber eine Korrekturkurve folgt,die sich mathematisch ergibt, durch das Verhältnis arithmetischer Mittelwert zu Effektivwert.The voltage drop at the actuator becomes a stage which forms the correction value and is dependent on the current flow angle fed, d. H. the voltage drop is independent by a zener diode or a zener diode-like circuit made of the voltage magnitude, in such a way that the voltage drop during the current flow is suppressed so that the voltage present at the output of this correction value transmitter is inversely proportional of the current flow angle and a superimposed correction curve follows by superimposing a current generator arises mathematically from the ratio of arithmetic mean to effective value.

Dieser Korrekturwert gilt jedoch nur für einen Strom, der am arithmetischen Mittelwertgleichrichter = dem eingestellten Sollwert ist, bei y-Stellgröße = 100%. Soll diesre Strom über eine y-Stellgröße abgesenkt werden, so muß der stromflußwinkelabhängige Korrekturwert ebenfalls abgesenkt werden, so daß das Verhältnis Gleichspannung Mittelwertgleichrichter zum stromflußwinkelabhängigen Korrekturwert weiterhin gegeben ist.However, this correction value only applies to a current that = arithmetic mean rectifier setpoint is set with y manipulated variable = 100%. If this current is to be reduced via a y manipulated variable, the current flow angle-dependent correction value must also be reduced, so that the ratio DC voltage mean rectifier to the current flow angle-dependent correction value is still given.

Dies wird durch die stromflußwinkel- und y-stellgrößenabhängige Korrekturwertstufe erreicht, in dem die y- Stellgröße invertiert wird und die gleiche Einschaltdauer erhält, wie der Stromfluß ausgeschaltet ist. Im dem stromflußwinkelabhängigen Korrekturwertgeber sowie im stromflußwinkel- und y-stellgrößenabhängigen Korrekturwertbildner werden die getakteten Spannungen einer Mittelwertbildung (Dämpfungsglied) zugeführt.This is achieved by means of the correction value stage, which is dependent on the current flow angle and the manipulated variable, in which the y- The manipulated variable is inverted and receives the same duty cycle as the current flow is switched off. In the Correction value encoder dependent on the current flow angle and dependent on the current flow angle and the manipulated variable Correction value formers are fed to the clocked voltages for averaging (attenuator).

Diese Größen werden einem PI-Regler zugeführt, der als Istwertgröße die Summe dieser drei Stufen erhält und am anderen Eingang als Sollwert die y-Stellgröße. Dieser Ausgang steuert dann eine Phase synchronisierte Zündimpulsstufe, die das Stellglied steuert bzw. eine Schaltstufe mit Torsteuerungen transistorgesteuert.These values are fed to a PI controller, which receives the sum of these three levels as the actual value and the y manipulated variable at the other input as the setpoint. This output then controls a phase synchronized Ignition pulse stage that controls the actuator or a switching stage with gate controls transistor controlled.

Für den technischen Anwendungsfall, als Beispiel, der im Stromlaufplan dargestellt ist, ist noch eine Regelbegrenzung eingeführt, sowie ein Trennverstärker für die y-Stellgröße. For the technical application, as an example, which is shown in the circuit diagram, there is still a control limitation introduced, as well as an isolation amplifier for the y manipulated variable.

In einzelnen Punkten wurde diese Ausführung gegenüber dem Grundprinzip modifiziert, in der Form, daß der Stromwandler zwischen Stellglied und Last geschaltet ist, daß ein zweiter Stromwandler vorhanden ist, für interne und externe Anzeige, ein extener Abschalter vorhanden ist, die y-Stellwertgröße als Sollwert invertiert wird und dafür für die Korrekturgröße nicht ein Netzteil vorhanden ist, was im Grundprinzip nicht aufgeführt ist, aber selbstverständlich vorausgesetzt wird, sowie daß die drei Größen nicht an einem Punkt addiert werden, sondern getrennt nacheinander addiert werden.In some points this version was modified compared to the basic principle, in the form that the Current transformer is connected between the actuator and load, that a second current transformer is available for Internal and external display, an external switch is available, the y manipulated variable is inverted as the setpoint and there is no power supply unit for the correction variable, which is not listed in the basic principle is, but is of course assumed, and that the three sizes are not added at one point, but are added separately one after the other.

Claims

1. Effective constant current generator with input for y manipulated variable according to the principle of error correction depending on the current flow angle, characterized in that the additional correction depending on the y manipulated variable varies the size of the effective constant current.

2. Device as under 1, but that the correction by the y manipulated variable depending on the current flow angle being affected.

3. Device as described under 1 or 2, but that the voltage drop at the actuator in the correction switched-through state is suppressed.

4. Device as described under 1 or 2, but that the effective constant current is adjustable.

5. Device as described under 1 or 2, but that the max. Output power by limiting the maximum Voltage is adjustable.

6. Device as described under 1 with any variations of points 2 to 5.

7. Device as described under 1 to 6 for the use of optimal operating for trace heating or Light controls.