DE914405C

DE914405C - Circuit to avoid oscillation in control equipment

Info

Publication number: DE914405C
Application number: DES14552D
Authority: DE
Inventors: Dipl-Ing Henri Hoffmann
Original assignee: Siemens AG
Current assignee: Siemens AG
Priority date: 1941-04-27
Filing date: 1941-04-27
Publication date: 1954-07-01

Description

Schaltung zur Vermeidung von Pendelungen in Regeleinrichtungen Bei vielen Regeleinrichtungen zur selbsttätigen Konstanthaltung irgendwelcher elektrischen oder physikalischen Größen wird im Eingangskreis des Reglers eine der Regelgröße verhältnisgleiche Gleichspannung einer weiteren Gleichspannung entgegengeschaltet, deren Größe den Sollwert, dem die Regelung zustrebt, bestimmt. Ist die Vergleichsspannung auch vollkommen konstant, so gelingt es mit dieser Schaltung trotzdem nicht ohne- weiteres, die zu regelnde Größe von allen Schwankungen frei zu halten. Das liegt daran, daß die Differenz zwischen der von der Regelgröße abhängigen Gleichspannung und der Vergleichsspannung die ohmschen Spannungsabfälle im Steuerkreis des Reglers decken muß, die bei veränderlichem Steuerstrom natürlich ganz verschiedene Werte annehmen können. Es ist aus diesem Grunde schon vorgeschlagen worden, die Vergleichsgröße nicht konstant zu halten, sondern nach einer bestimmten Gesetzmäßigkeit von dem Steuerstrom im Ein-. gangskreis des Reglers so abhängen zu lassen, daß die Änderungen der ohmschen Spannungsabfälle im Steuerkreis dadurch kompensiert werden. Dann gehört zu verschiedenen Werben des Steuerstromes immer ein und derselbe Wert der Regelgröße. Praktisch kann man diese veränderliche Vergleichsspannung dadurch schaffen, daß man einen Widerstand über einen Gleichrichter und einen magnetischen Spannungsgleichhalter aus einem Wechselstromnetz unter Zwischenschaltung eines besonderen Gliedes speist, welches in Abhängigkeit von dem Belastungsstrom des Spannungsgleichhalters seinen Widerstand entsprechend ändert. Damit können auch die Spannungsabfälle nm Spannungsgleichhalter selbst und im Hilfsgleichrichter ausgeglichen werden.Circuit to avoid oscillation in control devices many control devices to automatically keep any electrical ones constant or physical variables becomes one of the controlled variables in the controller's input circuit Relative DC voltage connected in opposition to a further DC voltage, the size of which determines the setpoint towards which the regulation strives. Is the equivalent stress also completely constant, with this circuit it is still not possible to further to keep the variable to be regulated free of all fluctuations. It lies because the difference between the DC voltage dependent on the controlled variable and the reference voltage is the ohmic voltage drop in the controller's control circuit must cover which of course completely different values with a variable control current can accept. For this reason it has already been proposed to use the comparative value not to be kept constant, but according to a certain law of that Control current in the on. circuit of the controller so that the changes the ohmic voltage drops in the control circuit are thereby compensated. Then heard for different advertisements of the control current always one and the same value of the controlled variable. In practice, this variable equivalent voltage can be created by a resistor through a rectifier and a magnetic voltage equalizer feeds from an alternating current network with the interposition of a special element, which depends on the load current of the voltage equalizer Resistance changes accordingly. This also allows the voltage drops nm voltage equalizers self and compensated in the auxiliary rectifier.

Eine solche Anordnung ist in Fig. i der Zeichnung unter der Voraussetzung dargestellt, daß es sich um die Regelung der Ausgangsspannung eines Gleichrichters, und zwar unter Zuhilfenahme vormagnetisierter Drosseln als Regelorgan, handelt. An das Netz RST ist die Primärwicklung i des Gleichrichtertransformators angeschlossen, in deren Sternpunkt die Wechselstromwicklungen der Hauptregeldrosseln q. sowie einer weiteren Drosselgruppe 8 liegen. Die Sekundärwicklung 2 des Transformators speist den in Graetzschaltung angeordneten Gleichrichter 3, beispielsweise einen Trockengleichrichter.Such an arrangement is provided in Fig. I of the drawing shown that it is a matter of regulating the output voltage of a rectifier, with the help of pre-magnetized chokes as a regulating device. The primary winding i of the rectifier transformer is connected to the network RST, in the star point of which the alternating current windings of the main regulating throttles q. as well as one further throttle group 8 lie. The secondary winding 2 of the transformer feeds the rectifier 3 arranged in a Graetz circuit, for example a dry rectifier.

Die Vormagnetisierungswicklungen der Drosseln 8, der sogenannten Steuerdrosseln, bilden den Eingangskreis des Reglers. Parallel zu den Wechselstromwicklungen dieser Drosseln 8 liegt ein Hilfsgleichrichter 5, ebenfalls in Graetzschaltung, in dessen Gleichstromkreis die Vornnagnetisierungswicklungen der Regeldrosseln q. geschaltet sind. Der Primärstrom, des Gleichrichtertransformators verteilt sich somit je nach der Induktivität der Steuerdrosseln 8 auf diese und den parallel dazu geschalteten Hilfsgleichrichter 5. Nimmt daher durch wachsende Vorinagnetisierung der Drosseln 8 deren Induktivität ab, so sinkt der Stromanteil, der über den Gleichrichter 5 den Vormagnetisierungswicklungen der Regeldrosseln q. zufließt, und deren Induktivität wird entsprechend größer. Die Steuerdrosseln üben also die Wirkung eines .magnetischen Verstärkers aus.The bias windings of the chokes 8, the so-called control chokes, form the input circuit of the controller. In parallel with the AC windings of this Chokes 8 is an auxiliary rectifier 5, also in Graetz circuit, in its DC circuit the pre-magnetization windings of the regulating chokes q. switched are. The primary current of the rectifier transformer is thus distributed depending on the the inductance of the control chokes 8 on this and the connected in parallel Auxiliary rectifier 5. Increases due to the increasing pre-magnetization of the chokes 8 whose inductance decreases, the current component that passes through the rectifier 5 the bias windings of the regulating chokes q. flows in, and their inductance becomes correspondingly larger. The control throttles thus exercise the effect of a .magnetic Amplifier off.

Im Steuerkreis der Drossel 8 liegt die gleichgerichtete Spannung des Hauptgleichrichters 3 in Gegeneinanderscbaltung mit der an dem Widerstand 9 auftretenden Vergleichsspannung. Um eine Regelung in falschem Sinne zu vermeiden, ist das Ventil 15 vorgesehen, welches einen Steuerstrom nur dann fließen läßt, wenn die Vergleichsspannung die zu regelnde Spannung nicht überwiegt. Dier Widerstand 9 wird über den Gleichrichter io gespeist, wobei eine Drossel i¢ die Glättung der an dem Widerstand 9 auftretenden Spannung bewirkt. Auf der Wechselstromseite ist der Gleichrichter io an den magnetischen Spannungsgleichhalter 13 bekannter Bauart angeschlossen, und zwischen beide ist ein Reihenresonanzkreis, bestehend aus einem Kondensator i i und einer Eisendrossel 12, geschaltet, dessen Wechselstromwiderstand sich in Abhängigkeit von dem Belastungsstrom des Spannungsgleichhalters 13 in der gewünschten Weise verändert. Zur Erhöhung der Stabilität ist an die Gleichstrompole des Hilfsgleichrichters 5 noch ein Glied aus Kondensator 6 und Widerstand 7 geschaltet, welches die Zeitkonstante des Steuerkreises der Hauptregeldrosseln ¢ vergrößert.The rectified voltage of the is in the control circuit of the throttle 8 Main rectifier 3 in Gegeneinanderscbaltung with that occurring at the resistor 9 Equivalent stress. To avoid regulation in the wrong sense, the valve is 15 is provided, which only allows a control current to flow when the comparison voltage the voltage to be regulated does not predominate. The resistor 9 is via the rectifier io fed, with a choke i [smoothing the occurring at the resistor 9 Causes tension. On the AC side, the rectifier is io to the magnetic Voltage equalizer 13 of known type connected, and is between the two a series resonance circuit, consisting of a capacitor i i and an iron choke 12, switched, the alternating current resistance of which depends on the load current of the voltage equalizer 13 changed in the desired manner. To increase the Stability is still one link from the DC poles of the auxiliary rectifier 5 Capacitor 6 and resistor 7 connected, which is the time constant of the control circuit of the main regulating throttles ¢ increased.

Eingehende Untersuchungen haben ergeben, daß eine solche Regelschaltung, bei der die Vergleichsspannung so, veränderlich ist, daß, die ohmschen Spannungsabfälle im Steuerstromkreis dadurch kompensiert werden, die Neigung hat, zu pendeln. Die Ursache ,der Pendelneigung kann folgendermaßen erklärt werden: Die durch eine Änderung der zu regelnden Gleichspannung hervorgerufene Stromänderung in der Vormagnetisierungswicklung der Steuerdrosseln 8 erfolgt nahezu unverzögert. Dagegen ist eine sofortige Änderung des von dem Spannungsgleichhalter über den Gleichrichter an den Widerstand 9 gelieferten Gleichstromes nicht möglich, weil sich die dort eingebaute Glättungsdrossel 1q. einer solchen raschen Änderung widersetzt. Es tritt also zwischen der Änderung der Vergleichsspannung eine zeitliche Verschiebung auf. Daher entsteht eine Übererregung, die schließlich Pendelungen im Gefolge hat.In-depth studies have shown that such a control circuit, in which the comparison voltage is so variable that, the ohmic voltage drops be compensated in the control circuit that has a tendency to oscillate. the The cause of the tendency to pendulum can be explained as follows: By a change the current change in the bias winding caused by the DC voltage to be regulated the control throttles 8 takes place almost instantaneously. Against this is an immediate change that supplied by the voltage equalizer to the resistor 9 via the rectifier DC current is not possible because the smoothing choke 1q. opposes such rapid change. So it occurs between the change of Equivalent stress on a time shift. Therefore overexcitation occurs, which ultimately has swings in the wake.

Die Erfindung hat sich die Aufgabe gestellt, Mittel anzugeben, die diese Pendelungen verhindern. Gemäß der Erfindung wird in den Gleichstromkreis des die Vergleichsspannung liefernden Gleichrichters keine Glättungsdrossel eingeschaltet, oder es wird dem veränderlichen Widerstandsglied in dem Wechselstromkreis des Gleichrichters ein Glied etwa konstanten Wechselstromwiderstandes, beispielsweise ein ohmscher Widerstand, eine Drossel, ein Kondensator oder eine Kombination solcher Glieder parallel geschaltet.The invention has the task of specifying means that prevent this oscillation. According to the invention is in the DC circuit of the the rectifier supplying the comparison voltage does not have a smoothing choke switched on, or it becomes the variable resistor element in the AC circuit of the rectifier a member of approximately constant alternating current resistance, for example an ohmic one Resistance, inductor, capacitor, or a combination of such elements connected in parallel.

Fig. a zeigt, wie die Schaltung aussieht, wenn keine Glättungsdrossel in dem Gleichstromkreis des Hilfsgleichrichters io vorhanden ist. Das Fehlen einer Glättungsdrossel führt jedoch leicht zu gewissen Ungenauigkeiten in der Regelung. Diese Ungenauigkeiten in der Regelung lassen sich vermeiden, wenn die Glättungsdrossel beibehalten wird und statt dessen dem veränderlichen Widerstandsglied in dem die Vergleichsspannung liefernden Wechselstromkreis ein weiterer konstanter Wechselstromwiderstand parallel geschaltet wird. Dies ist in Fig.3dargestellt. Dort liegt parallel zu dem Kondensator-Drossel-Glied i i, i 2 ein solcher Widerstand 16. Seine Wirkung beruht darauf, daß die durch die Regelung auftretende Stromänderung im Ausgangskreis des Spannungsgleichhalters 13 mit ihrer Wellenstirn nicht allein auf das Glied i i, 12, sondern auch auf den dazu parallel geschalteten Stromzweig trifft. Es wird daher durch das Glied 11, 12 die Vergleichsspannung nicht in dem Maße auf- bzw. abwärts geregelt, wie dies der Wellenstirn entsprechen würde. Dias Überregeln und damit auch das Pendeln werden auf diese Weise vermieden. Bei geeigneter Bemessung des Widerstandsgliedes 16 wird weder die Regelgeschwindigkeit noch die Regelgenauigkeit beeinträchtigt.Fig. A shows how the circuit looks when there is no smoothing choke in the DC circuit of the auxiliary rectifier io. However, the lack of a smoothing throttle easily leads to certain inaccuracies in the regulation. These inaccuracies in the regulation can be avoided if the smoothing choke is retained and instead a further constant alternating current resistor is connected in parallel to the variable resistance element in the alternating current circuit supplying the comparison voltage. This is shown in Figure 3. There is parallel to the capacitor-choke element ii, i 2 such a resistor 16. Its effect is based on the fact that the current change in the output circuit of the voltage equalizer 13 with its shaft end not only affects the element ii, 12, but also meets the branch connected in parallel. Therefore, it is not up through the member 1 1, 12, the comparison voltage to the extent or down regulated, as would correspond to the shaft end. Overriding overrules and thus also commuting are avoided in this way. With a suitable dimensioning of the resistance element 1 6 , neither the control speed nor the control accuracy is impaired.

Wird der Parallelstromweg 16 als Resonanzkreis für die dritte bzw. fünfte Oberwelle ausgebildet, so ergibt sich noch ein weiterer Vorteil. Das Drossel-Kondensator-Glied 112 12 ist ein Resonanzkreis für die Grundwelle, dessen Drossel bereits stark im Sättigungsgebiet arbeitet. Es treten somit Oberwellen auf, die den Arbeitsbereich dieses Gliedes verkleinern. Ist der Parallelzweig 16 auf die entsprechenden Oberwellen abgestimmt, so kann der Arbeitsbereich erheblich erweitert werden.If the parallel current path 16 is designed as a resonance circuit for the third or fifth harmonic, there is yet another advantage. The choke-capacitor element 112 12 is a resonance circuit for the fundamental wave, the choke of which is already working strongly in the saturation region. There are thus harmonics that reduce the working range of this link. If the parallel branch 1 6 is matched to the corresponding harmonics, the working range can be expanded considerably.

Claims

PATENT CLAIMS: i. Circuit to avoid oscillation in control equipment, with those in the steering committee of the controller, for example a control throttle, a DC voltage with the same ratio as the controlled variable is connected in opposition to a DC voltage is obtained from an alternating voltage source of constant voltage via a rectifier is taken with the interposition of an alternating current resistor, which changed in such a way that this results in the changes occurring with a variable control current the voltage drops in the control circuit are compensated, characterized in that that in the DC circuit of the rectifier supplying the comparison voltage no smoothing choke is switched on or that the variable resistance element in the AC circuit of the rectifier a member of approximately constant AC resistance is connected in parallel. z. Circuit according to Claim i, characterized in that because the variable resistance element is connected in parallel to a branch the third or fifth harmonic is a tuned resonance circuit.