EP1198808A1 - Verfahren zur elektronischen antriebssteuerung - Google Patents

Verfahren zur elektronischen antriebssteuerung

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EP1198808A1
EP1198808A1 EP00951390A EP00951390A EP1198808A1 EP 1198808 A1 EP1198808 A1 EP 1198808A1 EP 00951390 A EP00951390 A EP 00951390A EP 00951390 A EP00951390 A EP 00951390A EP 1198808 A1 EP1198808 A1 EP 1198808A1
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EP
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time
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delay time
supply voltage
voltage
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EP00951390A
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Wolfgang Meid
Wilhelm Melchert
Gerd Schmitz
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Eaton Industries GmbH
Original Assignee
Moeller GmbH
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Publication date
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    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01H—ELECTRIC SWITCHES; RELAYS; SELECTORS; EMERGENCY PROTECTIVE DEVICES
    • H01H9/00—Details of switching devices, not covered by groups H01H1/00 - H01H7/00
    • H01H9/54—Circuit arrangements not adapted to a particular application of the switching device and for which no provision exists elsewhere
    • H01H9/56—Circuit arrangements not adapted to a particular application of the switching device and for which no provision exists elsewhere for ensuring operation of the switch at a predetermined point in the ac cycle
    • H01H9/563—Circuit arrangements not adapted to a particular application of the switching device and for which no provision exists elsewhere for ensuring operation of the switch at a predetermined point in the ac cycle for multipolar switches, e.g. different timing for different phases, selecting phase with first zero-crossing

Definitions

  • the invention relates to a method for electronic drive control according to the preamble of claim 1.
  • An electronic drive control for a magnetic drive is known from EP 0 789 378 A1.
  • control voltage of a contactor is derived from one of the three phases, it can lead to synchronization effects between the closing or opening angle of the main contacts in the load circuit and the AC control voltage.
  • the object of the invention is to provide a method according to the preamble of claim 1, in which the life of a contactor is increased.
  • the invention prevents uneven erosion of the switching contacts and thus increases the contactor's service life.
  • Fig. 4 is a first flow chart
  • 5 shows a further flow chart. 1 shows a time diagram in which the rectified supply voltage is shown in a lower curve, the supply voltage being an AC voltage.
  • the voltage of the electronics After switching on the supply voltage at time t 0 , which is in the zero voltage crossing, the voltage of the electronics only builds up after 3 to 5 ms. After this voltage build-up, a reset signal for a microcontroller is issued. The program is started. After this point in time t, the state in which the contactor is operated is recognized. It is checked what type of control it is. The determination relates to conventional operation, PLC operation or low-power operation. This detection of the input takes about 5 ms, the end of the detection being identified by t 2 . If a level is present, then conventional operation is recognized.
  • Period of the control voltage is.
  • the supply voltage is measured only after this delay time, the point in time being identified by t 3 , the supply voltage being both a
  • Supply voltage is (AC or DC). At the same time, the level of the applied voltage is determined.
  • Delay time t x at any point on the sine curve Supply voltage can be.
  • the time of the tightening process varies depending on the type of protection.
  • the tightening takes place after 50 to 100 ms.
  • the switching point t 5 of the contacts is also randomly distributed for the other phases, which causes the switching contacts to be evenly stressed.
  • the dashed lines show different switch-on points, different ones
  • Microcontroller must first be set up, the reset signal is almost independent of the switch-on time always on the same point on the curve, so that the switch-on times are practically synchronized to the same reset time.
  • control voltage e.g. switched on at zero voltage
  • the supply voltage for the electronics does not build up immediately.
  • the method explained avoids undesirable synchronization effects between the closing angle or opening angle of the main contacts in the load circuit.
  • a random generator is required to implement a timer with a variable, randomly set time.
  • the value supplied by the random number generator is then processed in such a way that the subsequent processing of the value results in a time from zero to a maximum of half the period of the control voltage.
  • FIG. 3 shows a schematic diagram. In the first possibility, a value is read out in a RAM memory location in the microcontroller, the content of this cell being undefined after the voltage has been switched on.
  • FIG. 4 shows the associated flowchart for implementation with a RAM.
  • a value is obtained from a memory cell 1 of an EEPROM, which is manipulated accordingly.
  • the old value is used to determine the new value.
  • the old value is then replaced by the new value in
  • the manipulated value is then written into register 2.
  • the timer is then started. When the timer reaches zero, an arises
  • Timer underflow which is passed on to the CPU, and the program continues.
  • This additional time loop means that the closing and opening angles of the main contacts are not synchronized with the control voltage.

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Description

Verfahren zur elektronischen Antriebssteuerung
Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur elektronischen Antriebssteuerung nach dem Oberbegriff des Anspruches 1.
Aus der EP 0 789 378 A1 ist eine elektronische Antriebsteuerung für ein Magnetantrieb bekannt.
Wenn die Steuerspannung eines Schützes von einer der drei Phasen abgeleitet wird, kann es zu Synchronisationseffekten zwischen dem Schließ- bzw. Öffnungswinkel der Hauptkontakte im Lastkreis und der AC Steuerspannung führen.
Dies liegt daran, daß ein gewisser Spannungsaufbau der Versorgungsspannung für die Elektronik erfolgen muß.
Wird die Steuerspannung im Spannungsnullpunkt zugeschaltet, so baut sich die Versorgungsspannung nicht sofort auf, sondern erst zu einem späterem Zeitpunkt. Im Bereich dieses Zeitpunktes erfolgt eine unerwünschte Synchronisation, die zur Folge hat, daß immer eines der drei Schaltkontakte des Schützes einem höheren Verschleiß unterliegt. Das heißt, daß ein Kontakt einen Einschaltpunkt aufweist, bei dem die Spannungshöhe unabhängig vom Zeitpunkt des Steuersignals annähernd gleich ist. Da die Lebensdauer des Schützes von der Lebensdauer des am meist abgebranntesten Kontaktes abhängt, tritt durch die Synchronisation eine Verkürzung der Lebensdauer des Gesamtgerätes ein. Aufgabe der Erfindung ist es, ein Verfahren nach dem Oberbegriff des Anspruches 1 zu schaffen, bei dem die Lebensdauer eines Schützes erhöht wird.
Die Aufgabe der Erfindung wird durch die kennzeichnenden Merkmale der unabhängigen Ansprüche gelöst, während in den Unteransprüchen besonders vorteilhafte Weiterbildungen der Erfindung gekennzeichnet sind.
Durch die Erfindung wird ein ungleichmäßiger Abbrand der Schaltkontakte verhindert und somit die Lebensdauer des Schützes erhöht.
Anhand der Zeichnung, in der ein Ausführungsbeispiel dargestellt ist, sollen die Erfindung, weitere Ausgestaltungen und Verbesserungen der Erfindung und weitere Vorteile näher beschrieben und erläutert werden.
Es zeigt:
Fig. 1 ein Zeitdiagramm,
Fig. 2 ein Diagramm ohne Verzögerungszeit,
Fig. 3 eine Prinzipdarstellung,
Fig. 4 ein erstes Flußdiagramm und
Fig. 5 ein weiteres Flußdiagramm. Die Fig. 1 zeigt ein Zeitdiagramm, bei dem in einer unteren Kurve die gleichgerichtete Versorgungsspannung dargestellt ist, wobei die Versorgungsspannung eine Wechselspannung ist.
Nach dem Einschalten der Versorgungsspannung zum Zeitpunkt t0, der im Spannungsnulldurchgang gelegt ist, baut sich die Spannung der Elektronik erst nach 3 bis 5 ms auf. Nach diesem Spannungsaufbau, erfolgt ein Resetsignal für einen Microkontroller. Das Programm wird gestartet. Nach diesem Zeitpunkt t, erfolgt eine Erkennung, in welchem Zustand das Schütz betrieben wird. Es wird überprüft um welche Ansteuerart es sich handelt. Die Ermittlung bezieht sich auf den konventionellen Betrieb, SPS-Betrieb oder leistungsarmen Betrieb. Diese Erkennung des Eingangs dauert etwa 5 ms, wobei das Ende der Erkennung mit t2 gekennzeichnet ist. Steht ein Pegel an, dann wird der konventionelle Betrieb erkannt.
Nach diesen Zeitpunkt ist, um Synchronisationseffekte zu vermeiden, eine zufällig bestimmte Verzögerungszeit . vorgesehen, die zwischen Null und der halben
Periodendauer der Steuerspannung liegt.
Erst nach dieser Verzögerungszeit, wobei der Zeitpunkt mit t3 gekennzeichnet ist, wird die Versorgungsspannung gemessen, wobei die Versorgungsspannung sowohl eine
DC- als auch eine AC-Spannung sein kann. Dabei wird überprüft um welche
Versorgungsspannung es sich handelt (AC oder DC). Gleichzeitig wird die Höhe der anliegenden Spannung ermittelt.
Weiterhin wird nach t3 geprüft, ob die Versorgungsspannung innerhalb eines vorgegebenen Spannungsfensters Umin, Umax liegt, d.h. ob der ermittelte Wert im zulässigen Bereich liegt.
Diese Vorgänge dauern etwa 12,5 ms an, wobei der Zeitpunkt t4, an dem der
Schützantrieb aktiviert wird bzw. der Anzugvorgang eingeleitet wird, durch die
Verzögerungszeit tx auf jedem beliebigen Punkt der Sinuskurve der Versorgungsspannung liegen kann. Die Zeit des Anzugvorgangs ist je nach Schutztyp verschieden.
Je nach Schütztyp erfolgt der Anzug nach 50 bis 100 ms.
Der Schaltpunkt t5 der Kontakte verteilt sich auch für die anderen Phasen nach dem Zufallsprinzip, was eine gleichmäßige Beanspruchung der Schaltkontakte bewirkt.
Der unerwünschte Synchronisationseffekt wird anhand der Fig. 2 näher erläutert.
Die gestrichelten Linien zeigen verschiedene Einschaltpunkte, denen unterschiedliche
Spannungswerte zugeordnet sein können. Da die Spannung zum Starten des
Microkontrollers erst aufgebaut werden muß, liegt das Resetsignal nahezu unabhängig vom Einschaltzeitpunkt stets auf dem gleichen Punkt der Kurve, so daß die Einschaltzeitpunkte praktisch auf den gleichen Resetzeitpunkt synchronisiert werden.
Wird die Steuerspannung z.B. im Spannungsnullzeitpunkt zugeschaltet, so baut sich die Versorgungsspannung für die Elektronik nicht sofort auf.
Durch das erläuterte Verfahren werden unerwünschte Synchronisationseffekte zwischen dem Schließwinkel bzw. Öffnungswinkel der Hauptkontakte im Lastkreis vermieden.
Zur Realisierung eines Zeitgliedes mit einer variabel, zufällig eingestellten Zeit wird ein Zufallsgenerator benötigt. Der vom Zufallsgenerator gelieferte Wert wird anschließend so bearbeitet, daß sich mit der anschließenden Bearbeitung des Wertes eine Zeit von Null bis maximal der halben Periodendauer der Steuerspannung ergibt.
Einen zufälligen Wert kann man durch zwei Möglichkeiten erhalten. Fig. 3 zeigt eine Prinzipdarstellung. Bei der ersten Möglichkeit wird ein Wert in einer RAM Speicherstelle im Microkontroller ausgelesen, wobei der Inhalt dieser Zelle nach Spannungszuschaltung nicht definiert ist.
Die Fig. 4 zeigt das zugehörigen Ablaufdiagramm zur Realisierung mit einem RAM.
Bei der zweiten Möglichkeit erhält man aus einer Speicherzelle 1 eines EEPROM einen Wert, der entsprechend manipuliert wird. Der alte Wert wird zur Ermittlung des neuen Wertes herangezogen. Der alte Wert wird dann durch den neuen Wert im
EEPROM ersetzt.
Anschließend wird der manipulierte Wert in ein Register 2 geschrieben. Der Timer wird anschließend gestartet. Wenn der Timer den Wert Null erreicht, dann entsteht ein
Timer underflow, der an die CPU weitergegeben wird, und das Programm wird fortgefahren.
Die Fig. 5 zeigt das entsprechende Flußdiagramm.
Durch diese zusätzliche Zeitschleife werden die Schließ- und Öffnungswinkel der Hauptkontakte gegenüber der Steuerspannung nicht synchronisiert.

Claims

Patentansprüche
1. Verfahren zur elektronischen Antriebssteuerung einer Antriebspule eines Schützes mit Hauptkontakten für Laststrom und einer Elektronik, die einen Microkontroller aufweist, dadurch gekennzeichnet, daß eine per Zufall ausgewählte und ständig sich ändernde Verzögerungszeit (t vorhanden ist, die nach einem Zeitpunkt (t1 12) liegt, an dem die Versorgungsspannung an der Elektronik aufgebaut ist.
2. Verfahren nach Anspruch 1 , dadurch gekennzeichnet, daß die Verzögerungszeit (t zwischen Null und der halben Periodendauer der Steuerspannung liegt.
3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Verzögerungszeit (tj nach dem Zeitpunkt (t, t2), an dem die Versorgungsspannung an der Elektronik aufgebaut ist und vor einem Zeitpunkt
(t3), an dem die Versorgungsspannung gemessen ist, liegt.
4. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß zu einem vorgeordneten Zeitpunkt (t,), eine Erkennung, in welcher Ansteuerart der Schütz betrieben wird, erfolgt, wobei die Verzögerungszeit (tx) erst nach einem Zeitpunkt (t2) liegt, an dem die Erkennung beendet ist.
5. Verfahren nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß sich die Erkennung auf den konventionellen Betrieb, SPS-Betrieb oder leistungsarmen Betrieb bezieht.
6. Verfahren nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Erkennung etwa 5 ms dauert.
7. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß nach der Verzögerungszeit (t zu einem nachfolgenden Zeitpunkt (t3) die Versorgungsspannung hinsichtlich AC- oder DC-Betrieb überprüft wird
8. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß nach der Verzögerungszeit (t zu einem nachfolgenden Zeitpunkt (t3) geprüft wird, ob die Versorgungsspannung innerhalb eines vorgegebenen Spannungsfensters (Umin, Umax ) liegt.
9. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß zu einem späteren Zeitpunkt (t4 ), der nach etwa10-15ms, vorzugsweise 12,5 ms liegt, der Schützantrieb aktiviert wird und der Anzugvorgang eingeleitet wird.
10. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß ein als Zufallsgenerator arbeitendes Zeitglied zur Realisierung der Verzögerungszeit (t vorhanden ist, wobei der vom Zufallsgenerator gelieferte Wert anschließend so bearbeitet wird, daß sich mit der anschließenden Bearbeitung des Wertes eine Zeit von Null bis maximal der halben Periodendauer der Steuerspannung ergibt.
11. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß ein der Verzögerungszeit (tx) zuzuordnender Wert in einer RAM-Speicherstelle (1 ) im Microkontroller ausgelesen wird, wobei der Inhalt dieser Zelle nach Spannungszuschaltung nicht definiert ist.
12. Verfahren nach Anspruch 11 , dadurch gekennzeichnet, daß anschließend der manipulierte Wert in ein Register (2) als Timer geschrieben wird, daß der Timer anschließend gestartet wird und daß, wenn der Timer den Wert Null erreicht, ein Timer-underflow entsteht, der an eine CPU weitergegeben wird, wobei dann ein Programm fortgefahren wird.
13. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß aus einer Speicherzelle (1 ) eines EEPROM ein Wert eingelesen wird, der manipuliert wird, wobei der alte Wert zur Ermittlung des neuen Wertes herangezogen wird und der alte Wert dann durch den neuen Wert im EEPROM ersetzt wird.
14. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Versorgungsspannung gemessen und geprüft wird.
EP00951390A 1999-07-26 2000-07-15 Verfahren zur elektronischen antriebssteuerung Expired - Lifetime EP1198808B1 (de)

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