NO155367B

NO155367B - Anordning med en reguleringsinnretning med en regulert krets og en ytterligere krets koblet med denne.

Info

Publication number: NO155367B
Application number: NO813279A
Authority: NO
Inventors: Klaus Rambold
Original assignee: Siemens Ag
Priority date: 1980-09-29
Filing date: 1981-09-28
Publication date: 1986-12-08
Also published as: ATE15307T1; NO155367C; DE3036616C2; EP0048934A1; EP0048934B1; DE3036616A1; NO813279L

Description

Oppfinnelsen angår en anordning med en reguleringsinnretning til regulering av en elekrisk spenning til en konstant verdi ved hjelp av en regulator, hvor

den spenning som skal holdes konstant, er ført til en forbruker via en regulert krets,

der finnes minst én ytterligere krets som er koblet

med den regulerte krets, og som en ytterligere forbruker er tilkoblet,

det av regulatoren styrte pådragsorgan er innkoblet

foran alle kretsene,

der ved den ytterligere krets, resp. ved en av de ytterligere kretser, for begrensning av variasjonsområdet for den spenning som tilføres den ytterligere forbruker via den ytterligere krets, er anordnet en innretning til å danne en blandeverdi av utgangsstørrelsene fra den regulerte krets og minst én ytterligere krets,

den blandeverdi som dannes av denne innretning, tilføres er-verdi-inngangen til regulatoren,

innretningen til å danne en blandeverdi inneholder en spenningsdeler for hver tilført utgangsspenning,

spenningsdelerne er forbundet med hverandre ved sine midtuttak og har et felles fotpunkt forbundet med det ene endeuttaket på hver spenningsdeler, og

spenningen mellom uttakenes forbindelsespunkt og det

felles fotpunkt er ført til regulatorens er-verdi-inngang.

En slik anordning er allerede kjent fra GB-B-15 05 916.

Ved denne kjente anordning har utgangsspenningene som benyttes for dannelse av blandeverdien, samme potensial i forhold til et felles nullpotensial.

Videre er der fra DE-AS 27 55 510 allerede kjent en kraftforsyningsinnretning bestående av minst to utgangssidig parallellkoblede, spenningsregulerte kraftforsyningsapparater uten avkoblingselement. Hvert apparat har i tillegg til hoved-kretsen en hjelpekrets hvor der blir frembragt en tomgangsspenning. For å sikre en stabil dri ftsberedskap og tilnærmet lik fordeling av lasten på de to strømforsyningsapparater blir der tilført er-verdi-inngangen til regulatoren en blandeverdi avledet fra apparatenes felles utgangsspenning

og vedkommende kra ftforsyningsapparats tomgangsspenning.

Ved regulatorens er-verdi-inngang blir der tilført en blandeverdi av utgangsspenningene fra to innbyrdes koblede kretser. Innretningen til å danne blandeverdien består av en spennings-delér for en og en tilført utgangsspenning. Spenningsdelerne har et felles fotpunkt og er forbundet innbyrdes ved sine midtuttak. Den spenning som foreligger mellom midtuttakenes forbindelsespunkt og det felles fotpunkt, tilføres regulatorens er-verdi-inngang. De to spenningsdelere er utført likt og har derfor samme dynamiske funksjon.

Hvis utgangsspenningene ved en reguleringsinnretning av den innledningsvis angitte art har samme polaritet referert til et nullpotensial som foreligger ved en enpolet forbindelse mellom kretsene, ligger det felles fotpunkt hensiktsmessig på nullpotensial. Har utgangsspenningene derimot innbyrdes motsatt polaritet referert til nullpotensialet ved en enpolet forbindelse mellom kretsene, lar det seg ikke gjøre å skaffe noen egnet blandeverdi for reguleringen på denne måte.

Til grunn for oppfinnelsen ligger derfor den oppgave

å gjøre en anordning med en reguleringsinnretning hvor en størrelse som skal holdes konstant, er ført til en forbruker via en regulert krets og der er koblet en ytterligere forbruker til minst én ytterligere krets som er koblet med den regulerte krets^ og utgangsspenningene har motsatt polaritet referert til et felles nullpotensial, mer fullkommen' ved at endringene i utgangsstørrelsen fra minst en av kretsene, særlig en av de ytterligere kretser, ikke overskrider et på forhånd gitt mål i tilfellet av dynamiske endringer av belastningen på

den regulerte krets. Spesielt tar man sikte på i tilfellet av lastutfall på den regulerte krets å unngå forstyrrelser på kretsene, resp. avvik, som overskrider et foreskrevet mål. Særlig utgjør anordningen da et strømforsyningsapparat som arbeider etter omretterprinsippet og har flere utgangskretser.

For løsning av denne oppgave blir anordningen ifølge oppfinnelsen utformet slik at utgangsspenningene har innbyrdes motsatt polaritet referert til nullpotensialet som foreligger på en enpolet forbindelse med kretsene, og at det felles fotpunkt ligger på den spenningsførende side av utgangen fra den regulerte krets.

En fordel ved disse tiltak er at regulatorens dynamiske pådragsområde ved en anordning med motsatt polariserte utgangsspenninger blir begrenset. Videre er det gunstig at pådrags-området i den forbindelse blir begrenset slik avhengig av tilstand og dynamisk funksjon at utgangsstørrelsene fra den ytterligere krets eller de ytterligere kretser ikke for-later et foreskrevet toleranseområde. Enda en fordel består i at det blir mulig å redusere innflytelse av belastnings-endringer uten å treffe omfattende tiltak for å glatte utgangsspenningene resp. dimensjonere filtreringsmidlene tilsvarende.

Samtidig kan de grener av spenningsdelerne som ligger mellom felles fotpunkt og midtuttakenes forbindelsespunkt, være sammenfattet til en felles gren. Er-verdien for den regulerte krets kan blandes med en eller flere er-verdier for ytterligere kretser. Hvis utgangsspenningen fra den ytterligere krets er forskjellig fra utgangsspenningen fra den regulerte krets, blir regulatoren hensiktsmessig med sin inngang for forsynings-spenningen koblet til utgangen fra den ytterligere krets.

Et slikt tiltak er ved sammenlignbare anordninger ikke uten videre mulig uten begrensning av variasjonsområdet. For ved lastreduksjon på den regulerte krets synker spenningen på utgangen fra den ytterligere krets og dermed også regulatorens forsyningsspenning. Dette kan føre så langt at regulatoren på grunn av manglende forsyningsspenning holder den regulerte spenning på en for lav verdi. Og siden også regulatorens forsyningsspenning blir for lav, vil resultatet være at den regulerte spenning ikke mer kan vende tilbake til normaltil-standen. Ved den nevnte utførelse av oppfinnelsen blir denne effekt unngått på sikker og fordelaktig måte.

Utføres regulatoren som regulator med P-, PD- eller PID-funksjon, har pådragsområdets begrensning spesielle for-deler i forhold til en fast begrensning ved regulatorutgangen, da disse regulatorer kan ha sterkt dynamisk oversving og begrensningen takket være de foreslåtte tiltak i ethvert tilfelle ikke gjør seg sterkere gjeldende enn nødvendig.

Spenningsdelerne blir hensiktsmessig bygget slik at

de har samme dynamiske karakteristikk.

Oppfinnelsen vil bli nærmere belyst ved utførelses-eksempelet på fig. 2, ved anordningen på fig. 1 og ved dia-grammene på fig. 3 og 4.

Fig. 1 og 2 viser hver sin anordning til å regulere en spenning, hvor der finnes en ytterligere krets som er koblet med den regulerte krets, nemlig

fig. 1 for det tilfelle at begge utgangsspenningene

har samme polaritet i forhold til et felles nullpotensial, og

fig. 2 for det tilfelle at utgangsspenningenes polariteter

i forhold til et felles nullpotensial er forskjellige.

Videre viser

fig. 3 valget av referansepotensial for det tilfelle at

anordningens utgangsspenninger har samme polaritet, og

fig. 4 for det tilfelle at utgangsspenningenes polariteter

er forskjellige.

Anordningen på fig. 1 inneholder en entakts gjennom-strømningsomretter, hvor en transistor 31 tjener som pulsbredde-styrt bryter. Den uregulerte inngangsspenning Ue blir tilført primærviklingen 40 på en transformator 4 over transistoren 31.

Den regulerte krets 1 og den dermed koblede ytterligere krets 2 er forbundet med transformatorens sekundærviklinger henholdsvis 41 og 42. Kretsene 1 og 2 er bygget opp på samme måte. Etter sekundærviklingene 41 og 42 følger en likeretterdiode 11 resp. 21 og en friløpsdiode 12 resp. 22. Deretter følger et filterledd bestående av en langsspole 13 resp. 23 og en tverr-kondensator 14 resp. 24. Utgangsspenningen Ul resp. U2 ligger over filter-kondensatoren 14 resp. 24. Forbrukeren 18 er koblet til utgangen fra den regulerte krets 1. Ved hjelp av en bryter 17 kan forbrukeren skilles fra, resp. kuttes ut. Den ytterligere krets 2 er belastet med en ytterligere forbruker 27.

Dessuten kan der finnes enda flere kretser i tillegg.

Et eksempel utgjøres av den ytterligere krets med viklingen

43. Den ytterligere krets som er tatt med ved er-verdi-blandingen,

inneholder ingen etterregulator. Ytterligere kretser i tillegg kan derimot bli forsynt med etterregulator. Videre kan flere

av de ytterligere kretser være koblet til en og samme trans-formatorvikling.

Regulatoren 5, som styrer pådragstransistoren 31 puls-breddemessig og kan taktstyres ved hjelp av en taktgiver 6,

har sin inngang 52 for forsyningsspenning på utgangsspenningen U2. Er-verdi-inngangen 51 er med sin ene pol tilkoblet en forbindelse mellom midtuttakene på spenningsdelerne 15, 16 og 25, 26 som er koblet over respektive utgangsspenninger Ul, U2, og er med sin annen pol tilkoblet det felles nullpotensial for utgangene 10 og 20, som er enpolig forbundet med hverandre.

Utførelseseksemplet på fig. 2 skiller seg fra det på

fig. 1 ved at utgangene 10' og 20' er slik enpolig sammenkob-let at utgangsspenningene Ul og U2 har motsatt polaritet referert til det felles potensial ved den enpolede forbindelse. Videre er er-verdi-inngangen til regulatoren 5 med sin ene pol tilkoblet en forbindelse mellom midtuttakene på spenningsdelerne 15, 16 og 25, 26 og med sin annen pol tilkoblet det spenningsførende tilkoblingspunkt på utgangen 20'. Dette kob-lingspunkt er videre forbundet med det ene endeuttak på hver av spenningsdelerne og danner et felles fotpunkt for disse.

I den forbindelse blir ifølge fig. 4 +5V brukt som referansepotensial. Spenningen mellom tilkoblingspunktene +5V og -12V tjener som forsyningsspenning til regulatoren. Også er-verdi-delerne er referert til polen +5V.

Ved de på fig. 1 og 2 viste innretninger er den regulerte krets 1 dimensjonert for en lav spenning U^, f.eks. 5V. Utgangsspenningen U2 fra den ytterligere krets 2 er større, f.eks.

12V. Regulatoren 5 blir forsynt med denne større utgangsspenning.

Blir bryter 17 åpnet og dermed forbrukeren 18 adskilt fra kretsen 2, så forandrer - betinget ved den tilførte blandings-verdi av spenningene Ul og U2 til regulatoren 5 - spenningen U2 seg bare uvesentlig. Regulatoren arbeider upåklagelig videre.

Spenningsdelernes delmotstander 15, 16, resp. 25, 26 kan være ohmske motstander eller impedanser, særlig parallell-koblinger av kondensatorer og motstander, som samtidig bidrar til filtrering av er-verdiene. Spenningsdelerne er da utført slik at de oppviser samme dynamiske funksjon, dvs. at deres over-føringskarakteristikker er like bortsett frå forsterkningen.

Blandingsforholdet mellom de to er-verdier blir hensiktsmessig fastlagt ved dimensjonering av spenningsdelernes indre motstander.

Spenningsdelernes indre motstander blir da dimensjonert slik at der fås et bestemt blandingsforhold for er-verdiene.

Ved et blandingsforhold for er-verdiene skal i forbindelse med fig. 1 forstås forholdet mellom den indre motstand av spennings-deleren hos den ytterligere krets og den tilsvarende motstand hos den regulerte krets. I eksempelet er delernes tomgangs-spenninger like.

Et blandingsforhold for er-verdiene på 3...6 er tilstrekkelig for mange brukstilfeller. Herved oppnås den fordel at reguleringen av utgangsstørrelsen fra den regulerte krets bare i uvesentlig grad blir influert av blandingen av er-verdiene.

Som det fremgår av fig. 3 og 4, ér det ved passende valg

av regulatorens referansepotensial mulig å anvende oppfinnelsen ved vilkårlige kombinasjoner av de to kretsers polariteter.

Fig. 3 og 4 viser dette for tilfellet av spenningsregulering.

Fig. 3 forutsetter at utgangsspenningene har samme polaritet. For disse to tilfeller blir nullpotensialet, resp. utgangenes enpolede forbindelse på OV, benyttet som referansepotensial for regulatoren, slik det er tilfellet i eksempelet på fig. 1. Fig. 4 viser valget av referansepotensial for de tilfeller hvor dé to utgangsspenninger har motsatt polaritet. Som referansepotensial tjener samme tilkoblingspunkt til utgangen på den regulerte krets som i utførelsen på fig. 2.

Ved blanding av strømverdier får man å gå frem på tilsvarende måte.

Videre er anordningen på tilsvarende måte også an-

vendelig til regulering av andre fysikalske størrelser, som trykk-gjennomstrømningsmengde osv. I så tilfelle kan er-verdi-delerne kobles til de tilsvarende målefølere.

I hver av anordningene på fig. 1 og 2 er der benyttet

en en-takts-gjennomstrømningsomretter. I stedet for slike omrettere kan der også anvendes andre strømretterkoblinger hvor flere utgangskretser - særlig induktivt - er koblet med hverandre og påvirkes av et felles pådragsorgan.

Claims

1. Anordning med en reguleringsinnretning til regulering av en elekrisk spenning til en konstant verdi ved hjelp av en regulator, hvor den spenning som skal holdes konstant, er ført til en forbruker via en regulert krets, der finnes minst én ytterligere krets som er koblet med den regulerte krets, og som en ytterligere forbruker er tilkoblet, det av regulatoren styrte pådragsorgan er innkoblet foran alle kretsene, der ved den ytterligere krets, resp. ved en av de ytterligere kretser, for begrensning av variasjonsområdet for den spenning som tilføres den ytterligere forbruker (27) via den ytterligere krets (2). er anordnet en innretning til å danne en blandeverdi av utgangsstørrelsene fra den regulerte krets (1) og minst én ytterligere krets (2), den blandeverdi som dannes av denne innretning, tilføres er-verdi-inngangen (51) til regulatoren (5), innretningen til å danne en blandeverdi inneholder en spenningsdeler (15, 16, 25, 26) for hver tilført utgangsspenning (U1, U2), spenningsdelerne er forbundet med hverandre ved sine midtuttak og har et felles fotpunkt (7, 7') forbundet med det ene endeuttaket på hver spenningsdeler, og spenningen mellom uttakenes forbindelsespunkt og det felles fotpunkt (7, 7') er ført til regulatorens (5) er-verdi-inngang (51), karakterisert ved at utgangsspenningene (U1, U2) har innbyrdes motsatt polaritet referert til nullpotensialet som foreligger på en enpolet forbindelse mellom kretsene, og at det felles fotpunkt (7, 7') er forbundet med den spenningsførende side av utgangen fra den regulerte krets.

2. Anordning som angitt i krav 1, karakterisert ved at utgangsspenningen fra den ytterligere krets er forskjellig fra utgangsspenningen fra den regulerte krets (1), og at regulatoren (5) med sin inngang (52) for forsyningsspenning er koblet til utgangen fra den ytterligere krets (2).

3. Anordning som angitt i krav 1 eller 2, karakterisert ved at regulatoren (5) er en regulator med P-, PD, eller PID-funksjon.

4. Anordning som angitt i krav 1, 2 eller 3, karakterisert ved at spenningsdelerne (15, 16; 25, 26) er utformet slik at de har samme dynamiske karakteristikk .