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CH658837A5 - Circuit arrangement for driving a current load in a failsafe fashion in terms of signalling technology - Google Patents

Circuit arrangement for driving a current load in a failsafe fashion in terms of signalling technology Download PDF

Info

Publication number
CH658837A5
CH658837A5 CH506181A CH506181A CH658837A5 CH 658837 A5 CH658837 A5 CH 658837A5 CH 506181 A CH506181 A CH 506181A CH 506181 A CH506181 A CH 506181A CH 658837 A5 CH658837 A5 CH 658837A5
Authority
CH
Switzerland
Prior art keywords
control
circuit arrangement
arrangement according
circuit
signal
Prior art date
Application number
CH506181A
Other languages
German (de)
Inventor
Helmut Uebel
Harald Halfpap
Original Assignee
Int Standard Electric Corp
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Int Standard Electric Corp filed Critical Int Standard Electric Corp
Publication of CH658837A5 publication Critical patent/CH658837A5/en

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Classifications

    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B61RAILWAYS
    • B61LGUIDING RAILWAY TRAFFIC; ENSURING THE SAFETY OF RAILWAY TRAFFIC
    • B61L5/00Local operating mechanisms for points or track-mounted scotch-blocks; Visible or audible signals; Local operating mechanisms for visible or audible signals
    • B61L5/12Visible signals
    • B61L5/18Light signals; Mechanisms associated therewith, e.g. blinders
    • B61L5/1809Daylight signals
    • B61L5/1881Wiring diagrams for power supply, control or testing
    • HELECTRICITY
    • H02GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02MAPPARATUS FOR CONVERSION BETWEEN AC AND AC, BETWEEN AC AND DC, OR BETWEEN DC AND DC, AND FOR USE WITH MAINS OR SIMILAR POWER SUPPLY SYSTEMS; CONVERSION OF DC OR AC INPUT POWER INTO SURGE OUTPUT POWER; CONTROL OR REGULATION THEREOF
    • H02M7/00Conversion of AC power input into DC power output; Conversion of DC power input into AC power output
    • H02M7/42Conversion of DC power input into AC power output without possibility of reversal
    • H02M7/44Conversion of DC power input into AC power output without possibility of reversal by static converters
    • H02M7/48Conversion of DC power input into AC power output without possibility of reversal by static converters using discharge tubes with control electrode or semiconductor devices with control electrode
    • H02M7/505Conversion of DC power input into AC power output without possibility of reversal by static converters using discharge tubes with control electrode or semiconductor devices with control electrode using devices of a thyratron or thyristor type requiring extinguishing means
    • H02M7/515Conversion of DC power input into AC power output without possibility of reversal by static converters using discharge tubes with control electrode or semiconductor devices with control electrode using devices of a thyratron or thyristor type requiring extinguishing means using semiconductor devices only
    • H02M7/5152Conversion of DC power input into AC power output without possibility of reversal by static converters using discharge tubes with control electrode or semiconductor devices with control electrode using devices of a thyratron or thyristor type requiring extinguishing means using semiconductor devices only with separate extinguishing means
    • H02M7/5155Conversion of DC power input into AC power output without possibility of reversal by static converters using discharge tubes with control electrode or semiconductor devices with control electrode using devices of a thyratron or thyristor type requiring extinguishing means using semiconductor devices only with separate extinguishing means wherein each commutation element has its own extinguishing means

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • Power Engineering (AREA)
  • Inverter Devices (AREA)
  • Control Of Ac Motors In General (AREA)
  • Electric Propulsion And Braking For Vehicles (AREA)

Description

Die Erfindung betrifft eine Schaltungsanordnung zur signal- auf Fehler überprüft und damit signaltechnische Sicherheit ertechnisch sicheren Ansteuerung eines Stromverbrauchers. reicht. The invention relates to a circuit arrangement for checking signals for errors and thus signaling safety for the technically safe control of a current consumer. enough.

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Die Ausführung des elektronischen Wechselrichters ist Gegenstand des Anspruchs 4, während die Ansprüche 5 und 6 verschiedene Ansteuerungsarten des elektronischen Wechselrichters betreffen. Hierbei eignet sich die in Anspruch 5 beschriebene Ansteuerungsart vor allem für die Verwendung zusammen mit Wechselrichtern mit Löschkondensatoren, während die in Anspruch 6 beschriebene Ansteuerungsart vorteilhaft bei Wechselrichtern mit Löschthyristoren angewandt werden kann. The design of the electronic inverter is the subject of claim 4, while claims 5 and 6 relate to different types of control of the electronic inverter. The type of control described in claim 5 is particularly suitable for use together with inverters with quenching capacitors, while the type of control described in claim 6 can advantageously be used with inverters with quenching thyristors.

Bei Wechselrichtern mit Löschthyristoren lassen sich Signale ohne Sicherheitsverantwortung, z.B. Steuerimpulse für die Löschthyristoren, über Oder-Glieder eingeben, was zur Erhöhung der Betriebszuverlässigkeit beiträgt. With inverters with quenching thyristors, signals without safety responsibility, e.g. Enter control pulses for the quenching thyristors via OR gates, which contributes to increasing the operational reliability.

Ausgestaltungen der erfindungsgemässen Schaltungsanordnung, die in den Ansprüchen 8 und 9 beschrieben sind, betreffen die Sperr- und Unterbrechungsmittel, die im Fehlerfalle Betrieb oder Betätigung der zu steuernden Stromverbrauchers unterbinden. Damit kann die Schaltungsanordnung der jeweils zu steuernden Last angepasst werden. Anspruch 10 betrifft die Verarbeitung von Rückmeldesignalen der zu steuernden Stellglieder. Refinements of the circuit arrangement according to the invention, which are described in claims 8 and 9, relate to the blocking and interrupting means which prevent operation or actuation of the power consumer to be controlled in the event of a fault. The circuit arrangement can thus be adapted to the load to be controlled. Claim 10 relates to the processing of feedback signals of the actuators to be controlled.

Anhand dreier Schaltbilder sollen nun Ausführungsbeispiele der Schaltungsanordnung nach der Erfindung eingehend beschrieben und ihre Wirkungsweise erklärt werden. On the basis of three circuit diagrams, exemplary embodiments of the circuit arrangement according to the invention will now be described in detail and their mode of operation will be explained.

Fig. 1 zeigt das Prinzip der Schaltungsanordnung; Fig. 1 shows the principle of the circuit arrangement;

Fig. 2 zeigt die Ansteuerung eines einphasigen Wechselrichters mit Löschthyristoren; Fig. 2 shows the control of a single-phase inverter with quenching thyristors;

Fig. 3 zeigt eine Schaltungsanordnung zur Steuerung eines Weichenantriebes. Fig. 3 shows a circuit arrangement for controlling a point machine.

In Fig. 1 sind dargestellt zwei Stromverbraucher, ein Asynchronmotor 7 in Dreieckschaltung und eine Lichtquelle 8 einer Signallaterne. Diese Stromverbraucher sind zu einer Stellgliedeinheit 1 zusammengefasst und werden über eine gemeinsame Datenleitung 10 angesteuert. Die elektrische Leitung wird dabei einem dreiphasigen Versorgungsnetz 13 entnommen. 1 shows two current consumers, an asynchronous motor 7 in a delta connection and a light source 8 of a signal lantern. These current consumers are combined to form an actuator unit 1 and are controlled via a common data line 10. The electrical line is taken from a three-phase supply network 13.

Die Stellgliedeinheit enthält einen Gleichrichter 2, der auf zwei Ausgangsleitungen 11,12 zwei zueinander entgegengesetzt gepolte Gleichspannungen gegenüber einem gemeinsamen Erdpotential (z. B. Schienenpotential) zur Verfügung stellt. Der so geschaffene Gleichstrom-Zwischenkreis speist über Sicherungselemente 14,15 bzw. 16,17 zwei steuerbare Wechselrichter 3,4, welche die beiden Stromverbraucher mit Wechselstrom versorgen. Hierbei ist der Wechselrichter 3 dreiphasig ausgeführt und versorgt direkt den Asynchronmotor 7, der beispielsweise ein Weichenantriebsmotor sein kann. Der Wechselrichter 4 ist einphasig und gibt seinen Wechselstrom über einen Transformator 9 an die Lichtquelle 8 ab. Es können j e nach Auslegung des Gleichrichters auch mehr als zwei Stromverbraucher an einen Gleichstromkreis angeschlossen sein. Die Ansteuerung der Wechselrichter geschieht durch redundant ausgebildete Steuerschaltungen 5,6, welche über die Datenleitung 10 in Form von Datentelegrammen eintreffende Stellbefehle in Steuerimpulse zur Durchschaltung bzw. Löschung der in den Wechselrichtern enthaltenen Halbleiterschalter (Thyristoren oder Transistoren) umsetzen. Die signaltechnische Sicherheit, vor allem hinsichtlich Fehlern der in den Wechselrichtern enthaltenen Halbleiterbauelemente, wird, wie noch gezeigt werden soll, durch die Sicherungselemente , bei ohmscher Last durch zusätzlich eingefügte Sperrmittel (z. B. Transformator 9), welche einen Gleichstrom-fluss durch den Stromverbraucher unterbinden, gewährleistet. The actuator unit contains a rectifier 2, which provides two oppositely polarized direct voltages with respect to a common ground potential (eg rail potential) on two output lines 11, 12. The DC intermediate circuit created in this way feeds two controllable inverters 3, 4 via fuse elements 14, 15 and 16, 17, respectively, which supply the two current consumers with alternating current. In this case, the inverter 3 is of three-phase design and directly supplies the asynchronous motor 7, which can be a switch drive motor, for example. The inverter 4 is single-phase and outputs its alternating current to the light source 8 via a transformer 9. Depending on the design of the rectifier, more than two current consumers can also be connected to a DC circuit. The inverters are controlled by redundantly designed control circuits 5, 6, which convert control commands received via data line 10 in the form of data telegrams into control pulses for switching through or deleting the semiconductor switches (thyristors or transistors) contained in the inverters. The signaling safety, especially with regard to errors in the semiconductor components contained in the inverters, is, as will be shown, by the fuse elements, in the case of ohmic load by additionally inserted blocking means (e.g. transformer 9), which cause a direct current flow through the Prevent electricity consumers, guaranteed.

Die Ansteuerung eines Wechselrichters für einen einphasigen Stromverbraucher zeigt Fig. 2. Der Wechselrichter 4 enthält als Halbleiterschalter zwei Hauptthyristoren 18, welche den Wechselspannungsausgang 22 über Kommutierungsdrosseln 20 und Sicherungen 16,17 abwechselnd mit dem positiven Ausgang 11 und dem negativen Ausgang 12 des in Fig. 2 nicht dargestellten Gleichstrom-Zwischenkreises verbinden. Die Durchschaltung der Hauptthyristoren erfolgt über Und-Glieder 24 durch Steuerimpulse, welche von zwei Mikrorechnern 25,26 gleichzeitig auf die Eingänge der einzelnen Und-Glieder ausgegeben werden. The control of an inverter for a single-phase current consumer is shown in FIG. 2. The inverter 4 contains, as a semiconductor switch, two main thyristors 18, which alternately connect the AC voltage output 22 via commutation reactors 20 and fuses 16, 17 to the positive output 11 and the negative output 12 of the one shown in FIG. Connect 2 DC intermediate circuit, not shown. The main thyristors are switched through via AND gates 24 by control pulses which are output by two microcomputers 25, 26 at the same time to the inputs of the individual AND gates.

Werden, wie in Fig. 2 dargestellt, Thyristoren verwendet, so muss zumindest bei jedem Phasenwechsel der zuvor stromführende Thyristor gelöscht werden. Dies geschieht in der in Fig. 2 dargestellten Schaltung mittels eines Kommutierungskondensa-5 tors 21 und zwei Löschthyristoren 19. Hierbei werden die Löschthyristoren über Oder-Glieder 23 ebenfalls von den Mikrorechnern angesteuert. Oder-Glieder können hier verwendet werden, da das Ausbleiben der Löschung - im Gegensatz zu einem fälschlichen Durchschalten der Hauptthyristoren - nicht zu 10 einem sicherheitsgefährdenden Zustand führen kann. Es kann allenfalls zu einem Kurzschluss kommen, der die Sicherungen 16 und 17 auslöst und mit Sicherheit erkannt wird. Die Verwendung der Oder-Glieder hat andererseits den Vorteil, dass ein Defekt, der einen mit dem betreffenden Oder-Glied verbundenen Aus-!5 gang eines Mikrorechners ausser Funktion setzt, noch nicht zu einem Ausfall der gesamten Ansteuerung führt, da der zweite Mikrorechner noch Steuerimpulse für die Löschthyristoren ausgibt. If thyristors are used, as shown in FIG. 2, the previously live thyristor must be deleted at least with each phase change. This is done in the circuit shown in FIG. 2 by means of a commutation capacitor 21 and two quenching thyristors 19. Here, the quenching thyristors are also controlled by OR gates 23 by the microcomputers. Or gates can be used here, since the absence of the deletion - in contrast to an erroneous switching of the main thyristors - cannot lead to a safety-threatening state. At most, there may be a short circuit that triggers fuses 16 and 17 and is recognized with certainty. On the other hand, the use of the OR elements has the advantage that a defect which disables an output of a microcomputer connected to the relevant OR element does not yet lead to a failure of the entire control, since the second microcomputer still Outputs control pulses for the quenching thyristors.

Die Mikrorechner 25,26 erhalten ihren Arbeitstakt von 20 einem Taktgeber 27 über einen Taktimpulseingang 30. Steuerbefehle erhalten sie über eine gemeinsame Datenleitung 29. Die Sicherheit der Verarbeitung der Steuerbefehle wird durch einen Ergebnisvergleich erreicht, der nach gegenseitigem Datenaus-25 tausch über eine Datenverbindung 28 in beiden Rechnern unabhängig durchgeführt wird und zu einer Einstellung der Steuerimpulsausgabe führt, falls ein Verarbeitungsfehler festgestellt wird. The microcomputers 25, 26 receive their working cycle from 20 a clock generator 27 via a clock pulse input 30. Control commands are received via a common data line 29. The security of the processing of the control commands is achieved by a comparison of results, which after mutual data exchange via a data connection 28 is carried out independently in both computers and leads to a setting of the control pulse output if a processing error is determined.

Die Mikrorechner können auch zusätzlich dazu benützt werden, Statusmeldungen des Stellgliedes in Datentelegramme 30 umzusetzen und über die Datenleitung 29 oder eine andere, nicht dargestellte Datenleitung an eine zentrale Überwachungsstelle, z. B. ein Stellwerk, zu übermitteln. The microcomputer can also be used to convert status messages from the actuator into data telegrams 30 and via the data line 29 or another data line, not shown, to a central monitoring point, e.g. B. a signal box.

In der Schaltung nach Fig. 2, die beispielsweise eine Signallaterne mit Strom versorgen soll, ist neben durch Halbleiterausfälle 35 bedingten Fehlern, die zum Ausbleiben der Wechselspannung oder zum Auslösen der Sicherungen führen und keinen sicherheitsgefährdenden Zustand herbeiführen können, auch ein Fehler möglich, der zur Ausgabe von Gleichstrom über den Ausgang 22 führt. Da eine Signallaterne auch mit Gleichstrom betrieben 40 werden kann, ist es in diesem Falle notwendige. B. durch Vorschalten eines Transformators (wie in Fig. 1), einen Gleich-stromfluss durch den Stromverbraucher zu verhindern. In the circuit according to FIG. 2, which is intended to supply a signal lantern with current, for example, in addition to errors due to semiconductor failures 35, which lead to the absence of AC voltage or to the tripping of the fuses and which cannot bring about a safety-threatening state, an error is also possible, which Output of direct current via the output 22 leads. Since a signal lantern can also be operated 40 with direct current, it is necessary in this case. B. upstream of a transformer (as in Fig. 1) to prevent direct current flow through the power consumer.

Die Ansteuerung von Signallaternen mit der erfindungsgemässen Schaltungsanordnung macht es möglich, zur Anpassung « der Helligkeit der Signallaterne an die Umgebungshelligkeit die Spannung zu regeln. Dies kann dann entweder über besondere Datentelegramme, die eine andere Steuerimpulsfolge vorgeben, oder automatisch, mittels einer nicht dargestellten, mit den Mikrorechnern verbundenen Sensorschaltung erfolgen. Eine so besondere Tag/Nacht-Umschaltung kann dann entfallen. The control of signal lanterns with the circuit arrangement according to the invention makes it possible to regulate the voltage in order to adapt the brightness of the signal lantern to the ambient brightness. This can then be done either via special data telegrams that specify a different control pulse sequence, or automatically, by means of a sensor circuit (not shown) connected to the microcomputers. Such a special day / night switchover can then be omitted.

In Fig. 3 ist eine Schaltungsanordnung nach der Erfindung für einen Asynchronmotor 38 in Dreieckschaltung dargestellt. Dieser kann z. B. in einem Weichenantrieb 37 eingesetzt sein. Die zum Betrieb notwendige Leistung wird hier einem Gleichstrom-55 Zwischenkreis entnommen, der durch einen Gleichrichter 35 versorgt und mittels einer Sicherung 36 gegen Überstrom abgesichert ist. Die Steuerbefehle werden wie bei dem in Fig. 2 dargestellten Ausführungsbeispiel über eine Datenleitung 33 in Form von Datentelegrammen auf zwei Mikrorechner 31,32 60 gegeben, die alle Datentelegramme parallel verarbeiten und nach Datenaustausch und Ergebnisvergleich (über die Datenverbindung 34) die entsprechenden Steuerimpulsfolgen direkt auf die Steuerelektroden von sechs Hauptthyristoren 39 ausgeben. Da die Schaltung nach Fig. 3 keine Löschthyristoren enthält, 65 kann sie nicht zur Spannungsregelung verwendet werden. Es lässt sich jedoch die Frequenz der Ausgangsspannung in weiten Grenzen variieren. Dies ermöglicht ein langsames Anfahren des Asynchronmotors in Dreieckschaltung, so dass eine Stern-Drei 3 shows a circuit arrangement according to the invention for an asynchronous motor 38 in a delta connection. This can e.g. B. be used in a point machine 37. The power required for operation is taken from a DC 55 intermediate circuit, which is supplied by a rectifier 35 and is protected against overcurrent by means of a fuse 36. As in the exemplary embodiment shown in FIG. 2, the control commands are given via a data line 33 in the form of data telegrams to two microcomputers 31, 32 60, which process all data telegrams in parallel and, after data exchange and comparison of results (via data connection 34), directly apply the corresponding control pulse sequences output the control electrodes of six main thyristors 39. Since the circuit according to FIG. 3 contains no quenching thyristors, 65 it cannot be used for voltage regulation. However, the frequency of the output voltage can be varied within wide limits. This enables the asynchronous motor to be started slowly in a delta connection, so that a star-three

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eck-Umschaltung zur Erhöhung des Anfahrdrehmomentes entfallen kann. corner switching to increase the starting torque can be omitted.

Die Kommutierung erfolgt hier über Kommutierungskondensatoren 41, wobei die Funktion des Löschthyristors von demjenigen Hauptthyristor mit wahrgenommen wird, der gerade zur Stromdurchschaltung an der Reihe ist. Dioden 40 dienen der Entkopplung der einzelnen Thyristorventile und dem Schutz der Thyristoren durch in der Motorwicklung induzierte Spannungsspitzen. The commutation takes place here via commutation capacitors 41, with the function of the quenching thyristor being carried out by the main thyristor which is currently in turn for switching the current through. Diodes 40 serve to decouple the individual thyristor valves and to protect the thyristors by voltage peaks induced in the motor winding.

Es lässt sich anhand der Figur leicht erkennen, dass j eder Halbleiterausfall bereits nach kurzer Zeit zu einem Kurzschluss und damit zum Ansprechen der Sicherung führen muss. Lässt sich ein Thyristor z.B. nicht mehr löschen, so tritt ein Kurzschluss auf, sobald nach Durchsteuern des mit Gegenspannung verbundenen Thyristors Gegenspannung an den entsprechenden Anschluss des Asynchronmotors gelegt wird. Lässt sich ein Thyristor nicht mehr durchschalten, so wird der zuvor leitend gewesene Thyristor nicht gelöscht, und es kommt aus diesem 5 Grunde zu einem Kurzschluss. Ein Kurzschluss entsteht auch in jedem Fall, wo einer der Thyristoren, ohne einen Steuerimpuls erhalten zu haben, ausserhalb des vorgesehenen Zeitintervalls durchschaltet. It can easily be seen from the figure that each semiconductor failure must lead to a short circuit and thus to the fuse responding after a short time. Can a thyristor e.g. no longer delete, a short-circuit occurs as soon as counter-voltage is applied to the corresponding connection of the asynchronous motor after the thyristor connected to the counter-voltage has been turned on. If a thyristor can no longer be switched through, the previously active thyristor is not deleted and a short circuit occurs for this reason. A short circuit also arises in any case where one of the thyristors, without having received a control pulse, switches through outside the intended time interval.

Auch bei dieser Schaltung lassen sich Statusmeldungen, z. B. 10 die Weichenlage, über die Mikrorechner und die Datenleitung 33 mit signaltechnischer Sicherheit an das zugehörige Stellwerk übermitteln, sofern entsprechende Vorkehrungen (Anschluss der Prüfkontakte an die Mikrorechner, entsprechend ausgelegte Software) getroffen werden. With this circuit, status messages, e.g. B. 10 transmit the turnout via the microcomputer and the data line 33 with signaling security to the associated signal box, provided that appropriate precautions (connection of the test contacts to the microcomputer, appropriately designed software) are taken.

M M

3 Blatt Zeichnungen 3 sheets of drawings

Claims (10)

658 837 2 658 837 2 PATENTANSPRÜCHE Solche Schaltungen werden vor allem in Eisenbahnsignalan- PATENT CLAIMS Such circuits are mainly used in railway signal 1. Schaltungsanordnung zur signaltechnisch sicheren lagen, aber auch in anderen technischen Einrichtungen, wo es auf Ansteuerung eines Stromverbrauchers, insbesondere für Eisen- grösstmögliche Sicherheit des Betriebes ankommt, benötigt. Sie bahnsignaleinrichtungen, dadurch gekennzeichnet, dass ein über unterscheiden sich von gewöhnlichen Schaltungen dadurch, dass eine redundant ausgebildete Steuerschaltung (5,6) ansteuerba- 5 sie zwei wichtige F orderungen erfüllen: Eine Störung, z. B. ein rer elektronsicher Wechselrichter (3,4) vorgesehen ist, über den Bauelementeausfall, darf niemals zu einem sicherheitsgefähr-der Stromverbraucher (7,8) die zum Betrieb notwendige Lei- denden Schaltzustand führen. Jede Störung muss unmittelbar stung aus einem Gleichstromkreis (11,12) bezieht und dass dem nach ihrem Eintritt erkannt werden. Bisher bekannte sichere Stromverbraucher Sperrmittel (9) oder Unterbrechungsmittel Ansteuerschaltungen wie solche für elektrisch betriebene Wei-(14,15,16,17,36) vorgeschaltet sind, die, je nach Art der vom 10 chen oder Signale verwenden sogenannte Signalrelais, d.h. Stromverbraucher gebildeten Last, einen Gleichstromfluss durch Relais, deren Kontakte rückgeprüft werden und die nur unter den Stromverbraucher verhindern oder bei auftretendem Über- Energiezufuhr geschaltet werden können. Diese Signalrelais sind ström für eine Unterbrechung der Leistungszufuhr sorgen. innerhalb eines Stellwerks vor Witterungseinflüssen geschützt 1. Circuit arrangement for signal-technically safe locations, but also in other technical facilities where it is important to control a current consumer, in particular for the greatest possible safety of operation. They train signaling devices, characterized in that an over differ from ordinary circuits in that a redundantly designed control circuit (5,6) controllable 5 they fulfill two important requirements: A fault, eg. B. a rer electronically safe inverter (3, 4) is provided, via the component failure, must never lead to a safety-endangering power consumer (7, 8) the suffering switching state necessary for operation. Every fault must be drawn directly from a DC circuit (11, 12) and that it must be recognized after it has occurred. Previously known safe power consumers have blocking means (9) or interrupting means, upstream of control circuits such as those for electrically operated white (14, 15, 16, 17, 36), which, depending on the type of 10 or signals used so-called signal relays, i.e. Electricity consumers formed load, a direct current flow through relays, the contacts of which are checked back and which can only be prevented by the current consumers or switched if an over-energy supply occurs. These signal relays are energized to interrupt the power supply. protected from the weather inside a signal box 2. Schaltungsanordnung nach Anspruch 1, dadurch gekenn- untergebracht und schalten von dort aus den Betriebsstrom des zeichnet, dass die redunant ausgebildete Steuerschaltung (5,6) 15 jeweiligen Stromverbrauchers. Aufgrund des Spannungsabfalles zwei Mikrorechner (25,26 oder 31,32) enthält, welche Steuersi- in der Kabelzuleitung ist dabei die Stellentfernung begrenzt, und gnale mit Sicherheitsverantwortung zur Ansteuerung des elek- die Kosten für die niederohmige Kabelzuleitung sind hoch. Eine tronischen Wechselrichters (3,4,42) parallel erarbeiten, mitein- Unterbringung der Signalrelais in der Nähe der Stellglieder, z.B. ander vergleichen und nur bei Übereinstimmung an den elektro- an einer Weiche, würde zwar eine Ansteuerung über Signaladern nischen Wechselrichter weitergeben. 20 geringen Querschnitts und damit eine Herabsetzung der Kosten 2. Circuit arrangement according to claim 1, characterized and housed and switch from there the operating current of the draws that the redundant control circuit (5, 6) 15 of the respective current consumer. Due to the voltage drop, two microcomputers (25, 26 or 31, 32) contain which control signal in the cable feed is limited to the position distance, and signals with safety responsibility for controlling the elec- The costs for the low-resistance cable feed are high. Work out a tronic inverter (3, 4, 42) in parallel, including the signal relays near the actuators, e.g. compare other and only if there is agreement on the electrical on a switch, a control via signal wires would pass on the inverter. 20 small cross-section and thus a reduction in costs 3. Schaltungsanordnung nach Anspruch 2, dadurch gekenn- für die Zuleitung ermöglichen, wäre aber wegen der dort sehr zeichnet, dass die Mikrorechner der redundant ausgebildeten harten Umweltbedingungen (aggressive Dämpfe, Betauung, Steuerschaltung einen gemeinsamen seriellen Eingang (10,29) grosse Temperaturschwankungen) problematisch. Ein Einsatz zum Empfang von Datentelegrammen und einen Datenkanal von Halbleiterbauelementen anstelle der Signalrelais wurde bis-(28,34) zum Austausch ihrer Ergebnisse zum Vergleich auf- her vermieden, da bei diesen Bauelementen kein sicherer weisen. Zustand bekannt ist. Ein Transistor oder Thyristor kann im 3. A circuit arrangement according to claim 2, characterized for the supply line, but would be very attractive because of the fact that the microcomputers of the redundant hard environmental conditions (aggressive vapors, condensation, control circuit, a common serial input (10, 29) large temperature fluctuations) problematic. A use for the reception of data telegrams and a data channel of semiconductor components instead of the signal relays was avoided up to (28.34) for the exchange of their results for the sake of comparison, since these components do not indicate anything more reliable. State is known. A transistor or thyristor can 4. Schaltungsanordnung nach einem der Ansprüche 1 bis 3, Fehlerfall entweder elektrisch undurchlässig werden oder aber dadurch gekennzeichnet, dass der elektronische Wechselrichter einen Kurzschluss bilden. Auch ein plötzliches Leitendwerden (3,4,42) zur Steuerung seines Ausgangsstromes steuerbare ohne Ansteuerung ist nicht auszuschliessen. 4. Circuit arrangement according to one of claims 1 to 3, fault either become electrically impermeable or characterized in that the electronic inverter form a short circuit. A sudden becoming conductive (3,4,42) to control its output current controllable without activation cannot be ruled out. Halbleiter wie Thyristoren (18,19,39) oder Transistoren auf- 30 Die Erfindung ermöglicht eine solche signaltchnisch sichere weist. Ansteuerung von Stromverbrauchern ohne Relais mit einer rein Semiconductors such as thyristors (18, 19, 39) or transistors on 30 The invention enables such a signal-technically safe has. Control of electricity consumers without a relay with a pure 5. Schaltungsanordnung nach Anspruch 4, dadurch gekenn- elektronischen Schaltungsanordnung. Sie ist im kennzeichnenzeichnet, dass die Ansteuerung des elektronischen Wechselrich- den Teil des Anspruchs 1 beschrieben. 5. Circuit arrangement according to claim 4, characterized in electronic circuit arrangement. It is characterized in that the control of the electronic inverter is described in part of claim 1. ters (42) durch die Mikrorechner direkt über die Steuerelektro- Die in der erfindungsgemässen Schaltungsanordnung Verden der steuerbaren Halbleiter (39) erfolgt. wendeten steuerbaren Wechselrichter sind dabei für sich ters (42) by the microcomputers directly via the control electronics. The controllable semiconductors (39) are implemented in the circuit arrangement according to the invention. Controllable inverters used are in themselves 6. Schaltungsanordnung nach Anspruch 4, dadurch gekenn- bekannt. Sie werden u. a. zur Regelung von Asynchronmotoren zeichnet, dass die Ansteuerung des elektronischen Wechselrich- verwendet (siehe hierzu W. Leonhard, «Regelungin der elektri-ters (4) durch die Mikrorechner über Und-Glieder (24) erfolgt, sehen Antriebstechnik», Seite 154-157, Teubner-Verlag, Stutt-derenEingänge jeweils mit Ausgängen beider Mikrorechner (25, gart). 6. Circuit arrangement according to claim 4, thereby known. You will u. a. for the control of asynchronous motors is characterized by the fact that the control of the electronic inverter is used (see W. Leonhard, "Regulation in the electri-ters (4) by the microcomputers via AND elements (24), see drive technology", page 154-157 , Teubner-Verlag, Stuttgart-entrances with outputs of both microcomputers (25, gart). 26) und deren Ausgänge mit den Steuerelektroden der steuerba- 40 Die erfindungsgemässe Schaltungsanordnung lässt sich ohne ren Halbleiter (18) verbunden sind. besondere Zusatzmassnahmen in der Nähe der Stellglieder 26) and their outputs with the control electrodes of the controllable 40 The circuit arrangement according to the invention can be connected without a semiconductor (18). special additional measures near the actuators 7. Schaltungsanordnung nach Anspruch 6, dadurch gekenn- unterbringen, da die verwendeten Bauelemente, insbesondere zeichnet, dass die Mikrorechner Steuersignale ohne Sicherheits- wenn sie in Kunststoff eingegossen werden, weitgehend unemp-verantwortung über Oder-Glieder (23) an den elektronischen . findlich gegen schädliche Umwelteinflüsse sind. Neben den Wechselrichter (4) geben, deren Eingänge jeweils mit Ausgän- 43 Vorteilen, die eine indirekte Steuerung der Stellglieder mit sich gen beider Mikrorechner und deren Ausgänge mit Steuerelektro- bringt, werden noch weitere Vorteile durch die Verwendung des den steuerbarer Halbleiter (19) verbunden sind. steuerbaren Wechselrichters erzielt, die mit Relais entweder 7. Circuit arrangement according to claim 6, characterized in that the components used, in particular that the microcomputer control signals without security when they are cast in plastic, largely irresponsible via OR elements (23) to the electronic. are sensitive to harmful environmental influences. In addition to the inverters (4), the inputs of which each have 43 advantages, which brings indirect control of the actuators with them to both microcomputers and their outputs with control electronics, there are further advantages through the use of the controllable semiconductor (19). are connected. controllable inverter achieved with relays either 8. Schaltungsanordnung nach einem der vorstehenden überhaupt nicht oder nur mit zusätzlichem Aufwand erreicht Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass bei Ansteuerung werden können. So kann jetzt z. B. anstelle einer Tag/Nachteines Stromverbrauchers (8), der eine im wesentlichen ohmsche 50 Helligkeitsumschaltung von Signallaternen eine Spannungsrege-Last darstellt, ein Transformator (9) zwischen steuerbaren lung vorgenmommen werden, die zeitabhängig oder abhängig Wechselrichter (4) und Stromverbraucher (8) geschaltet ist. von der Umgebungshelligkeit erfolgt. Weichenantriebsmotoren 8. Circuit arrangement according to one of the preceding claims not achieved at all or only with additional effort, characterized in that can be controlled. So now z. B. instead of a day / night of a current consumer (8), which represents an essentially ohmic 50 brightness switchover from signal lamps a voltage rain load, a transformer (9) can be made between controllable lungs, which are time-dependent or dependent on inverters (4) and current consumers (8 ) is switched. depends on the ambient brightness. Point machine 9. Schaltungsanordnung nach einem der Ansprüche 1 bis 7, können mit niedriger Frequenz in Dreieckschaltung angelassen dadurch gekennzeichnet, dass bei Ansteuerung eines Stromver- werden, die bisher übliche Stern-Dreieck-Umschaltung kann brauchers (7), der eine im wesentlichen induktive Last darstellt, 55 entfallen. 9. Circuit arrangement according to one of claims 1 to 7, can be started at a low frequency in a delta connection, characterized in that when driving a current, the previously conventional star-delta switchover can be user (7), which represents an essentially inductive load , 55 omitted. eine Sicherung (14,15) oder ein Überstromschutzschalter im Besonders vielseitig kann die Schaltungsanordnung nach der a fuse (14, 15) or an overcurrent protection switch in the particularly versatile circuit arrangement according to the Gleichstromkreis liegt. Erfindung eingesetzt werden, wenn die redundant ausgebildete DC circuit is. Invention are used when the redundant trained 10. Schaltungsanordnung nach einem der Ansprüche 2 bis 9, Steuerschaltung, wie in Anspruch 2 angegeben, zwei Mikrorech-dadurch gekennzeichnet, dass die Mikrorechner zusätzliche Ein- ner enthält, welche alle Steuersignale parallel erarbeiten und gänge für Statusmeldungen der zu steuernden Stromverbraucher 60 miteinander vergleichen. Es ist dann möglich, mehrere Stellglie-besitzen und in der Lage sind, diese Statusmeldungen in Datente- der gemäss Anspruch 3 über einen gemeinsamen Datenkanal legramme umzusetzen und über eine Datenleitung an eine anzusteuern. Sämtliche Stellglieder einer Strecke lassen sich zentrale Steuerstelle auszugeben. dann mit einer einzigen Datenleitung und unter Versorgungsleitung betreiben. Durch Vergleich der erarbeiteten Steuersignale, 10. Circuit arrangement according to one of claims 2 to 9, control circuit, as specified in claim 2, two micro-characterized in that the micro-computer contains additional ones, which work out all control signals in parallel and compare gears for status reports of the power consumers 60 to be controlled . It is then possible to have several actuators and to be able to convert these status messages into data transmitters according to claim 3 via a common data channel and to control them via a data line. All control elements of a line can be issued by a central control point. then operate with a single data line and under a supply line. By comparing the control signals developed, 65 der nach gegenseitigem Datenaustausch in beiden Mikrorechnern durchgeführt wird, wird dabei das Verarbeitungsergebnis 65 which is carried out after mutual data exchange in both microcomputers becomes the processing result
CH506181A 1980-08-07 1981-08-06 Circuit arrangement for driving a current load in a failsafe fashion in terms of signalling technology CH658837A5 (en)

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