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DE1050421B - - Google Patents

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Publication number
DE1050421B
DE1050421B DENDAT1050421D DE1050421DA DE1050421B DE 1050421 B DE1050421 B DE 1050421B DE NDAT1050421 D DENDAT1050421 D DE NDAT1050421D DE 1050421D A DE1050421D A DE 1050421DA DE 1050421 B DE1050421 B DE 1050421B
Authority
DE
Germany
Prior art keywords
control
variable
current
converter
voltage
Prior art date
Legal status (The legal status 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 status listed.)
Pending
Application number
DENDAT1050421D
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German (de)
Publication date
Publication of DE1050421B publication Critical patent/DE1050421B/de
Pending legal-status Critical Current

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    • GPHYSICS
    • G05CONTROLLING; REGULATING
    • G05BCONTROL OR REGULATING SYSTEMS IN GENERAL; FUNCTIONAL ELEMENTS OF SUCH SYSTEMS; MONITORING OR TESTING ARRANGEMENTS FOR SUCH SYSTEMS OR ELEMENTS
    • G05B11/00Automatic controllers
    • G05B11/01Automatic controllers electric
    • G05B11/36Automatic controllers electric with provision for obtaining particular characteristics, e.g. proportional, integral, differential
    • GPHYSICS
    • G05CONTROLLING; REGULATING
    • G05BCONTROL OR REGULATING SYSTEMS IN GENERAL; FUNCTIONAL ELEMENTS OF SUCH SYSTEMS; MONITORING OR TESTING ARRANGEMENTS FOR SUCH SYSTEMS OR ELEMENTS
    • G05B24/00Open-loop automatic control systems not otherwise provided for
    • G05B24/02Open-loop automatic control systems not otherwise provided for electric

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  • Physics & Mathematics (AREA)
  • General Physics & Mathematics (AREA)
  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Automation & Control Theory (AREA)
  • Control Of Eletrric Generators (AREA)

Description

DEUTSCHESGERMAN

INTERNATIONALE KL.INTERNATIONAL KL. PATENTAMT G05f;gPATENT OFFICE G05f; g

L 19431 VIIIb/21 cL 19431 VIIIb / 21 c

ANMELDETAG: 22.juli1954REGISTRATION DATE: July 22, 1954

BEKANNTMACHUNG DER ANMELDUNG UND AUSGABE DERNOTICE THE REGISTRATION AND ISSUE OF THE

AU S LE GE S CHRI FT: 12. februar 1959AU S LE GE S CHRI FT: February 12, 1959

Die Erfindung bezieht sich auf eine Anordnung zur Erzielung einer punktsymmetrischen geknickten Kennlinie in elektrischen Anlagen. Solche Anordnungen werden z. B. in Regelkreisen als »elektrischer Anschlag« verwendet, um eine Übersteuerung des Reglers über einen vorgegebenen Schwellwert zu verhindern. Als zusätzliches Element in Regelkreisen, etwa zur Spannungsregelung, kann mit der elektrischen Schwellwertbildung ein Stromeinfluß eingeschleift werden, um eine Strombegrenzung zu erhalten, die eine Übersteuerung der Regelstrecke verhindert. Die bekannten Anordnungen dieser Art arbeiten meistens in der Weise, daß den Stellgliedern eine Zusatzgröße zugeführt wird, die von der zu begrenzenden Größe abhängig ist, wobei durch nichtlineare Schaltelemente und Gegenspannungen ein nichtlinearer Verlauf der Zusatzgröße erzwungen wird. Die ganze Anordnung wirkt dann auf die zu beeinflussende Größe oder eine von ihr abhängige Größe im begrenzenden Sinne.The invention relates to an arrangement for achieving a point-symmetrical bent Characteristic curve in electrical systems. Such arrangements are e.g. B. in control loops as »electrical Stop «is used to prevent the controller from being overridden above a specified threshold value. As an additional element in control loops, e.g. for voltage regulation, the electrical Threshold formation, a current influence can be looped in in order to obtain a current limitation, which prevents the controlled system from being overridden. The known arrangements of this kind usually work in such a way that the actuators are supplied with an additional variable that is to be limited by the Size is dependent, being due to non-linear switching elements and counter voltages non-linear course of the additional variable is enforced. The whole arrangement then acts on them influencing variable or a variable dependent on it in the limiting sense.

Die notwendige Kopplung von Steuersystem und Begrenzungssystem brachte bei den bekannten Anordnungen eine Rückwirkung des ersten auf das zweite, so daß der Schwellwert nicht genau festlag, sondern in Abhängigkeit von der Steuergröße schwankte. Außerdem wurden in den bekannten Anordnungen Elemente mit natürlichen geknickten Kennlinien verwendet (Trockengleichrichter, Dioden), deren Knickpunkte temperaturabhängig sind und der Alterung unterliegen. Es ist auch bekannt, zur Schwellwertbildung, wenn die Bedingung der Punktsymmetrie der Kennlinie nicht gestellt ist, magnetische Verstärker zu verwenden. Zu diesem Zweck wird die zu steuernde Größe oder ein ihr proportionaler Anteil über eine zusätzliche Steuerwicklung auf den magnetischen Verstärker zur Einwirkung gebracht. Zur Erzielung mehrerer Knickpunkte in der Kennlinie werden dabei mehrere magnetische Verstärker verwendet, die so geschaltet sind, daß jeder entsprechend seiner Aussteuerung einen Knickpunkt hervorruft. Mit diesen bekannten Anordnungen ist es jedoch nicht ohne weiteres möglich, punktsymmetrische geknickte Kennlinien zu erzielen und unter Wahrung dieser Symmetrie die Lage der Knickpunkte zu verändern. The necessary coupling of the control system and the limitation system brought about with the known arrangements a reaction of the first on the second, so that the threshold was not exactly fixed, but fluctuated depending on the control variable. In addition, in the known arrangements Elements with natural kinked characteristics are used (dry rectifiers, diodes), whose breakpoints are temperature-dependent and are subject to aging. It is also known to Threshold formation if the condition of point symmetry of the characteristic is not set, magnetic To use amplifier. The variable to be controlled or a proportion proportional to it is used for this purpose brought into effect on the magnetic amplifier via an additional control winding. Several magnetic amplifiers are used to achieve several break points in the characteristic curve. which are switched in such a way that each causes a break point according to its modulation. With these known arrangements, however, it is not readily possible to produce point-symmetrical kinks To achieve characteristic curves and to change the position of the break points while maintaining this symmetry.

Diese Nachteile lassen sich bei einer Anordnung zur Erzielung einer punktsymmetrischen geknickten Kennlinie in elektrischen Anlagen unter Verwendung zweier Steuergeneratoren mit mindestens in einem einseitig begrenzten Bereich linearer Kennlinien sowie einer Bürde, die von Ausgangs- und Steuerströmen durchflossen wird, dadurch vermeiden, daß nach der Erfindung die von der gemeinsamen Steuergröße der beiden Steuergeneratoren gegensinnig gesteuerten Anordnung zur Erzielung einer punktsymmetrischen geknickten Kennlinie in elektrischen AnlagenThese disadvantages can be resolved in an arrangement for achieving a point-symmetrical kink Characteristic curve in electrical systems using two control generators with at least one One-sided limited range of linear characteristics as well as a burden from output and control currents is traversed, thereby avoid that, according to the invention, the common control variable of the two control generators in opposite directions controlled arrangement to achieve a point-symmetrical kinked Characteristic curve in electrical systems

Anmelder:Applicant:

LICENTIA Patent -Verwaltungs - G. m. b. H.( Hamburg 36, Hohe Bleichen 22LICENTIA Patent -Verwaltungs - G. mb H. ( Hamburg 36, Hohe Bleichen 22

Dipl.-Ing. Werner Jentsch1 Berlin, ist als Erfinder genannt wordenDipl.-Ing. Werner Jentsch 1 Berlin, has been named as the inventor

Ausgangsgrößen zusammen mit der Steuergröße selbst derart über eine Bürde geleitet werden, daß die Bürdenspannung in einem vorgegebenen zum Nullpunkt punktsymmetrischen linearen Steuerbereich bis zum Knickpunkt verschwindet oder proportional anwächst. Output variables together with the control variable itself are passed over a burden in such a way that the Load voltage in a predetermined linear control range which is point symmetrical with respect to the zero point disappears at the break point or increases proportionally.

Die Zeichnung zeigt ein Ausführungsbeispiel der Erfindung. Die Fig. 3 zeigt einen gewünschten Zusammenhang allgemein zwischen der Eingangsgröße 0si und der Ausgangsgröße Θ β der Begrenzungsanordnung. Solange die Eingangsgröße kleiner als der vorgegebene Schwellwert bleibt, ist die Ausgangsgröße gleich Null. Erreicht sie dagegen in einer von beiden Richtungen diesen Schwellwert, so nimmt die Ausgangsgröße bei einem weiteren Anwachsen von Θ beispielsweise linear zu. Hierbei stellt <9S/ ein Maß für die Größe dar, die begrenzt werden soll. Θβ ist diejenige Größe, die diese Begrenzung durchzuführen hat, und gegebenenfalls, wie oben ausgeführt, als Zusatzgröße in Steuer- oder Regelkreisen anzusehen. Darüber hinaus wird noch die Forderung gestellt, daß diese Charakteristik selbst unabhängig von den elektrischen Größen ist, die mittelbar oder unmittelbar als Veränderliche auf die Anordnung einwirken.The drawing shows an embodiment of the invention. 3 shows a desired relationship in general between the input variable 0 si and the output variable Θ β of the limiting arrangement. As long as the input variable remains smaller than the specified threshold value, the output variable is equal to zero. If, on the other hand, it reaches this threshold value in one of both directions, the output variable increases, for example linearly, with a further increase in Θ $ ί. Here, <9 S / represents a measure of the size that is to be limited. Θβ is the variable that has to carry out this limitation and, if necessary, as explained above, to be regarded as an additional variable in control or regulation loops. In addition, the requirement is made that this characteristic itself is independent of the electrical quantities that directly or indirectly affect the arrangement as variables.

Eine Schaltung, die diese Bedingungen erfüllt, ist im Blockschaltbild in der Fig. 1 wiedergegeben. Darin bedeuten 11 und 12 Gleichstromwandler mit einer V-Charakteristik nach Fig. 2. Das können beispielsweise stromsteuernde Reihendrosseln sein, dieA circuit that satisfies these conditions, is shown in the block diagram in FIG. 1. 11 and 12 denote DC converters with a V characteristic according to FIG

809 749/289809 749/289

Claims (3)

jeweils zwei Vorerregerwicklungen mit den Windungszahlen n„ und wsi tragen. Der durch die Drossel 4 geglättete Hilfsstrom /„ fließt zum Zwecke der Nullpunktverschiebung über die Vorerregerwicklungen, wodurch der PunktP0 auf der Kennlinie der Fig. 2 eingestellt wird. Dadurch ist der Schwellwert festgelegt. Sind die Wandler 11 und 12 gleichartig aufgebaut und bzw. gleichdimensioniert, so wird auch P0 in beiden Wandlern an der gleichen Stelle festgelegt. Der positive Steuerstrom Jst, als Eingangsgröße im Begrenzungskreis und als vorzugsweise proportionales Maß für die zu begrenzende Größe, ruft in dem Wandler 11 eine der Nullpunktverschiebung gleichsinnige und in dem Wandler 12 der Nullpunktverschiebung gegensinnige zusätzliche Vorerregung hervor. Dadurch wird die gesamte Vorerregung des Wandlers 11 vergrößert und die des Wandlers 12 verkleinert; entsprechend wird der Ausgangsstrom von H-Zffl größer und der von Vl-Jg2 kleiner. Durch die Wahl der Windungszahl nst und rifj (nH ist die Windungszahl der Wechselstromwicklungen des Wandlers) in der Weise, daß J1 2 ist, wird erreicht, daß der Steuerstrom Jst gleich der Differenz der Ströme Jn und Jg2 ist. Bei Abweichung von diesem Windungszahlenverhältnis erhält man statt einer verschwindenden Bürdenspannung eine sich mit dem Steuerstrom proportional ändernde Bürdenspannung, jedoch mit anderem Proportionalitätsfaktor als beim Überschreiten des Schwellwertes. Die Fig. 4 und 5 zeigen die Verhältnisse für -5* <-! bzw. «a 2 n3t 1 na 2 Die Spannung über der Bürde 2 und damit der Bürdenstrom Jß ist daher gleich Null bzw. wächst linear, solange die obige Betrachtung zulässig ist, d.h. solange die gesamte Vorerregung jedes Gleichstromwandlers sein Vorzeichen behält bzw. solange jeder Wandler den gleichen linearen Bereich durchläuft. Es bleibt immer (Αι — /,«) — /* = 0 oder =A-Jst. 31 und 32 bedeuten Konstantspannungsquellen, die ein Negativwerden der Ausgangsspannungen der Wandler Ugl und Ug2 verhindern, wenn die Spannung an der Bürde in bezug auf einen Wandler negativ ist. Durch die Verwendung von durch eingeprägte Größen gesteuerten Generatoren, also beispielsweise von Gleichstromwandlern, ist die Forderung erfüllt, daß die Charakteristik der Gesamtanordnung unabhängig etwa von Gegenspannungen in der Bürde ist, da die Ausgangsströme der Wandler Jgi und Js2 eingeprägte Größen sind. Statt der Gleichstromwandler können auch andere Gleichstromverstärker verwendet werden, wie Verstärkerröhren oder Transistoren, spannungssteuernde magnetische Verstärker, Verstärkermaschinen oder Entladungsgefäße. Entscheidendes Merkmal der Erfindung ist die Subtraktion der sich mit der Steuergröße gegensinnig ändernden Ausgangsgröße innerhalb eines genau festgelegten Bereiches. Dieser Bereich darf von sonstigen veränderlichen Größen nicht abhängig sein. In diesem Bereich wird die Steuergröße entgegengeschaltet, so daß die gesamte Ausgangsgröße ver- a5 schwindet. Erst, wenn infolge Nichtlinearität die genannte subtrahierte Größe sich nicht mehr linear mit der Steuergröße ändert, verschwindet die gesamte Ausgangsgröße nicht mehr. Mittels Gegenkopplung, Spannungsteiler, Transformatoren usw. ist es immer zu erreichen, daß die notwendige Bemessung für die Steuer- und Ausgangsgrößen zur Erfüllung oben angegebener Gleichung vorgenommen werden kann. Wie an obigem Beispiel anschaulich dargelegt, ist bei Verwendung der Anordnung gemäß der Erfindung der Schwellwert unabhängig von Strömen, die noch außerdem über 2 gehen. Der so erzeugte zusätzliche Spannungsabfall, also der Potentialunterschied an den Widerstandsklemmen, hat auf den Schwellwert keinen Einfluß. Die Spannung an 2 wird bei der Schwellwertbildung gar nicht benötigt. Die an 2 erzeugte EMK bei der Schwellwertüberschreitung dient zur Einleitung von Maßnahmen zur Begrenzung der entsprechenden Größe. Bei gleichem Aufbau bzw. gleicher Bemessung der Steuergeneratoren arbeitet die Anordnung symmetrisch. Wird die Festlegung des Arbeitspunktes in beiden verschieden vorgenommen, kann man eine verschiedene Begrenzung in beiden Richtungen erreichen. 50 Sobald aber die vom Steuerstrom Jst herrührende Vorerregung gleich der vom Strom /„ herrührenden Durchflutung geworden ist, arbeitet der Wandler 12 auf dem linken Ast der V-Charakteristik. Der über die Bürde geführte Steuerstrom hebt jetzt nicht mehr die Differenz der Ströme Jgl und Jg2 auf, denn der Wandler 11 hat den vorher durchlaufenden linearen Bereich verlassen und auf einen anderen ebenfalls linearen Bereich übergewechselt. Mit über den Schwellwert hinauswachsendem Steuerstrom erfolgt ein linearer Anstieg des Bürdenstromes JB, jedoch auf jeden Fall mit einem Proportionalitätsfaktor A. Diese Betrachtungen gelten für beide Richtungen des Steuerstromes Jst. Das ist jedoch nicht durch die symmetrische V-Charakteristik bedingt. Letzteres erleichtert aber den Anschluß eines solchen Wandlers, der keinen bevorzugten Arbeitsbereich hat. Die Vorzeichenfestlegung für die Eingangsgröße ist willkürlich. Patentansprüche:each carry two pre-excitation windings with the number of turns n “and wsi. The auxiliary current / "smoothed by the choke 4 flows through the pre-excitation windings for the purpose of the zero point shift, whereby the point P0 is set on the characteristic curve of FIG. This defines the threshold value. If the transducers 11 and 12 are constructed in the same way and / or have the same dimensions, then P0 is also set at the same point in both transducers. The positive control current Jst, as an input variable in the limiting circuit and as a preferably proportional measure for the variable to be limited, causes additional pre-excitation in the transducer 11 in the same direction as the zero point shift and in the opposite direction in the transducer 12 in the zero point shift. As a result, the entire pre-excitation of the converter 11 is increased and that of the converter 12 is reduced; accordingly, the output current of H-Zffl increases and that of Vl-Jg2 decreases. By choosing the number of turns nst and rifj (nH is the number of turns of the alternating current windings of the converter) such that J1 is 2, it is achieved that the control current Jst is equal to the difference between the currents Jn and Jg2. In the event of a deviation from this number of turns ratio, instead of a negligible burden voltage, a burden voltage that changes proportionally with the control current is obtained, but with a different proportionality factor than when the threshold value is exceeded. 4 and 5 show the relationships for -5 * <-! or «a 2 n3t 1 na 2 The voltage across the burden 2 and thus the burden current Jß is therefore equal to zero or increases linearly as long as the above consideration is permissible, ie as long as the entire pre-excitation of each DC converter retains its sign or as long as each Converter passes through the same linear range. It always remains (Αι - /, «) - / * = 0 or = A-Jst. 31 and 32 denote constant voltage sources which prevent the output voltages of the converters Ugl and Ug2 from becoming negative when the voltage across the load is negative with respect to a converter. The use of generators controlled by impressed variables, for example direct current converters, fulfills the requirement that the characteristics of the overall arrangement are independent of counter voltages in the burden, since the output currents of converters Jgi and Js2 are impressed variables. Instead of the direct-current converter, other direct-current amplifiers can also be used, such as amplifier tubes or transistors, voltage-controlling magnetic amplifiers, amplifier machines or discharge vessels. The decisive feature of the invention is the subtraction of the output variable, which changes in opposite directions with the control variable, within a precisely defined range. This area must not be dependent on other variable parameters. In this area, the control variable is switched in the opposite direction, so that the entire output variable disappears. Only when, as a result of non-linearity, the subtracted variable mentioned no longer changes linearly with the control variable, does the entire output variable no longer disappear. By means of negative feedback, voltage dividers, transformers, etc., it can always be achieved that the necessary dimensioning for the control and output variables to fulfill the above equation can be carried out. As clearly shown in the example above, when the arrangement according to the invention is used, the threshold value is independent of currents which also exceed two. The additional voltage drop generated in this way, i.e. the potential difference at the resistance terminals, has no influence on the threshold value. The voltage at 2 is not required at all when generating the threshold. The EMF generated at 2 when the threshold value is exceeded serves to initiate measures to limit the corresponding size. With the same structure or the same dimensioning of the control generators, the arrangement works symmetrically. If the working point is determined differently in both directions, a different limitation can be achieved in both directions. 50 As soon as the pre-excitation resulting from the control current Jst has become equal to the flow rate resulting from the current I, the converter 12 works on the left branch of the V characteristic. The control current passed over the load no longer cancels out the difference between the currents Jgl and Jg2, because the converter 11 has left the linear range previously passed and switched to another likewise linear range. As the control current increases beyond the threshold value, there is a linear increase in the burden current JB, but in any case with a proportionality factor A. These considerations apply to both directions of the control current Jst. However, this is not due to the symmetrical V-characteristic. The latter, however, makes it easier to connect such a converter which does not have a preferred working area. The definition of the sign for the input variable is arbitrary. Patent claims: 1. Anordnung zur Erzielung einer punktsymmetrischen geknickten Kennlinie in elektrischen Anlagen unter Verwendung zweier Steuergeneratoren mit mindestens in einem einseitig begrenzten Bereich linearer Kennlinie, sowie einer Bürde, die von Ausgangs- und Steuerströmen durchflossen wird, dadurch gekennzeichnet, daß die von der gemeinsamen Steuergröße der beiden S teuer generatoren gegensinnig ge* steuerten Ausgangsgrößen zusammen mit der Steuergröße selbst derart über eine. Bürde geleitet werden, daß die Bürdenspannung in einem vorgegebenen zum Nullpunkt punktsymmetrischen linearen Steuerbereich bis zum Knickpunkt verschwindet oder proportional anwächst.1. Arrangement to achieve a point-symmetrical kinked characteristic in electrical Systems using two control generators with at least one on one side limited range of linear characteristic, as well as a burden from output and control currents is traversed, characterized in that the common control variable of the two expensive generators, output variables controlled in opposite directions together with the Control variable itself in such a way over a. Load that the load voltage in one predetermined linear control range point symmetrical to the zero point disappears up to the inflection point or increases proportionally. 2. Anordnung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß in einem Steuergenerator die2. Arrangement according to claim 1, characterized in that the in a control generator Vorerregungen oder Vorspannungen einer konstanten Steuergröße zur Schwellwertfestlegung zu der zu begrenzenden Steuergröße addiert, im anderen Generator subtrahiert werden.Pre-excitations or biases to a constant control variable for setting the threshold value added to the control variable to be limited, subtracted in the other generator. 3. Anordnung nach Anspruch 2, gekennzeichnet durch die Verwendung elektronischer, magne-3. Arrangement according to claim 2, characterized by the use of electronic, magnetic tischer oder Maschinenverstärker als Steuergeneratoren. tables or machine amplifiers as control generators. In Betracht gezogene Druckschriften: AEG-Mitteilungen, Bd. 41, 1951, Heft9/10, S.250/Considered publications: AEG-Mitteilungen, Vol. 41, 1951, Issue 9/10, p. 250 / Hierzu 1 Blatt Zeichnungen1 sheet of drawings © SOi 749/289 2.59© SOi 749/289 2.59
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Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE1261227B (en) * 1960-09-13 1968-02-15 Continental Elektronidustrie A Control device with a limit value controller
DE1297190B (en) * 1959-10-02 1969-06-12 Vevey Atel Const Mec Control device for a hydroelectric machine set

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