DE1170058B

DE1170058B - Circuit for phase shifting as a function of an alternating control voltage

Info

Publication number: DE1170058B
Application number: DEV17847A
Authority: DE
Inventors: Milos Halouska; Karel Ezr
Original assignee: Vyzkumny Ustav Obrabecich Stroju a Obrabeni
Current assignee: Vyzkumny Ustav Obrabecich Stroju a Obrabeni
Priority date: 1959-01-20
Filing date: 1960-01-08
Publication date: 1964-05-14
Also published as: CH376177A; FR1245226A; GB897348A

Description

BUNDESREPUBLIK DEUTSCHLAND DEUTSCHES -^W^S PATENTAMTFEDERAL REPUBLIC OF GERMANY GERMAN - ^ W ^ S PATENT OFFICE

AUSLEGESCHRIFTEDITORIAL

Internat. KI.: H 02 jBoarding school KI .: H 02 j

Nummer:
Aktenzeichen:
Anmeldetag:
Auslegetag:Number:
File number:
Registration date:
Display day:

Deutsche Kl.: 21 d2- 42/01 German class: 21 d2- 42/01

V 17847 VIII b / 21 d2V 17847 VIII b / 21 d2

8. Januar 1960January 8, 1960

14. Mai 1964May 14, 1964

Die Erfindung betrifft eine Schaltung für Phasenverschiebung in Abhängigkeit von einer Steuerwechselspannung. Für verschiedene Schaltungen in der Industrieelektronik sind Kreise erwünscht, die die Phase mittels einer Wechselspannung gleicher Frequenz um einen größeren Phasenwinkel als ± 90° ohne Zeitverzögerung und Verzerrung verdrehen. Bei den bekannten Schaltungen, wo die Phasenverschiebung entweder durch Änderung der Selbstinduktion oder des Widerstandes geschieht, ist die Phasenverschiebung in der Regel kleiner als ±90° und wird manchmal mit großer Verspätung und Verzerrung erzielt.The invention relates to a circuit for phase shifting as a function of an AC control voltage. For various circuits in industrial electronics, circles are desired that the phase by means of an alternating voltage of the same frequency by a phase angle greater than ± 90 ° Twist without time delay and distortion. In the known circuits where the phase shift happening either by changing the self-induction or the resistance is the phase shift usually smaller than ± 90 ° and is sometimes produced with great delay and distortion achieved.

So ist eine Schaltung bekannt, mit der die von zwei Hälften der Sekundärwicklung eines Hochfrequenztransformators gelieferten Spannungen, die wegen Unsymmetrie der Wicklungen ungleich sein können, abgeglichen werden können. Die hierzu erforderlichen Phasenverschiebungen halten sich jedoch in engen Grenzen. Größere Verschiebungen sind mit dieser bekannten Schaltung, die zwei hintereinanderliegende Scheinwiderstände aufweist, die so bemessen sind, daß bei Veränderung des Kondensators des einen Scheinwiderstandes sich die Phase der Ausgangsspannung ändert, nicht möglich. Bei einer anderen bekannten Anordnung für die Gittersteuerung elektrischer Gasentladungsstrecken besitzt der Gittertransformator zwei Sekundärwicklungen, denen je ein System aus in Reihe geschalteter Drosselspule, ohmschem Widerstand und Gleichrichter parallel geschaltet ist, wobei die Induktivität der Drosseln unterschiedlich und veränderbar ist, so daß als Steuersignal die in bestimmter Weise an den Widerständen abgenommene Differenzspannung verwendet werden kann. Bei diesen bekannten Einrichtungen wird die Phasenverschiebung also durch eine Änderung der Induktivität erzielt und ist daher entsprechend beschränkt.Thus, a circuit is known with which the two halves of the secondary winding of a high-frequency transformer supplied voltages, which can be unequal due to asymmetry of the windings, can be matched. The phase shifts required for this, however, are maintained narrow limits. Larger shifts are with this known circuit, the two consecutive Has apparent resistances which are dimensioned so that when the capacitor changes an impedance, the phase of the output voltage changes is not possible. With another The grid transformer has known arrangement for the grid control of electrical gas discharge paths two secondary windings, each with a system consisting of a series-connected choke coil, ohmic resistor and rectifier is connected in parallel, the inductance of the chokes is different and changeable, so that the control signal in a certain way at the resistors removed differential voltage can be used. In these known facilities the phase shift is thus achieved by changing the inductance and is therefore corresponding limited.

Es ist mit ähnlichen Mitteln auch bereits eine Phasenverschiebung von 180° oder mehr erreicht worden, allerdings nur bei Drei- und Mehrphasennetzen. So ist eine Phasenregelschaltung bekannt, die aus einer symmetrischen mehrphasigen Spannungsquelle gespeist wird und bei der zwischen je zwei entsprechend der zyklischen Phasenfolge benachbarten Eingangsklemmen ein fester und ein veränderlicher Blindwiderstand in Reihe geschaltet sind. Die phasenverschobenen Spannungen können an den jeweiligen Verbindungspunkten zwischen den festen und den veränderlichen Blindwiderständen abgenommen werden. Um einen großen Verschiebungswinkel zu erhalten, weist der veränderliche Blindwiderstand Schaltung für Phasenverschiebung in
Abhängigkeit von einer SteuerwechselspannungA phase shift of 180 ° or more has already been achieved with similar means, but only in three-phase and multi-phase networks. A phase control circuit is known which is fed from a symmetrical multiphase voltage source and in which a fixed and a variable reactance are connected in series between two input terminals that are adjacent according to the cyclical phase sequence. The phase-shifted voltages can be picked up at the respective connection points between the fixed and variable reactances. In order to obtain a large shift angle, the variable reactance has circuit for phase shift in
Dependence on an alternating control voltage

Anmelder:Applicant:

Vyzkumny ustav obräbScich strojü a obräbSni,
ίο ^Prag Vyzkumny ustav obräbScich strojü a obräbSni,
ίο ^Pra g

Vertreter:Representative:

Dipl.-Ing. A. Spreer, Patentanwalt,Dipl.-Ing. A. Spreer, patent attorney,

Göttingen, Groner Str. 37Göttingen, Groner Str. 37

Als Erfinder benannt:
Milos Halouska,
Karel Ezr, PragNamed as inventor:
Milos Halouska,
Karel Ezr, Prague

Beanspruchte Priorität:Claimed priority:

Tschechoslowakei vom 20. Januar 1959 (377) - -Czechoslovakia January 20, 1959 (377) - -

einen festen Kondensator und eine veränderliche Drosselspule auf, deren Blindwiderstand von einem nahezu unendlich großen Wert bis zu kleineren induktiven Werten so verstellbar ist, daß sich ein resultierender Blindwiderstand kapazitiver Art ergibt. Diese bekannte Schaltung führt aber nur bei drei- und mehrphasigen Speisespannungsquellen zum Erfolg.a fixed capacitor and a variable choke coil, the reactance of which is controlled by a almost infinitely large value down to smaller inductive values is adjustable so that a resulting reactance of a capacitive nature. This known circuit only leads to three- and multi-phase supply voltage sources to success.

Um auch bei einer Wechselspannung zu einer über 90° hinausgehenden Phasenverschiebung zu gelangen, sieht die Erfindung vor, daß die Steuerspannung nach Gleichrichtung zwei Diodenschalterpaaren zugeführt wird, die durch eine aus einer Bezugsspannung abgeleitete Hilfsspannung gesteuert werden, wobei je eine Diode der beiden Diodenpaare derart geschaltet ist, daß sie das Steuersignal erst dann durchläßt, wenn die Hilfsspannung eine solche Phase besitzt, daß durch die Diode ein Strom von entgegengesetzter Richtung wie der Strom der Steuerspannung fließt, wodurch am Austritt des Stromkreises eine der Steuerspannung in bezug auf die Amplitude proportionale Spannung entsteht, die von einer mit der Steuerspannung phasengleichen und aus der gleichen Bezugsspannung gebildeten Hilfs-In order to achieve a phase shift beyond 90 ° even with an alternating voltage, the invention provides that the control voltage after rectification two pairs of diode switches is supplied, which is controlled by an auxiliary voltage derived from a reference voltage be, with one diode of the two pairs of diodes is connected in such a way that they only receive the control signal then lets through when the auxiliary voltage has such a phase that a current of opposite direction as the current of the control voltage flows, thereby leaving the circuit a voltage which is proportional to the control voltage with respect to the amplitude and which is produced by an auxiliary power supply in phase with the control voltage and formed from the same reference voltage

409 589/176409 589/176

spannung subtrahiert einen Spannungsunterschied ergibt, der vektoriell mit einer weiteren, in der Phase um 90° gegenüber der Hilfsspannung verschobenen Spannung zusammengesetzt wird, die am Diagonalzweig einer durch die Steuerspannung betätigten Phasenbrücke entsteht. Mit der neuen Anordnung kann praktisch jede Phasenverschiebung bei einer Wechselspannung ohne wesentliche Verzögerung erhalten werden. Die Schaltung kann unter anderem ten Richtung wie der Strom des Eingangssignals E₀". Bei umgekehrter Polarität des Hilfssignals läßt die Diode D 4 keinen Strom durch, und es kommt somit auch kein Eintrittssignal in den Austritt. Der Kreis wählt also von der gleichgerichteten Spannung entweder nur die ungeraden oder nur die geraden Halbwellen aus, und zwar je nach der Phase der Hilfsspannung Ul. voltage subtracted results in a voltage difference which is vectorially combined with a further voltage shifted in phase by 90 ° with respect to the auxiliary voltage, which arises at the diagonal branch of a phase bridge actuated by the control voltage. With the new arrangement, virtually any phase shift in an AC voltage can be obtained without significant delay. The circuit can, among other things, have the same direction as the current of the input signal E ₀ ". If the polarity of the auxiliary signal is reversed, the diode D 4 does not allow any current to pass through, and there is thus no entry signal into the outlet. The circuit therefore chooses either from the rectified voltage only the odd or only the even half-waves, depending on the phase of the auxiliary voltage Ul.

Die beiden Grundschaltungen gemäß F i g. 2 und 3 mit besonderem Vorteil bei einer Steueranordnung io dienen nun zum Aufbau der erfindungsgemäßen für eine selbsttätige Konturkopier-Fräsmaschine ver- Schaltung, die in F i g. 4 dargestellt ist. Dabei werdenThe two basic circuits according to FIG. 2 and 3, with particular advantage in the case of a control arrangement io, are now used to build the invention for an automatic contour copying milling machine circuit that is shown in FIG. 4 is shown. Be there

beide SchalterKl und Kl in Fig. 2 durch Schalter nach F i g. 3 ersetzt. Durch verschiedene Phasen der Hilfsspannung erzielt man die erforderliche Spannung E₂ (Fig. 1) der gewünschten Eigenschaften. Die SpannungE₁ (Fig. 1) gewinnt man aus einem weiter unten beschriebenen Potentiometer P, das aus einer gemeinsamen Quelle wie die Steuerspannung E₀' gespeist wird. Die Spannung Ε._λ erzielt man schliefrlieh dadurch, daß man die Steuerspannung um 90° verschiebt.both switches Kl and Kl in Fig. 2 by switches according to F i g. 3 replaced. _{The required voltage E 2} (Fig. 1) of the desired properties is achieved through different phases of the auxiliary voltage. The voltage E ₁ (Fig. 1) is obtained from a potentiometer P described below, which is fed from a common source such as the control voltage E ₀ '. The tension Ε. _λ is finally achieved by shifting the control voltage by 90 °.

Die in Fig. 4 gezeigte erfindungsgemäße Schaltung weist im wesentlichen die in F i g. 2 und 3 dargestellten Teilschaltungen auf. Die Steuerspannung E₀' The circuit according to the invention shown in FIG. 4 essentially has the circuit shown in FIG. 2 and 3 shown subcircuits. The control voltage E ₀ '

werden, die immer die gleiche Phase besitzt wie E₁, 25 führt über TR1 einerseits zu zwei Diodenschalter- und gleichzeitig soll eine weitere Spannung E₃ addiert paaren D 3, D 4 und DS, D6, aus denen man den werden, die um 90° gegenüber E₁ verschoben ist. Vektor E₂ gewinnt, andererseits zu einem Phasenver-Nach Zusammensetzung dieser drei Vektoren be- schiebungskreis Rl, Cl und Rl, Cl, in dem man kommt man den resultierenden Vektor E, der gegen- den Spannungsvektor E₃ erzielt. Die Bezugsspanüber E₁ um den Winkel φ verschoben ist. Dieser soll 30 nung E₀, die aus der gleichen Quelle kommt, führt einer Steuerspannung E₀ proportional sein. Es be- einerseits zu einem Potentiometer P, von dem der steht die Aufgabe, die Vektoren E₁, E₂, E₃ zu er- Vektor E₁ abgeleitet wird, andererseits zu einem zielen. Es muß betont werden, daß die Vektoren E₂ Hilfstransformator TR1, dessen Spannung U₂ beide und E₃ der Größe nach der Eingangs-Steuerspan- Diodenschalter steuert. Durch Zusammensetzung von nung E₀ proportional sind, bei deren Verschiebung 35 E₁, E₂, E₃ erzielt man die resultierende Spannung E, which always has the same phase as E ₁ , 25 leads via TR 1 on the one hand to two diode switches - and at the same time a further voltage E _{3 is to be} added pair D 3, D 4 and DS, D6, from which one becomes the one around 90 ° with respect to E _{1 is} shifted. Vector E ₂ wins, on the other hand to a phase shift. Composition of these three vectors, shift circle Rl, Cl and Rl, Cl, in which one arrives at the resulting vector E, which is obtained against the voltage vector E ₃ . The reference chip is shifted over E ₁ by the angle φ . This is to 30 voltage E _0, which comes from the same source, to a control voltage E ₀ be proportional. On the one hand it leads to a potentiometer P, from which the task is to derive the vectors E ₁ , E ₂ , E ₃ to- vector E ₁ , on the other hand to a target. It must be emphasized that the vectors E ₂ auxiliary transformer TR1, whose voltage U ₂ controls both and E ₃ according to the size of the input control voltage diode switch. By composing voltage E _{0 are} proportional, when shifting 35 E ₁ , E ₂ , E ₃ one obtains the resulting voltage E,

wendet werden.be turned.

Die Erfindung wird nachfolgend an Hand schematischer Zeichnungen an einem Ausführungsbeispiel näher erläutert. DieThe invention is illustrated more schematically below on the basis of hand Drawings explained in more detail using an exemplary embodiment. the

Fig. 1 bis 3 zeigen ein Diagramm und Schaltschemen, welche die Grundlage der erfindungsgemäßen Schaltung erläutern, während1 to 3 show a diagram and circuit diagrams which form the basis of the invention Explain circuit while

Fig. 4 ein Anwendungsbeispiel der erfindungsgemäßen Schaltung zeigt.Fig. 4 shows an application example of the circuit according to the invention.

An dem in Fig. 1 wiedergegebenen Vektordiagramm soll das der Erfindung zugrundeliegende Prinzip näher erläutert werden. Hiernach soll von einer Spannung E₁ eine Spannung E₂ subtrahiertThe principle on which the invention is based is to be explained in more detail using the vector diagram reproduced in FIG. According to this, a voltage E _{2 is to be} subtracted _{from a voltage E 1}

um ± 180° sich jedoch E₃ um 180° ändert, während die Phase von E₂ unverändert bleibt. _{however, E 3} changes by 180 ° by ± 180 °, while the phase of E ₂ remains unchanged.

Es soll nun an Hand der Schaltung gemäß Fig. 2 beschrieben werden, wie die Spannung E₂ erzielt werden kann. Das Eingangssignal E₀' wird der Primärseite eines Transformators TR1 zugeführt, an dessen Sekundärseite ein Zweiweggleichrichter D1, D 2 angeschaltet ist, der das Signal gleichrichtet. Das so gleichgerichtete Signal E₀" ist wie üblich halbsinusförmig und wird zwei Schaltern Kl, Kl zu- geführt. Der Schalter Kl läßt alle ungeraden Halbwellen des gleichgerichteten Signals durch und der Schalter Kl alle geraden Halbwellen. Die Signale beider Schalter werden wieder zusammengeführt, und man erzielt am Ausgang der Schaltung wieder eine Wechselspannung gleicher Form wie am Eingang, die jedoch von der Phase der Eintrittsspannung unabhängig ist. Das Schalten kann entweder mechanisch oder elektrisch ausgeführt werden.It will now be described with reference to the circuit according to FIG. 2 how the voltage E ₂ can be achieved. The input signal E ₀ 'is fed to the primary side of a transformer TR1 , on the secondary side of which a full-wave rectifier D1, D 2 is connected, which rectifies the signal. The thus-rectified signal E ₀ "is, as usual, semi-sinusoidal and two switches Kl, Kl to-run. The switch Kl can all odd half cycles of the rectified signal, and the switch Kl all the even half cycles. The signals of both switches are brought together again and an alternating voltage of the same form as at the input is achieved at the output of the circuit, but this is independent of the phase of the input voltage.The switching can be carried out either mechanically or electrically.

In Fig. 3 ist ein Schalter, wie er für die Erfindung verwendet werden soll, dargestellt. Als Schalter werden hier Dioden D 3, D 4 verwendet, die durch die Spannung eines Hilfstransformators TRl gesteuert werden, der durch eine Spannung E₀ gleicher Frequenz wie die dem Schalter zugeführte Eingangsspannung E₀" gespeist wird. Die Wirkungsweise ist die folgende:In Fig. 3, a switch as it is to be used for the invention is shown. The switches used here are diodes D 3, D 4 which are controlled by the voltage of an auxiliary transformer TR1, which is fed by a voltage E _{0 of the} same frequency as the input voltage E ₀ "supplied to the switch. The mode of operation is as follows:

Das gleichgerichteteSignal E₀" kommt zur Diode D 3, welche es durchläßt. Die Diode D 4 ist so geschaltet, daß sie das Signal nicht durchläßt und dessen Durchgang nur dann gestattet, wenn die Hilfsspannung Ul eine solche Phase besitzt, daß durch die Diode D 4 ein Strom fließt, und zwar von einer entgegengesetzweiche man dem Gitter eines Kathodenfolgers zuführt mit einem Transformatorausgang, an dessen Sekundärwicklung man das Ausgangssignal für weitere Anwendung abnehmen kann.The rectified _{signal E 0} "comes to the diode D 3, which lets it through. The diode D 4 is connected in such a way that it does not let the signal through and allows its passage only when the auxiliary voltage Ul has such a phase that the diode D 4 a current flows from an opposing switch that is fed to the grid of a cathode follower with a transformer output, at the secondary winding of which the output signal can be picked up for further use.

Der beschriebene Kreis wurde als Teil einer Anordnung für selbsttätiges Konturkopieren verwendet, er kann allerdings auch für eine Reihe anderer Anordnungen Verwendung finden.The circle described was used as part of an arrangement for automatic contour copying, however, it can also be used for a number of other arrangements.

Claims

Claim:

Circuit for phase shifting as a function of an alternating control voltage, characterized in that the alternating control voltage (E ₀ ') is fed to two pairs of diode switches after rectification by two diodes (D 1, D 2), the latter (D 4, D 3 and D 5, D 6) can be controlled by an auxiliary voltage (U ₂ ) derived from a reference voltage (E ₀ ) and one diode (D 4, D 6) of the two pairs of diodes (D 3, D 4 and D 5, D 6) is connected in this way that it only lets through the control signal when the auxiliary voltage (U ₂ ) has such a phase that a current of the opposite direction as the current of the control voltage (E ₀ ') flows through the diode (D 4, D 6), whereby At the exit of the circuit, a voltage (E ₂ ) proportional to the control voltage with respect to the amplitude arises, which subtracts a voltage from an auxiliary voltage (E ₁ ) in phase with the control voltage and formed from the same reference voltage (E _0).

difference (E ₁ to E ₂ ) results, which is obtained vectorially with another on the diagonal branch of a phase bridge (Rl, Cl; Rl, Cl) actuated by the control voltage (E ₀ ') and in phase by 90 ° compared to the auxiliary voltage (E ₁ ) shifted voltage (E ₃ ) is composed.

Considered publications: German Patent Nos. 625 974, 676 128, 932,709173,1026 849;
Raschkowitsch, "phase angle modulation",

Lpz. (1952);
Müller, "Phase control for measuring purposes"

(1949).

1 sheet of drawings