ARRANGEMENT WITH A REGULATION DEVICE WITH A REGULATED CIRCUIT, AND ANOTHER CIRCUIT CONNECTED TO THE FIRST ONE

Abstract: 1. An arrangement having a regulating device for regulating an electric voltage to a constant value with the assistance of a regulator (5) where the voltage (U1) to be maintained constant is fed via a regulated circuit (1) to a load (18) and at least one further circuit (2) is provided coupled to the regulated circuit (1) and to which a further load (27) is connected, where the control element (31) controlled by the regulator (5) is connected in series with all the circuits, where, in the further circuit (2) or one of the further circuits, in order to delimit the variation range of the voltage (U2) supplied to the further load (27) via the further circuit (2), a device is provided to form a mixed value from the output values (U1, U2) of the regulated circuit (1) and at least one further circuit (2), and the mixed value formed by this device is fed to the actual value input (51) of the regulator (5) where the device which serves to form a mixed value contains one voltage divider (15, 16, 25, 26) in respect of each supplied output voltage (U1, U2), and where the voltage dividers possess a common base (7, 7') and are connected to one another at their tappings, and where the voltage between the connection of the tappings and the common base (7, 7') is fed to the actual value input (51) of the regulator (5), characterised in that the output voltages (U1, U2) possess the opposite polarity to one another relative to the zero potential connected to a unipolar connection of the circuits, and that the common base (7, 7') is connected to the voltage carrying side of the output of the regulated circuit (1).

Description: Anordnung mit einer Regeleinrichtung mit einem geregelten Kreis und einem damit geo élten weiteren Kreis Die Erfindung bezieht sich auf eine Anordnung mit einer Regeleinrichtung zur Regelung einer physikalischen Grösse auf einen konstanten Wert mit Hilfe eines Reglers, wobei die konstant zu haltende Grösse Uber einen geregelten Kreis zu einem Verbraucher geführt ist und wenigstens ein mit dem geregelten Kreis gekoppeiter weiterer Kreis vorhanden ist, an den ein weiterer Verbraucher angeschlossen ist und wobei das vom Regler gesteuerte Stellglied allen Kreisen vorgeschaltet ist. Insbesondere ist die Anordnung ein nach dem Umrichterprinzip arbeitendes Stromversorgungsgerät mit mehreren Ausgangskrei- sen, von denen einer spannungsgeregelt, die anderen nur mit dem geregelten Kreis gekoppelt sind. Eine derartige Anordnung ist bereits aus der DE-AS 26 08 167 bekannt. Weiterhin ist aus der DE-AS 27 55 5i0 bereits eine Stromversorgungseinrichtung bekannt, die aus wenigstens zwei ausgangsseitig ohne Entkopplungsmittel parallelgeschalteten spannungsgeregelten Stromversorgungsgeräten besteht. Jedes Stromversorgungsgerät hat zusätzlich zum Hauptkreis einen Hilfskreis, in dem eine Leerlaufspannung erzeugt wird. Um eine ständige Betriebsbereitschaft und eine nahezu gleichmässige Lastaufteilung der beiden Stromversorgungsgeräte sicherzustellen, wird dem Istwerteingang des Reglers ein Mischwert, abgeleitet von der gemeinsamen Ausgangsspannung der beiden Stromversorgungsgeräte und der Leerlaufspannung des betreffenden Stromversorgungsgerätes zugeführt. Der Erfindung liegt dagegen die Aufgabe zugrunde, eine Anordnung mit einer Regeleinrichtung, bei der eine konstantzuhaltende Grosse über einen geregelten Kreis zu einem Verbraucher geführt ist und an wenigstens einen mit dem geregelten Kreis gekoppelten weiteren Kreis ein weiterer Verbraucher angeschlossen ist, derart zu ver vollkommnen, dass bei dynamischen Änderungen der Belastung des geregelten Kreises die Änderungen der Ausgangsgrösse wenigstens eines der Kreise, insbesondere eines der weiteren Kreise, ein vorgegebenes Mass nicht übersteigt. Insbesondere sollen dabei im Falle eines Lastabwurfs am geregelten Kreis Störungen an den Kreisen bzw. ein vorgegebenes Mass übersteigende Abweichungen vermieden werden. Gemäss der Erfindung wird die Anordnung zur Lösung dieser Aufgabe derart ausgebildet, dass bei dem weiteren Kreis bzw. bei einem der weiteren Kreise zur Begrenzung des Variationsbereiches der dem weiteren Verbraucher über den weiteren Kreis zugeführten physikalischen Grösse eine Einrichtung zur Bildung eines Mischwertes aus den Aus gangsgröBen des geregelten Kreises und wenigstens eines weiteren Kreises vorgesehen ist und dass der von dieser Einrichtung gebildete Mischwert dem Istwerteingang des Reglers zugeführt ist. Dabei wird der Istwert der geregelten Grösse mit einem aus dem anderen Kreis gewonnenen Istwert gemischt. Durch diese Massnahme ergibt sich der Vorteil, dass der dynamische Stellbereich des Reglers begrenzt wird. Vorteilhaft ist ferner, dass der Stellbereich je nach Zustand und dynamischem Vorgang selbsttätig so begrenzt wird, dass die Ausgangsgrösse des weiteren Kreises oder der weiteren Kreise einen vorgegebenen Tole ranzbereich nicht verlässt. Ein weiterer Vorteil besteht darin, dass sich der Einfluss von Belastungsänderungen ohne aufwendige Massnahmen zur Glättung der Ausgangsspannungen bzw. entsprechende Bemessung der Siebmittel wesentlich herabsetzen lässt. In weiterer Ausgestaltung der Erfindung wird die Anordnung derart ausgebildet, dass die physikalische Grösse eine elektrische Spannung ist, und dass die Einrichtung zur Bildung eines Mischwertes je zugeführter Ausgangsspannung einen Spannungsteiler enthält und dass die Spannungsteiler einen gemeinsamen Fusspunkt haben und an ihren Abgriffen miteinander verbunden sind und dass die zwischen der Verbindung der Abgriffe und dem gemeinsamen Fusspunkt liegende Spannung an den Istwerteingang des Reglers geführt ist. Dabei können die Zweige der Spannungsteiler, die zwischen gemeinsamem Fusspunkt und der Verbindung der Abgriffe liegen, zu einem gemeinsamen Zweig zusammengefasst sein. Der Istwert des geregelten Kreise kann mit einem oder mit mehreren Istwerten weiterer Kreise gemischt werden. Dabei werden im Falle der Mischung mit mehreren Istwerten nur solche Istwerte weiterer Kreise herangezogen, die unterein- ander die gleiche Polarität aufweisen. Haben die Ausgangsspannungen die gleiche Polarität in bezug auf das an einer einpoligen Verbindung der Kreise liegende Nullpotential, so liegt der gemeinsame Fusspunkt zweckmässigerweise am Nullpotential. Haben die Ausgangsspannungen dagegen die einander entgegengesetzte Polarität in bezug auf das an einer einpoligen Verbindung der Kreise liegende Nullpotential, so liegt der gemeinsame Fusspunkt zweckmässigerweise an der spannungsführenden Seite des Ausganges des geregelten Kreises. Ist die. Ausgangsspannung des weiteren Kreises von der Ausgangsspannung des geregelten Kreises verschieden, so wird der Regler zweckmässigerweise mit seinem Eingang für die Versorgungsspannung an den Ausgang des weiteren Kreises angeschlossen. Eine derartige Massnahme ist bei vergleichbaren Anordnungen ohne Begrenzung des Variationsbereiches nicht ohne weiteres möglich, da bei Lastabwurf an dem geregelten Kreis die Spannung am Ausgang des weiteren Kreises und damit auch die Versorgungsspannung des Reglers absinkt und dies dann so weit führen kann, dass der Regler mangels Versorgungsspannung die geregelte Spannung auf einem zu niedrigen Wert hält und, weil damit auch seine Versorgungsspannung zu niedrig bleibt, nicht mehr in den Normalzustand zurückkehren kann. Dieser Effekt wird bei der genannten Ausgestaltung der Erfindung in vorteilhafter Weise sicher vermieden. Bei einer Ausbildung des Reglers als Regler mit P-, PD; oder PED-Verhalten hat die Begrenzung des Stellbereiches besondere Vorteile gegenüber einer festen Begrenzung am Reglerausgang, da diese Regler dynamisch stark Uberschwingen können und durch die vorgeschlagene Massnahme die Begrenzung in Jedem Fall nicht stärker ausfällt als nötig. Die Spannungsteiler werden zweckmässigerweise derart ausgebildet, dass sie das gleiche dynamische Verhalten haben. Die Erfindung wird anhand der in den Fig. 1 und 2 gezeigten Ausführungsbeispiele sowie anhand der in den Fig. 3 und 4 dargestellten Diagramme näher er läutert. Fig. 1 und Fig. 2 zeigen jeweils eine Anordnung zur Regelung einer Spannung, bei der ein mit dem geregelten Kreis gekoppelter weiterer Kreis vorhanden ist, und zwar Fig. 1 für den Fall, dass die beiden Ausgangsspan nungen die gleiche Polarität gegenüber einem gemeinsamen Nullpotential haben und Fig. 2 für den Fall, dass die Polaritäten der Aus gangsspannungen gegenüber einem gemeinsamen Nullpotential verschieden sind. Weiterhin zeigen Fig. 3 die Wahl des Bezugspotentials für den Fall, dass die Ausgangsspannungen der Anordnung die gleiche Polarität haben und Fig. 4 für den Fall, dass die Polaritäten der Aus gangsspannungen unterschiedlich sind. Die in Fig. 1 gezeigte Anordnung enthält einen Eintakt Durchflussumrichtert bei dem der Transistor 31 als impulsbreitengesteuerter Schalter dient. Die ungeregelte Eingangs spannung Ue wird über den als Schalter betriebenen Transistor 31 der Primärwicklung 40 des Transformators 4 zugeführt. An den Sekundärwicklungen 41 und 42 des Transformators 4 liegen der geregelte Kreis 1 und der damit verkoppelte gleichsam mitgeregelte weitere Kreis 2. Die beiden Kreise 1 und 2 sind in gleicher Weise aufgebaut. Auf die Sekundärwicklung 41 bzw. 42 folgt eine Gleichrichterdiode 11 bzw. 21, der eine Freilaufdiode 12 bzw. 22 nachgeschaltet ist. Daran schliesst sich ein Siebglied mit einer Längsdrossel 13 bzw. 23 und einem Querkondensator 14 bzw. 24 an. Am Siebkondensator 14 bzw. 24 liegt die Ausgangsspannung U1 bzw. U2. Am Ausgang des geregelten Kreises 1 liegt der Verbraucher 18, der mit Hilfe des Schalters 17 abgetrennt bzw. abgeworfen werden kann. Der weitere Kreis 2 ist durch den weiteren Verbraucher 27 belastet. Ausserdem können noch zusätzliche weitere Kreise vorgesehen sein. Ein Beispiel hierfür ist der weitere Kreis mit der Wicklung 43. Der zur Istwert-Mischung herangezogene weitere Kreis enthält keinen Nachreg leer. Zusätzliche weitere#Kreise können dagegen mit Nachreglern versehen werden. Weiterhin können mehrere der weiteren Kreise an ei#n und dieselbe Transformatorwicklung angeschlossen sein. Der Regler 5, der den Stelltransistor 31 im Sinne einer Impulsbreitensteuerung steuert und der mit Hilfe des Taktgebers 6 taktsteuerbar ist, liegt mit seinem Eingang 52 für die Versorgungsspannung an der Ausgangsspannung U2. Der Istwerteingang 51 ist mit seinem einen Anschluss an eine Verbindung der Abgriffe der beiden Spannungsteiler 15, 16 und 25, 26 angeschlossen und liegt mit seinem anderen Anschluss am gemeinsamen Nullpotential der beiden einpolig miteinander verbundenen Ausgänge 10 und 20. Das Ausführungsbeisp.iel nach Fig. 2 unterscheidet sich von dem nach Fig. 1 dadurch, dass die Ausgänge 10', 20' derart einpolig miteinander verbunden sind, dass die Ausgangsspannungen Ul und U2,#bezogen auf das an der einpoligen Verbindung liegende gemeinsame Nullpotential, entgegengesetzt gepolt sind. Weiterhin ist der Istwerteingang des Reglers 5 mit seinem einen Anschluss an eine Verbindung der Abgriffe der Spannungsteiler 15, 16 und 25, 26 geführt und liegt mit seinem anderen Anschluss am spannungsführenden Anschluss des Ausgangs 20'. Dabei wird entsprechend Fig. 4 der Anschluss +5 V als Bezugspotential verwendet. Als Versorgungsspannung des Reglers fungiert die Spannung zwischen den Anschlüssen +5 V und -12 V. Auch die Istwertteiler sind auf den Anschluss +5 V bezogen. Bei den in den Fig. 1 und 2 gezeigten Einrichtungen ist der geregelte Kreis 1 für eine kleine Ausgangsspannung U1, z.B. 5 V, dimensioniert. Die Ausgangsspannung U2 des weiteren Kreises 2 ist grösser und beträgt z.B. 12 V. Mit dieser grösseren Ausgangsspannung U2 wird der Regler 5 versorgt. Wird der Schalter 17 geöffnet und dadurch der Verbraucher 18 vom Kreis 2 abgetrennt, so ändert sich -bedingt durch den dem Regler 5 zugeführten Mischwert der Spannungen U1 und U2 - die Spannung U2 nur unwesentlich. Der Regler arbeitet einwandfrei weiter. Die Teilwiderstände 15, i6 bzw. 25, 26 der Spannungstei ler können ohmsche Widerstände oder Scheinwiderstände, insbesondere Parallelschaltungen von Kondensatoren und Widerständen sein, die zugleich zur Siebung der Istwerte beitragen. Die Spannungsteiler sind dabei so ausgebildet, dass sie dasselbe dynamische Verhalten haben, d.h. dass ihre #ertragungsfunktionen, abgesehen von der Verstärkung, gleich sind. Das Mischungsverhältnis der beiden Istwerte wird zweckmässigerweise durch Bemessung der Innenwiderstände der Spannungsteiler festgelegt. Die Innenwiderstände der Spannungsteiler werden dabei derart bemessen, dass sich für die Istwerte ein bestimmtes Mischungsverhältnis ergibt. Unter einem Mischungsverhältnis der Istwerte ist im vorliegenden Zusammenhang nach Fig. 1 das Verhältnis des Innenwiderstandes des Teilers des weiteren Kreises zu dem des geregelten Kreises zu verstehen, wobei im Beispiel die Leerlaufspannungen der Teiler gleich sind. Bin Mischungsverhältnis der Istwerte von 3...6 reicht für viele Anwendungsfälle bereits aus und es ergibt sich dabei der Vorteil, dass die Regelung der Ausgangsgrösse des geregelten Kreises durch die Mischung der Istwerte nur unwesentlich beeinflusst wird. Wie aus den Fig. 3 und 4 hervorgeht, lässt sich die Erfindung durch eine entsprechende Wahl des Bezugspotentials des Reglers bei beliebigen Kombinationen der Polaritäten der beiden Kreise anwenden, wobei die Fig. 3 und 4 dies für den Fall der Spannungsregelung zeigen. Fig. 3 geht davon aus, dass die Ausgangsspannungen die gleiche Polarität aufweisen. Für diese beiden Fälle wird als Bezugspotential des Reglers das Nullpotential bzw. die auf null Volt liegende einpolige Verbindung der Ausgänge verwendet, wie dies bei dem in Fig. 1 gezeigten Ausführungsbeispiel der Fall ist. Fig. 4 zeigt die Wahl des Bezugspotentials für die Falle, in denen die beiden Ausgangsspannungen die entgegengesetzte Polarität haben. Als Bezugspotential dient derJenige Anschluss des Ausganges des geregelten Kreises, wie dies bei dem in Fig. 2 gezeigten Ausführungsbeispiel der Fall ist. Bei Mischung von Stromwerten ist entsprechend zu verfahren. Ferner ist die Anordnung in entsprechender Weise auch auf die Regelung anderer physikalischer GröBen wie Druck-Durchflussmenge usw. anwendbar, wobei die Istwertteiler an den entsprechenden Messfühlern angeschlossen werden können. Bei den in Fig. 1 und Fig. 2 gezeigten Anordnungen findet jeweils ein Eintakt-Durchflussumrichter Verwendung. Anstelle eines solchen Umrichters können auch andere Stromrichterschaltungen verwendet werden, bei denen mehrere Ausgangskreise, insbesondere induktiv miteinander gekoppelt sind und durch ein Stellglied gemeinsam beeinflusst werden. 7 Patentansprüche 4 Figuren

Claims: Patentansdniche 1. Anordnung mit einer Regeleinrichtung zur Regelung einer physikalischen Grösse auf einen konstanten Wert mit Hilfe eines Reglers, wobei die konstant zu haltende Grösse über einen geregelten Kreis zu einem Verbraucher geführt ist und wenigstens ein mit dem geregelten Kreis gekóppelter weiterer Kreis vorhanden ist, an den ein weiterer Verbraucher angeschlossen ist und wobei das vom Regler gesteuerte Stellglied allen Kreisen vorgeschaltet ist, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t , dass bei dem weiteren Kreis bzw. bei einem der weiteren Kreise zur Begrenzung des Variationsbereiches der dem weiteren Verbraucher (12) über den weiteren Kreis (2) zugeführten physikalischen Grösse eine Ein- richtung zur Bildung eines Mischwertes aus den Ausgangsgrössen des geregelten Kreises (1) und wenigstens eines weiteren Kreises (2) vorgesehen ist und dass der von dieser Einrichtung gebildete Mischwert dem Istwert eingang (51) des Reglers (5) zugeführt ist. 2. Anordnung nach Anspruch 1, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t , dass die physikalische Grösse eine elektrische Spannung ist, und dass die Einrichtung zur Bildung eines Mischwertes Je zugeführter Ausgangsspannung (U1, U2) einen Spannungsteiler (15, 16, 25, 26) enthält und dass die Spannungsteiler einen gemeinsamen Fusspunkt (7, 7') haben und an ihren Abgriffen miteinander verbunden sind und dass die zwischen der Verbindung der Abgriffe und dem gemeinsamen Fusspunkt (7, 7') liegende Spannung an den Istwerteingang (51) des Reglers (5) geführt ist. 3. Anordnung nach Anspruch 2, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t , dass für den Fall, dass die Ausgangsspannungen (U1, U2) die gleiche Polarität in bezug auf das an einer einpoligen Verbindung der Kreise liegende Nullpotential (OV) haben, der gemeinsame Fusspunkt (7) am Nullpotential (OV) liegt (Fig. 1). 4. Anordnung nach Anspruch 2, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t , dass für den Fall, dass die Ausgangsspannungen (U1, U2) die einander entgegengesetzte Polarität in bezug auf das an einer einpoligen Verbindung der Kreise liegende Nullpotential haben, der gemeinsame Fusspunkt (7') an der spannungsführenden Seite des Ausganges des geregelten Kreises liegt (Fig. 2). 5. Anordnung nach einem der Ansprüche 2 bis 4, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t , dass die Ausgangsspannung des weiteren Kreises von der Ausgangsspannung des geregelten Kreises (1) verschieden ist und dass der Regler (5) mit seinem Eingang (52) für die Versorgungsspannung an den Ausgang des weiteren Kreises (2) angeschlossen ist. 6. Anordnung nach einem der Ansprüche 1 bis 5, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t , dass der Regler (5) ein Regler mit P-, PD- oder PIL-Verhalten ist. 7. Anordnung nach einem der Ansprüche 2 bis 6, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t , dass die Spannungsteiler (15, 16; 25, 26) derart ausgebildet sind, dass sie das gleiche dynamische Verhalten haben.

Inventors: RAMBOLD, KLAUS, DIPL.-ING.
Applicants: SIEMENS AKTIENGESELLSCHAFT
Application year: 1981
Main classification: H02M3
IPC codes: H02M3