Anordnung zur Abschaltung eines Wechselrichters

Abstract

 Bei einem mindestens eine Entladungslampe speisenden Wechselrichter (W) ist eine Abschalteinrichtun (A) vorgesehen, die den Wechselrichter in Grenzfällen abschaltet und in diesem Zustand bis zu einem Lampenwechsel bleibt: Hierbei kippt die Abschalteinrichtung in den Normalzustand, da ein über eine Elektrode der Lampe geführter Überwachungsstromkreis unterbrochen wird. Um die Verluste möglichst niedrig zu halten, wird dieser Überwachungsstromkreis (R6, e11, e21, D7, R9) hochohmig bemessen und ein gesonderter Haltestromkreis (D6, R7, V4) vorgesehen, der in Steuerabhängigkeit von dem niedrigen Steuerstrom im Überwachungsstromkreis steht. Dieser Steuerstrom reicht dann im Abschaltfall auch beim Bruch einer Elektrode aus, um die Abschalteinrichtung im Abschaltzustand zu halten.

Beschreibung

[0001] Die Erfindung betrifft eine Anordnung zur Abschaltung eines Wechselrichters gemäß Oberbegriff von Anspruch 1.

[0002] Eine solche in der internationalen Patentanmeldung PCT/DE 82/00155 beschriebene Anordnung hat den Vorteil, daß die durch einen Störungsfall ausgelöste Abschaltung des Wechselrichters beim Entfernen der schadhaften Lampe aufgehoben wird, also keine gesonderte Netzabschaltung erforderlich ist. Hierbei muß jedoch der Uberwachungsstromkreis so bemessen sein, daß über ihn bei der niedrigsten in Betracht kommenden Speisespannung der erforderliche Mindesthaltestrom fließen kann, der über dem Rückkippgrenzwert liegt, bei dem die Abschalteinrichtung wieder in den Normalzustand zurückkippt.

[0003] Dieser Haltestrom verursacht nun im Normalbetrieb Zusatzverluste, die vor allem ins Gewicht fallen, wenn ein Widerstand des Überwachungskreises zu dem Umschwingkondensator des Wechselrichters parallel liegt. Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, diese Zusatzverluste zu reduzieren. Dies gelingt erfindungsgemäß bei einer Anordnung mit den Merkmalen nach Anspruch 1. Der Überwachungskreis kann somit umso hochohmiger bemessen werden, je größer die Empfindlichkeit des steuerbaren Widerstandes in dem Haltestromkreis ist.

[0004] Besonders vorteilhaft ist die Anwendung der Erfindung bei einem Wechselrichter, dessen Anschwingen von der Spannung an einem Startkondensator abhängt, der seinerseits an einem über den Üterwachungskreis geführten Spannungsteiler liegt und dessen Entladekreis geschlossen ist, wenn Sich die Abschalteinrichtung im Abschaltzustand befindet: Die Erfindung ermöglicht es hierbei, den Überwachungsstromkreis und den Haltestromkreis unabhängig voneinander so zu.bemessen, daß die Abschalteinrichtung nach einer Abschaltung auch bei der niedrigsten Speisespannung sicher in diesem Zustand bleibt, selbst wenn eine Elektrode in dem Überwachungsstromkreis gebrochen ist. Durch eine entsprechende Dimensionierung läßt sich dann das früher beobachtete intermittierende Abschalten und Neustarten des Wechselrichters vermeiden. Als Ursache dafür wurde nämlich ermittelt, daß der bei gebrochener Elektrode im Überwachungskreis fließende Strom zwar nicht bei allen in Betracht kommenden Speisespannungen zum Aufrechterhalten des Abschaltzustandes ausreichte, jedoch genügend groß war, um den Startkondensator auf den Ansprechwert des Wechselrichters aufzuladen.

[0005] Vorzugsweise ist der steuerbare Widerstand im Haltestromkreis ein Transistor, dessen Steuerkreis einem Widerstand im Überwachungsstromkreis parallel geschaltet ist. Ein derartiges Ausführungsbeispiel der Erfindung wird anhand der Figuren näher erläutert; es zeigen

FIG 1 ein Schaltbild der erfindungsgemäßen Anordnung und

FIG 2 die Relation verschiedener Grenzwerte.

[0006] Der mit W bezeichnete Wechselrichter wird über die Klemmen w1 mit einer Speisespannungsquelle von einem Hochsetzsteller H versorgt, der seinerseits an einem Wechselspannungsnetz N liegt. Zwischen den Klemmen w1, w2 liegen in Reihenschaltung die Transistoren V1, V2, die von einem Steuersatz S abwechselnd durchgesteuert werden. Letzterer enthält hierzu Sekundärwicklungen t2, t3 eines Sättigungstransformators T, dessen Primärwicklung t1 in Reihe mit einem Umschwingkondensator C1 und einem dazwischen liegenden Lastkreis parallel zu dem Transistor V1 angeordnet ist; der Lastkreis selbst besteht aus zwei parallel geschalteten, gleichartig aufgebauten Lampenstromkreisen, von denen jeder einen Serienresonanzkreis C01, L01; C02, L02 und die heizbaren Elektroden e11, e12; e21, e22 einer Entladungslampe E1, E2 enthält, wobei jeweils der Kondensator des Serienresonanzkreises zwischen den Elektroden einer Lampe angeordnet ist.

[0007] Die Betriebsfrequenz des Wechselrichters ist im wesentlichen durch den Sättigungstransformator T bestimmt und liegt etwas höher als die Resonanzfrequenz der in den Lampenstromkreisen liegenden Serienresonanzkreise.

[0008] Eine bistabile Abschalteinrichtung A sorgt für eine dauernde Abschaltung des Wechselrichters W, wenn das Zeitintegral des Stromes in einem der Lampenstromkreise einen vorgegebenen Grenzwert übersteigt. Hierzu enthält die bistabile Schalteinrichtung einen Thyristor V3, dessen Steuerstrecke über eine Schaltdiode D2 an einem Kondensator C5 liegt, der über einen Entladezweig mit dem Widerstand R4 und Diode D3 der Schaltstrecke des Thyristors.V3 parallel geschaltet ist. C5 ist einem Widerstand R3 parallel-geschaltet, der mit einem weiteren Wi-.. derstand R2 einen Spannungsteiler bildet, der über zwei Entkopplungsdioden D11, D12 an zwei Kondensatoren C41, C42 angeschlossen ist; diese Kondensatoren bilden jeweils mit einem Widerstand R11, R12 einen Spannungsteiler, an dem eine vom Strom in den Lampenstromkreisen abhängige Spannung auftritt; jeder Spannungsteiler liegt hierzu bei durchgesteuertem Transistor V2 des Wechselrichters parallel zu einer Drossel L01 bzw. L02 der Serienresonanzkreise. Wenn daher eine der Lampen nicht zündet, ihre Lampenstromkreise dann voraussetzungsgemäß im Resonanzbetrieb arbeiten, tritt an der zugehörigen Drossel und dem daran angeschlossenen Spannungsteiler eine so hohe Spannung auf, daß der Thyristor V3 der Abschalteinrichtung A nach einer gewissen Zeit durchgesteuert wird. V3 schließt dann über Diode D5 eine Sekundärwicklung t4 des Sättigungstransformators T-kurz, so daß der Wechselrichter nicht mehr schwingen kann. Der Lastkreis des Thyristors ist über einen Haltestromkreis an w1, w2 angeschlossen, wobei dieser Haltestromkreis in Reihenschaltung eine Diode D6, einen Widerstand R7 und einen Transistor V4 enthält. Ferner liegt der Thyristor V3 über einen Widerstand R10 im Entladekreis eines Startkondensators C3, dessen Spannung über eine Schaltdiode D4 dem Steuersatz S zugeführt ist: Wenn die Spannung an diesem Startkondensator einen durch diese Schaltdiode bestimmten Grenzwert erreicht, beginnt der Wechselrichter zu schwingen. Dieser Startkondensator liegt an einem Widerstand R5, der zusammen mit dem Widerstand R10 und dem Überwachungskreis an der Speisegleichspannung liegt; der Überwachungskreis enthält hierbei einen Widerstand R6, die Elektroden e11, e21, eine Diode D7 und einen Widerstand R9. Dem Widerstand R9 ist über einen Widerstand R8 die Steuerstrecke des Transistors V4 parallel geschaltet.

[0009] Da über den Überwachungskreis nicht mehr der Haltestrom zu fließen braucht, kann er und somit der ihn einschließende Spannungsteiler für C3 entsprechend hochohmig bemessen werden, so daß er im Normalbetrieb (wenn sich die Abschalteinrichtung im Normalzustand befindet) nur vernachlässigbar geringe Verluste verursacht. Der Spannungsteiler braucht dann lediglich so zu bemessen werden, daß an C3 bei der kleinsten in Betracht kommenden Speisespannung sowie bei intakten Elektroden der Anschwinggrenzwert der Spannung erreicht wird, vorausgesetzt, die Abschalteinrichtung befindet sich im Normalzustand. Die Empfindlichkeit des Transistors V4 und sein Steuerkreis sind dann so zu bemessen, daß der bei gebrochener Elektrode fließende, im wesentlichen konstante Strom ausreicht, um den Transistor in die Sättigung zu steuern, wobei vorausgesetzt ist, daß sich die Abschalteinrichtung A im Abschaltzustand befindet und der dann über den Haltestromkreis fließende Strom über dem Rückkippgrenzwert I_H1 der Abschalteinrichtung A liegt, also bei der niedrigsten in Betracht kommenden Speisespannung der erforderliche Mindesthaltestrom IH2 fließt.

[0010] In FIG 2 ist die Relation dieser Ströme und Strombereiche dargestellt: Die erste Zeile zeigt die Lage des Rückkippbereiches, der mit dem Rückkippgrenzwert I_H1 endet. Zeile 2 zeigt den Bereich der zulässigen Halteströme I_H, dessen Mindesthaltestrom I_H2 einen Sicherheitsabstand von dem Rückkippgrenzwert I_H1 hat.

[0011] Die dritte Zeile zeigt den Bereich der im Abschaltzustand von A möglichen Überwachungsströme I_B, der in den Rückkippbereich ragt. Transistor V4 sorgt jedoch dafür, daß selbst bei niedrigster Speisespannung und gebrochener Elektrode (Überwachungsstrom I_B2) im Haltestromkreis wenigstens der Mindesthaltestrom 1_H2 fließt.

[0012] Zeile 4 zeigt schließlich den Bereich der im Normalbetrieb über den Spannungsteiler von Startkondensator C3 fließenden Überwachungsströme I_B. Dieser Spannungsteiler ist so bemessen, daß der Maximalwert I_B1 des Überwachungsstromes unter dem Mindestansprechwert I_B2 liegt, V4 also im Normalbetrieb praktisch sperrt.

Ansprüche

1. Anordnung zur Abschaltung eines Wechselrichters (W), der mindestens einen Lampenstromkreis mit einer Entladungslampe (E1, E2) mit heizbaren Elektroden (e11 bis e22) speist, mit einer bistabilen Abschalteinrichtung (A), die in den Abschaltzustand kippt und den Wechselrichter abschaltet, wenn das Stromintegral in einem Lampenstromkreis einen Abschaltgrenzwert'erreicht, und die in diesem Abschaltzustand abhängig von einem Überwachungsstrom (I_B) in einem Überwachungsstromkreis (R6, e11, e21, D7, R9) gehalten wird, und die in ihren Normalzustand zurückkippt, wenn der über sie fließende Haltestrom (I_H) einen Rückkippgrenzwert (I_H1) unterschreitet, wobei in dem Überwachungsstromkreis eine Reihenschaltung je einer Elektrode (e11, e21) jeder Lampe liegt, dadurch gekennzeichnet , daß für den Haltestrom (I_H) der Abschalteinrichtung (A) ein gesonderter Haltestromkreis (D6, R7, V4) mit einem steuerbaren Widerstand (V4) vorgesehen und der Überwachungsstromkreis (R6, e11, e21, D7, R9) nur für den Überwachungsstrom (I_B) bemessen ist, und daß der steuerbare Widerstand (V4) so in Steuerabhängigkeit von diesem Überwachungsstrom (I_B) steht, daß über den Haltestromkreis ein Haltestrom ausreichender Größe nur fließen kann, wenn sich die Abschalteinrichtung (A) im Abschaltzustand befindet.

2. Anordnung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet , daß der Überwachungsstromkreis (R6, e11, e21, D7, R9) mit weiteren Widerständen (R10, R5) einen Spannungsteiler bildet, an den ein Startkondensator (C3) angeschlossen ist, dessen Entladekreis im Abschaltzustand der Abschalteinrichtung (A) geschlossen ist, und von dessen Spannung das Anschwingen des Wechselrichters (W) abhängt.

3.. Anordnung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet , daß der Spannungsteiler (R6, e11, e21, D7, R9, R10, R5) so bemessen ist, daß der im Normalbetrieb bei der maximal in Betracht kommenden Speisespannung und bei intakten Elektroden über ihn fließende Maximalwert (I_B1) des Überwachungsstromes (I_B) unter dem Mindestansprechwert (I_B2) liegt, der bei einer gebrochenen Elektrode und kleinster Speisespannung über den Überwachungsstromkreis (R6, e11, e21, D7, R9) fließt, wenn sich die Abschalteinrichtung (A) im Abschaltzustand befindet und der einen ausreichenden Haltestrom zur Folge hat.

4. Anordnung nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet , daß der Haltestromkreis (D6, R7, V4) die Reihenschaltung eines Widerstandes (R7) und eines Transistors (V4) enthält, und daß der Steuerkreis des Transistors (V4) einem Widerstand (R9) im Überwachungsstromkreis (R6, e11, e21; D7, R9) parallel liegt.

5. Anordnung nach Anspruch 4, gekennzeichnet durch eine solche Bemessung des Steuerkreises des Transistors (V4) im Haltestromkreis, daß dieser Transistor (V4) bereits in der Sättigung arbeitet, wenn der Überwachungsstrom bei gebrochener Elektrode gleich oder größer als der Mindestansprechwert (I_B2) ist, wenn sich die Abschalteinrichtung (A) im Abschaltzustand befindet.

Zeichnung