[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.
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
(IB) in einem Überwachungsstromkreis (R6, e11, e21, D7, R9) gehalten wird, und die in
ihren Normalzustand zurückkippt, wenn der über sie fließende Haltestrom (IH) einen Rückkippgrenzwert (IH1) unterschreitet, wobei in dem Überwachungsstromkreis eine Reihenschaltung je einer
Elektrode (e11, e21) jeder Lampe liegt, dadurch gekennzeichnet , daß für den Haltestrom
(IH) 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 (IB) bemessen ist, und daß der steuerbare Widerstand (V4) so in Steuerabhängigkeit von
diesem Überwachungsstrom (IB) 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 (IB1) des Überwachungsstromes (IB) unter dem Mindestansprechwert (IB2) 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 (IB2) ist, wenn sich die Abschalteinrichtung (A) im Abschaltzustand befindet.