CH693891A5 - Verfahren und Vorrichtung zur Erkennung und Steuerung von elektronischen Schaltnetzteilen oder konventionellen Transformatoren,jeweils mit oder ohne ohmscher Last,insbesondere von Beleuchtungseinrichtungen - Google Patents

Description

  



   Die Erfindung bezieht sich auf ein Verfahren gemäss dem Oberbegriff  des Anspruchs 1 sowie auf eine Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens.                                                    



   Zur Helligkeitssteuerung von Beleuchtungseinrichtungen ist es auf  Grund der unterschiedlichen Vorschaltgeräte erforderlich, verschiedene  Prinzipien anzuwenden. Konventionelle Transformatoren müssen auf  Grund ihrer Eigenschaften mit Phasenanschnitt gesteuert werden, da  sie im Phasenabschnitt durch die vorhandene Induktivität beim Abschalten  des Stromes ausserhalb des Stromnulldurchganges eine Gegenspannung  erzeugen, die zur Zerstörung des Halbleiterstellers (Dimmers) führen  kann. 



   Elektronische Schaltnetzteile sind in der Regel so konzipiert, dass  sie kapazitiv wirken. Deshalb muss man diese mit Phasenabschnitt  steuern, indem man im Netzspannungsnulldurchgang einschaltet und  entsprechend dem gewünschten Helligkeitswert wieder abschaltet. Eine  Steuerung mit Phasenanschnitt kann auf Dauer zur Zerstörung des Stellgliedes  oder des Konverters führen. Wird nicht die richtige Steuerungsart  für die vorhandene Last gewählt, sind ausserdem erhöhte Funkstörungen  zu erwarten, sodass das EMV-Gesetz nicht eingehalten werden kann.  Da in der Praxis die Auswahl des richtigen Dimmprinzips vom Laien  oft schwer zu treffen ist und eventuell ein angeschlossenes Leuchtmittel  im Laufe der Zeit gewechselt wird und dadurch das Dimmprinzip geändert  werden muss, kommt es immer wieder zu Reklamationsfällen. 



   Aus dem EP 0 618 667 B1 ist ein Verfahren bekannt, das zur Steuerung  einer Last abschaltbare Halbleiterschalter verwendet, die im Phasenan-  oder Phasenabschnitt arbeiten können und bei denen eine Steuereinheit  dafür sorgt, dass sie in Abhängigkeit vom Lastverhalten betrieben  werden und bei induktiver Last im Phasenanschnitt arbeitet. Bei ohmscher  und kapazitiver Last wird im Phasenabschnitt gearbeitet. Nach dem  Einschalten der Netzspannung wird mithilfe eines Testprogramms die  Lasterkennung durchgeführt, indem ein Stromimpuls auf den Lastkreis  gegeben wird und beim Abschalten die entstehende Spannung einem Schwellwertschalter  zugeführt wird, der bei Überschreiten der vorgegebenen Schwelle die  Last als induktiv erkennt.

   Kann über einen längeren Zeitraum bei  mehrmaligen Wiederholungen keine Überspannung erkannt werden, wird  auf Phasenabschnitt geschaltet und dies so lange als Betriebsart  angewendet, bis das Gerät wieder vom Netz getrennt wird. Tritt die  Überspannung mehrmals auf, wird auf Phasenanschnitt geschaltet und  auch dieses Dimmprinzip bleibend angewendet. Nachteil dieses Verfahrens  ist das Entstehen der Überspannung, die zur Lasterkennung zwingend  erforderlich ist, da sie zur Schädigung des Halbleiterstellers führt.  In der Regel werden MOSFET oder IGBT Schalter verwendet, die durch  einen Varistor geschützt werden müssen. Beim Auftreten von Überspannungen  wird der Varistor bleibend vorgeschädigt.

   Sollte dabei auch noch  z.B. durch einen Installationsfehler, der vor Inbetriebnahme nicht    zu erkennen ist oder durch Ausfall der Halogenlampen, ein konventioneller  Transformator ohne Last (Leerlauf) betrieben werden, ist das Mass  der Vorschädigung des Dimmers umso grösser. Weiterhin ist die Erkennung  der Überspannung durch einen Schwellwertschalter mit einem Zusatzaufwand  verbunden, der im normalen Betrieb nicht mehr benötigt wird. 



   Der Erfindung liegt nun die Aufgabe zu Grunde, ein Verfahren zur  Steuerung von Beleuchtungseinrichtungen anzugeben, welches selbst  die angeschlossene Last erkennt und dann den dafür geeigneten Dimmbetrieb  im Phasenan- oder Phasenabschnitt auswählt, ohne den Halbleiterschalter  und/oder dessen Überspannungsschutz zu schädigen; ausserdem soll  hierfür eine entsprechende Vorrichtung zur Durchführung dieses Verfahrens  bereitgestellt werden. 



   Die genannten Aufgaben werden jeweils gelöst mit den Merkmalen der  Ansprüche 1 bis 5. Der Erfindung liegt dabei die Überlegung zu Grunde,  dass nach dem Einschalten der Netzspannung mithilfe eines geeigneten  Mittels die angelegte Netzfrequenz und der Systemtakt der Steuereinheit  aufeinander abgestimmt wird. Dann wird zu einem festgelegten Zeitpunkt  der Netzhalbwelle der Halbleiterschalter eingeschaltet und gemäss  dem Verfahren des Phasenanschnitts im Stromnulldurchgang wieder ausgeschaltet.  Dabei wird die Zeitspanne zwischen Ein- und Ausschalten der Last  gemessen und mit dem vorher ermittelten Normwert verglichen. Bei  induktiven Lasten wird sich nun der erwartete Zeitpunkt des Ausschaltens  verschieben.

   Um diesen Effekt hervorzuheben, wird nun der Halbleiterschalter  in der darauf folgenden Netzhalbwelle nicht eingeschaltet, sondern  erst in der ungeradzahligen Vielfachen der Netzhalbwelle. Dadurch  wird im Lastkreis ein Gleichstromanteil erzeugt, der die induktiven  Eigenschaften des konventionellen Transformators verstärkt. Dadurch  ist die Steuereinheit in der Lage, ohne zusätzlichen Aufwand von  Bauteilen die angeschlossene Last zu erkennen. Da es insbesondere  im Betrieb mit Phasenanschnitt erforderlich ist, den Stromnulldurchgang  exakt und unmittelbar zu erfassen, ist es vorteilhaft, dies durch  Verwendung eines Komparators zu erreichen. 



   Zur weiteren Erläuterung der Erfindung wird auf das Schaltbild verwiesen,  in dem dargestellt ist, dass zwischen dem Neutralleiter N und dem  Phasenleiter L eine Reihenschaltung aus Last 1 und Halbleiterschalter  2 liegt. Parallel zum Halbleiterschalter ist eine Steuerlogik 3 angeschlossen,  die in der Lage ist, die Netzfrequenz anhand von Netzspannungsnulldurchgängen,  die durch einen Komparator 4 ermittelt werden können, zu bestimmen.  Der Halbleiterschalter ist bekannterweise so ausgelegt, dass mit  ihm die Last 1 sowohl im Phasenan- sowie auch im Phasenabschnitt  gesteuert werden kann. Als Last 1 können also nun konventionelle  Transformatoren, auch in Verbindung mit ohmscher Last, elektronische  Schaltnetzteile und ohmsche Lasten eingefügt werden. Ebenfalls ist  es zulässig, ohmsche Lasten mit elektronischen Schaltnetzteilen zu  kombinieren.

   Die Steuerung der Halbleiterschalter 2 wird nun durch  die Steuerlogik 3 vorgenommen, die in Abhängigkeit der Netzspannungsnulldurchgänge  ein- und ausschaltet.

Claims (5)

1. Verfahren zur Erkennung einer Lastart und der damit zu wählenden Art der Steuerung von Einrichtungen, wie elektronischen Schaltnetzteilen mit oder ohne ohmsche Last oder konventionellen Transformatoren mit oder ohne ohmscher Last oder von Beleuchtungseinrichtungen, in deren Lastkreis in Reihe mit einer Last (1) ein steuerbarer Halbleiterschalter (2) liegt, der sowohl im Phasenan- wie auch im Phasenabschnitt arbeiten kann, dadurch gekennzeichnet, dass nach dem Synchronisieren der Systemfrequenz mit der angelegten Netzspannung die Last (1) zu einem vorgegebenen Zeitpunkt vor dem erwarteten Netzspannungsnulldurchgang eingeschaltet und im Stromnulldurchgang wieder ausgeschaltet wird und dann mit dem erwarteten Zeitpunkt verglichen werden kann, und dass die sich daraus ergebende Wirkung weiter verstärkt wird,

indem die darauf folgenden Einschaltphasen immer im ungeradzahligen Vielfachen der Netzhalbwellen wiederholt werden, wodurch im Lastkreis ein Gleichstromanteil entsteht.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass eine Steuerlogik (3) den Netzspannungsnulldurchgang durch einen Komparator (4) erkennt.

3. Verfahren nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass als Halbleiterschalter (2) zwei MOS FET's oder IGBT's eingesetzt werden, wobei immer nur einer der Halbleiterschalter (2) durchgesteuert wird, während bei dem anderen eine Inversdiode leitend wird.

4.

Vorrichtung zur Durchführung der Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 3 mit einem in Reihe mit einer Last (1) liegenden steuerbaren Halbleiterschalter (2), dadurch gekennzeichnet, dass sie eine Steuerlogik (3) mit einem Komparator (4) aufweist, um den Netzspannungsnulldurchgang zu erkennen.

5. Vorrichtung nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass als Halbleiterschalter (2) zwei MOS FET's oder IGBT's eingesetzt sind, die mit Inversdioden versehen sind.