DE10023091A1

DE10023091A1 - Ein aktives Filter verwendender Leistungsregler

Info

Publication number: DE10023091A1
Application number: DE10023091A
Authority: DE
Inventors: Hiroki Takita
Original assignee: Mitsubishi Electric Corp; Mitsubishi Electric Semiconductor Systems Corp
Current assignee: Mitsubishi Electric Corp; Renesas Solutions Corp
Priority date: 1999-07-13
Filing date: 2000-05-11
Publication date: 2001-03-08
Also published as: US6304465B1; JP2001028879A

Abstract

Ein Leistungsregler beinhaltet eine mit einem Ausgang einer Gleichgrößen-Energieversorgungsquelle verbundene Spule zum Gleichrichten einer Wechselspannung, einen Lade/Entladekondensator zum Laden eines Stroms, der von der Gleichgrößen-Energieversorgungsquelle über die Spule und eine Rücklauf-Verhinderungsdiode zugeführt wird, eine Schaltvorrichtung, die parallel zu der Gleichgrößen-Energieversorgungsquelle mit einem Verbindungspunkt der Spule und der Rücklauf-Verhinderungsdiode verbunden ist, und einen Mikrocomputer zum Erfassen eines Nulldurchgangspunkts von entweder einer Magnetfeldenergie, die in der Spule erzeugt wird, oder eines Stroms, der durch die Spule fließt, und zum Bringen der Schaltvorrichtung zum Leiten als Reaktion auf das Erfassen des Nulldurchgangspunkts. Dies ermöglicht es, ein Problem einer Vorrichtung im Stand der Technik zu lösen, daß die Schaltdauer der Schaltvorrichtung nicht in Übereinstimmung mit Variablen, wie zum Beispiel einer Temperaturänderung, von Fehlern in Schaltungskonstanten und dergleichen, geändert werden kann, da Schaltdauern der Schaltvorrichtung vorbestimmte Werte sind.

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft einen Leistungs regler zum wirkungsvollen Zuführen einer Leistung zu ei ner Last und insbesondere einen Leistungsregler, der dies unter Verwendung eines aktiven Filters erzielt.

Wie es in Fig. 6 gezeigt ist, gewinnt eine Energie versorgung für verschiedene elektrische Geräte eine Gleichspannung aus einer herkömmlichen Wechselgrößenlei tung unter Verwendung einer Gleichrichterschaltung 91 und eines Glättungskondensators 92 einer großen Kapazität. Die Gleichrichterschaltung 91 nimmt augenblicklich Lei stung von der Wechselgrößenleitung auf, wenn die Wech selspannung eine Kondensatorladespannung überschreitet. Ein Invertierer 93, der als ein Schaltnetz arbeitet, wan delt die von dem Kondensator geladene Gleichspannung zu einer Wechselspannung und legt diese an eine Last 94 an. Wie es deutlich in Fig. 7 zu sehen ist, wird die Leistung lediglich um die Spitzen der Wechselgrößenleitungsspan nung herum aufgenommen, wie es durch eine durchgezogene Wellenform dargestellt ist. Deshalb ist die Wirkleistung beträchtlich niedriger als die Scheinleistung der Wech selgrößen-Energieversorgung, was zu einem ziemlich nied rigen Leistungsfaktor der elektrischen Geräte von unge fähr 50 bis 70% führt.

Im Hinblick darauf wird ein Leistungsregler vorge schlagen, dessen Leistungsfaktor unter Verwendung eines aktiven Filters 100 verbessert ist, wie er in Fig. 8 ge zeigt ist. In Fig. 8 bezeichnet das Bezugszeichen 101 eine Wechselgrößen-Energieversorgung; bezeichnet das Be zugszeichen 102 eine Gleichgrößen-Energieversorgungs quelle, die einen Vollwellengleichrichter verwendet; be zeichnet das Bezugszeichen 103 eine Schaltvorrichtung, die über eine Spule 104 des aktiven Filters 100 an der Ausgangsseite der Gleichgrößen-Energieversorgungsquelle 102 parallel zu der Gleichgrößen-Energieversorgungsquelle 102 geschaltet ist; bezeichnet das Bezugszeichen 105 ei nen Lade/Entladekondensator, der über eine Rücklauf-Ver hinderungsdiode 106 parallel zu der Schaltvorrichtung 103 geschaltet ist; bezeichnet das Bezugszeichen 107 einen Invertierer zum Versorgen einer Fluoreszenzlampe 108 mit einer Wechselspannung, die durch Schalten des Ladens des Lade/Entladekondensators 105 erzeugt wird; bezeichnet das Bezugszeichen 109 eine Nulldurchgangs-Erfassungseinrich tung zum Erfassen von Nulldurchgangspunkten des Wechsel stroms; bezeichnet das Bezugszeichen 110 eine Eingangs strom-Erfassungseinrichtung zum Erfassen eines aufgenom menen Stroms; bezeichnet das Bezugszeichen 111 einen Mi krocomputer, der Erfassungssignale von der Nulldurchgangs- Erfassungseinrichtung 109 und der Eingangsstrom-Erfas sungseinrichtung 110 aufnimmt; und bezeichnet das Bezugs zeichen 112 einen Treiber, der die Schaltvorrichtung 103 als Reaktion auf ein Steuersignal von dem Mikrocomputer 111 zum Leiten bringt.

Als nächstes wird die Funktionsweise des Leistungs reglers im Stand der Technik beschrieben.

Die Gleichgrößen-Energieversorgungsquelle 102 wandelt das Wechselgrößen-Ausgangssignal der Wechselgrößen-Ener gieversorgung 101 in ein Gleichgrößen-Ausgangssignal, um den Lade/Endladekondensator 105 über die Spule 104 und die Rücklauf-Verhinderungsdiode 106 zu laden. Dann er zeugt der Invertierer 107 eine hochfrequente Wechselspan nung durch Schalten der Spannung, die in dem Lade/Entla dekondensator 105 geladen ist, und legt diese an die Fluoreszenzlampe 108 an.

Während eines Ladens des Lade/Endladekondensators 105 wird in den Perioden, in welchen die Ausgangsspannung der Wechselgrößen-Energieversorgung 101 niedriger als die Spannung ist, die in dem Lade/Entladekondensator 105 ge speichert ist, kein Strom von der Wechselgrößen-Energie versorgung 101 zu dem Lade/Endladekondensator 105 flie ßen. Anders ausgedrückt fließt der Ladestrom lediglich, wenn die Ausgangsspannung der Wechselgrößen-Energiever sorgung 101 höher als die Spannung ist, die in dem Lade/Endladekondensator 105 gespeichert ist. Dies führt zu einem niedrigeren Leistungsfaktor und einem höherfre quenten Rauschen.

Im Hinblick darauf schlägt die japanische Patentof fenlegungsschrift JP-A-5 300 794 ein Verfahren vor, bei welchem der Mikrocomputer 111 sein Steuern wie folgt aus führt. Zuerst erfaßt die Nulldurchgangs-Erfassungsein richtung 109 den Nulldurchgang des Wechselgrößen-Ein gangssignals und erfaßt der Mikrocomputer 111 die Augen blickswerte des Eingangsstroms aufeinanderfolgend über die halbe Welle von dem Nulldurchgangspunkt. Der Mikro computer 111 vergleicht die Augenblickswerte des Ein gangsstroms. Der Mikrocomputer 111 vergleicht die Augen blickswerte mit vorab gespeicherten Referenzwerten, re gelt die Einschaltzeit des Schaltsignals der Schaltvor richtung 103 als Reaktion auf den Unterschied dieser Werte und führt ein Ein/Ausschaltsteuern der Schaltvor richtung 103 über den Treiber 112 derart aus, daß der Eingangsstrom (das heißt der Induktionsstrom) eine Sinus wellenform annehmen kann, die sich in Phase zu der Ein gangsspannung befindet, wie es in Fig. 9 gezeigt ist.

Alternativ wird ein Steuern mittels eines aktiven Filters (zum Verbessern eines Leistungsfaktors) von einer Schaltung, die aus einer Schaltvorrichtung, die von einem speziellen IC gesteuert wird, einer Induktivität und ei ner Diode besteht, derart ausgeführt, daß das Laden auch in der Periode durchgeführt wird, in welcher die Wechsel größen-Energieversorgungsspannung niedriger als die Gleichgrößen-Energieversorgungsspannung ist.

Bei dem Leistungsregler im Stand der Technik mit dem vorhergehenden Aufbau sind die Perioden der Steuerpulse zum Bringen der Schaltvorrichtung 103 zum Leiten vorbe stimmte Werte. Dies stellt ein Problem dar, daß ein hochleistungsfähiger Mikrocomputer 111 erforderlich ist, der augenblicklich den aufgenommenen Strom und die Ver sorgungsspannung berechnen kann, um die Pulsperioden der Steuerpulse in Übereinstimmung mit der Temperaturände rung, Schaltungskonstantenfehlern und dergleichen zu än dern. Weiterhin müssen, da ein Bringen der Schaltvorrich tung 103 zum Leiten, während das Restfeld der Spule 104 noch nicht ausreichend verringert ist, einen Kurzschluß verursachen wird, welcher einen Energieverlust und harmo nisches Rauschen verursacht, die Pulsperioden mit einer beträchtlichen Grenze festgelegt werden. Dies stellt ein Problem dar, daß der Effekt der Verbesserung des Lei stungsfaktors verringert wird.

Die vorliegende Erfindung ist geschaffen worden, um die vorhergehenden Probleme zu lösen. Es ist demgemäß eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung, einen Leistungs regler zu schaffen, der imstande ist, eine Leistung wir kungsvoll einer Last zuzuführen.

Diese Aufgabe wird mit den in Anspruch 1 angegebenen Maßnahmen gelöst.

Weitere vorteilhafte Ausgestaltungen der vorliegenden Erfindung sind Gegenstand der abhängigen Ansprüche.

Gemäß einem Aspekt der vorliegenden Erfindung wird ein Leistungsregler geschaffen, der aufweist: eine mit einem Ausgang einer Gleichgrößen-Energieversorgungsquelle verbundene Spule zum Gleichrichten einer Wechselspannung; einen Lade/Endladekondensator zum Laden eines Stroms, der von der Gleichgrößen-Energieversorgungsquelle über die Spule und eine Rücklauf-Verhinderungsdiode zugeführt wird; einen Invertierer zum Wandeln einer Gleichspannung, die in dem Lade/Endladekondensator geladen ist, zu einer Wechselspannung, die einer Last zuzuführen ist; eine Schaltvorrichtung die parallel zu der Gleichgrößen-Ener gieversorgungsquelle mit einem Verbindungspunkt der Spule und der Rücklauf-Verhinderungsdiode verbunden ist; und einen Mikrocomputer zum Erfassen eines Nulldurchgangs punkts von entweder einer Magnetfeldenergie, die in der Spule erzeugt wird, oder eines Stroms, der durch die Spule fließt, und zum Bringen der Schaltvorrichtung zum Leiten als Reaktion auf ein Erfassen des Nulldurchgangs punkts.

Hierbei kann der Mikrocomputer einen Einzelpuls-Zeit geber zum Zählen einer Zeitdauer, die von dem Mikrocompu ter bestimmt wird, und zum Versorgen der Schaltvorrich tung mit einem Steuersignal, um diese für die Zeitdauer zum Leiten zu bringen, und einen A/D-Wandler zum Wandeln der Spannung, die in dem Lade/Entladekondensator geladen ist, und einer Spannung an dem Verbindungspunkt der Spule und der Rücklauf-Verhinderungsdiode zu digitalen Werten aufweisen, wobei der Mikrocomputer den Einzelpuls-Zeitge ber aktivieren kann, wenn die Spannung an dem Verbin dungspunkt der Spule und der Rücklauf-Verhinderungsdiode unter die Spannung abfällt, die in dem Lade/Entladekondensator geladen ist, um die Schaltvor richtung zum Leiten zu bringen.

Der Mikrocomputer kann die Zeitdauer, die von dem Einzelpuls-Zeitgeber zu zählen ist, als Reaktion auf ei nen Unterschied zwischen der Spannung, die in dem Lade/Entladekondensator geladen ist, und einer vorab festgelegten Referenzspannung steuern.

Ein Zeitpunkt zum Festlegen der Zeitdauer, die von dem Einzelpuls-Zeitgeber zu zählen ist, kann mit Null durchgangspunkten der Wechselspannung synchronisiert sein.

Der Mikrocomputer kann den Einzelpuls-Zeitgeber deak tivieren, wenn die Spannung, die in dem Lade/Entladekondensator geladen ist, eine maximale Refe renzspannung überschreitet.

Die vorliegende Erfindung wird nachstehend anhand von Ausführungsbeispielen unter Bezugnahme auf die beilie gende Zeichnung näher erläutert.

Es zeigt:

Fig. 1 einen Stromlaufplan eines Leistungsreglers gemäß der vorliegenden Erfindung;

Fig. 2 ein Flußdiagramm einer Funktionsweise des ersten Ausführungsbeispiels der vorliegenden Erfindung;

Fig. 3 ein Flußdiagramm einer Funktionsweise eines zwei ten Ausführungsbeispiels der vorliegenden Erfin dung;

Fig. 4 ein Flußdiagramm einer Funktionsweise eines drit ten Ausführungsbeispiels der vorliegenden Erfin dung;

Fig. 5 ein Flußdiagramm einer Funktionsweise eines vier ten Ausführungsbeispiels der vorliegenden Erfin dung;

Fig. 6 ein Blockschaltbild eines Aufbaus eines Lei stungsreglers im Stand der Technik;

Fig. 7 eine Darstellung des Ladevorgangs eines Lade/Entladekondensators der in Fig. 6 gezeigten Vorrichtung;

Fig. 8 ein Blockschaltbild eines Aufbaus eines anderen Leistungsreglers im Stand der Technik; und

Fig. 9 eine Darstellung eines Induktionsstroms und einer Schaltgatterwellenform einer Schaltvorrichtung der in Fig. 8 gezeigten Schaltung.

Nachstehend erfolgt die Beschreibung eines ersten Ausführungsbeispiels der vorliegenden Erfindung.

Fig. 1 zeigt einen Stromlaufplan eines ersten Ausfüh rungsbeispiels eines Steuersystems eines aktiven Filters durch einen Mikrocomputer gemäß der vorliegenden Erfin dung. In Fig. 1 bezeichnet das Bezugszeichen 1 eine Wech selgrößen-Energieversorgung; bezeichnet das Bezugszeichen 2 eine Gleichgrößen-Energieversorgungsquelle, die aus ei nem Vollwellengleichrichter besteht; bezeichnet das Be zugszeichen 3 eine Schaltvorrichtung, die über eine Spule 4 eines aktiven Filters AF an einer Ausgangsseite der Gleichgrößen-Energieversorgungsquelle 2 zu dieser paral lelgeschaltet ist; bezeichnet das Bezugszeichen 5 einen Lade/Endladekondensator, der über eine Rücklauf-Verhinde rungsdiode 6 parallel zu der Schaltvorrichtung 3 geschal tet ist; bezeichnet das Bezugszeichen 7 einen Invertie rer, der als ein Schaltnetz zum Schalten des Ladens des Lade/Entladekondensators 5 dient und sein Ausgangssignal an eine Fluoreszenzlampe 8 anlegt; bezeichnet das Bezugs zeichen 9 eine Nulldurchgangs-Erfassungseinrichtung zum Erfassen von Nulldurchgangspunkten des Wechselstroms; be zeichnet das Bezugszeichen 10 einen Mikrocomputer zum Aufnehmen eines Erfassungssignals, das von der Nulldurch gangs-Erfassungseinrichtung 9 zugeführt wird; bezeichnet das Bezugszeichen 11 einen Treiber zum Bringen der Schaltvorrichtung 3 zum Leiten als Reaktion auf ein Steu ersignal, das von dem Mikrocomputer 10 zugeführt wird; bezeichnen die Bezugszeichen R1 und R2 Widerstände, die eine Reihenschaltung bilden, die parallel zu der Schalt vorrichtung 3 geschaltet ist; und bezeichnen die Bezugs zeichen R3 und R4 Widerstände, die eine Reihenschaltung bilden, die parallel zu dem Lade/Entladekondensator 5 ge schaltet ist. Hierbei bilden die Schaltvorrichtungen 3, die Spule 4 und die Rücklauf-Verhinderungsdiode 6 das ak tive Filter AF.

Der Mikrocomputer 10 weist einen A/D-Wandler 21 zum Wandeln der Spannung V₁, die von der Spule 4 erzeugt wird, zu digitalen Werten; einen A/D-Wandler 22 zum Wan deln der Spannung V₂, die von dem Lade/Entladekondensator 5 geladen wird, zu digitalen Werten; einen Komparator 23 zum Vergleichen der Ausgangssignale der A/D-Wandler 21 und 22; einen Komparator 24 zum Vergleichen des Ausgangs signals des A/D-Wandlers 22 mit einer vorab festgelegten Referenzspannung V_REF; einen Komparator 25 zum Verglei chen des Ausgangssignals des A/D-Wandlers 22 mit einer vorab festgelegten Maximalspannung V_MAX; und einen Ein zelpuls-Zeitgeber 28 zum Zählen der Anzahl von Pulsen, die von einem Taktpulsgenerator 29 zugeführt wird, unter dem Steuern der Ausgangssignale der Komparatoren 23 bis 25 und des Ausgangssignals dar Nulldurchgangs-Erfassungs einrichtung 9, und zum Erzeugen des Steuersignals der Schaltvorrichtung 3 auf.

Als nächstes wird die Funktionsweise des ersten Aus führungsbeispiels der vorliegenden Erfindung beschrieben.

Fig. 2 zeigt ein Flußdiagramm, das eine Funktions weise des ersten Ausführungsbeispiels der vorliegenden Erfindung darstellt. Zuerst rührt der Mikrocomputer 10 in einem Schritt ST1 eine Entscheidung durch, ob die Null durchgangs-Erfassungseinrichtung 9 einen Nulldurchgangs punkt erfaßt oder nicht. Wenn das Entscheidungsergebnis negativ (NEIN) ist, wiederholt der Mikrocomputer 10 diese Funktion, und wenn das Entscheidungsergebnis positiv (JA) ist, erzeugt er in einem Schritt ST2 einen Einzelpuls mit einer bestimmten Breite. Hierbei bezieht sich der Einzel puls mit einer bestimmten Breite auf einen Puls mit einer Breite, die in Übereinstimmung mit der aufgenommenen Lei stung unter Verwendung der folgenden Gleichung berechnet wird.

t_on = 2P₀L_P/ηV_ac2

mit:
P₀: Ausgangsleistung
L_P: Induktivität
η: Leistungsfaktor
V_ac: Leitungsspannung

Die Schaltvorrichtung 3 wird durch den Puls mit der Breite t_on zum Leiten gebracht.

Daher fließt der Strom, der von der Gleichgrößen- Energieversorgungsquelle 2 ausgegeben wird, über die Spule 4 und die Schaltvorrichtung 3 zu Masse E, was ein Magnetfeld in der Spule 4 erzeugt. Der Mikrocomputer führt in einem Schritt ST3 eine Entscheidung durch, ob der Einzelpuls erzeugt wird oder nicht, und führt die Entscheidung durch, solange die Entscheidung positiv (JA) ist. Wenn das Entscheidungsergebnis in dem Schritt ST3 negativ (NEIN) ist, das heißt wenn der Puls endet, wird die Schaltvorrichtung 3 nicht leitend gemacht, so daß der Strom angehalten wird, der durch die Spule 4 fließt. Je doch versuchen die Spule 4 und das Magnetfeld, das in der Spule 4 erzeugt wird, den Strom aufrechtzuerhalten, wo durch die Spannung V₁ an dem Verbindungspunkt der Spule 4 und der Diode 6 erhöht wird, wodurch eine Spannung er zeugt wird, die größer als die Spannung V₂ ist, die in dem Lade/Endladekondensator 5 geladen ist.

Diese Spannung lädt den Lade/Endladekondensator 5 über die Rücklauf-Verhinderungsdiode 6. Anders ausge drückt wird die Energie des Magnetfelds der Spule 4 in elektrische Energie gewandelt und wird in dem Lade/Ent ladekondensator 5 gespeichert.

Jedoch verringert sich, wenn sich die Energie des Magnetfelds verringert, das in der Spule 4 erzeugt wird, die Spannung V₁ an dem Verbindungspunkt der Spule 4 und der Rücklauf-Verhinderungsdiode 6. Dies wird von dem Mi krocomputer 10 erfaßt. Genauer gesagt vergleicht der Mi krocomputer 10 die Spannung V₁, die an dem Verbindungs punkt P1 der Widerstände R1 und R2 erzielt wird, mit der Spannung V₂, die an dem Verbindungspunkt P2 der Wider stände R3 und R4 erzielt wird, und führt in einem Schritt ST4 eine Entscheidung durch, ob die Spannung V₁ niedriger als die Spannung V₂ ist. Wenn das Entscheidungsergebnis negativ ist, wird das Laden des Kondensators 5 fortge setzt, und wenn das Entscheidungsergebnis positiv ist, aktiviert der Mikrocomputer 10 den Einzelpuls-Zeitgeber 28, um den nächsten Einzelpuls zu erzeugen, um die Schaltvorrichtung 3 zum Leiten zu bringen. Daher wieder holt die Schaltvorrichtung 3 eine Mehrzahl von Ein/Aus schaltvorgängen in einer Halbwellenperiode, wie es in Fig. 9 dargestellt ist, um dadurch das Laden und Entladen des Lade/Entladekondensators 5 zu wiederholen.

Wie es zuvor beschrieben worden ist, erfaßt das erste Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung die Null durchgangspunkte der Magnetfeldenergie, die in der Spule 4 erzeugt wird, oder des Stroms, der durch die Spule 4 fließt, und betreibt als Reaktion auf das Erfassen der Nulldurchgangspunkte die Schaltvorrichtung 3, welche par allel zu dem Lade/Entladekondensator 5 geschaltet ist, um dadurch automatisch die Pulsdauern des Stroms in Überein stimmung mit einer Temperaturänderung, einer Kapazität des Kondensators 5 und einer Eigeninduktivität der Spule 4 zu regeln. Dies ermöglicht es, flexibel Variablen, wie zum Beispiel eine Temperaturänderung, Fehler in Schal tungskonstanten und dergleichen, zu kompensieren. Außer dem kann die Schaltvorrichtung 3 unmittelbar, nachdem das Restfeld der Spule beseitigt ist, zum Leiten gebracht werden, was den Leistungsfaktor wesentlich verbessert.

Nachstehend erfolgt die Beschreibung eines zweiten Ausführungsbeispiels der vorliegenden Erfindung.

Fig. 3 zeigt ein Flußdiagramm, das die Funktionsweise des zweiten Ausführungsbeispiels der vorliegenden Erfin dung darstellt, bei welchem die Funktionsweise von einem Schritt ST21 bis zu einem Schritt ST24 die gleiche wie diejenige von dem Schritt ST1 bis zu dem Schritt ST4 des vorhergehenden ersten Ausführungsbeispiels der vorliegen den Erfindung ist, und daher wird die Beschreibung von diesen hier weggelassen. In dem Schritt ST24 entscheidet der Komparator 23, ob die Spannung V₁ an dem Verbindungs punkt der Spule 4 und der Rücklauf-Verhinderungsdiode 6 niedriger als die Spannung V₂ ist, die in dem Lade/Ent ladekondensator geladen ist, und entscheidet nachfolgend der Komparator 24 in dem Schritt ST25, ob die Spannung V₂ niedriger als die Referenzspannung V_REF ist. Wenn die ge ladene Spannung V₂ niedriger als die Referenzspannung V_REF ist, wird die Anzahl eines Zählens des Einzelpuls- Zeitgebers 28 in einem Schritt ST26 erhöht, um die Puls breite zu verbreitern.

Andererseits stellt der Komparator 24, wenn in dem Schritt ST25 eine Entscheidung durchgeführt wird, daß die Spannung V₂ höher als die Referenzspannung V_REF ist, dies in einem Schritt ST27 sicher, und wird, wenn das Ergebnis positiv (JA) ist, die Anzahl eines Zählens des Einzel puls-Zeitgebers 28 verringert, um die Pulsbreite in einem Schritt ST28 zu verschmälern. Obgleich die Anzahl eines Zählens in Übereinstimmung mit dem Spannungsunterschied, einer Kapazität des Kondensators 5 und einer Eigeninduk tivität der Spule 4 erhöht oder verringert werden kann, wird die Anzahl eines Zählens, das heißt die Pulsbreite, nicht geändert, solange sich die geladene Spannung V₂ in einem Bereich befindet, der im wesentlichen gleich der Referenzspannung V_REF ist.

Wie es zuvor beschrieben worden ist, erhöht oder ver ringert das zweite Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung die Pulsbreite in Übereinstimmung mit den Amplituden der Spannungen V₂ und V_REF, um dadurch automa tisch die Pulsbreitenregelung und Pulssynchronisation als Reaktion auf die Leistungsaufnahme, die Temperaturände rung, die Kapazität des Lade/Endladekondensators 5 und die Eigeninduktivität der Spule 4 zu erzielen. Dies er möglicht es, die Variablen, wie zum Beispiel Fehler in der Leistungsaufnahme, eine Temperaturänderung und Fehler in Schaltungskonstanten, flexibel handzuhaben.

Nachstehend erfolgt die Beschreibung eines dritten Ausführungsbeispiels der vorliegenden Erfindung.

Fig. 4 zeigt ein Flußdiagramm, das die Funktionsweise des dritten Ausführungsbeispiels der vorliegenden Erfin dung darstellt, in welchem die Funktionsweise von einem Schritt ST31 bis zu einem Schritt ST37 die gleiche wie diejenige von dem Schritt ST21 bis ST27 in dem vorherge henden zweiten Ausführungsbeispiel der vorliegenden Er findung ist, und daher wird die Beschreibung von diesen hier weggelassen.

In dem dritten Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung führt der Komparator 25, wenn in einem Schritt ST37 eine Entscheidung durchgeführt wird, daß die gela dene Spannung V₂ höher als die Referenzspannung V_REF ist, in einem Schritt ST38 eine Entscheidung durch, ob die Spannung V₂ die maximale Referenzspannung V_MAX über schreitet, und wenn das Ergebnis positiv (JA) ist, wird der Einzelpuls-Zeitgeber 28 gesteuert, um ein Erzeugen des Einzelpulses in einem Schritt ST40 zu stoppen. Im Ge gensatz dazu wird, wenn das Entscheidungsergebnis negativ (NEIN) ist, das heißt wenn V₂ < V_MAX ist, die Pulsbreite in einem Schritt ST39 verringert, und kehrt die Verarbei tung zu dem Schritt ST32 zurück.

Gemäß dem dritten Ausführungsbeispiel der vorliegen den Erfindung muß der Lade/Entladekondensator 5, dessen Spannung V₂ sich aufgrund des aktiven Filters plötzlich erhöhen kann, wenn die Last, die die Leistung aufnimmt, entfernt wird, von dem plötzlichen Spannungsanstieg ge schützt werden. Dies wird durch ein Anhalten des Einzel pulses durch den Mikrocomputer 10 durchgeführt.

Nachstehend erfolgt die Beschreibung eines vierten Ausführungsbeispiels der vorliegenden Erfindung.

Fig. 5 zeigt ein Flußdiagramm, das die Funktionsweise des vierten Ausführungsbeispiels der vorliegenden Erfin dung darstellt, bei welchem die Funktionsweise von einem Schritt ST41 bis zu einem Schritt ST50 die gleiche wie diejenige von dem Schritt ST31 bis zu dem Schritt ST40 des vorhergehenden dritten Ausführungsbeispiels der vor liegenden Erfindung ist. In dem vierten Ausführungsbei spiel der vorliegenden Erfindung wird in Schritten ST51 und ST52 eine Entscheidung durchgeführt, ob es einen Nulldurchgangspunkt gibt oder nicht, das heißt ob die Nulldurchgangs-Erfassungseinrichtung 9 das Nulldurch gangspunkt-Erfassungssignal ausgibt, um das Zählen des Einzelpuls-Zeitgebers von dem Nulldurchgangspunkt an zu starten. Anders ausgedrückt wird die aufgenommene Lei stung derart gesteuert, daß die Leistungskurve in jedem Wechselgrößenzyklus durch Synchronisieren der Änderungen in der Pulsbreite mit der Wellenform der Wechselgrößen- Energieversorgung in Übereinstimmung gebracht wird.

Gemäß dem vierten Ausführungsbeispiel der vorliegen den Erfindung werden die Änderungen der Pulsbreite mit den Nulldurchgangspunkten synchronisiert. Dies ermöglicht es, die Schwankungen der Kurve der aufgenommenen Leistung in jeder Halbwelle zu beseitigen, wodurch ein Vorteil er zielt wird, imstande zu sein, Änderungen des Leistungs faktors zu beseitigen.

Ein zuvor beschriebener erfindungsgemäßer Leistungs regler beinhaltet eine mit einem Ausgang einer Gleichgrö ßen-Energieversorgungsquelle verbundene Spule zum Gleich richten einer Wechselspannung, einen Lade/Entladekondensator zum Laden eines Stroms, der von der Gleichgrößen-Energieversorgungsquelle über die Spule und eine Rücklauf-Verhinderungsdiode zugeführt wird, eine Schaltvorrichtung, die parallel zu der Gleichgrößen-Ener gieversorgungsquelle mit einem Verbindungspunkt der Spule und der Rücklauf-Verhinderungsdiode verbunden ist, und einen Mikrocomputer zum Erfassen eines Nulldurchgangs punkts von entweder einer Magnetfeldenergie, die in der Spule erzeugt wird, oder eines Stroms, der durch die Spule fließt, und zum Bringen der Schaltvorrichtung zum Leiten als Reaktion auf das Erfassen des Nulldurchgangs punkts. Dies ermöglicht es, ein Problem einer Vorrichtung im Stand der Technik zu lösen, daß die Schaltdauer der Schaltvorrichtung nicht in Übereinstimmung mit Variablen, wie zum Beispiel einer Temperaturänderung, von Fehlern in Schaltungskonstanten und dergleichen, geändert werden kann, da Schaltdauern der Schaltvorrichtung vorbestimmte Werte sind.

Claims

1. Leistungsregler, der aufweist:
eine mit einem Ausgang einer Gleichgrößen-Energiever sorgungsquelle (2) verbundene Spule (4) zum Gleich richten einer Wechselspannung;
einen Lade/Entladekondensator (5) zum Laden eines Stroms, der von der Gleichgrößen-Energieversorgungs quelle über die Spule (4) und eine Rücklauf-Verhinde rungsdiode (6) zugeführt wird;
einen Invertierer (7) zum Wandeln einer Gleichspan nung, die in dem Lade/Entladekondensator (5) geladen ist, zu einer Wechselspannung, die einer Last (8) zu zuführen ist;
eine Schaltvorrichtung (3), die parallel zu der Gleichgrößen-Energieversorgungsquelle (2) mit einem Verbindungspunkt der Spule (4) und der Rücklauf-Ver hinderungsdiode (6) verbunden ist; und
einen Mikrocomputer (10) zum Erfassen eines Null durchgangspunkts von entweder einer Magnetfeldener gie, die in der Spule erzeugt wird, oder eines Stroms, der durch die Spule (4) fließt, und zum Brin gen der Schaltvorrichtung (3) zum Leiten als Reaktion auf ein Erfassen des Nulldurchgangspunkts.

2. Leistungsregler nach Anspruch 1, bei dem der Mikro computer (10) einen Einzelpuls-Zeitgeber (28) zum Zählen einer Zeitdauer, die von dem Mikrocomputer (10) bestimmt wird, und zum Versorgen der Schaltvor richtung (3) mit einem Steuersignal, um diese für die Zeitdauer zum Leiten zu bringen, und einen A/D-Wand ler (22, 21) zum Wandeln der Spannung, die in dem Lade/Entladekondensator (5) geladen ist und einer Spannung an dem Verbindungspunkt der Spule (4) und der Rücklauf-Verhinderungsdiode (6) zu digitalen Wer ten aufweist, und bei dem der Mikrocomputer (10) den Einzelpuls-Zeitgeber (28) aktiviert, wenn die Span nung an dem Verbindungspunkt der Spule (4) und der Rücklauf-Verhinderungsdiode (6) unter die Spannung abfällt, die in dem Lade/Entladekondensator (5) geladen ist, um die Schaltvorrichtung (3) zum Leiten zu bringen.

3. Leistungsregler nach Anspruch 2, bei dem der Mikro computer (10) die Zeitdauer, die von dem Einzelpuls- Zeitgeber (28) zu zählen ist, als Reaktion auf einen Unterschied zwischen der Spannung, die in dem La de/Entladekondensator (5) geladen ist, und einer vorab festgelegten Referenzspannung steuert.

4. Leistungsregler nach Anspruch 3, bei dem ein Zeit punkt zum Festlegen der Zeitdauer, die von dem Ein zelpuls-Zeitgeber (28) zu zählen ist, mit Nulldurch gangspunkten der Wechselspannung synchronisiert ist.

5. Leistungsregler nach Anspruch 4, bei dem der Mikro computer (10) den Einzelpuls-Zeitgeber (28) deakti viert, wenn die Spannung, die in dem Lade/Entladekon densator (5) geladen ist, eine maximale Referenzspan nung überschreitet.