DE102008034989B4 - Circuit arrangement and method for controlling the power consumption of lighting systems with AC power supply - Google Patents

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Abstract

Schaltungsanordnung (100) zur Steuerung der Leistungsaufnahme von zum Betreiben in einem Wechselspannungsnetz ausgebildeten Verbrauchern (401, 402, 501) durch Regeln der Ausgangsspannung, umfassend – einen ersten und einen zweiten Eingangsanschluss (11, 12) zum Anschliessen an eine Versorgungsspannung eines Wechselspannungsnetzes und einen ersten und zweiten Ausgangsanschluss (21, 22) zum parallelen Anschliessen der Verbraucher (401–40N, 501), wobei der zweite Eingangsanschluss (12) und der zweite Ausgangsanschluss (22) miteinander verbunden sind, – eine erste Leistungsschaltereinheit (200) mit zwei Anschlüssen, von denen einer mit dem ersten Eingangsanschluss (11) und der andere über eine Induktivität (190) mit dem ersten Ausgangsanschluss (21) verbunden ist, und – eine zweite Leistungsschaltereinheit (300) mit zwei Anschlüssen, von denen einer über die Induktivität (190) mit dem ersten Ausgangsanschluss (21) und der andere mit dem zweiten Ausgangsanschluss (22) verbunden ist, wobei jede der Leistungsschaltereinheiten (200, 300) derart steuerbar ausgebildet ist, dass diese zwischen ihren jeweiligen beiden Anschlüssen (1, 2) in...Circuit arrangement (100) for controlling the power consumption of consumers (401, 402, 501) designed for operation in an AC voltage network by regulating the output voltage, comprising - a first and a second input connection (11, 12) for connection to a supply voltage of an AC voltage network and a first and second output connection (21, 22) for parallel connection of the loads (401-40N, 501), the second input connection (12) and the second output connection (22) being connected to one another, - a first circuit breaker unit (200) with two connections , of which one is connected to the first input connection (11) and the other is connected to the first output connection (21) via an inductance (190), and - a second circuit breaker unit (300) with two connections, one of which is connected via the inductance (190 ) is connected to the first output connection (21) and the other is connected to the second output connection (22), j Each of the circuit breaker units (200, 300) is designed to be controllable in such a way that they are connected between their respective two connections (1, 2) in ...

Description

Die Erfindung betrifft allgemein die Leistungselektronik und insbesondere eine Schaltungsanordnung und ein Verfahren zum Steuern der Leistungsaufnahme von Verbrauchern, insbesondere zur Leistungsreduzierung von Beleuchtungsmitteln wie Gasentladungslampen.The invention relates generally to power electronics and more particularly to a circuit arrangement and method for controlling the power consumption of consumers, in particular for reducing the power of lighting means such as gas discharge lamps.

Ein bekanntes Verfahren zum Steuern der Leistungsaufnahme von an ein Wechselspannungsnetz angeschlossenen Verbrauchern ist die Phasenanschnittsteuerung. Bei dieser Methode werden jedoch in nachteiliger Weise Spannungsspitzen erzeugt, die das Stromnetz mit nicht-sinusförmigen Strömen belasten.A known method for controlling the power consumption of consumers connected to an AC voltage network is the phase control. In this method, however, voltage spikes are generated disadvantageously, which burden the power grid with non-sinusoidal currents.

Eine Reduzierung der Leistungsaufnahme kann auch durch ein Absenken der Versorgungsspannung erfolgen. Zu diesem Zweck kann beispielsweise ein Spartransformator eingesetzt werden, welcher eine Spule umfasst, die zur Entnahme unterschiedlicher Ausgangsspannungen mehrere ausgangsseitige Abgriffe aufweist. Vorteilhaft ist der robuste Aufbau eines Spartransformators, sowie das fehlende Auftreten von Oberschwingungen bei dessen Einsatz. Nachteilig ist jedoch der begrenzte Bereich der Spannungsabsenkung sowie die hohen Materialkosten. Zudem stellt der Spartransformator einen zusätzlichen induktiven Verbraucher dar. Ferner sind für eine lineare Absenkung der Spannung viele mechanische Bauteile erforderlich.A reduction in power consumption can also be done by lowering the supply voltage. For this purpose, for example, an autotransformer can be used which comprises a coil which has a plurality of output-side taps for taking different output voltages. Advantageous is the robust construction of an autotransformer, as well as the lack of harmonics in its use. However, a disadvantage is the limited range of voltage reduction and the high cost of materials. In addition, the autotransformer is an additional inductive load. Furthermore, many mechanical components are required for a linear reduction of the voltage.

Aus US 5 500 575 A ist eine integrierte Hochfregeunz-Schaltmodus-Wechselstromleistungssteuereinheit zum Einbau in Lichtdimmungsvorrichtungen bekannt, welche dazu dient, eine Ausgangswellenform zu erzeugen, die innerhalb einer vernünftigen Fehlerspanne mit der Eingangswechselstromspannung identisch ist, wobei zu diesem Zweck eine Funkstörungsfilter-Schnittstelle in der Eingangswechselstromleitung vorgesehen ist, welche das Ausmaß der Schalt-Stoßspitzen limitiert, die zurück in die Wechselstromleitung gelangen.Out US 5,500,575 A. For example, there is known an integrated high frequency switching mode AC power control unit for installation in light dimming devices which serves to produce an output waveform that is identical to the input AC voltage within a reasonable margin of error, for which purpose a radio noise filter interface is provided in the input AC power line The extent of the switching shock peaks limited, which get back into the AC line.

Die DE 32 22 443 C2 zeigt einen Intensitätsregler, insbesondere als Helligkeitsregler für Gasentladungslampen, bei welchem zwischen dem Netz und der Last sowie parallel zur Last jeweils ein elektronsicher Zweirichtungsschalter angeordnet und eine Steuerlogikschaltung vorgesehen ist. Die letztere steuert den zwischen Netz und Last angeordnete Zweirichtungsschalter dergestalt, dass der Stromfluss vom Netz zur Last in jeder Halbperiode der Wechselspannung mindestens einmal unterbrochen wird. Jeder elektronische Zweirichtungsschalter umfasst zwei Transistoren, deren Kollektoren oder Emitter miteinander verbunden sind. Eine Diode ist parallel zu jedem Transistor angeordnet. Die Durchlassrichtung der Diode verläuft vom Emitter zum Kollektor des parallel geschalteten Transistors. Die Transistoren in dem zwischen Netz und Last angeordneten Zweirichtungsschalters werden von der Steuerlogikschaltung so angesteuert, dass in jeder Halbperiode der Wechselspannung ein Stromfluss von der Last zum NEtz auch in den Zeiten erfolgen kann, in denen der Strom vom Netz zur Last unterbrochen ist.The DE 32 22 443 C2 shows an intensity controller, in particular as a brightness controller for gas discharge lamps, in which between the network and the load and parallel to the load each arranged an electronic bidirectional switch and a control logic circuit is provided. The latter controls the bi-directional switch located between the network and the load such that the current flow from the network to the load is interrupted at least once in each half cycle of the AC voltage. Each electronic bidirectional switch comprises two transistors whose collectors or emitters are connected together. A diode is arranged in parallel with each transistor. The forward direction of the diode extends from the emitter to the collector of the parallel-connected transistor. The transistors in the bidirectional switch located between the network and the load are controlled by the control logic circuit such that in each half cycle of the AC voltage, a current flow from the load to the NEtz can also take place in the times in which the current is interrupted from the mains to the load.

Die US 6,346,778 B1 beschreibt einen Wechselstromkonverter, der folgende Komponenten umfasst: Einen Input zum Empfang einer Versorgungsspannung, eine Schaltvorrichtung zur Steuerung einer Spannung, die an eine Ausgangslast abgegeben wird, eine Steuervorrichtung zum Steuern der Schaltvorrichtung, einen ersten und einen zweiten Sensorschaltkreis zur Bereitstellung erster und zweiter Signale, die Spannungs- und Stromwerte am Eingang bzw. an der Steuervorrichtung darstellen sowie einen Detektor, der eine Polaritätsdifferenz zwischen dem ersten und dem zweiten Signal erkennt. Die Schaltvorrichtung kann zwischen einem ersten (”On”) und einem zweiten Zustand (”Off”) umschalten. Die Steuerungsvorrichtung versetzt die Schaltvorrichtung in den ersten Zustand, wenn zwischen den Signalen eine Polaritätsdifferenz festgestellt wurde, um eine Restenergie im Konverter abzuleiten.The US 6,346,778 B1 describes an AC converter comprising: an input for receiving a supply voltage, a switching device for controlling a voltage supplied to an output load, a control device for controlling the switching device, first and second sensor circuits for providing first and second signals, represent the voltage and current values at the input or the control device and a detector which detects a polarity difference between the first and the second signal. The switching device may switch between a first ("on") and a second state ("off"). The controller shifts the switching device to the first state when a polarity difference has been detected between the signals to derive residual energy in the converter.

Die US 6,995,481 B2 zeigt eine Steuervorrichtung und ein Steuerverfahren zum Einsparen elektrischer Energie. Innerhalb mehrerer Intervalle jeder Halbperiode der Wechselspannung wird die Versorgung der Last mit Wechselspannung unterbrochen. Es wird für den Stromfluss ein alternativer Weg bereitgestellt, um für die Last einen sinusartigen Strom bereitgestellt.The US 6,995,481 B2 shows a control device and a control method for saving electrical energy. Within several intervals of each half cycle of the alternating voltage, the supply of the load is interrupted by alternating voltage. An alternative way is provided for current flow to provide a sinusoidal current for the load.

Weiterhin zeigt die DE 101 60 361 A1 ein Verfahren sowie eine Vorrichtung zum Stellen von Wechselstrom mit abschaltbaren Leistungshalbleitern. Hierzu werden rückwärtssperrende IGBTs, die gegensinnig parallel geschaltet sind derart angesteuert, dass die IGBTs während der positive und negativen Halbwelle ein- und abgeschaltet werden.Furthermore, the shows DE 101 60 361 A1 a method and apparatus for providing alternating current with turn-off power semiconductors. For this purpose, reverse blocking IGBTs, which are connected in parallel in opposite directions, are controlled in such a way that the IGBTs are switched on and off during the positive and negative half cycles.

Aus DE 102 055 52 A1 ist ferner ein Verfahren und eine Schaltungsanordnung zur Helligkeitssteuerung von Gasentladungslampen bekannt, wobei ein Frequenzumrichter mit einem Gleichstromzwischenkreis und einer speziellen Ausgangsschaltung zur Ansteuerung der Gasentladungslampen eingesetzt wird. In nachteiliger Weise ist die in DE 102 055 52 A1 beschriebene Schaltungsanordnung nur für Gasentladungslampen geeignet und erlaubt keinen Mischbetrieb von zum Beispiel Gasentladungs- und Glühlampen. Zudem müssen alle angeschlossenen Gasentladungslampen umgebaut werden. Ferner erfordert das in DE 102 055 52 A1 beschriebene Verfahren eine genaue Abstimmung auf die jeweiligen Bedingungen und ist daher auch sehr störanfällig.Out DE 102 055 52 A1 Furthermore, a method and a circuit arrangement for controlling the brightness of gas discharge lamps is known, wherein a frequency converter with a DC intermediate circuit and a special output circuit for controlling the gas discharge lamps is used. Disadvantageously, the in DE 102 055 52 A1 described circuit arrangement suitable only for gas discharge lamps and does not allow mixed operation of, for example, gas discharge and incandescent lamps. In addition, all connected gas discharge lamps must be rebuilt. Furthermore, this requires in DE 102 055 52 A1 described method a precise vote on the particular conditions and is therefore very prone to failure.

Bekannte Systeme zur Leistungsreduzierung in Wechselspannungsnetzen mit mehreren Leuchtmitteln als Verbraucher, insbesondere in Netzen, die zu einem großen Teil aus Gasentladungslampen bestehen, sind somit entweder zu kostenaufwendig oder nur bedingt alltagstauglich. Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, einen Weg aufzuzeigen, wie die Leistungsaufnahme von an ein Wechselspannungsnetz angeschlossenen Verbrauchern, welche insbesondere als eine Reihenschaltung einer Gasentladungslampe und einer Induktivität, sowie einer parallel dazu geschalteten Kapazität ausgebildet sind, auf einfache und kostengünstige Weise gesteuert, insbesondere reduziert werden kann. Weitere Aufgabe der Erfindung ist es, eine Schaltungsanordnung zur Steuerung der Leistungsaufnahme von an ein Wechselspannungsnetz angeschlossenen Verbrauchern anzugeben, welches sich auf einfache und kostengünstige Weise in bestehende Wechselstromnetze für Beleuchtungsanlagen integrieren lässt. Known systems for power reduction in AC networks with multiple bulbs as consumers, especially in networks that consist to a large extent of gas discharge lamps, are thus either too expensive or only partially suitable for everyday use. The invention is therefore based on the object to show a way how the power consumption of connected to an AC power consumers, which are designed in particular as a series circuit of a gas discharge lamp and an inductor, and a parallel connected capacitance, controlled in a simple and cost-effective manner, in particular can be reduced. Another object of the invention is to provide a circuit arrangement for controlling the power consumption of connected to an AC power consumers, which can be integrated into existing AC grids for lighting systems in a simple and cost-effective manner.

Diese Aufgabe wird durch eine Schaltungsanordnung gemäß Anspruch 1, sowie durch ein Verfahren gemäß Anspruch 14 und ein Steuergerät gemäß Anspruch 15 gelöst. Vorteilhafte Ausführungsformen und Weiterbildungen sind in den jeweiligen Unteransprüchen angegeben.This object is achieved by a circuit arrangement according to claim 1, as well as by a method according to claim 14 and a control device according to claim 15. Advantageous embodiments and further developments are specified in the respective subclaims.

Dementsprechend sieht die Erfindung eine Schaltungsanordnung zur Steuerung der Leistungsaufnahme von zum Betreiben in einem Wechselspannungsnetz ausgebildeten Verbrauchern durch Regeln der Ausgangsspannung vor, welche einen ersten und einen zweiten Eingangsanschluss zum Anschliessen an eine Versorgungsspannung eines Wechselspannungsnetzes und einen ersten und zweiten Ausgangsanschluss zum parallelen Anschliessen der Verbraucher umfasst. Der zweite Eingangsanschluss, welcher typischerweise den Netzbezugspunkt bildet, ist mit dem zweiten Ausgangsanschluss verbunden. Ferner umfasst die Schaltungsanordnung eine erste Leistungsschaltereinheit mit zwei Anschlüssen, von denen einer mit dem ersten Eingangsanschluss und der andere über eine Induktivität mit dem ersten Ausgangsanschluss verbunden ist, und eine zweite Leistungsschaltereinheit mit zwei Anschlüssen, von denen einer über die Induktivität mit dem ersten Ausgangsanschluss und der andere mit dem zweiten Ausgangsanschluss verbunden ist, wobei jede der Leistungsschaltereinheiten derart steuerbar ausgebildet ist, dass diese zwischen ihren jeweiligen beiden Anschlüssen in jede der beiden Richtungen unabhängig voneinander wahlweise einen leitenden oder sperrenden Schaltzustand annehmen kann. Weiterhin umfasst die Schaltungsanordnung eine Einrichtung zur Erzeugung einer mit der Versorgungsspannung synchronisierten Referenz-Wechselspannung, deren Amplitude zur Steuerung der Leistungsaufnahme der Verbraucher gegenüber der Amplitude der Versorgungsspannung um einen einstellbaren Faktor reduziert ist, sowie eine Spannungs-Messeinrichtung zum Messen der an den Ausgangsanschlüssen anliegenden Ausgangsspannung, und eine mit der ersten und zweiten Leistungsschaltereinheit sowie mit der Spannungs-Messeinrichtung verbundene Steuereinheit, welche eine Einrichtung zum Vergleichen der gemessenen Ausgangsspannung mit der Referenz-Wechselspannung aufweist, wobei die Steuereinheit durch Ansteuern der ersten und zweiten Leistungsschaltereinheiten die Ausgangsspannung auf den Wert der Referenz-Wechselspannung regelt.Accordingly, the invention provides a circuit arrangement for controlling the power consumption of consumers designed to operate in an AC voltage network by regulating the output voltage, which comprises a first and a second input terminal for connection to a supply voltage of an AC voltage network and a first and second output terminal for parallel connection of the consumers , The second input port, which typically forms the network reference point, is connected to the second output port. Furthermore, the circuit arrangement comprises a first power switch unit with two terminals, one of which is connected to the first input terminal and the other via an inductance to the first output terminal, and a second power switch unit with two terminals, one of which via the inductance with the first output terminal and the other is connected to the second output terminal, each of the power switch units being controllable such that it can independently of one another selectively assume a conducting or blocking switching state between its respective two terminals in each of the two directions. Furthermore, the circuit arrangement comprises a device for generating a synchronized with the supply voltage reference AC voltage whose amplitude is reduced to control the power consumption of the consumer relative to the amplitude of the supply voltage by an adjustable factor, and a voltage measuring device for measuring the voltage applied to the output terminals output voltage , and a control unit connected to the first and second power switch unit and the voltage measuring device, comprising means for comparing the measured output voltage with the reference AC voltage, wherein the control unit by driving the first and second power switch units, the output voltage to the value of the reference AC voltage controls.

Grundsätzlich beruht die Funktionsweise der Schaltungsanordnung auf den Eigenschaften der ausgangsseitig angeordneten, vorzugsweise als Spule ausgebildeten Induktivität. Sie dient zur Absenkung der vorzugsweise sinusförmigen Versorgungsspannung, ohne dass eine nennenswerte Phasenverschiebung zwischen der Eingangs- und Ausgangsspannung entsteht. Der einstellbare Faktor, um den die Amplitude der Referenz-Wechselspannung gegenüber der Amplitude der Versorgungsspannung reduziert ist, entspricht dem Faktor, um den die Leistungsaufnahme der Verbraucher reduziert werden soll.Basically, the operation of the circuit arrangement is based on the properties of the output side arranged, preferably designed as a coil inductance. It serves to lower the preferably sinusoidal supply voltage without a significant phase shift between the input and output voltage. The adjustable factor by which the amplitude of the reference AC voltage is reduced from the amplitude of the supply voltage corresponds to the factor by which the power consumption of the consumers is to be reduced.

Die Schaltungsanordnung dient vorzugsweise zur Absenkung des Stromflusses in Wechselspannungsnetzen mit mehreren Leuchtmitteln als Verbraucher, wobei sich durch die Reduzierung der Energieverbrauch verringert. Besonders vorteilhaft ist die Schaltungsanordnung zum Steuern der Leistungsaufnahme von Beleuchtungsanlagen ausgelegt, welche eine Mehrzahl von Gasentladungslampen, beispielsweise zur Straßenbeleuchtung, umfassen.The circuit arrangement is preferably used to reduce the current flow in AC networks with multiple bulbs as consumers, which reduces the reduction in energy consumption. Particularly advantageously, the circuit arrangement is designed for controlling the power consumption of lighting systems, which include a plurality of gas discharge lamps, for example for street lighting.

In bestehenden Beleuchtungsanlagen, in denen Gasentladungslampen eingesetzt werden, weisen diese aufgrund der erforderlichen Beschaltung typischerweise eine induktive, kapazitive und ohmsche Last auf. Konventionelle Vorschaltgeräte von Gasentladungslampen weisen beispielsweise eine in Reihe mit der Lampe geschaltete Vorschaltdrossel zur Strombegrenzung, sowie typischerweise einen parallel geschalteten, den Blindstrom kompensierenden Kondensator auf.In existing lighting systems in which gas discharge lamps are used, these typically have an inductive, capacitive and resistive load due to the required wiring. Conventional ballasts of gas discharge lamps have, for example, a current-limiting series choke connected in series with the lamp, and typically a parallel-connected, reactive-current compensating capacitor.

Dementsprechend ist die Schaltungsanordnung vorteilhaft zum Betreiben von Verbrauchern ausgebildet, welche wenigstens einen Verbraucher umfassen, der als eine Reihenschaltung einer Gasentladungslampe und einer Induktivität, sowie einer parallel dazu geschalteten Kapazität ausgebildet ist, wobei die Gesamtlast der Verbraucher vorzugsweise einen induktiven Charakter aufweist. Besonders vorteilhaft ist die Schaltungsanordnung auch für einen Mischbetrieb ausgelegt, d. h. zum Steuern der Leistungsaufnahme einer Mehrzahl unterschiedlich ausgebildeter Verbraucher, die beispielsweise sowohl Gasentladungslampen als auch Glühlampen umfassen.Accordingly, the circuit arrangement is advantageously designed for operating consumers, which comprise at least one consumer, which is designed as a series circuit of a gas discharge lamp and an inductor, and a capacitor connected in parallel thereto, the total load of the consumer preferably having an inductive character. Particularly advantageously, the circuit arrangement is also designed for a mixed operation, ie for controlling the Power consumption of a plurality of differently trained consumers, for example, include both gas discharge lamps and incandescent lamps.

Zum Ermöglichen der oben beschriebenen Funktionalität der Leistungsschaltereinheiten weisen diese vorzugsweise jeweils zwei parallel zwischen ihren beiden Anschlüssen angeordnete Schaltungszweige auf, die jeweils eine Diode und einen mit der Diode in Reihe geschalteten Leistungsschalter umfassen, wobei die Dioden in den Schaltungszweigen in entgegengesetzter Durchlassrichtung angeordnet sind, und die Leistungsschalter mittels der Steuereinheit steuerbar sind. Der Begriff Leistungsschalter bezeichnet jede Art eines geeigneten, von einer elektronischen Steuereinheit steuerbaren Schalters. Die Leistungsschalter können insbesondere vorteilhaft als elektronische Schalter ausgebildet sein.To enable the above-described functionality of the power switch units, these preferably each have two parallel arranged between its two terminals circuit branches, each comprising a diode and a diode connected in series with the power switch, wherein the diodes are arranged in the circuit branches in the opposite passage direction, and the circuit breaker are controllable by means of the control unit. The term circuit breaker designates any type of suitable, controllable by an electronic control unit switch. The circuit breakers may be particularly advantageously designed as electronic switches.

Besonders vorteilhaft ist die Steuereinheit dazu ausgebildet, in unterschiedlichen zeitlichen Phasen die Leistungsschaltereinheiten auf unterschiedliche Weise anzusteuern, um die Regelung der Ausgangsspannung zu erreichen, wobei die Anfangs- bzw. Endzeitpunkte dieser Phasen insbesondere durch die Nulldurchgänge der Versorgungsspannung und die Nulldurchgänge des durch die Verbraucher fliessenden Stroms definiert sind. Da die Gesamtlast der typischerweise eine Mehrzahl von Gasentladungslampen umfassenden Verbraucher in der Regel induktiven Charakter aufweist, eilt der Spannungsverlauf dem Stromverlauf voraus, so dass während einer Periode der Versorgungsspannung durch die oben genannten Nulldurchgänge vier zeitliche Phasen definiert werden, da zwischen zwei Nulldurchgängen der Versorgungsspannung ein Nulldurchgang, d. h. ein Wechsel der Richtung des Verbraucherstroms erfolgt. Insbesondere erfolgt in den Phasen, in denen die Versorgungsspannung und der Verbraucherstrom das gleiche Vorzeichen haben und die Verbraucher somit Energie aufnehmen, und in den Phasen, in denen die Versorgungsspannung und der Verbraucherstrom entgegengesetzte Vorzeichen haben und die Verbraucher somit Energie in das Versorgungsnetz zurückspeisen, eine unterschiedliche Ansteuerung der Leistungsschaltereinheiten durch die Steuereinheit.Particularly advantageously, the control unit is designed to control the power switch units in different temporal phases in different ways to achieve the regulation of the output voltage, the beginning and end times of these phases in particular by the zero crossings of the supply voltage and the zero crossings of flowing through the consumer Stroms are defined. Since the total load of the consumers, which typically comprise a plurality of gas discharge lamps, is generally inductive, the voltage profile leads the current profile, so that four temporal phases are defined by the abovementioned zero crossings during a period of the supply voltage, since between two zero crossings of the supply voltage Zero crossing, d. H. a change in the direction of the load current takes place. In particular, in the phases in which the supply voltage and the load current have the same sign and the consumers thus absorb energy, and in the phases in which the supply voltage and the load current have opposite signs and the consumers thus feed energy back into the supply network, one different control of the power switch units by the control unit.

Zum Detektieren der Nulldurchgänge der Versorgungsspannung weist die Schaltungsanordnung vorzugsweise eine an die Steuereinheit angeschlossene Spannungs-Messeinrichtung zum Messen und/oder zum Detektieren des Vorzeichens der an den Eingangsanschlüssen anliegenden Spannung auf, sowie zum Detektieren der Nulldurchgänge des Verbraucherstroms eine an die Steuereinheit angeschlossene Spannungs-Messeinrichtung zum Messen und/oder zum Detektieren des Vorzeichens der an der ersten Leistungsschaltereinheit abfallenden Spannung.For detecting the zero crossings of the supply voltage, the circuit arrangement preferably has a voltage measuring device connected to the control unit for measuring and / or detecting the sign of the voltage applied to the input terminals, and for detecting the zero crossings of the load current a voltage measuring device connected to the control unit for measuring and / or detecting the sign of the voltage drop across the first power switch unit.

Besonders vorteilhaft ist die Steuereinheit dazu ausgebildet, zum Regeln der Ausgangsspannung die erste und zweite Leistungsschaltereinheit derart anzusteuern, dass in Phasen, in denen am ersten Eingangsanschluss relativ zum zweiten Eingangsanschluss eine positive Spannung anliegt und durch die Verbraucher ein Strom vom ersten Ausgangsanschluss zum zweiten Ausgangsanschluss fliesst, die erste Leistungsschaltereinheit in Richtung vom ersten Eingangsanschluss zum ersten Ausgangsanschluss leitet, wenn der Betrag der Ausgangsspannung kleiner als der Betrag der Referenz-Wechselspannung ist, und sperrt, wenn der Betrag der Ausgangsspannung größer als der Betrag der Referenz-Wechselspannung ist, und in Gegenrichtung sperrt, und die zweite Leistungsschaltereinheit in Richtung vom zweiten Ausgangsanschluss zum ersten Ausgangsanschluss leitet und in Gegenrichtung sperrt, und in Phasen, in denen am ersten Eingangsanschluss relativ zum zweiten Eingangsanschluss eine negative Spannung anliegt und durch die Verbraucher ein Strom vom zweiten Ausgangsanschluss zum ersten Ausgangsanschluss fliesst, die erste Leistungsschaltereinheit in Richtung vom ersten Ausgangsanschluss zum ersten Eingangsanschluss leitet, wenn der Betrag der Ausgangsspannung kleiner als der Betrag der Referenz-Wechselspannung ist, und sperrt, wenn der Betrag der Ausgangsspannung größer als der Betrag der Referenz-Wechselspannung ist, und in Gegenrichtung sperrt, und die zweite Leistungsschaltereinheit in Richtung vom ersten Ausgangsanschluss zum zweiten Ausgangsanschluss leitet und in Gegenrichtung sperrt.Particularly advantageously, the control unit is configured to control the first and second power switch unit for controlling the output voltage such that in phases in which a positive voltage is applied to the first input terminal relative to the second input terminal and a current flows through the load from the first output terminal to the second output terminal that directs first power switch unit in direction from the first input terminal to the first output terminal when the amount of the output voltage is smaller than the magnitude of the reference AC voltage, and turns off when the magnitude of the output voltage is larger than the magnitude of the reference AC voltage, and in the opposite direction locks, and the second power switch unit in direction from the second output terminal to the first output terminal conducts and in the opposite direction blocks, and in phases in which the first input terminal relative to the second input terminal is applied a negative voltage and by the consumers, a current flows from the second output terminal to the first output terminal, the first power switch unit conducts from the first output terminal to the first input terminal when the amount of the output voltage is smaller than the amount of the reference AC voltage, and turns off when the amount of the output voltage is larger is the amount of the reference AC voltage, and turns off in the opposite direction, and conducts the second power switch unit in the direction from the first output terminal to the second output terminal and blocks in the opposite direction.

In den Phasen der Energieaufnahme durch die Verbraucher wird auf diese Weise die ausgangsseitig angeordnete Induktivität mittels der ersten Leistungsschaltereinheit wechselweise mit dem ersten Eingangsanschluss verbunden und von diesem getrennt, um so die Ausgangsspannung und damit die Leistungsaufnahme zu regeln. Zu Zeiten, während die Induktivität mit dem ersten Eingangsanschluss verbunden ist, baut sich in der Induktivität ein magnetischer Fluss auf, durch dessen Abbau zu Zeiten, während die Induktivität von dem ersten Eingangsanschluss getrennt ist, der Stromfluss durch die Verbraucher mittels der zweiten Leistungsschaltereinheit aufrecht erhalten wird, bis sich der magnetische Fluss in der Spule abgebaut hat.In the phases of energy absorption by the consumer, the inductance arranged on the output side is thus alternately connected to the first input terminal and separated therefrom by means of the first power switch unit in order to regulate the output voltage and thus the power consumption. At times, while the inductor is connected to the first input terminal, a magnetic flux builds up in the inductance, the breakdown of which, at times while the inductor is disconnected from the first input terminal, maintains the current flow through the loads through the second power switch unit until the magnetic flux in the coil has dissipated.

Die Schaltungsanordnung nutzt somit besonders vorteilhaft das Verhalten der Induktivität bei Auf- und Abbau des magnetischen Flusses aus, um mittels der Leistungsschaltereinheiten eine Absenkung der Ausgangsspannung gegenüber der Versorgungsspannung zu erzielen, ohne dabei eine wesentliche Phasenverschiebung zwischen Eingangs- und Ausgangsspannung zu erzeugen.The circuit arrangement thus makes particularly advantageous use of the behavior of the inductance during assembly and disassembly of the magnetic flux, in order to achieve a lowering of the output voltage with respect to the supply voltage by means of the power switch units, without a to produce significant phase shift between input and output voltage.

Für Phasen der Energierückspeisung durch die Verbraucher, wenn also die Versorgungsspannung und der Verbraucherstrom ein entgegengesetztes Vorzeichen aufweisen, sieht die Schaltungsanordnung vorzugsweise zwei alternative Varianten für die Ansteuerung der ersten und zweiten Leistungsschaltereinheiten vor. In der ersten Variante erfolgt in diesen Phasen vorteilhaft ebenfalls eine Regelung der Ausgangsspannung, wobei zu diesem Zweck die Induktivität mittels der zweiten Leistungsschaltereinheit wechselweise mit dem zweiten Eingangsanschluss, d. h. mit dem Netzbezugspunkt, verbunden bzw. getrennt wird.For phases of the energy recovery by the consumers, that is, when the supply voltage and the load current have an opposite sign, the circuit arrangement preferably provides two alternative variants for the control of the first and second circuit breaker units. In the first variant, a regulation of the output voltage is advantageously also carried out in these phases, for which purpose the inductance by means of the second power switch unit alternately with the second input terminal, d. H. with the network reference point, connected or disconnected.

Dementsprechend ist die Steuereinheit vorteilhaft dazu ausgebildet, zum Regeln der Ausgangsspannung die erste und zweite Leistungsschaltereinheit derart anzusteuern, dass in Phasen, in denen am ersten Eingangsanschluss relativ zum zweiten Eingangsanschluss eine positive Spannung anliegt und durch die Verbraucher ein Strom vom zweiten Ausgangsanschluss zum ersten Ausgangsanschluss fliesst, zumindest zeitweise die erste Leistungsschaltereinheit in Richtung vom ersten Ausgangsanschluss zum ersten Eingangsanschluss leitet und in Gegenrichtung sperrt, und die zweite Leistungsschaltereinheit in Richtung vom ersten Ausgangsanschluss zum zweiten Ausgangsanschluss leitet, wenn der Betrag der Ausgangsspannung größer als der Betrag der Referenz-Wechselspannung ist, und sperrt, wenn der Betrag der Ausgangsspannung kleiner als der Betrag der Referenz-Wechselspannung ist, und in Gegenrichtung sperrt, und in Phasen, in denen am ersten Eingangsanschluss relativ zum zweiten Eingangsanschluss eine negative Spannung anliegt und durch die Verbraucher ein Strom vom ersten Ausgangsanschluss zum zweiten Ausgangsanschluss fliesst, zumindest zeitweise die erste Leistungsschaltereinheit in Richtung vom ersten Eingangsanschluss zum ersten Ausgangsanschluss leitet und in Gegenrichtung sperrt, und die zweite Leistungsschaltereinheit in Richtung vom zweiten Ausgangsanschluss zum ersten Ausgangsanschluss leitet, wenn der Betrag der Ausgangsspannung größer als der Betrag der Referenz-Wechselspannung ist, und sperrt, wenn der Betrag der Ausgangsspannung kleiner als der Betrag der Referenz-Wechselspannung ist, und in Gegenrichtung sperrt.Accordingly, the control unit is advantageously configured to control the first and second power switch unit for controlling the output voltage in such a way that a positive voltage is present at the first input terminal relative to the second input terminal and a current flows from the second output terminal to the first output terminal through the loads is at least temporarily conducts and reverse-blocks the first power switch unit in the direction from the first output terminal to the first input terminal, and the second power switch unit conducts from the first output terminal to the second output terminal when the magnitude of the output voltage is greater than the magnitude of the reference AC voltage, and locks when the magnitude of the output voltage is less than the magnitude of the reference AC voltage, and turns off in the opposite direction, and in phases in which the first input port is negated relative to the second input port ative voltage and by the consumer flows from the first output terminal to the second output terminal, at least temporarily conducts the first power switch unit in the direction from the first input terminal to the first output terminal and blocks in the opposite direction, and the second power switch unit leads in the direction from the second output terminal to the first output terminal, when the magnitude of the output voltage is greater than the magnitude of the reference AC voltage, and turns off when the magnitude of the output voltage is less than the magnitude of the reference AC voltage and turns off in the opposite direction.

Die zweite vorteilhafte Variante der Ansteuerung in Phasen der Energierückspeisung durch die Verbraucher sieht eine direkte Ankopplung der Verbraucher an das Versorgungsnetz vor.The second advantageous variant of the control in phases of energy recovery by the consumers provides a direct coupling of the consumers to the supply network.

Zu diesem Zweck ist die Steuereinheit vorteilhaft dazu ausgebildet, die erste und zweite Leistungsschaltereinheit derart anzusteuern, dass in Phasen, in denen am ersten Eingangsanschluss relativ zum zweiten Eingangsanschluss eine positive Spannung anliegt und durch die Verbraucher ein Strom vom zweiten Ausgangsanschluss zum ersten Ausgangsanschluss fliesst, zumindest zeitweise die erste Leistungsschaltereinheit in Richtung vom ersten Ausgangsanschluss zum ersten Eingangsanschluss leitet, und die zweite Leistungsschaltereinheit in beiden Richtungen sperrt, und in Phasen, in denen am ersten Eingangsanschluss relativ zum zweiten Eingangsanschluss eine negative Spannung anliegt und durch die Verbraucher ein Strom vom ersten Ausgangsanschluss zum zweiten Ausgangsanschluss fliesst, zumindest zeitweise die erste Leistungsschaltereinheit in Richtung vom ersten Eingangsanschluss zum ersten Ausgangsanschluss leitet, und die zweite Leistungsschaltereinheit in beiden Richtungen sperrt.For this purpose, the control unit is advantageously designed to control the first and second power switch unit in such a way that in phases in which at the first input terminal relative to the second input terminal a positive voltage is applied and flows through the consumer, a current from the second output terminal to the first output terminal, at least temporarily conducts the first power switch unit in the direction from the first output terminal to the first input terminal, and blocks the second power switch unit in both directions, and in phases in which a negative voltage is applied to the first input terminal relative to the second input terminal and through the load a current from the first output terminal second output terminal flows, at least temporarily, the first power switch unit in the direction of the first input terminal to the first output terminal conducts, and the second power switch unit in both directions blocks.

Die oben beschriebenen Varianten der Ansteuerung der Leistungsschaltereinheiten können in den Phasen der Energierückspeisung alternativ oder in Kombination eingesetzt werden. Besonders vorteilhaft kann eine Auswahl der Variante in Abhängigkeit des eingestellten Faktors, um den die Leistungsaufnahme reduziert werden soll, erfolgen. Bei einer geringen Leistungsreduzierung kann in den Phasen der Energierückspeisung auf eine Regelung der Ausgangsspannung verzichtet werden, ohne dass dies zu wesentlichen Verzerrungen des Ausgangsspannungsverlaufs führt, und dementsprechend vorzugsweise die zweite Variante eingesetzt werden, welche vorteilhaft einen geringeren Regelungsaufwand erfordert. Bei einer größeren Leistungsreduzierung wird dagegen vorzugsweise die erste Variante eingesetzt, um Verzerrungen der Ausgangsspannung zu vermeiden.The variants of the control of the power switch units described above can be used in the phases of energy recovery alternatively or in combination. Particularly advantageous, a selection of the variant depending on the set factor by which the power consumption is to be reduced, take place. With a low power reduction can be dispensed with in the phases of energy recovery on a regulation of the output voltage, without resulting in significant distortions of the output voltage curve, and accordingly preferably the second variant are used, which advantageously requires less control effort. For a larger power reduction, however, preferably the first variant is used to avoid distortions of the output voltage.

Vorteilhaft können bei einer größeren Leistungsreduzierung auch die erste und zweite Variante kombiniert werden, wobei zunächst eine Ansteuerung gemäß der zweiten Variante erfolgt und im weiteren zeitlichen Verlauf auf die erste Variante gewechselt wird, so dass die Regelung erst dann einsetzt, wenn sich bereits eine signifikante Spannungsdifferenz zwischen Referenz-Wechselspannung und Ausgangsspannung eingestellt hat.Advantageously, the first and second variants can also be combined with a greater power reduction, wherein first an activation takes place according to the second variant and is changed over time to the first variant, so that the regulation only starts when there is already a significant voltage difference between reference AC voltage and output voltage.

Die Grenze der Leistungsreduzierung für die Wahl der ersten Variante einerseits und der zweiten Variante oder einer Kombination aus beiden Varianten andererseits hängt von den Anforderungen an die Verzerrungsfreiheit der Ausgangsspannung ab und kann beispielsweise bei 5%, 10%, 20% oder 30% liegen.The limit of the power reduction for the choice of the first variant on the one hand and the second variant or a combination of both variants on the other hand depends on the requirements for freedom from distortion of the output voltage and may for example be 5%, 10%, 20% or 30%.

Um die Schalthäufigkeit zu begrenzen, ist bei der Ansteuerung der ersten und zweiten Leistungsschaltereinheiten bei den in Abhängigkeit des Vergleiches des Betrages der Ausgangsspannung mit dem Betrag der Referenz-Wechselspannung bewirkten Änderungen der Schaltzustände eine Hysterese vorgesehen. Vorzugsweise wird zu diesem Zweck ein Spannungswert als Hysteresewert festgelegt und in der Steuereinheit hinterlegt, wobei alle Schaltvorgänge, für die oben beschrieben wurde, dass diese ausgeführt werden, wenn der Betrag der Ausgangsspannung größer als der Betrag der Referenz-Wechselspannung ist, erst dann ausgeführt werden, wenn der Betrag der Ausgangsspannung größer als der Betrag der Referenz-Wechselspannung zuzüglich des Hysteresewertes ist, und alle Schaltvorgänge, für die oben beschrieben wurde, dass diese ausgeführt werden, wenn der Betrag der Ausgangsspannung kleiner als der Betrag der Referenz-Wechselspannung ist, erst dann ausgeführt werden, wenn der Betrag der Ausgangsspannung kleiner als der Betrag der Referenz-Wechselspannung abzüglich des Hysteresewertes ist.In order to limit the switching frequency is in the control of the first and second power switch units in the function of the comparison of the magnitude of the output voltage with the amount of the reference AC voltage caused changes in the switching states provided a hysteresis. Preferably, for this purpose, a voltage value is set as the hysteresis value and stored in the control unit, wherein all the switching operations for which have been described above that these are performed when the amount of the output voltage is greater than the amount of the reference AC voltage, only then executed when the magnitude of the output voltage is greater than the magnitude of the reference AC voltage plus the hysteresis value, and all the switching operations described above for being performed when the magnitude of the output voltage is less than the magnitude of the reference AC voltage are executed when the magnitude of the output voltage is less than the magnitude of the reference AC voltage minus the hysteresis value.

Je nach Ausgestaltung der Steuereinheit liegt die Reaktionszeit, mit der diese die Änderung eines Schaltzustandes eines der Leistungsschaltereinheiten beim Erreichen der von der Referenz-Wechselspannung vorgegebenen Ausgangsspannung bewirkt, vorzugsweise unter 50 μs, insbesondere unter 5 μs, insbesondere unter 1 μs, insbesondere unter 500 ns, insbesondere unter 200 ns. In einer beispielhaften Ausführungsform liegt die Reaktionszeit der Steuereinheit bei etwa 430 ns.Depending on the configuration of the control unit, the reaction time with which this causes the change of a switching state of the power switch units when reaching the output voltage predetermined by the reference AC voltage, preferably below 50 microseconds, in particular below 5 microseconds, in particular below 1 microseconds, in particular below 500 nanoseconds , especially below 200 ns. In an exemplary embodiment, the response time of the controller is about 430 ns.

Eine Änderung der Ausgangsspannung setzt sich während der Reaktionszeit der Steuereinheit noch ungeregelt fort, wird aber durch das Verhalten der ausgangsseitigen Induktivität gedämpft. Dementsprechend ist die Dimensionierung der Induktivität vorzugsweise an die Reaktionszeit, mit der die Steuereinheit die Änderung eines Schaltzustandes eines der Leistungsschaltereinheiten bewirkt, angepasst.A change in the output voltage continues unregulated during the reaction time of the control unit, but is attenuated by the behavior of the output-side inductance. Accordingly, the dimensioning of the inductance is preferably adapted to the reaction time with which the control unit causes the change of a switching state of one of the power switch units.

Selbstverständlich hängt die Dimensionierung der ausgangsseitigen Induktivität ferner vorteilhaft von der eingestellten Hysterese, sowie von einer eingestellten Taktfrequenz, mit der die Ausgangsspannung gemessen und mit der Referenz-Wechselspannung verglichen wird, ab.Of course, the dimensioning of the output-side inductance also depends advantageously on the set hysteresis, as well as on a set clock frequency with which the output voltage is measured and compared with the reference AC voltage from.

Mit besonderem Vorteil ist es hingegen aber nicht erforderlich, bei einem Einsatz der Schaltungsanordnung in bestehenden Verbrauchernetzen mit Gasentladungslampen als Verbraucher die Schaltungsanordnung in besonderer Weise an Art und Anzahl der angeschlossenen Verbraucher anzupassen. Insbesondere ist die Schaltungsanordnung für den Betrieb einer Mehrzahl von Leuchtmitteln, welche sowohl Gasentladungslampen als auch Glühlampen umfassen, ausgebildet. Vorzugsweise ist die ausgangsseitige Induktivität an die Ausgangsleistung, d. h. an die Leistung angeschlossener oder anzuschliessender Verbraucher angepasst.With particular advantage, however, it is not necessary to adapt the circuit arrangement in a special way to the type and number of connected consumers when using the circuit arrangement in existing consumer networks with gas discharge lamps as consumers. In particular, the circuit arrangement for the operation of a plurality of bulbs, which comprise both gas discharge lamps and incandescent lamps, is formed. Preferably, the output side inductance is equal to the output power, i. H. adapted to the power connected or to be connected consumer.

Die Schaltungsanordnung kann ferner vorteilhaft einen vorzugsweise eingangsseitig angeordneten Netzfilter umfassen, dessen Komponenten zur Reduzierung der Wirkung von Störungen aus dem Wechselspannungsnetz, insbesondere zur Glättung einer pulsförmigen Stromaufnahme aus dem Wechselspannungsnetz dienen.The circuit arrangement may also advantageously comprise a preferably arranged on the input side line filter whose components are used to reduce the effect of interference from the AC voltage network, in particular for smoothing a pulse-shaped power consumption from the AC mains.

Durch die Schaltungsanordnung werden ferner besonders vorteilhaft Über- und Unterspannungen der Versorgungsspannung ausgeglichen, so dass diese auf der Verbraucherseite nicht auftreten, wobei Unterspannungen nur insoweit ausgeglichen werden können, als diese nicht den Wert der Ausgangsspannung unterschreiten. Dementsprechend wird durch die Schaltungsanordnung ein Ausgleich von Überspannungen bzw. Spannungsspitzen auch dann ermöglicht, wenn keine Leistungsreduzierung vorgenommen wird, der Faktor zur Leistungsreduzierung somit auf 1 bzw. 100% festgelegt wird.The circuit arrangement also particularly advantageous over-and under-voltages of the supply voltage compensated so that they do not occur on the consumer side, with undervoltages can only be compensated insofar as they do not fall below the value of the output voltage. Accordingly, the circuit arrangement makes it possible to compensate for overvoltages or voltage peaks even if no power reduction is undertaken, thus the factor for power reduction is set to 1 or 100%.

Bei Verbrauchern mit nicht sinusförmiger Stromaufnahme kann vorteilhaft unter Verwendung von an die Steuereinheit angeschlossenen Strommessern zum Messen des Eingangsund/oder Ausgangsstroms auf der Versorgungsseite und/oder auf der Verbraucherseite ein sinusförmiger Eingangs- bzw. Ausgangsstrom erzeugt werden. Zu diesem Zweck wird eine Referenz-Wechselspannung mit einem geeignet angepassten Verlauf vorgegeben. Als sinusförmiger Eingangs- bzw. Ausgangsstrom ist in diesem Zusammenhang ein Strom gemeint, der aus einer Vielzahl von Einzelimpulsen besteht, die in ihrer Gesamtheit einen sinusförmigen Verlauf ergeben.For consumers with non-sinusoidal current consumption, a sinusoidal input or output current can advantageously be generated by using ammeters connected to the control unit for measuring the input and / or output current on the supply side and / or on the load side. For this purpose, a reference AC voltage is set with a suitably adapted course. In this context, a sinusoidal input or output current is understood as meaning a current which consists of a multiplicity of individual pulses which, in their entirety, produce a sinusoidal profile.

Mittels der Strommesser zum Messen des Eingangs- und Ausgangsstroms kann ferner vorteilhaft eine Überwachung der Leistungsaufnahme sowie eine Erkennung von Lampenausfällen, erfolgen.By means of the ammeters for measuring the input and output currents, monitoring of the power consumption as well as detection of lamp failures can also advantageously take place.

Ein erfindungsgemäßes Verfahren zur Steuerung der Leistungsaufnahme von zum Betreiben in einem Wechselspannungsnetz ausgebildeten Verbrauchern durch Regeln der Ausgangsspannung verwendet eine Schaltungsanordnung wie oben beschrieben. Das Verfahren sieht vor, dass zunächst ein Faktor zur Reduzierung der Leistungsaufnahme eingestellt und in Abhängigkeit dieses Faktors eine mit der Versorgungsspannung synchronisierte Referenz-Wechselspannung erzeugt wird, wobei die Amplitude der Referenz-Wechselspannung um den eingestellten Faktor gegenüber der Amplitude der Versorgungsspannung reduziert ist. Ferner sieht das Verfahren vor, die an den Ausgangsanschlüssen der Schaltungsanordnung anliegende Ausgangsspannung zu messen, diese mit der Referenz-Wechselspannung zu vergleichen und die Ausgangsspannung auf den Wert der Referenz-Wechselspannung durch Ansteuern der ersten und zweiten Leistungsschaltereinheiten mittels der Steuereinheit in Abhängigkeit des Vergleichsergebnisses zu regeln.A method according to the invention for controlling the power consumption of consumers designed to operate in an AC voltage network by regulating the output voltage uses a circuit arrangement as described above. The method provides that first a factor for reducing the power consumption is set and, depending on this factor, a reference voltage which is synchronized with the supply voltage is generated, the amplitude of the reference alternating voltage being reduced by the set factor compared to the amplitude of the supply voltage. Furthermore, the method provides to measure the output voltage applied to the output terminals of the circuit arrangement, to compare these with the reference AC voltage and the output voltage to the value of the reference AC voltage by driving the first and second To regulate circuit breaker units by means of the control unit in dependence of the comparison result.

Das Verfahren kann vorteilhaft Schritte umfassen, welche analog zu den oben beschriebenen vorteilhaften Ausführungsformen einer erfindungsgemäßen Schaltungsanordnung ausgestaltet sind. Insbesondere umfasst das erfindungsgemäße Verfahren vorzugsweise das Ansteuern der ersten und zweiten Leistungsschaltereinheiten entsprechend der oben beschriebenen Phasen mittels der Steuereinheit.The method may advantageously comprise steps which are configured analogously to the above-described advantageous embodiments of a circuit arrangement according to the invention. In particular, the method according to the invention preferably comprises the activation of the first and second power switch units according to the phases described above by means of the control unit.

Ferner liegt auch eine Steuereinheit zur Verwendung in einer Schaltungsanordnung wie oben beschrieben, welche zum Ausführen des oben beschriebenen Verfahrens ausgebildet ist, im Rahmen der Erfindung.Furthermore, a control unit for use in a circuit arrangement as described above, which is designed to carry out the method described above, is also within the scope of the invention.

Die Erfindung wird nachfolgend beispielhaft anhand bevorzugter Ausführungsformen und unter Bezugnahme auf die beigefügten Zeichnungen genauer beschrieben. Dabei bezeichnen gleiche Bezugszeichen in den Zeichnungen gleiche oder ähnliche Teile.The invention will now be described in more detail by way of example with reference to preferred embodiments and with reference to the accompanying drawings. The same reference numerals in the drawings designate the same or similar parts.

Es zeigen:Show it:

1: eine schematische Darstellung einer Schaltungsanordnung zur Veranschaulichung des Wirkprinzips einer bevorzugten Ausführungsform eines erfindungsgemäßen Verfahrens, 1 : a schematic representation of a circuit arrangement for illustrating the principle of operation of a preferred embodiment of a method according to the invention,

2: eine schematische Darstellung von Spannungs- und Stromverläufen in der in 1 gezeigten Schaltungsanordnung, 2 : a schematic representation of voltage and current curves in the in 1 shown circuit arrangement,

3: eine schematische Darstellung einer bevorzugten Ausführungsform einer erfindungsgemäßen Schaltungsanordnung mit daran angeschlossenen Verbrauchern, 3 FIG. 2: a schematic representation of a preferred embodiment of a circuit arrangement according to the invention with consumers connected thereto, FIG.

4a: schematisch eine erste Ausführungsform einer Leistungsschaltereinheit zur Verwendung in einer erfindungsgemäßen Schaltungsanordnung, 4a FIG. 2 schematically shows a first embodiment of a circuit breaker unit for use in a circuit arrangement according to the invention, FIG.

4b: schematisch eine zweite Ausführungsform einer Leistungsschaltereinheit zur Verwendung in einer erfindungsgemäßen Schaltungsanordnung, 4b FIG. 2 schematically shows a second embodiment of a circuit breaker unit for use in a circuit arrangement according to the invention, FIG.

4c: schematisch eine dritte Ausführungsform einer Leistungsschaltereinheit zur Verwendung in einer erfindungsgemäßen Schaltungsanordnung, 4c FIG. 2 schematically shows a third embodiment of a circuit breaker unit for use in a circuit arrangement according to the invention, FIG.

4d: schematisch eine vierte Ausführungsform einer Leistungsschaltereinheit zur Verwendung in einer erfindungsgemäßen Schaltungsanordnung, und 4d FIG. 2 schematically shows a fourth embodiment of a circuit breaker unit for use in a circuit arrangement according to the invention, and FIG

4e: schematisch eine fünfte Ausführungsform einer Leistungsschaltereinheit zur Verwendung in einer erfindungsgemäßen Schaltungsanordnung. 4e FIG. 2 schematically shows a fifth embodiment of a circuit breaker unit for use in a circuit arrangement according to the invention. FIG.

1 zeigt eine prinzipielles Schaltbild zur Veranschaulichung des erfindungsgemäßen Wirkprinzips, in welchem eine erfindungsgemäße Schaltungsanordnung 100 über die Eingangsanschlüsse 11 und 12 mit einem Wechselspannungsnetz verbunden ist, wobei der zweite Eingangsanschluss 12 den Netzbezugspunkt bildet, wobei an die Ausgangsanschlüsse 21 und 22 der Schaltungsanordnung 100 Verbraucher 400 angeschlossen sind. 1 shows a schematic diagram to illustrate the principle of the invention, in which a circuit arrangement according to the invention 100 via the input terminals 11 and 12 is connected to an alternating voltage network, wherein the second input terminal 12 forms the network reference point, wherein the output terminals 21 and 22 the circuit arrangement 100 consumer 400 are connected.

Prinzipiell bestehen die zum Ausführen eines erfindungsgemäßen Verfahrens erforderlichen Hardware-Komponenten aus vier elektronischen Schaltern 212, 222, 312 und 322 und einer Spule 190, wobei die Schalter jeweils paarweise parallel angeordnet sind und jeder Schalter 212, 222, 312 und 322 im seriellen Zweig jeweils mit einer Diode 210, 220, 310 bzw. 320 verbunden ist. Die Dioden 210 und 220, sowie 310 und 320 sind in gegensätzlicher Durchlassrichtung, bezogen auf die jeweilige parallele Anordnung, angeschlossen. Sind beide Schalter 212 und 222 bzw. 312 und 322 einer parallelen Anordnung geschlossen, kann der Strom in beide Richtungen fließen. Wird nur ein Schalter geschlossen, kann der Strom nur in die Richtung fließen, die von der jeweiligen Diode vorgegeben ist. Die reale Anordnung der Leistungsschalter kann von der in 1 schematisch dargestellten abweichen. Die Funktionsweise bleibt aber unverändert. Die Schalter 212 und 222 bilden mit den Dioden 210 und 220 eine erste Leistungsschaltereinheit 200, und die Schalter 312 und 322 bilden mit den Dioden 310 und 320 eine zweite Leistungsschaltereinheit 300. Von den zwei Anschlüssen der ersten Leistungsschaltereinheit 200 ist einer mit dem ersten Eingangsanschluss 11 und der andere über die Spule 190 mit dem ersten Ausgangsanschluss 21 verbunden, während von den zwei Anschlüssen der zweiten Leistungsschaltereinheit 300 einer über die Spule 190 mit dem ersten Ausgangsanschluss 21 und der andere mit dem zweiten Eingangsanschluss 12 und damit mit dem zweiten Ausgangsanschluss 22 verbunden ist. In der weiteren Beschreibung werden die Schalter 212, 222, 312 und 322 auch gemäß den in 1 angegebenen Beschriftungen, Schalter 212 als P+, Schalter 222 als P–, Schalter 312 als F– und Schalter 322 als F+, bezeichnet.In principle, the hardware components required for carrying out a method according to the invention consist of four electronic switches 212 . 222 . 312 and 322 and a coil 190 , The switches are arranged in pairs in parallel and each switch 212 . 222 . 312 and 322 in the serial branch, each with a diode 210 . 220 . 310 respectively. 320 connected is. The diodes 210 and 220 , such as 310 and 320 are connected in opposite direction of passage, relative to the respective parallel arrangement. Are both switches 212 and 222 respectively. 312 and 322 closed in a parallel arrangement, the current can flow in both directions. If only one switch is closed, the current can only flow in the direction specified by the respective diode. The real arrangement of the circuit breaker can vary from the in 1 differ diagrammatically. The functionality remains unchanged. The switches 212 and 222 make up with the diodes 210 and 220 a first circuit breaker unit 200 , and the switches 312 and 322 make up with the diodes 310 and 320 a second circuit breaker unit 300 , Of the two terminals of the first circuit breaker unit 200 is one with the first input port 11 and the other over the coil 190 with the first output terminal 21 connected, while from the two terminals of the second power switch unit 300 one over the coil 190 with the first output terminal 21 and the other with the second input terminal 12 and thus with the second output port 22 connected is. In the further description, the switches 212 . 222 . 312 and 322 also according to the in 1 specified labels, switches 212 as P +, switch 222 as a P, switch 312 as F and switch 322 designated as F +.

Eine bevorzugte Ausführungsform einer erfindungsgemäßen Schaltungsanordnung 100 ist in 3 dargestellt. Typischerweise ist die Schaltungsanordnung als separates Gerät 100 ausgebildet.A preferred embodiment of a circuit arrangement according to the invention 100 is in 3 shown. Typically, the circuitry is a separate device 100 educated.

Wie bereits beschrieben, wird bei dieser Erfindung die Leistungsaufnahme von Verbrauchern reduziert, indem die Ausgangsspannung, im Folgenden auch als Uout bezeichnet, vermindert wird. Hierfür wird eine Referenz-Sinusspannung, im Folgenden auch als Uref bezeichnet, generiert und mit der Versorgungsspannung, im folgenden auch als Uin bezeichnet, synchronisiert. Wenn keine Leistungsreduzierung erfolgt, entspricht die Referenzspannugn Uref somit im Wesentlichen der Versorgungsspannung Uin. Ist zum Beispiel eine Absenkung der Ausgangsspannung Uout um 20% gewünscht, wird die Referenzspannung Uref um diesen Betrag vermindert und über die in 3 dargestellte Steuereinheit 160 als Sollwertvorgabe für die Ausgangsspannung Uout verwendet.As already described, in this invention, the power consumption of consumers is reduced by the output voltage, hereinafter also referred to as U out , is reduced. For this purpose, a reference sinusoidal voltage, also referred to below as U ref , is generated and synchronized with the supply voltage, also referred to below as U in . If no power reduction takes place, the reference voltage U ref thus essentially corresponds to the supply voltage U in . If, for example, a reduction of the output voltage U out by 20% is desired, the reference voltage U ref is reduced by this amount and over the in 3 shown control unit 160 used as setpoint input for the output voltage U out .

In der in 3 dargestellten beispielhaften Ausführungsform ist in das Gerät 100 eingangsseitig ein Netzfilter 110 integriert, der bewirkt, dass die pulsförmige Stromaufnahme aus dem Versorgungsnetz geglättet wird. Der Netzfilter umfasst zu diesem Zweck eine mit LN bezeichnete Netzfilterspule 116, sowie mit CN1 und CN2 bezeichnete Netzfilterkondensatoren 112 und 114.In the in 3 illustrated exemplary embodiment is in the device 100 On the input side, a line filter 110 integrated, which causes the pulsed current consumption from the supply network is smoothed. The line filter comprises for this purpose a designated with L N line filter coil 116 , and with C N1 and C N2 designated net filter capacitors 112 and 114 ,

Die in 3 dargestellte Steuereinheit 160 umfasst vorzugsweise eine spezielle Hardware mit einem Controller, an die mehrere Messwertaufnehmer angeschlossen sind. Die Funktion der Steuereinheit 160 lässt sich grundlegend in vier Phasen aufteilen, die im Folgenden beschrieben werden.In the 3 shown control unit 160 preferably comprises a special hardware with a controller to which a plurality of transducers are connected. The function of the control unit 160 can be fundamentally divided into four phases, which are described below.

Wieder bezugnehmend auf die 1 wird als Verbraucher 401 und 402 ein Netz oder Strang von mehreren Gasentladungslampen 421 und 422 mit entsprechender Beschaltung betrachtet, wobei die Beschaltung jeweils eine mit der Gasentladungslampe 421 bzw. 422 in Reihe geschaltete Vorschaltdrossel 411 bzw. 412, sowie einen parallel zu dieser Reihenschaltung geschalteten Kondensator 431 bzw. 432 umfasst. Als zusätzlicher Verbraucher 501 ist in dem in 1 dargestellten Beispiel eine Glühlampe 511 vorgesehen. Die sich hieraus ergebende Leistungsaufnahme besteht aus einer induktiven, kapazitiven und ohmschen Last, wobei die Gesamtlast einen induktiven Charakter aufweist. Die Wechselspannung eilt somit dem Wechselstrom voraus. Die entsprechenden Verläufe der Eingangsspannung Uin, der geregelten Ausgangsspannung Uout, welche im Wesentlichen der Referenzspannung Uref entspricht, sowie des Ausgangsstroms Iout und des sich ohne Leistungsreduzierung einstellenden Ausgangsstromes Iout* sind in 2 dargestellt.Referring again to the 1 is considered a consumer 401 and 402 a network or strand of several gas discharge lamps 421 and 422 considered with appropriate circuitry, the circuit each one with the gas discharge lamp 421 respectively. 422 series reactor connected in series 411 respectively. 412 , and a capacitor connected in parallel with this series circuit 431 respectively. 432 includes. As an additional consumer 501 is in the in 1 illustrated example, a light bulb 511 intended. The resulting power consumption consists of an inductive, capacitive and ohmic load, the total load having an inductive nature. The alternating voltage is thus ahead of the alternating current. The corresponding curves of the input voltage U in , the regulated output voltage U out , which essentially corresponds to the reference voltage U ref , and the output current I out and the output current I out * which adjusts without a reduction in output are in 2 shown.

Durch die Nulldurchgänge der Eingangsspannung Uin und des Ausgangsstroms Iout werden die vier zeitlichen Phasen 610, 620, 630 und 640 definiert, in denen vorzugsweise eine unterschiedliche Ansteuerung der ersten und zweiten Leistungsschaltereinheiten 200 und 300 durch die Steuereinheit 160 erfolgt. Die einzelnen Phasen werden im Folgenden beschrieben. Dabei werden für unterschiedliche Phasen der Ansteuerung die Bezeichnungen Phase 1, Phase 2A, Phase 2B, Phase 3, Phase 4A, sowie Phase 4B verwendet. Die Ansteuerungs-Phase 1 erfolgt während der in 2 dargestellten Phase 610. Die Ansteuerungs-Phasen 2A und 2B erfolgen alternativ oder kombiniert während der in 2 dargestellten Phase 620. Die Ansteuerungs-Phase 3 erfolgt während der in 2 dargestellten Phase 630. Die Ansteuerungs-Phasen 4A und 4B erfolgen alternativ oder kombiniert während der in 2 dargestellten Phase 640.Through the zero crossings of the input voltage U in and the output current I out , the four time phases 610 . 620 . 630 and 640 in which preferably a different control of the first and second power switch units 200 and 300 through the control unit 160 he follows. The individual phases are described below. The designations phase 1, phase 2A, phase 2B, phase 3, phase 4A, and phase 4B are used for different phases of the control. The activation phase 1 takes place during the in 2 phase shown 610 , The drive phases 2A and 2B take place alternatively or combined during the in 2 phase shown 620 , The activation phase 3 takes place during the in 2 phase shown 630 , The drive phases 4A and 4B take place alternatively or combined during the in 2 phase shown 640 ,

Phase 1:Phase 1:

Die Phase 1 beginnt mit der positiven Flanke von Iout, d. h. dem Nulldurchgang vom negativen zum positiven Strom bzw. dem Zeitpunkt, zu dem kein negativer Stromfluss mehr detektiert wird. Es werden die Schalter P– und F– geöffnet. Der Schalter F+ wird geschlossen. Wenn die Spannung Uout kleiner als die Referenzspannung Uref, also der Sollwertvorgabe, ist, wird der Schalter P+ geschlossen. Geöffnet wird dieser, wenn Uout größer als Uref ist. Die Phase 1 wird von der Phase 2A oder 2B beendet.Phase 1 begins with the positive edge of I out , ie the zero crossing from the negative to the positive current or the time at which no negative current flow is detected anymore. The switches P- and F- are opened. The switch F + is closed. When the voltage U out is smaller than the reference voltage U ref , that is, the setpoint input, the switch P + is closed. This is opened when U out is greater than U ref . Phase 1 is terminated by phase 2A or 2B.

Phase 2A:Phase 2A:

Die Phase 2A beginnt mit der negativen Flanke von Uin, d. h. dem Nulldurchgang von der positiven Spannung zur negativen. Es werden die Schalter F+ und F– geöffnet und der Schalter P+ geschlossen. Je nach Anforderung kann auch der Schalter P– geschlossen werden. Die Phase 2A wird von der Phase 3 beendet.Phase 2A begins with the negative edge of U in , ie the zero crossing from the positive voltage to the negative. The switches F + and F- are opened and the switch P + is closed. Depending on the requirement, the switch P can also be closed. Phase 2A will be terminated by Phase 3.

Phase 2B:Phase 2B:

Die Phase 2B beginnt mit der negativen Flanke von Uin. Es werden die Schalter F– und P– geöffnet. Der Schalter P+ wird geschlossen. Wenn die Spannung Uout kleiner als die Referenzspannung Uref ist, wird der Schalter F+ geschlossen. Geöffnet wird dieser, wenn Uout größer als Uref ist. Die Phase 2B wird von der Phase 3 beendet. Je nach Bedarf kann die Phase 2B anstatt der Phase 2A eingesetzt werden, auch eine Kombination der beiden Phasen ist möglich.Phase 2B begins with the negative edge of U in . The switches F- and P- are opened. The switch P + is closed. When the voltage U out is smaller than the reference voltage U ref , the switch F + is closed. This is opened when U out is greater than U ref . Phase 2B will be terminated by Phase 3. Depending on requirements, phase 2B can be used instead of phase 2A; a combination of the two phases is also possible.

Phase 3:Phase 3:

Die Phase 3 beginnt mit der negativen Flanke von Iout, d. h. dem Nulldurchgang vom positiven zum negativen Strom bzw. dem Zeitpunkt, zu dem kein positiver Stromfluss mehr detektiert wird. Es werden die Schalter P+ und F+ geöffnet. Der Schalter F– wird geschlossen. Wenn die Spannung Uout größer als die Referenzspannung Uref ist, wird der Schalter P– geschlossen. Geöffnet wird dieser, wenn Uout kleiner als Uref ist. Die Phase 3 wird von der Phase 4A oder 4B beendet.Phase 3 begins with the negative edge of I out , ie the zero crossing from the positive to the negative current or the time at which no positive current flow is detected anymore. The switches P + and F + are opened. The switch F- is closed. When the voltage U out is greater than the reference voltage U ref , the switch P- is closed. This is opened when U out less than U ref is. Phase 3 is terminated by phase 4A or 4B.

Phase 4A:Phase 4A:

Die Phase 4A beginnt mit der positiven Flanke von Uin. Es werden die Schalter F– und F+ geöffnet und der Schalter P– geschlossen. Je nach Anforderung kann auch der Schalter P+ geschlossen werden. Die Phase 4A wird von der Phase 1 beendet.Phase 4A begins with the positive edge of U in . The switches F- and F + are opened and the switch P- is closed. Depending on the requirement, the switch P + can also be closed. Phase 4A will be terminated by Phase 1.

Phase 4B:Phase 4B:

Die Phase 4B beginnt mit der positiven Flanke von Uin. Es werden die Schalter F+ und P+ geöffnet. Der Schalter P– wird geschlossen. Wenn die Spannung Uout größer als die Referenzspannung Uref ist, wird der Schalter F– geschlossen. Geöffnet wird dieser, wenn Uout kleiner als Uref ist. Die Phase 4B wird von der Phase 1 beendet. Je nach Bedarf kann die Phase 4B anstatt der Phase 4A eingesetzt werden, auch eine Kombination der beiden Phasen ist möglich.Phase 4B begins with the positive edge of U in . The switches F + and P + are opened. The switch P- is closed. When the voltage U out is greater than the reference voltage U ref , the switch F- is closed. This is opened when U out is less than U ref . Phase 4B will be terminated by phase 1. Depending on requirements, phase 4B can be used instead of phase 4A; a combination of the two phases is also possible.

In allen oben beschriebenen Phasen wird die Schalthäufigkeit vorzugsweise durch eine integrierte Hysterese begrenzt.In all phases described above, the switching frequency is preferably limited by an integrated hysteresis.

In der obigen Beschreibung der einzelnen Phasen wird die Stellung jedes Schalters beschrieben. Bei einem Phasenübergang sind jedoch selbstverständlich nur die Schaltzustände der Schalter zu ändern, die nicht in der für die nächste Phase geforderten Position (Ein/Aus) stehen.In the above description of the individual phases, the position of each switch will be described. In the case of a phase transition, however, it is of course only necessary to change the switching states of the switches which are not in the position required for the next phase (on / off).

An die in 3 dargestellte Steuereinheit 160, die zur Ansteuerung der ersten und zweiten Leistungsschaltereinheiten 200 und 300 mit diesen verbunden ist, sind ferner die Messwertaufnehmer 130, 140, 150, 170 und 180 angeschlossen.To the in 3 shown control unit 160 for driving the first and second circuit breaker units 200 and 300 connected to these are also the transducers 130 . 140 . 150 . 170 and 180 connected.

Im Folgenden wird die Funktion der einzelnen Messwertaufnehmer beschrieben:
Mit dem als V1 bezeichneten Vorzeichendetektor 140 wird der Nulldurchgang zur positiven oder negativen Versorgungsspannung ermittelt. Er dient zur Aktivierung der Phasen 2 A/B und 4 A/B. Anstatt des Detektors kann auch ein Spannungsmesser verwendet werden.
The following describes the function of the individual transducers:
With the sign detector designated as V 1 140 the zero crossing to the positive or negative supply voltage is determined. It activates phases 2 A / B and 4 A / B. Instead of the detector, a voltmeter can also be used.

Der als V2 bezeichnete Vorzeichendetektor 150 wird für die Bestimmung des Stromflusses über die Leistungsschaltereinheit 200 verwendet. Mit ihm wird das Vorzeichen des Spannungsabfalls über den Komponenten innerhalb der Einheit 200 gemessen und so die Stromrichtung bestimmt. Sind beide Leistungsschalter geöffnet, kann durch das Vorzeichen der Spannung, die sich zwischen den Anschlüssen der Einheit 200 ergibt, auf die zukünftige Richtung des Stromflusses geschlossen werden. Der Detektor 150 aktiviert die Phase 1 oder 3, wenn zuvor die Phase 4A oder 2A aktiv war. Alternativ ist auch die Verwendung eines Spannungsmessers möglich.The sign detector designated as V 2 150 is used to determine the flow of current across the circuit breaker unit 200 used. With it the sign of the voltage drop over the components within the unit becomes 200 measured and thus determines the current direction. If both circuit breakers are open, the sign of the voltage that is between the terminals of the unit may indicate 200 indicates to be closed to the future direction of the current flow. The detector 150 activates Phase 1 or 3 if Phase 4A or 2A was previously active. Alternatively, the use of a voltmeter is possible.

Mit dem als V3 bezeichneten Spannungsmesser 180 wird die Spannung auf der Verbraucherseite ermittelt. Dieser Wert dient als Istwert der Spannungsregelung und wird mit dem für den jeweiligen Zeitpunkt berechneten Sollwert verglichen. Die Spannungsmesswerte werden für die Phasen 1, 2B, 3 und 4B verwendet. Der Spannungsmesser dient auch zur indirekten Messung der Richtung des Stromflusses Iout von der Spule 190 zum Verbraucher 400. Hier wird der Effekt ausgenutzt, dass während der Energierückspeisung der Betrag der Verbraucherspannung ansteigt, wenn sie nicht an die Versorgungsspannung und nicht an den Netzbezugspunkt gekoppelt ist. Folglich kann durch die Beobachtung des Spannungswerts mittels des Spannungsmessers 180 innerhalb einer bestimmten Zeit auf die Flussrichtung des Stroms geschlossen werden. Die indirekte Strommessung wird für die Aktivierung der Phase 1 oder 3 verwendet, wenn zuvor die Phase 4B oder 2B aktiv war.With the voltmeter called V3 180 the voltage is determined on the consumer side. This value serves as the actual value of the voltage regulation and is compared with the setpoint calculated for the respective time. The voltage readings are used for phases 1, 2B, 3 and 4B. The voltmeter also serves to indirectly measure the direction of current flow I out from the coil 190 to the consumer 400 , Here, the effect is exploited that during the energy recovery, the amount of the load voltage increases when it is not coupled to the supply voltage and not to the grid reference point. Consequently, by observing the voltage value by means of the voltmeter 180 be concluded within a certain time on the flow direction of the stream. Indirect current measurement is used for Phase 1 or 3 activation if Phase 4B or 2B was previously active.

Mit dem als A1 bezeichneten Strommesser 130 kann in Verbindung mit dem Spannungsmesser 140 die Leistungsaufnahme bezüglich Wirk-, Blind- und Scheinleistung der Verbraucher gemessen werden. Ferner wird der Strommesser 130 für die Erzeugung eines sinusförmigen Eingangsstroms auf der Versorgungsseite bei Verbrauchen mit nicht sinusförmiger Stromaufnahme eingesetzt.With the ammeters designated A 1 130 Can be used in conjunction with the voltmeter 140 the power consumption in terms of active, reactive and apparent power of consumers are measured. Further, the ammunition becomes 130 used for the generation of a sinusoidal input current on the supply side when consumed with non-sinusoidal current consumption.

Für die Erzeugung eines sinusförmigen Ausgangsstroms auf der Verbraucherseite bei Verbrauchern mit nicht sinusförmiger Stromaufnahme wird der Strommesser als A2 bezeichnete Strommesser 170 eingesetzt. Zusätzlich kann mit den Strommessern 130 und 170 eine Überwachung des Stromflusses erfolgen.For the generation of a sinusoidal output current on the load side in consumers with non-sinusoidal current consumption of the ammeters is referred to as A2 ammeters 170 used. In addition, with the power knives 130 and 170 a monitoring of the current flow done.

Grundsätzlich beruht das Verfahren auf den Eigenschaften der Spule 190. Sie dient zur Absenkung der sinusförmigen Versorgungsspannung, ohne dass eine nennenswerte Phasenverschiebung zwischen der Eingangs- und Ausgangsspannung entsteht. Zur Realisierung der unterschiedlichen Spannungsebenen wird das Verhalten der Spule bei dem Aufbau und Abbau des magnetischen Flusses genutzt. Im Folgenden wird zum einen der Zeitbereich betrachtet, der dem Verbraucher die Energie zuführt und zum anderen der Bereich, in dem der Verbraucher Energie zurückspeist:
In dem Zeitbereich, in dem der Verbraucher 400 Energie aufnimmt, also in den Phasen 1 und 3, besitzen Spannung und Strom das gleiche Vorzeichen. Betrachtet man den Fall, dass eine Reduzierung der Ausgangsspannung Uout von 20% vorgegeben ist, wird ein Spannungswert Uref berechnet, der dem Wert der Versorgungsspannung Uin, verringert um 20%, zu einem bestimmten Zeitpunkt entspricht. Dieser Wert Uref wird mit der Ausgangsspannung Uout verglichen. Ist |Uout|, also der Betrag von Uout, kleiner als |Uref|, so wird die Spule 190 mit Uin verbunden, bis |Uout| gleich bzw. größer |Uref| ist. Auf die Spule 190 bezogen bedeutet dies, dass sich der magnetische Fluss aufbaut und zu Beginn die Spannungsdifferenz zwischen Uin und Uout über der Spule 190 abfällt. Im weiteren zeitlichen Verlauf verringert sich die Differenz, bis |Uout| dem Wert von |Uref| entspricht. Nach dem Erreichen dieses Zustandes wird die Spule 190 von Uin getrennt. Der magnetische Fluss in der Spule 190 bewirkt einen Vorzeichenwechsel der Spulenspannung und gegebenenfalls eine Spannungserhöhung. Durch dieses Verhalten kann der Strom Iout über die Schalter F+ oder F– (je nach Vorzeichen von Uout) weiter fliessen, bis sich der magnetische Fluss abgebaut hat oder eine erneute Koppelung an Uin auftritt.
Basically, the method is based on the properties of the coil 190 , It serves to lower the sinusoidal supply voltage without a significant phase shift between the input and output voltage. To realize the different voltage levels, the behavior of the coil is used in the construction and reduction of the magnetic flux. In the following, on the one hand, the time range is considered, which supplies the energy to the consumer and, on the other, the area in which the consumer feeds energy back:
In the time frame in which the consumer 400 Energy absorbs, so in phases 1 and 3, voltage and current have the same sign. Considering the case that a reduction of the output voltage U out of 20% is given, a voltage value U ref is calculated, which is the value the supply voltage U in , reduced by 20%, at a certain time corresponds. This value U ref is compared with the output voltage U out . If | U out |, ie the amount of U out , is smaller than | U ref |, then the coil becomes 190 connected to U in , until | U out | equal or greater | U ref | is. On the spool 190 In other words, this means that the magnetic flux builds up and, at the beginning, the voltage difference between U in and U out across the coil 190 drops. As time passes, the difference decreases until | U out | the value of | U ref | equivalent. After reaching this state, the coil becomes 190 separated from U in . The magnetic flux in the coil 190 causes a sign change of the coil voltage and optionally a voltage increase. As a result of this behavior, the current I out can continue to flow through the switches F + or F- (depending on the sign of U out ) until the magnetic flux has dissipated or a renewed coupling to U in occurs.

In dem Zeitbereich, in dem der Verbraucher 400 Energie in das Versorgungsnetz zurückspeist, also in den Phasen 2A/2B und 4A/4B, besitzen Spannung und Strom gegensätzliche Vorzeichen. Eine Abkopplung der Verbraucherseite von dem Gerät 100 bzw. von dem Versorgungsnetz hat die Erhöhung des Betrages der Verbraucherspannung zufolge.In the time frame in which the consumer 400 Energy back into the supply network, ie in the phases 2A / 2B and 4A / 4B, voltage and current have opposite signs. A decoupling of the consumer side of the device 100 or from the supply network, the increase in the amount of the consumer voltage has.

Betrachtet man für die Phasen 2B und 4B auch den Fall, dass eine Reduzierung der Ausgangsspannung Uout von 20% vorgegeben ist, wird ein Spannungswert Uref berechnet, der dem Wert der Versorgungsspannung Uin, verringert um 20%, zu einem bestimmten Zeitpunkt entspricht. Dieser Wert Uref wird mit der Ausgangsspannung Uout verglichen. Ist |Uout|, also der Betrag von Uout, größer als |Uref|, so wird die Spule 190 mit dem Netzbezugspunkt N, also dem zweiten Eingangsanschluss 12, verbunden, bis |Uout| gleich bzw. kleiner |Uref| ist. Auf die Spule 190 bezogen bedeutet dies, dass sich der magnetische Fluss aufbaut und zu Beginn die Spannungsdifferenz zwischen N und Uout über der Spule 190 abfällt. Im weiteren zeitlichen Verlauf verringert sich die Differenz, bis |Uout| dem Wert von |Uref| entspricht. Nach dem Erreichen dieses Zustandes wird die Spule 190 von N getrennt. Der magnetische Fluss in der Spule 190 bewirkt ein Vorzeichenwechsel der Spulenspannung und gegebenenfalls eine Spannungserhöhung. Durch dieses Verhalten kann der Strom Iout über die Schalter P+ oder P– (je nach Vorzeichen von Uout) weiter fliessen, bis sich der magnetische Fluss abgebaut hat oder eine erneute Koppelung an N auftritt.Considering for the phases 2B and 4B the case that a reduction of the output voltage U out of 20% is given, a voltage value U ref is calculated, which corresponds to the value of the supply voltage U in , reduced by 20%, at a certain time , This value U ref is compared with the output voltage U out . If | U out |, ie the amount of U out , is greater than | U ref |, then the coil becomes 190 with the network reference point N, ie the second input terminal 12 , connected, until | U out | equal or less | U ref | is. On the spool 190 In other words, this means that the magnetic flux builds up and at the beginning the voltage difference between N and U out across the coil 190 drops. As time passes, the difference decreases until | U out | the value of | U ref | equivalent. After reaching this state, the coil becomes 190 separated from N. The magnetic flux in the coil 190 causes a sign change of the coil voltage and possibly a voltage increase. As a result of this behavior, the current I out can continue to flow via the switches P + or P- (depending on the sign of U out ) until the magnetic flux has dissipated or a renewed coupling to N occurs.

In den Phasen 2a und 4A wird Uout über die Spule 190 direkt mit Uin verbunden. Folglich ist Uout gleich Uin, abgesehen von dem Spannungsabfall über den Bauteilen.In phases 2a and 4A, U out goes through the coil 190 directly connected to U in . Consequently, U out equals U in , except for the voltage drop across the components.

Die Wahl des Phasentyps, d. h. Phase 2A oder 2B bzw. Phase 4A oder 4B, hängt zum einen von dem Grad der Reduzierung ab und zum anderen von dem Zeitpunkt im Zeitbereich der Phase 2 oder 4.The choice of the phase type, d. H. Phase 2A or 2B or Phase 4A or 4B depends on the one hand on the degree of reduction and on the other hand on the time in the phase of phase 2 or 4.

Der Phasentyp A wird vorzugsweise dann gewählt, wenn die eingestellte Reduzierung gering ist. Der sinusförmige Verlauf der Ausgangsspannung U bleibt erhalten, da die Spannungsunterschiede zwischen Uin und Uref klein sind. Ist eine größere Reduzierung eingestellt, wird vorzugsweise der Phasentyp B verwendet. Würde in diesem Fall der Typ A gewählt, wäre der Verlauf von Uout nicht mehr sinusförmig, da er Uin entspricht und am Ende der Phase ein Spannungssprung von Uout auftritt.The phase type A is preferably selected when the set reduction is low. The sinusoidal profile of the output voltage U is maintained because the voltage differences between U in and U ref are small. If a larger reduction is set, the phase type B is preferably used. If the type A were chosen in this case, the course of U out would no longer be sinusoidal since it corresponds to U in and at the end of the phase a voltage jump of U out occurs.

Auch bei einer größeren Reduzierung der Ausgangsspannung kann es von Vorteil sein, zu Beginn der Phase 2 bzw. 4 den Typ A zu verwenden und im weiteren zeitlichen Verlauf auf den Typ B zu wechseln. Durch dieses Vorgehen wird der Vergleich zwischen den Spannungen Uout und Uref erst aktiviert, wenn ein signifikanter Unterschied besteht.Even with a larger reduction of the output voltage, it may be advantageous to use type A at the beginning of phase 2 or 4 and to switch to type B in the further course of time. By doing so, the comparison between the voltages U out and U ref is activated only when there is a significant difference.

In den 4a bis 4e sind verschiedene vorteilhafte Ausführungsformen für die Leistungsschaltereinheiten 200 und 300 dargestellt, wobei die in 4a gezeigte Ausführungsform derjenigen entspricht, die in der in 3 dargestellten beispielhaften Ausführungsform des Gerätes 100 für die erste und zweite Leistungsschaltereinheit 200 und 300 verwendet wird.In the 4a to 4e are various advantageous embodiments for the circuit breaker units 200 and 300 represented, wherein the in 4a embodiment shown corresponds to that in the in 3 illustrated exemplary embodiment of the device 100 for the first and second circuit breaker unit 200 and 300 is used.

Die in 4a dargestellte Ausführungsform einer Leistungsschaltereinheit umfasst zwei Leistungsschalter 712a und 722a, welche jeweils mit einer der Dioden 720a bzw. 710a parallel geschaltet sind, wobei die sich dadurch bildenden Parallelschaltungen in Reihe zwischen den Anschlüssen 1 und 2 geschaltet sind. Die Leistungsschalter 712a und 722a sind vorzugsweise als elektronischer Halbleiterschalter, insbesondere als Leistungstransistor, beispielsweise als IGBT (Insulated Gate Bipolar Transistor), ausgebildet, und weisen dementsprechend eine definierte Durchlassrichtung auf. Bezogen auf die Anschlüsse 1 und 2 weisen der Schalter 712a und die Diode 710a sowie der Schalter 722a und die Diode 720a die gleiche Durchlassrichtung auf. Die Dioden 710a und 720a sind ferner so angeordnet, dass diese bezüglich der Anschlüsse 1 und 2 eine unterschiedliche Durchlassrichtung aufweisen. Um die Leistungsschaltereinheit in Richtung vom Anschluss 1 zum Anschluss 2 leitend oder sperrend zu schalten, dient der Schalter 712a, für die Gegenrichtung dient der Schalter 722a. Der Aufbau entspricht somit einer Parallelschaltung des Schalters 712a in Reihe mit Diode 710a und des Schalters 722a in Reihe mit Diode 720a.In the 4a illustrated embodiment of a circuit breaker unit comprises two power switches 712a and 722a , each with one of the diodes 720a respectively. 710a are connected in parallel, wherein the resulting parallel circuits in series between the terminals 1 and 2 are switched. The circuit breakers 712a and 722a are preferably designed as an electronic semiconductor switch, in particular as a power transistor, for example as an IGBT (Insulated Gate Bipolar Transistor), and accordingly have a defined forward direction. Related to the connections 1 and 2 have the switch 712a and the diode 710a as well as the switch 722a and the diode 720a the same passage direction. The diodes 710a and 720a are further arranged so that these with respect to the terminals 1 and 2 have a different passage direction. Around the circuit breaker unit in the direction of connection 1 to the connection 2 to turn on or off, the switch is used 712a , for the opposite direction is the switch 722a , The structure thus corresponds to a parallel connection of the switch 712a in series with diode 710a and the switch 722a in series with diode 720a ,

Alternativ können auch die in den 4b, 4c, 4d und 4e dargestellten Typen eingesetzt werden.Alternatively, the in the 4b . 4c . 4d and 4e used types are used.

Bei der in 4b dargestellten Leistungsschaltereinheit hat einen zu der in 4a gezeigten Ausführungsform analogen Aufbau, wobei die jeweiligen Durchlassrichtungen der Dioden 710b und 720b, sowie der Schalter 7122b und 722b umgedreht sind.At the in 4b shown circuit breaker unit has a to the in 4a embodiment shown analog, wherein the respective transmission directions of the diodes 710b and 720b , as well as the switch 7122b and 722b are turned over.

Die in den 4c, 4d und 4e dargestellten Ausführungsformen weisen jeweils zwei parallel zwischen ihren beiden Anschlüssen 1 und 2 angeordnete Schaltungszweige auf, die jeweils eine Diode 710c, 720c, 710d, 720d, 710e bzw. 720e und einen mit der jeweiligen Diode in Reihe geschalteten Leistungsschalter 712c, 722c, 712d, 722d, 712e bzw. 722e aufweisen, wobei die Diode in dem einen Schaltungszweig und die Diode in dem anderen Schaltungszweig in entgegengesetzter Durchlassrichtung angeordnet sind. Bei den in den 4c, 4d und 4e dargestellten Ausführungsformen ist ferner die Verwendung von Freilaufdioden 714c, 724c, 714d, 724d, 714e bzw. 724e zum Schutz der jeweiligen Leistungsschalter 712c, 722c, 712d, 722d, 712e bzw. 722e vorgesehen.The in the 4c . 4d and 4e illustrated embodiments each have two parallel between their two terminals 1 and 2 arranged circuit branches, each having a diode 710c . 720c . 710d . 720d . 710e respectively. 720e and a power switch connected in series with the respective diode 712c . 722c . 712d . 722d . 712e respectively. 722E , wherein the diode in the one circuit branch and the diode are arranged in the other circuit branch in the opposite passage direction. In the in the 4c . 4d and 4e illustrated embodiments is also the use of freewheeling diodes 714c . 724c . 714d . 724d . 714E respectively. 724e to protect the respective circuit breaker 712c . 722c . 712d . 722d . 712e respectively. 722E intended.

Die Implementierung der Leistungsschaltereinheiten in das Gerät 100 kann sowohl von Bezugspunkt 1 zum Bezugspunkt 2 als auch umgekehrt, also um 180° gedreht, erfolgen.The implementation of the circuit breaker units in the device 100 can both from reference point 1 to the reference point 2 as well as vice versa, so rotated by 180 ° done.

Mit der vorliegenden Erfindung ist es besonders vorteilhaft möglich, ein kostengünstiges Gerät zu entwickeln, das sich einfach in vorhandene Wechselstromnetze mit Leuchtmitteln als Verbraucher integrieren lässt. Aufwendige Umbauarbeiten an den einzelnen Lampen entfallen und verschiedene Lampenarten können in einem gemeinsamen Netz betrieben werden.With the present invention, it is particularly advantageous possible to develop a cost-effective device that can be easily integrated into existing AC grids with bulbs as consumers. Elaborate alterations to the individual lamps omitted and different types of lamps can be operated in a common network.

Zudem sind durch die vorgeschlagene neue Art der Spannungsabsenkung die Leistungsverluste bei einem erfindungsgemäßen Verfahren zum Steuern der Leistungsaufnahme gering, da nur ein Spannungsabfall über den Dioden und Leistungsschaltern entsteht. Bei aus dem Stand der Technik bekannten Verfahren, die in diesem Bereich eingesetzt werden, treten im Gegensatz dazu in nachteiliger Weise zusätzliche Verluste bei der Gleichrichtung der Wechselspannung und im Gleichstromzwischenkreis auf.In addition, the proposed new type of voltage reduction, the power losses in a method for controlling the power consumption of the invention are low, since only a voltage drop across the diodes and circuit breakers. By contrast, prior art methods used in this field disadvantageously incur additional losses in the rectification of the AC voltage and in the DC intermediate circuit.

Claims (14)

Schaltungsanordnung (100) zur Steuerung der Leistungsaufnahme von zum Betreiben in einem Wechselspannungsnetz ausgebildeten Verbrauchern (401, 402, 501) durch Regeln der Ausgangsspannung, umfassend – einen ersten und einen zweiten Eingangsanschluss (11, 12) zum Anschliessen an eine Versorgungsspannung eines Wechselspannungsnetzes und einen ersten und zweiten Ausgangsanschluss (21, 22) zum parallelen Anschliessen der Verbraucher (40140N, 501), wobei der zweite Eingangsanschluss (12) und der zweite Ausgangsanschluss (22) miteinander verbunden sind, – eine erste Leistungsschaltereinheit (200) mit zwei Anschlüssen, von denen einer mit dem ersten Eingangsanschluss (11) und der andere über eine Induktivität (190) mit dem ersten Ausgangsanschluss (21) verbunden ist, und – eine zweite Leistungsschaltereinheit (300) mit zwei Anschlüssen, von denen einer über die Induktivität (190) mit dem ersten Ausgangsanschluss (21) und der andere mit dem zweiten Ausgangsanschluss (22) verbunden ist, wobei jede der Leistungsschaltereinheiten (200, 300) derart steuerbar ausgebildet ist, dass diese zwischen ihren jeweiligen beiden Anschlüssen (1, 2) in jede der beiden Richtungen unabhängig voneinander wahlweise einen leitenden oder sperrenden Schaltzustand annehmen kann, – eine Einrichtung zur Erzeugung einer mit der Versorgungsspannung synchronisierten Referenz-Wechselspannung, deren Amplitude zur Steuerung der Leistungsaufnahme der Verbraucher gegenüber der Amplitude der Versorgungsspannung um einen einstellbaren Faktor reduziert ist, – eine Spannungs-Messeinrichtung (180) zum Messen der an den Ausgangsanschlüssen (21, 22) anliegenden Ausgangsspannung, und – eine mit der ersten und zweiten Leistungsschaltereinheit sowie mit der Spannungs-Messeinrichtung verbundene Steuereinheit (160), welche eine Einrichtung zum Vergleichen der gemessenen Ausgangsspannung mit der Referenz-Wechselspannung aufweist, wobei die Steuereinheit (160) durch Ansteuern der ersten und zweiten Leistungsschaltereinheiten (200, 300) die Ausgangsspannung auf den Wert der Referenz-Wechselspannung regelt, dadurch gekennzeichnet, dass die Steuereinheit (160) dazu ausgebildet ist, zum Regeln der Ausgangsspannung die erste und zweite Leistungsschaltereinheit (200, 300) derart anzusteuern, dass – in Phasen (640), in denen am ersten Eingangsanschluss (11) relativ zum zweiten Eingangsanschluss (12) eine positive Spannung anliegt und durch die Verbraucher ein Strom vom zweiten Ausgangsanschluss (22) zum ersten Ausgangsanschluss (21) fliesst, zumindest zeitweise die erste Leistungsschaltereinheit (200) in Richtung vom ersten Ausgangsanschluss (21) zum ersten Eingangsanschluss (11) leitet und in Gegenrichtung sperrt, und die zweite Leistungsschaltereinheit (300) in Richtung vom ersten Ausgangsanschluss (21) zum zweiten Ausgangsanschluss (22) leitet, wenn der Betrag der Ausgangsspannung größer als der Betrag der Referenz-Wechselspannung ist, und sperrt, wenn der Betrag der Ausgangsspannung kleiner als der Betrag der Referenz-Wechselspannung ist, und in Gegenrichtung sperrt, und – in Phasen (620), in denen am ersten Eingangsanschluss (11) relativ zum zweiten Eingangsanschluss (12) eine negative Spannung anliegt und durch die Verbraucher ein Strom vom ersten Ausgangsanschluss (21) zum zweiten Ausgangsanschluss (22) fliesst, zumindest zeitweise die erste Leistungsschaltereinheit (200) in Richtung vom ersten Eingangsanschluss (11) zum ersten Ausgangsanschluss (21) leitet und in Gegenrichtung sperrt, und die zweite Leistungsschaltereinheit (300) in Richtung vom zweiten Ausgangsanschluss (22) zum ersten Ausgangsanschluss (21) leitet, wenn der Betrag der Ausgangsspannung größer als der Betrag der Referenz-Wechselspannung ist, und sperrt, wenn der Betrag der Ausgangsspannung kleiner als der Betrag der Referenz-Wechselspannung ist, und in Gegenrichtung sperrt.Circuit arrangement ( 100 ) for controlling the power consumption of consumers who are to be operated in an AC voltage network ( 401 . 402 . 501 by controlling the output voltage, comprising - a first and a second input terminal ( 11 . 12 ) for connecting to a supply voltage of an AC voltage network and a first and second output terminal ( 21 . 22 ) for the parallel connection of consumers ( 401 - 40N . 501 ), wherein the second input terminal ( 12 ) and the second output terminal ( 22 ), - a first circuit breaker unit ( 200 ) with two terminals, one of which is connected to the first input terminal ( 11 ) and the other via an inductance ( 190 ) with the first output terminal ( 21 ), and - a second circuit breaker unit ( 300 ) with two terminals, one of which via the inductance ( 190 ) with the first output terminal ( 21 ) and the other with the second output terminal ( 22 ), each of the circuit breaker units ( 200 . 300 ) is designed so controllable that between their respective two terminals ( 1 . 2 ) in each of the two directions independently may optionally assume a conductive or blocking switching state, - means for generating a synchronized with the supply voltage reference AC voltage whose amplitude is reduced to control the power consumption of the consumer over the amplitude of the supply voltage by an adjustable factor , - a voltage measuring device ( 180 ) for measuring at the output terminals ( 21 . 22 ) output voltage, and - a control unit connected to the first and second power switch unit and to the voltage measuring device ( 160 ), which has a device for comparing the measured output voltage with the reference AC voltage, wherein the control unit ( 160 ) by driving the first and second circuit breaker units ( 200 . 300 ) regulates the output voltage to the value of the reference AC voltage, characterized in that the control unit ( 160 ) is configured to regulate the output voltage of the first and second circuit breaker unit ( 200 . 300 ) in such a way that - in phases ( 640 ), in which at the first input terminal ( 11 ) relative to the second input terminal ( 12 ) is a positive voltage and by the consumer, a current from the second output terminal ( 22 ) to the first output terminal ( 21 ) flows, at least temporarily, the first circuit breaker unit ( 200 ) in the direction from the first output terminal ( 21 ) to the first input terminal ( 11 ) and in the opposite direction blocks, and the second circuit breaker unit ( 300 ) in the direction from the first output terminal ( 21 ) to the second output terminal ( 22 ) conducts when the magnitude of the output voltage is greater than the magnitude of the reference AC voltage, and turns off when the magnitude of the output voltage is less than the magnitude of the reference AC voltage and turns off in the opposite direction, and - in phases ( 620 ), in which at the first input terminal ( 11 ) relative to the second input terminal ( 12 ) is applied a negative voltage and by the consumer, a current from the first output terminal ( 21 ) to the second output terminal ( 22 ) flows, at least temporarily, the first circuit breaker unit ( 200 ) in the direction from the first input terminal ( 11 ) to the first output terminal ( 21 ) and in the opposite direction blocks, and the second circuit breaker unit ( 300 ) in the direction from the second output terminal ( 22 ) to the first output terminal ( 21 ) conducts when the magnitude of the output voltage is greater than the magnitude of the reference AC voltage, and turns off when the magnitude of the output voltage is less than the magnitude of the reference AC voltage and turns off in the opposite direction. Schaltungsanordnung nach Anspruch 1, ausgebildet zum Betreiben von Verbrauchern, welche wenigstens einen Verbraucher (401, 402) umfassen, der als eine Reihenschaltung einer Gasentladungslampe (421, 422) und einer Induktivität (411, 412), sowie einer parallel dazu geschalteten Kapazität (431, 432) ausgebildet ist.Circuit arrangement according to Claim 1, designed to operate consumers who have at least one consumer ( 401 . 402 ) connected as a series connection of a gas discharge lamp ( 421 . 422 ) and an inductance ( 411 . 412 ), and a parallel connected capacity ( 431 . 432 ) is trained. Schaltungsanordnung nach einem der Ansprüche 1 oder 2, wobei jede der Leistungsschaltereinheiten (200, 300) zwei parallel zwischen ihren beiden Anschlüssen (1, 2) angeordnete Schaltungszweige aufweist, die jeweils eine Diode (210, 310, 710a710e; 220, 320, 720a720e) und einen mit der Diode in Reihe geschalteten Leistungsschalter (212, 312, 712a712e; 222, 322, 722a722e) aufweisen, wobei die Diode (210, 310, 710a710e) in dem einen Schaltungszweig und die Diode (220, 320, 720a720e) in dem anderen Schaltungszweig in entgegengesetzter Durchlassrichtung angeordnet sind.Circuit arrangement according to one of claims 1 or 2, wherein each of the circuit breaker units ( 200 . 300 ) two parallel between their two terminals ( 1 . 2 ) arranged circuit branches, each having a diode ( 210 . 310 . 710a - 710e ; 220 . 320 . 720a - 720e ) and a circuit breaker connected in series with the diode ( 212 . 312 . 712a - 712e ; 222 . 322 . 722a - 722E ), wherein the diode ( 210 . 310 . 710a - 710e ) in the one circuit branch and the diode ( 220 . 320 . 720a - 720e ) are arranged in the other circuit branch in the opposite passage direction. Schaltungsanordnung nach einem der vorstehenden Ansprüche, wobei die Steuereinheit (160) dazu ausgebildet ist, zum Regeln der Ausgangsspannung die erste und zweite Leistungsschaltereinheit (200, 300) derart anzusteuern, dass – in Phasen (610), in denen am ersten Eingangsanschluss (11) relativ zum zweiten Eingangsanschluss (12) eine positive Spannung anliegt und durch die Verbraucher ein Strom vom ersten Ausgangsanschluss (21) zum zweiten Ausgangsanschluss (22) fliesst, die erste Leistungsschaltereinheit (200) in Richtung vom ersten Eingangsanschluss (11) zum ersten Ausgangsanschluss (21) leitet, wenn der Betrag der Ausgangsspannung kleiner als der Betrag der Referenz-Wechselspannung ist, und sperrt, wenn der Betrag der Ausgangsspannung größer als der Betrag der Referenz-Wechselspannung ist, und in Gegenrichtung sperrt, und die zweite Leistungsschaltereinheit (300) in Richtung vom zweiten Ausgangsanschluss (22) zum ersten Ausgangsanschluss (21) leitet und in Gegenrichtung sperrt, und – in Phasen (630), in denen am ersten Eingangsanschluss (11) relativ zum zweiten Eingangsanschluss (12) eine negative Spannung anliegt und durch die Verbraucher ein Strom vom zweiten Ausgangsanschluss (22) zum ersten Ausgangsanschluss (21) fliesst, die erste Leistungsschaltereinheit (200) in Richtung vom ersten Ausgangsanschluss (21) zum ersten Eingangsanschluss (11) leitet, wenn der Betrag der Ausgangsspannung kleiner als der Betrag der Referenz-Wechselspannung ist, und sperrt, wenn der Betrag der Ausgangsspannung größer als der Betrag der Referenz-Wechselspannung ist, und in Gegenrichtung sperrt, und die zweite Leistungsschaltereinheit (300) in Richtung vom ersten Ausgangsanschluss (21) zum zweiten Ausgangsanschluss (22) leitet und in Gegenrichtung sperrt.Circuit arrangement according to one of the preceding claims, wherein the control unit ( 160 ) is configured to regulate the output voltage of the first and second circuit breaker unit ( 200 . 300 ) in such a way that - in phases ( 610 ), in which at the first input terminal ( 11 ) relative to the second input terminal ( 12 ) is applied to a positive voltage and by the consumer, a current from the first output terminal ( 21 ) to the second output terminal ( 22 ), the first circuit breaker unit ( 200 ) in the direction from the first input terminal ( 11 ) to the first output terminal ( 21 ), when the magnitude of the output voltage is less than the magnitude of the reference AC voltage, and turns off when the magnitude of the output voltage is greater than the magnitude of the reference AC voltage and turns off in the opposite direction, and the second power switch unit (12) 300 ) in the direction from the second output terminal ( 22 ) to the first output terminal ( 21 ) and in the opposite direction, and - in phases ( 630 ), in which at the first input terminal ( 11 ) relative to the second input terminal ( 12 ) is applied a negative voltage and by the consumer, a current from the second output terminal ( 22 ) to the first output terminal ( 21 ), the first circuit breaker unit ( 200 ) in the direction from the first output terminal ( 21 ) to the first input terminal ( 11 ), when the magnitude of the output voltage is less than the magnitude of the reference AC voltage, and turns off when the magnitude of the output voltage is greater than the magnitude of the reference AC voltage and turns off in the opposite direction, and the second power switch unit (12) 300 ) in the direction from the first output terminal ( 21 ) to the second output terminal ( 22 ) and locks in the opposite direction. Schaltungsanordnung nach einem der vorstehenden Ansprüche, wobei die Steuereinheit (160) dazu ausgebildet ist, die erste und zweite Leistungsschaltereinheit (200, 300) derart anzusteuern, dass – in Phasen (640), in denen am ersten Eingangsanschluss (11) relativ zum zweiten Eingangsanschluss (12) eine positive Spannung anliegt und durch die Verbraucher ein Strom vom zweiten Ausgangsanschluss (22) zum ersten Ausgangsanschluss (21) fliesst, zeitweise die zweite Leistungsschaltereinheit (300) in beiden Richtungen sperrt, und – in Phasen (620), in denen am ersten Eingangsanschluss (11) relativ zum zweiten Eingangsanschluss (12) eine negative Spannung anliegt und durch die Verbraucher ein Strom vom ersten Ausgangsanschluss (21) zum zweiten Ausgangsanschluss (22) fliesst, zeitweise die zweite Leistungsschaltereinheit (300) in beiden Richtungen sperrt.Circuit arrangement according to one of the preceding claims, wherein the control unit ( 160 ) is adapted to the first and second circuit breaker unit ( 200 . 300 ) in such a way that - in phases ( 640 ), in which at the first input terminal ( 11 ) relative to the second input terminal ( 12 ) is a positive voltage and by the consumer, a current from the second output terminal ( 22 ) to the first output terminal ( 21 ) flows, temporarily the second circuit breaker unit ( 300 ) locks in both directions, and - in phases ( 620 ), in which at the first input terminal ( 11 ) relative to the second input terminal ( 12 ) is applied a negative voltage and by the consumer, a current from the first output terminal ( 21 ) to the second output terminal ( 22 ) flows, temporarily the second circuit breaker unit ( 300 ) locks in both directions. Schaltungsanordnung nach einem der vorstehenden Ansprüche, wobei bei der Ansteuerung der ersten und zweiten Leistungsschaltereinheiten (200, 300) bei den in Abhängigkeit des Vergleiches des Betrages der Ausgangsspannung mit dem Betrag der Referenz-Wechselspannung bewirkten Änderungen der Schaltzustände eine Hysterese vorgesehen ist, um die Schalthäufigkeit zu begrenzen.Circuit arrangement according to one of the preceding claims, wherein in the control of the first and second circuit-breaker units ( 200 . 300 ) is provided at the depending on the comparison of the amount of the output voltage with the amount of the reference AC voltage caused changes in the switching states, a hysteresis in order to limit the switching frequency. Schaltungsanordnung nach einem der vorstehenden Ansprüche, wobei die Reaktionszeit, mit der die Steuereinheit (160) die Änderung eines Schaltzustandes eines der Leistungsschaltereinheiten (200, 300) beim Erreichen der von der Referenz-Wechselspannung vorgegebenen Ausgangsspannung bewirkt, unter 50 μs, insbesondere unter 5 μs, insbesondere unter 1 μs, insbesondere unter 500 ns, insbesondere unter 200 ns, liegt. Circuit arrangement according to one of the preceding claims, wherein the reaction time with which the control unit ( 160 ) the change of a switching state of one of the circuit breaker units ( 200 . 300 ) on reaching the output voltage predetermined by the reference alternating voltage, is less than 50 μs, in particular less than 5 μs, in particular less than 1 μs, in particular less than 500 ns, in particular less than 200 ns. Schaltungsanordnung nach einem der vorstehenden Ansprüche, wobei die Induktivität (190) in Abhängigkeit der Reaktionszeit, mit der die Steuereinheit (160) die Änderung eines Schaltzustandes eines der Leistungsschaltereinheiten (200, 300) bewirkt, dimensioniert ist.Circuit arrangement according to one of the preceding claims, wherein the inductance ( 190 ) depending on the reaction time with which the control unit ( 160 ) the change of a switching state of one of the circuit breaker units ( 200 . 300 ) is dimensioned. Schaltungsanordnung nach einem der vorstehenden Ansprüche, umfassend Netzfilter-Komponenten (110) zur Glättung der pulsförmigen Stromaufnahme aus dem Wechselspannungsnetz.Circuit arrangement according to one of the preceding claims, comprising line filter components ( 110 ) for smoothing the pulse-shaped current consumption from the AC voltage network. Schaltungsanordnung nach einem der vorstehenden Ansprüche, umfassend eine an die Steuereinheit (160) angeschlossene Spannungs-Messeinrichtung (150) zum Messen und/oder zum Detektieren des Vorzeichens der an der ersten Leistungsschaltereinheit (200) abfallenden Spannung.Circuit arrangement according to one of the preceding claims, comprising one to the control unit ( 160 ) connected voltage measuring device ( 150 ) for measuring and / or detecting the sign of the sign on the first power switch unit ( 200 ) decreasing voltage. Schaltungsanordnung nach einem der vorstehenden Ansprüche, umfassend eine an die Steuereinheit (160) angeschlossene Spannungs-Messeinrichtung (140) zum Messen und/oder zum Detektieren des Vorzeichens der an den Eingangsanschlüssen (11, 12) anliegenden Spannung.Circuit arrangement according to one of the preceding claims, comprising one to the control unit ( 160 ) connected voltage measuring device ( 140 ) for measuring and / or detecting the sign of the at the input terminals ( 11 . 12 ) voltage applied. Schaltungsanordnung nach einem der vorstehenden Ansprüche, umfassend wenigstens einen an die Steuereinheit (160) angeschlossene Strommesser (130, 170).Circuit arrangement according to one of the preceding claims, comprising at least one to the control unit ( 160 ) connected ammeters ( 130 . 170 ). Verfahren zur Steuerung der Leistungsaufnahme von zum Betreiben in einem Wechselspannungsnetz ausgebildeten Verbrauchern (40140N, 501) durch Regeln der Ausgangsspannung, unter Verwendung einer Schaltungsanordnung (100) gemäß einem der Ansprüche 1 bis 12, mit den Schritten – Einstellen eines Faktors zur Reduzierung der Leistungsaufnahme, – Erzeugen einer mit der Versorgungsspannung synchronisierten Referenz-Wechselspannung, deren Amplitude gegenüber der Amplitude der Versorgungsspannung um den eingestellten Faktor reduziert ist, – Messen der an den Ausgangsanschlüssen (21, 22) der Schaltungsanordnung (100) anliegenden Ausgangsspannung, – Vergleichen der gemessenen Ausgangsspannung mit der Referenz-Wechselspannung, und – Regeln der Ausgangsspannung auf den Wert der Referenz-Wechselspannung durch Ansteuern der ersten und zweiten Leistungsschaltereinheiten (200, 300) mittels der Steuereinheit (160) in Abhängigkeit des Vergleichs-Ergebnisses.Method for controlling the power consumption of loads designed for operation in an AC voltage network ( 401 - 40N . 501 ) by regulating the output voltage, using a circuit arrangement ( 100 ) according to one of claims 1 to 12, comprising the steps of - setting a factor for reducing the power consumption, - generating a reference AC voltage synchronized with the supply voltage, the amplitude of which is reduced compared to the amplitude of the supply voltage by the set factor, - measuring the the output connections ( 21 . 22 ) of the circuit arrangement ( 100 ) output voltage, - comparing the measured output voltage with the reference AC voltage, and - regulating the output voltage to the value of the reference AC voltage by driving the first and second circuit breaker units ( 200 . 300 ) by means of the control unit ( 160 ) depending on the comparison result. Steuereinheit (160), ausgebildet zum Ausführen eines Verfahrens gemäß Anspruch 13.Control unit ( 160 ) configured to carry out a method according to claim 13.
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