DE1199400B - Schaltungsanordnung zum Betrieb von Leuchtstofflampen an fremdgesteuerten Halbleiter-Wechselrichtern - Google Patents

Description

• Schaltungsanordnung zum Betrieb von Leuchtstofflampen an fremdgesteuerten Halbleiter-Wechselrichtern Zum Betrieb von Leuchtstofflampen wird die Rechteckspannung eines Halbleiter-Wechselrichters durch nachgeschaltete Siebglieder in eine sinusförmige Betriebsspannung umgewandelt. Typische Siebglieder bestehen z. B. aus einer dem Wechselrichter nachgeschalteten, ungesättigten Längsdrossel und daran anschließenden, parallel an die Betriebsspannung gelegten Saugkreisen, die auf höhere ungradzahlige Oberschwingungen abgestimmt sind. Die üb- licherweise jeweils mittels einer Reiheninduktivität und einer Parallelkapazität betriebenen Leuchtstofflampen liegen parallel an der Betriebsspannung und sind z. B. einzeln für sich und/oder gemeinsam einschaltbar. Dabei entstehen insofern Schwierigkeiten, als während des Zündvorganges die Kompensationskondensatoren der Leuchtstofflampen zusammen mit der Längsdrossel der Siebglieder einen Reihenresonanzkreis bilden, der auf Grund seines geringen Resonanzwiderstandes den Wechselrichter kurzschlußartig belastet.
• Wenn nicht wirksame Gegenmaßnahmen getroffen werden, führt der hohe Resonanzstrom bei einem fremdgesteuerten Wechselrichter zur Zerstörung der Halbleiter. Um dies zu vermeiden, wurde bereits vorgeschlagen, den Resonanzstrom durch einen in Reihe mit der Längsdrossel der Siebglieder liegenden stromsteuernden Transduktor zu begrenzen und den Wechselrichter dadurch vor jeder überlastung zu schützen. Nachteilig ist aber hierbei, daß der Transduktor für die gesamte Typenleistung des Wechselrichters ausgelegt werden muß und somit eine aufwendige Lösung darstellt. Weiterhin ist es bekannt, das Wiedereinschalten des Wechselrichters auf den Resonanzkreis durch eine Wiedereinschaltsperre zu verzögern, welche die gleiche Zeitkonstante hat, wie sie zur Zündung der Leuchtstofflampen verwendete Starter zu ihrem Wiederansprechen aufweisen. Es bleibt allerdings festzustellen, daß sich eine derartige Maßnahme auf die Verwendung von Lampen mit Startern beschränkt, wohingegen in der Fahrzeugbeleuchtung die starterlose Zündung der Leuchtstofflampen bevorzugt wird. Schließlich ist es bei Verwendung von Turbowechselrichtern bekannt, den Siebkreisen nachgeschaltete und parallel zu den kompensierten Leuchtstofflampen liegende Schaltdrosseln vorzusehen, deren Induktivität durch die während des Einschaltvorganges in dem Reihenresonanzkreis auftretende Spannungsüberhöhung steuerbar ist, wobei der Reihenresonanzkreis so weit verstimmt wird, bis sich der stationäre Betriebszustand eingestellt hat. Die Ausbildung eines Resonanzeffektes mit einem den Wechselrichter unzulässig hoch belastenden Resonanzstrom kann hierdurch vermieden werden. Jedoch ist bei dieser Schaltungsanordnung eine exakte und einstellbare Begrenzung des für die überlastung des Wechselrichters maßgebenden Resonanzstromes nur schwer möglich, da die Verstimmung des Resonanzkreises nur von der an der Schaltdrossel auftretenden Resonanzspannung abhängt, letztere aber oft in einem nur schwer übersehbaren Zusammenhang mit dem den Wechselrichter durchsetzenden Resonanzstrom steht.
• Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Schaltungsanordnung zum Betrieb von kompensierten Leuchtstofflampen an fremdgesteuerten Halbleiter-Wechselrichtern mit nachgeschalteten Siebgliedern zum Erzeugen einer sinusförTnigen Betriebsspannung, wobei die Kompensationskondensatoren der Leuchtstofflampen zusammen mit den Elementen der Siebglieder während des Einschaltvorganges einen den Wechselrichter hoch belastenden Reihenresonanzkreis bilden und zur Verhinderung einer unzulässig hohen Belastung des Wechselrichters den Siebgliedern nachgeschaltete und parallel zu den kompensierten Leuchtstofflampen liegende Schaltdrosseln vorgesehen sind, deren Induktivität durch die während des Einschaltvorganges in den Reihenresonanzkreisen auftretenden Resonanzüberhöhungen steuerbar ist, derart auszubilden, daß eine exakte und genau einstellbare Begrenzung des den Wechselrichter durchfließenden Resonanzstromes in einfacher Weise möglich ist.
• Diese Aufgabe löst die Erfindung dadurch, daß die Schaltdrosseln als ein Schaltdrosselpaar mit Steuerwicklungen ausgeführt sind, die über einen Gleichrichter und eine Zener-Diode an einen vom Resonanzstrom durchflossenen Stromwandler angeschlossen sind. Hierdurch ermöglicht die Erfindung in besonders einfacher Weise eine Einstellung des '2teuerverhaltens der Schaltdrosseln. Es kann nämlich der Einsatzpunkt für die Steuerung der Schaltdrosseln durch die Schwellspannung der Zener-Diode so bestimmt werden, daß im stationären Betriebszustand die vom Nennstrom im Wandler erzeugte Spannung unterhalb der Zener-Spannung der Zener-D.-ode liegt, das Schaltdrosselpaar also nur bei über dem Nennstrom lie-endem Resonanzstrom angesteuert wird und hierdurch den Reihenresonanzkreis verstimmt.
• Zwar ist es im Stande der Technik für andere Zwecke bekannt ' durch gesteuerte Transduktoren den Blindwiderstand von Resonanzkreisen zu verändern sow;e diese Steuerung der Induktivität von den, im Resonanzkreis fließenden Resonanzstrom abhängi , - zu machen. jedoch handelt es sich hierbei UM komplizierte und aufwendige Schaltungsanordnungen, die für die erfindungsgemäße einfache Lösung des der Erfindung zugrunde liegenden Problems keinen Hinweis zu geben vermögen.
• Von besonderer Bedeutung für die Erfindung ist die Tatsache, daß bei der erfindungsgemäßen Schaltung die Schaltdrosseln nur während des Einschaltvorganges bzw. Zündvorganges der Leuchtstofflampen, also nur instationärstrommäßigbelastetwerden. In vorteilhafter Ausführung sind die Schaltdrosseln daher thermisch nur für Kurzzeitbetrieb ausgelegt, können also sehr klein gehalten werden, da sie im stationären Betriebsfall nur von dem geringen Ma-..netisierungsstrom 0 durchflossen werden. Es kann jedoch vorkommen, daß der Halbleiter-Wechselrichter einsatzbedingt auf so tiefe Temperaturen abgekühlt C, wird, daß die Leuchtstofflampen nicht mehr zünden können. In diesem Fall würden die Schaltdrosseln ständig einen größeren Strom führen müssen. Zwar sind die Drosseln dann auch besser gekühlt, jedoch ist es zweckmäßig, daß die Schaltdrosseln einen Temperaturfühler aufweisen, der in einem solchen außergewöhnlichen Fall bei Erreichen einer gewissen Wicklungstemperatur eine Abschaltung des Wechselrichters in einem wählbaren Zeitraum, z. B. ein bis zwei Stunden, auszulösen vermag.
• Die durch die Erfindung erreichten Vorteile sind besonders darin zu sehen, daß in der erfindungsgemäßen Schaltungsanordnung der den Wechselrichter während des Zündvorganges der Leuchtstoffröhren durchfließende Resonanzstrom exakt und genau einstellbar begrenzt und so der Wechselrichter während des Zündvorganges der Leuchtstofflampen, und zwar auch bei starterloser Zündung, nicht überlastet werden kann. Hierzu bedient sich die Erfindung einfacher Maßnahmen und nur weniger zusätzlicher Teile, die belastungsmäßig nur gering dimensioniert zu werden brauchen und daher billig sind.
• Im fol-enden sei die Erfindung an Hand einer lediglich ein Ausführungsbeispiel darstellenden Zeichnunc, näher erläutert.
• Die Zeichnung zeigt eine erfindungsgemäße Schaltungsanordnung mit einem stromgesteuerten Schaltdrosselpaar.
• Im einzelnen zeigt die Figur einen fremdgesteuerten Wechselrichterl, dessen abgegebene Rechteckspannung durch ein nachgeschaltetes Siebglied2 in eine sinusförmige Spannung zum Betrieb von Leuchtstofflampen 3 umgewandelt wird. Im Ausführungsbeispiel besteht das Siebglied aus einer dem Wechselrichter 1 nachgeschalteten, ungesättigten Längsdrossel 4 und zwei daran anschließenden, parallel an die Betriebsspannung gelegten Saugkreisen 5, die z. B. auf die dritte und fünfte Oberschwingung ab-Z, olestimmt sind. Die üblicherweise jeweils mittels einer Reiheninduktivität 6 und einer Parallelkapazität 7 kompensierten Leuchtstofflampen 3 sind einzeln mittels der Schalter 8 und gemeinsam mittels des Schalters 9 einschaltbar. Während des Zündvorganges der Lampen 3 bilden die Kompensationskondensatoren 7 zusammen mit der Längsdrossel 4 des Siebgliedes 2 einen Reihenresonanzkreis, der den Wechselrichter 1 kurzschlußmäßig belastet. Um dies zu verhindern, ist ein dem Siebkreis 2 nachgeschaltetes und parallel zu den kompensierten Fluoreszenzlampen 3 liegendes Schaltdrosselpaar 10 vorgesehen, das so bemessen ist, daß im stationären Zustand nur ein geringer Magnetisierunasstroni die Schaltdrosseln durchfließt. Als Schaltdrosseln sind zwei parallele Drosselelemente 10 a und 10 b vorgesehen, die über die Steuerwicklungen 10 c und 10 d in der Vormagnetisierung verändert werden können. Der Stromanstieg während der Reihenresonanz aus der Längsdrossel 4 und dem Kompensationskondensatoren 7 wird von einem in diesem Resonanzkreis liegenden Stromwandler 11 erfaßt und nach Gleichrichtung der Wandler-Ausgangsspannung in einem Gleichrichterteil 12 als Steuergröße den Vormagnetisierungswicklungen 10 c und 10 d zugeführt. Den Einsatzpunkt der Steuerung der Drosselspulen 10 a, 10 b bestimmt die Schwellenspannung einer Zener-Diode 13. Im stationären Betriebszustand des Wechselrichters 1 fließt nur der Nennstrom, und die vom Wandler 11 abgegebene Spannung liegt unterhalb der Zener-Spannung der Diode 13. Durch die Schaltdrosseln 10 a, 10 b fließt ebenfalls nur der geringe Magnetisierungsstrom. Erst bei Stromanstieg über einen am Potentiometer 14 wählbaren Wert wird die Vormagnetisieruno, der Drosseln 10 a, 10 b verändert und der Reihenresonanzkreis verstimmt.

Claims (3)

1. Patentansprüche: 1. Schaltungsanordnung zum Betrieb von kompensierten Leuchtstofflampen an fremdgesteuerten Halbleiter-Wechselrichtern mit nachgeschalteten Siebgliedem zum Erzeugen einer sinusförmigen Betriebsspannung, wobei die Kompensationskondensatoren der Leuchtstofflampen zusammen mit den Elementen der Siebglieder während des Einschaltvorganges einen den Wechselrichter hoch belastenden Reihenresonanzkreis bilden und zur Verhinderung einer unzulässig hohen Belastung des Wechselrichters den Siebgliedern nachgeschaltete und parallel zu den kompensierten Leuchtstofflampen liegende Schaltdrosseln vorgesehen sind, deren Induktivität durch die während des Einschaltvorganges in den Reihenresonanzkreisen auftretenden Resonanzüberhöhungen steuerbar ist, d a d u r c h g e -k e n n z e i c h n e t, daß die Schaltdrosseln (10) als ein Schaltdrosselpaar (10 a, 10 b) mit Steuerwicklung (10e, 10d) ausgeführt sind, die über einen Gleichrichter (12) und eine Zener-Diode (13) an einen vom Resonanzstrom durchflossenen Stromwandler (11) angeschlossen sind. 2.
2. Schaltungsanordnung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Schaltdrosseln (10, 10 a, 10 b) thermisch für Kurzzeitbetrieb ausgelegt sind. 3. Schaltungsanordnung nach den Ansprüchen 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Schaltdrosseln (10, 10a, 10b) einen Temperaturfühler aufweisen, der bei Erreichen einer bestimmten Wicklungstemperatur der Schaltdrosseln eine Abschaltung des Wechselrichters (1) auslöst.
3. In Betracht gezogene Druckschriften: Deutsche Auslegeschriften Nr. 1049 003, 1120 017, 1069 278.