DE2556734A1

DE2556734A1 - Notbeleuchtungssystem mit wechselrichter mit hohem wirkungsgrad

Info

Publication number: DE2556734A1
Application number: DE19752556734
Authority: DE
Inventors: Donald Leland Watrous
Original assignee: General Electric Co
Current assignee: General Electric Co
Priority date: 1974-12-19
Filing date: 1975-12-17
Publication date: 1976-06-24
Also published as: JPS5186278A; GB1535764A; US3921005A

Description

Notbeleuchtungssystem mit Wechselrichter mit hohem Wirkungsgrad

Die Erfindung betrifft einen Wechselrichter (Inverter) mit hohem Wirkungsgrad, der in der Lage ist, sinusförmige Spannung bei hoher Frequenz zu liefern und insbesondere ein Notbeleuchtungssystem mit einem abgestimmten Wechselrichter zum Betrieb mindestens einer Gasentladungslampe.

Elektrische Netzausfälle infolge von ungünstigen Wefcterverhältnissen und dem Defekt von Anlagen bilden seit vielen Jahren eine Plage. Kürzlich waren weitverbreitete Gebiete abgedunkelt infolge einer überlastung der Erzeuger- oder Leitungsanlagen. Als Ergebnis besteht eine Notwendigkeit für ein Notbeleuchtungssystem, das beim Auftreten eines Netzausfalls automatisch in Gang gesetzt wird. Die hohe Frequenz einer Leuchtstofflampe macht sie besonders wertvoll zur Verwendung in einem Notbeleuchtungssystem.

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Viele der auf dem Markt erhältlichen Notbeleuchtungssysteme benutzen eine wiederaufladbare Batterie als Leistungsquelle für das System. Da für die Zeitdauer, über die eine Batterie ein Beleuchtungssystem betreiben kann, eine endliche Grenze besteht, ist es sehr wichtig, daß das System einen hohen Wirkungsgrad besitzt. Zur Zeit verfügbare Systeme sind allgemein in der Bauart ausgeführt, welche einen Transistor-Wechselrichter verwendet. In einer typischen Anordnung wird eine einzige Lampe oder eine Gruppe von Lampen für den normalen Wechselstrombetrieb des. Beleuchtungssystems und für das Notsystem verwendet, wobei dann eine Akkumulatorbatterie als die Leistungsquelle zum Betrieb des Transistorwechselrichters bei Ausfall der Wechselspannung des Netzes verwendet wird. Eine grundsätzliche Beschränkung eines solchen Wechselrichtersystems ist der relativ geringe Wirkungsgrad. Dieser geringe Wirkungsgrad erfordert die Verwendung einer größeren und damit teueren Batterie, um während der Notzustände eine annehmbare Betriebsdauer zu erreichen.

Es gibt vielfältige vorbekannte Schaltungen zur Erfassung einer Wechselstromleitungsspannung in Notbeleuchtungssystemen. Ein solches System besitzt eine Vollwegspannung zur Verhinderung des Ansprechens, welche von der getrennten Wicklung eines Transformators im Unterschied zu der für die Aufladung des Akkumulators verwendeten Wicklung erzeugt wird, wobei diese Hemmungswicklung stärker an die Primärwicklung gekoppelt ist als die Wicklung zur Aufladung des Akkumulators. Bei einer solchen Anordnung wird der Einfluß der veränderlichen Batteriespannung abgeschwächt. Ein anderes System benutzt einen Transformator mit niedriger Reaktanz mit einem Spannungsabfallwiderstand, um den Aufladestrom zum Akkumulator zu regeln. Der Widerstand hindert die Batterie daran, die Transformator_wicklung auf eine Spannung festzulegen und damit die Wechselstromhemmspannung zu beeinflussen.

Es ist erwünscht, ein Notbeleuchtungssystem zu schaffen, das in der Lage ist, die Betriebs zeit bei gegebener Aufladung des Akkumulators auf ein Maximum zu bringen.

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Demgemäß schafft die vorliegende Erfindung einen Wechselrichteraufbau mit dem höchstmöglich- en Wirkungsgrad.

Weiterhin schafft die vorliegende Erfindung ein Notbeleuchtungssystem mit einem Aufbau des Wechselrichters^ der an einem weiten Bereich von Leistungswerten anpaßbar ist.

Die Erfindung schafft auch ein Notbeleuchtungssystem mit einer verbesserten Schaltungsanordnung zur überwachung der Wechselstromleitungsspannung.

Schließlich schafft die vorliegende Erfindung ein Notbeleuchtungssystem, das einen Wechselrichteraufbau mit einem Steuersystem verwendet, welcher an einen Aufbau als monolithische integrierte Schaltung angepaßt ist.

Gemäß der vorliegenden Erfindung wird ein abgestimmter Wechselrichter der Speisung eines Verbrauchers vorgesehen. Der Wechselrichter enthält ein Paar von Transistoren, die geeignet sind zum Betrieb als Umschalter mit geringem Verlust und es sind Einrichtungen vorgesehen, welche die Transistoren zu einem solchen Betrieb befähigen. Eine Steuerschaltung ist enthalten und liefert die Basisansteuerung zur Schaltung der Transistoren bei der Kollektorspannung Null und es sind weiterhin Einrichtungen zur Lieferung von Taktinformationen an die Steuerschaltung vorgesehen, welche die Umschaltung der jeweiligen Transistoren synchron mit einer natürlichen Resonanzfrequenz des Inverters bewirken.

In einer bevorzugten Ausführungsform enthält das Gerät Einrichtungen zur Lieferung eines Rückkopplungsatroma an die Steuer schaltung, um eine Ansteuerung der Transistorbasia proportional zum Transistorkollektorstrom zu bewirken.

In einem weiteren Aspekt der Erfindung ist ein Notbeleuchtungsgerät zum Betrieb mindestens einer Gasentladungslampe vorgesehen. Das Gerät enthält Einrichtungen zur Kopplung der Lampe an eine Wechselspannungsenergiequelle zum Betreiben der Lampe während

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normaler Verhältnisse, wenn die Wechselspannungsquelle oberhalb eines vorgegebenen Wertes ist, und enthält weiterhin Einrichtungen einschließlich eines abgestimmten Wechselrichters zum Betri der Lampe während Notverhältnissen, wenn die Spannung der Wechselspannungsquelle unterhalb einem vorgegebenen Wert liegt. Der Wechselrichter enthält ein Paar von Transistoren, die geeignet sind zum Betrieb als Schalter mit geringem Verlust und Einrichtungen sind vorgesehen, welche die Transistoren zu dieser Art des Betriebes befähigen. Es ist eine Steuerschaltung enthalten zur Lieferung der Basisansteuerung zum Schalten der Transistoren bei der Kollektorspannung Null und es sind Einrichtungen enthalten zur Lieferung von Taktinformationen an die Steuerschaltung, um eine Umschaltung der jeweiligen Transistoren synchron mit einer natürlichen Resonanzfrequenz des Inverters zu bewirken.

In der bevorzugten Ausführungsform dieses Aspektes der Erfindung enthält das Gerät Einrichtungen zur Lieferung eines Rückkopplungsstroms an die Steuerschaltung, um hierdurch eine Transistorbasisansteuerung proportional zum Transistorkollektorstrom zu bewirken.

-In einöm weiteren Aspekt der Erfindung ist eine Sohaitungseinriehfcung zur" überwachung der Spannung der Wedhselströmqualle in einem Notbeleuehtungssystem mit einem Transformator mit hoher Reaktanz mit einer Sekundärwicklung urU einer Primärwicklung zur Kopplung an eine Wechselspannungsenergiequelle vorgesehen. Enthalten sind Einrichtungen zur Kopplung der Sekundärwicklung des Transformators mit einem nicht-linearen Verbraucher während einer Halbperiode der Spannung der Wechselstromquelle und Einrichtungen zur Kopplung der Sekundärwicklung des Transformators mit einem linearen Verbraucher während der anderen Halbperiode, um eine Gleichspannung proportional zur Spannung der Wechselstromquelle zu erhalten.

Die Figur 1 zeigt eine grundlegende Sehaltzeichnung des Gerätes einschließlich des Wechselrichters mit hohem Wirkungsgrad als Ausführungsform der Erfindung.

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Die Figur 2 ist eine Schaltzeichnung der bevorzugten Ausführungsform des Notbeleuchtungsgerätes einschließlich des Wechselrichters mit hohem Wirkungsgrad.

Die Figur 3 ist eine ausführliche Sehaltzeichnung der bevorzugten Ausführungsform der Steuerschaltung, welche in den Figuren 1 und 2 in Blockform gezeigt ist.

Gemäß der vorliegenden Erfindung zeigt die Figur 1 einen abgestimmten Wechselrichter 10 zur Speisung eines Verbrauchers, beispielsweise einer Gasentladungslampe 12. Ein Paar von Transistoren Q. und Q_ß sind geeignet zum Betrieb als Schalter mit geringem Verlust. Eine elektrische Hilfsenergiequelle, beispielsweise ein Akkumulator Ik, liefert die notwendige Leistung zum Betrieb des Wechselrichters. Einrichtungen zur Befähigung oder Freigabe der Transistoren zum Betrieb als Schalter mit geringem Verlust sind vorgesehen, beispielsweise ein Induktor LlP, eine Pufferinduktivität, welche in Reihe mit dem Akkumulator 14 gekoppelt ist. Ein erster Transformator Tl dient zur Kopplung des Wechselrichters 10 mit der Lampe 12 und ist als Resonanzkreis mit den Kondensatoren ClOl und C102 geschaltet zur Einstellung der Betriebsfrequenz des Wechselrichters und 2ur Erzeugung einer sinusförmigen Ausgängsspannung. Der Induktor LlP ist elektrisch mit einem Mittenabgriff einer Primärwicklung Pl am Transformator Tl verbunden.

Eine Steuerschaltung 20 ist vorgesehen, um die Basisansteuerung für die Schaltertransistoren Q_A und Q_ß bei der Kollektorspannung Null zu liefern: das heißt, wenn die momentane Spannung über dem Kondensator ClOl Null ist. Da sich die Primärspannung über dem Transformator Tl mit der Grundfrequenz ändert, ändert sich daher die Spannung am Punkt 22 und damit über dem Induktor LlP mit dem doppelten Wert der Grundfrequenz. Durch den Induktor LlP fließt Gleichstrom mit einer Komponente der zweiten Oberwelle. Dieser gleiche Strom fließt abwechselnd durch die beiden Transistoren Q_A und Qg. Während die Transistoren Kollektorstrom schalten müssen, tun sie dies praktisch bei der Kollektorspannung Null mit einer entsprechend niedrigen Verlustleistung.

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Während einiger vorübergehender Zustände können beide Transistoren Q. und Q_B abschalten und dadurch den Stromfluß im Induktor LlP unterbrechen. Es sind Spannungsverklammerungseinrichtungen in Form einer Sekundärwicklung LlS des Induktors und der Diode DlOO vorgesehen, so daß die hieraus folgende vorübergehende Spannung am Punkt 22 begrenzt ist, mit dem Ergebnis, daß die gespeicherte Energie zum Akkumulator zurückgeführt wird. Es ist zu beachten, daß der Induktor LlS und die Diode DlOO nur während solcher vorübergehender Vorgänge Strom führen und damit während des normalen Betriebs des Wechselrichters keine Verlustleistung verursachen.

Es sind Einrichtungen vorgesehen, welche an die Steuerschaltung Taktinformation liefern, um das Umschalten der jeweiligen Transistoren synchron mit einer natürlichen Resonanzfrequenz des Wechselrichters zu bewirken und diese besitzen die Form einer Hilfswicklung T1S2, die magnetisch mit der Primärwicklung Pl des ersten Transformators Tl gekoppelt ist. Daher ist die Steuerschaltung synchron zur Resonanzfrequenz des ersten Transformators Tl und gewährleistet, daß die Transistorumschaltung dann erfolgt, wenn die Spannung über dem Kondensator ClOl Null ist. Die Wicklung T1S2 wird wegen ihrer sinusförmigen Wellenform nicht ala Energiequelle zur Speisung der Transistoren Q_A und Q_B verwendet.

Im Wechselrichter 10 kann ein höherer Wirkungsgrad dadurch erzieltjwerden, daß die Basisansteuerung der Transistoren proportional zum Kollektorstrom derselben gemacht wird. Zu diesem Zwecke ist eine Einrichtung enthalten, die an die Steuerschaltung einen Rückkopplungsstrom liefert, um eine Basisansteuerung des Transistors proportional zum Transistorkollektorstrom zu bewirken. In der bevorzugten Ausführungsform besitzt diese die Form eines Rückkopplungstransformators T2 mit einer Rückkopplungswicklung D, die magnetisch an die entsprechenden Kollektoren der Tranaistoren Q. und Qg durch ein Paar Wicklungen A bzw. B gekoppelt ist. Daher kann die von der Steuerschaltung 20 verbrauchte Leistung auf diejenige Leistung begrenzt werden, welche zum Anfahren und zur Steuerung der Schwingung des Wechselrichters 10 benötigt wird,

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Es wird nunmehr Bezug genommen auf die Figur 2, in der die grundlegende Wechselrichterschaltung der Figur 1 erweitert wurde, um eine Schaltung für ein Notbeleuchtungssystem zu erhalten, das automatisch in Gang gesetzt wird beim Ausfall der primären elektrischen Energiequelle. Die Kopplung der Lampen 12* an eine Wechselspannungsquelle über einen Ballast oder Vorschaltgerät 16 ist in konventioneller Weise für den Betrieb während normaler Zustände gezeigt, wenn sich die Spannung der Wechselstromquelle oberhalb eines vorgegebenen Wertes befindet. Das System enthält solche Einrichtungen wie einen zweiten Transformator T3 zur Kopplung einer ersten elektrischen Energiequelle, beispielsweise einer typischen Netzquelle von 120 Volt, 60 Hz Wechselspannung. Einrichtungen zur Aufladung des Akkumulators I¹I sind vorgesehen, wobei diese durch den durch Impedanz begrenzten Transformator T3 und von dort über die Diode DlOl erfolgt.

Es wird nunmehr die Arbeitsweise der Schaltungen nach dem System der Figur 2 erläutert, wobei allgemein Bezug genommen wird auf die Steuerschaltung 20, welche in Blockform gezeigt ist. Eine eingehende Erläuterung wird anschließend unter Bezugnahme auf die Figur 3 für die Arbeitsweise der Steuerschaltung 20 gegeben. Ea 1st jedoch zu diesem Zeitpunkt zu beachten, daß die Steuerschaltung 20 einen ersten Meßfühler zur Erfassung der Spannung der Wechselspannungsquelle und einen zweiten Meßfühler zur Erfassung der Spannung des Akkumulators besitzt. Die Steuerschaltung 20 besitzt auch noch eine Logikeinrichtung zur Kombination der Aus gangs signale des ersten Meßfühlers und den zweiten Meßfühl—ers zur Befähigung des Wechselrichters 10, wenn die Batterieepannung oberhalb eines vorgegebenen Wertes und die Wechselspannung unterhalb .eines vorgegebenen Wertes ist, und zur Sperrung des Wechselrichters, wenn die Batterieepannung unterhalb eines vorgegebenen Wertes ist oder die Wechselspannung oberhalb eines vorgegebenen Wertes liegt.

Es sei nunmehr angenommen, daß der Wechselrichter zum Lauf freigegeben ist. Die Steuerschaltung 20 liefert ein kleines Basis-

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steuersignal an einen der Transistoren Q_A und Q_ß. Es sei angenommen, daß die kleine Basisansteuerung an Q. geliefert wird. Q. schaltet sich ein, der Strom beginnt zu fließen durch Ll, den Mittelabgriff der Primärwicklung Pl des Transformators Tl₅ von dort durch Pl und durch die Α-Wicklung des Rückkopplungstransformators T2 zum Transistor Q_A und von dort zum Akkumulator. Die ursprünglich am Transistor Q_A zugeführte Basissteuerung wird unterstützt durch einen Stromfluß von der Wicklung D des Rückkopplungstransformators T2 zur Steuerschaltung 20, wo sie am Stift 1 desselben austritt und von dort durch die Basis des Transistors Q_A fließt. Diese Basisansteuerung ist proportional dem Kollektorstrom des Transistors Q_A und ist so ausgelegt, daß sie ausreicht, um den Transistor im Sättigungszustand zu halten.

An irgendeinem Wert des Produktes Volt-Sekunden geht der RUckkopplungs trans format or T2 in einen scharfen Sättigungszustand und vermindert plötzlich den Ausgangsstrom der Wicklung D und dadurch die Basisansteuerung zum Transistor Q_A< Ein plötzliches Ansteigen der Kollektor-Emitterspannung am Transistor Q_A vermindert schroff den Spannungsanstieg in dieser Gleichstromschal* tungt Diese Änderung des Kollektorstroms bezüglich der Zeit kehrt die Polarität der Wicklung S2 des Transformators Tl und damit die Polarität der Spannung &n den Stiften 3 und 4 dtr Steuerschaltung 20 um. Diese Polaritätsumkehr zeigt der Steuerschaltung an, daß sie die Basissteuerung vom Transistor Q_A zum Transistor Q_ß überleiten soll. Die Steuerschaltung 20 liefert nun eine geringe Größe der Basisanteuerung durch den Stift 9 zur Basis des Transistors Q_B und verbindet gleichzeitig die Basis von Q_A mit dem Emitter desselben, um den Abschaltvorgang oder Sperrvorgang des Transistors Q_A zu beschleunigen.

Der Transistor Q_ß beginnt Strom durchzulassen als Polge des geringen Basissignals von der Steuerschaltung und der Strom fließt durch die Wicklung B des Rückkopplungstransformators T2 und induziert einen Strom in der Wicklung D desselben und liefert diesen Strom an die Steuerschaltung 20. Die Steuerschaltung

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liefert nunmehr diesen Strom als Basisansteuerung aus dem Stift 9 zur Basis von Q_n. Die Basisansteuerung von Q_n ist

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daher proportional dem Kollektorstrom desselben, so daß der Transistor im Sattigungszustand gehalten wird.

Der Transformator Tl besitzt einen Luftspalt und arbeitet als nahezu linearer Induktor. Wenn die Spannung über die Wicklung Pl des Transformators Tl und damit die Spannung auf der Wicklung S2 des Transformators den Wert Null erreicht, wird dieses Ereignis der Steuerschaltung 20 über die Stifte 3 und *J derselben mitgeteilt. Die Steuerschaltung schaltet erneut die Basissteuerung vom Transistor Q_ß auf den Transistor Q. und verbindet die Basis von Q_ß mit dem Emitter desselben, um die Abschaltung oder Sperrung des Transistors Q_ß zu beschleunigen. Die Schaltung ist damit bereit, die nächste Halbperiode zu durchlaufen, in der Q_A Strom durchläßt.

Wenn die Umschaltung in der Zeit Null bewerkstelligt werden könnte, wäre der oben beschriebene Betrieb der Schaltung völlig richtig. Normalerweise wird jedoch die Umschaltung in Zeiträumen von weniger als eine MikroSekunde bewirkt und der Stromfluß von der Batterie 14 ist praktisch auf einem konstanten Wert mit einem geringen Gberwellengehalfc. Der Oberwellengehalt wird bestimmt durch die Induktivität von Ll, welohe säur Batterieepannung addiert oder subtrahiert wird, wie sie dem Mittelabgriff der Primärspule des Transformators Tl zugeführt wird. Dieser Induktor Ll stellt die Spannung am Punkt 22 in einer solchen Weise ein, daß die Transistoren bei der Kollektorspannung Null geschaltet werden können. Solange diese Induktivität Ll einen Wert besitzt, der einen kritischen Wert übersteigt, wird die Schaltung wie beschrieben funktionieren. Für den Fall, daß beide Transistoren im gesperrten Zustand sind, zwingt die Änderung des Stroms in Ll die Spannung über Ll auf einen Wert, bei dem dLie Zenerdiode D104 mit dem Stromdurchlaß beginnt, um die an der Schaltung zugeführte Spannung zu begrenzen. Diese Begrenzungs-Wirkung vermindert schnell den Wirkungsgrad der Schaltung und ist

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daher ein zu vermeidender Betriebszustand. Diese Begrenzungswirkung kann momentan während des Anlaufvorganges auftreten oder wenn der Inverter abgeschaltet wird und unter diesen Bedingungen stellt sie einen zulässigen Betriebszustand für die Schaltung dar.

Der Verbraucher für den Inverter IO einschließlich der Lampen 12 und 12' ist an einer Wicklung Ll des Transformators Tl angeschlossen. Für die Zwecke der Notbeleuchtung mit Leuchtstofflampen wird die Bailast„wirkung erzielt über die Kondensatoren C102 und C102", welche den Laststrom durch die Lampen 12 und 12' bestimmen. Diese Kapazität in Verbindung mit ClOl und der Induktivität von TIPI bestimmen die Betriebsfrequenz des Systems (die Induktivität der Wicklung Pl und die Kapazität von ClOl bestimmen die Resonanzfrequenz, wenn Sl unbelastet ist). Ein doppelt kapazitives Ballastsystem wird verwendet, um die Spannung über eine einzige Einheit zu vermindern und damit die Zuverlässigkeit des vollständigen Systems zu steigern. Die Ausgangsspannung der Wechselrichterschaltung ist hoch genug, um einen Sofortstart von Schnellstartlampen von ¹JO Watt unter relativ ungünstigen Verhältnissen zu ermöglichen.

Ea sind Schaltungseinrichtungen vorgesehen zur Überwachung der Spannung der Wechselspannungsquelle und diese enthalten Einrichtungen zur Kopplung der Sekundärwicklung S des Transformators T3 mit hoher Reaktanz mit einer nicht-linearen Last während einer Halbperiode der Spannung der Wechselspannungsquelle, um einen Ladestrom für den Akkumulator 14 zu liefern. Wie bereits vorstehend ausgeführt, wird die Aufladung der Batterie von der mit Mittelabgriff versehenen Wicklung S des Transformators T3 für 60 Hz bewerkstelligt. Der Halbwellenladestrom wird an einen nicht-linearen Verbraucher, den Akkumulator 14, gekoppelt und zwar über die Diode DlOl, und ist seiner Amplitude durch die Reaktanz des Transformators begrenzt. Wegen der Transformatorreaktanz wird die Sinusspannung an den Anschlüssen der Wicklung S auf die Batteriespannung verklammert,

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wenn die Diode DlOl Strom durchläßt. In der anderen Halbperiode läßt die Diode D103 Halbwellenstrom durch die Anzeigelampe PL und den Batteriestecker mit 2 Stiften durch. Daher muß die Batterie eingestöpselt sein und die Wechselspannungsleistung 120 Volt verfügbar sein, um die Lampe PL zuzuschalten, welche anzeigt, daß die Batterie aufgeladen wird. Die Verwendung von abwechselnden Halbperioden vermindert die Wattleistung des Transformators T3. Zur überwachung der Spannung der Wechselspannungsquelle sind Einrichtungen vorgesehen, um die Sekundärwicklung S des Transformators T3 während einer abwechselnden Halbperiode mit einem linearen Verbraucher zu koppeln. Zu diesem Zwecke wird im Wechsel mit der Halbperiode zur Aufladung der Batterie der Kondensator C104 über die Diode D102 aufgeladen. Diese Überwachungsgleichspannung wird mit der ersten Meßfühlereinrichtung am Anschluß 7 der Steuerschaltung 20 über einen linearen Verbraucher, dem Widerstandsspannungsteiler R104 und R105, angeschlossen. Die Gleichspannung am Anschluß ist proportional dem Mittelwert der Versorgungsspannung von 60 Hz und wird nicht beeinflußt durch die vorgenannte Verklammerungswirkung der Akkumulatorbatterie. Daher dent der Transformator T3 einem doppelten Zweck.

Pur den Fall, daft die Akkumulatorbatterie 14 keinen Aufladeetrom infolge einer defekten Zelle oder einer unterbrochenen Verbindung aufnehmen kann, besteht die Möglichkeit, daß eine abnorm hohe Spannung von der Wicklung S am Transformator T3 unmittelbar über den Stiften 3 und 10 der Steuerschaltung 20 zugeführt würde. Es wird jedoch der Vorteil der Strombegrenzungscharakteristik der Wicklung S des Transformator T3 ausgenutzt und die Zenerdiode D104 läßt den Strom durch zur Abschneidung der SpitBen dieser Spannungswelle auf einen sicheren Wert und schützt damit die Steuerschaltung. Dies bedeutet, daß die Zenerdiode D104 so bemessen sein muß, daß sie diese erwartete Energie aufzehrt.

Nachstehend wird allgemein auf die Figuren 2 und 3 Bezug genommen und eine Erklärung der Arbeitsweise der Steuerschaltung im Zusammenwirken mit dem Wechselrichter und dem Notbeleuch-

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tungssystem gegeben.

Eine Teilschaltung 30 zur Einstellung der Stromstärke stellt die Stromstärken für die gesamte Steuerschaltung des Wechselrichters ein. Der Hauptstrom für alle Stromquellen (Ql, Q2, Q3, QIl, Q12, Q22, Q23, Q25, Q30, Q31, Q32, QMl, QM2) wird bei Zimmertemperatur auf 100 Mikroampere durch den Widerstand RlOl festgesetzt, welcher an den Stift 6 der Steuerschaltung gekoppelt ist. Die Bezugsspannung für den Transistor Q7 besteht aus den Dioden Dl, D2 und D3 und dem gesättigten Transistor QlO. Der Diodenstrang wird mit etwa 100 Mikroampere von der Stromquelle Q2 betrieben. Der Widerstand Rl liefert den Anlaufstrom CAnfahrstrom) an Q7, wenn der Anschluß 5 oberhalb etwa 0,7 Volt ist und die Batteriespannung oberhalb von etwa 3 Volt ist.

Wie bereits zuvor ausgeführt, muß der Wechselrichter arbeiten, wenn die Batteriespannung oberhalb des Schwellwertes für Gleichspannung ist und die Netzwechselspannung unterhalb des Schwellwertea für Wechselspannung ist. Weiterhin darf der Wechselrichter nicht arbeiten, wenn die Batteriespannung unterhalb des Sehwellwertes für Gleichspannung oder die Wechselspannung des Netzes oberhalb des Schwellwertsa für Wechselspannung ist· Zu diesem Zwecke »nthait die Steuerschaltung einen ersten Meßfühler in Form einer Teilschaltung MO zur Hemmung der Wechselspannung, bestehend aus einem Differenzverstärker Q13 und QlM und einem kleinen Stromverbraucher Q15 und Ql6. Die Wicklung S des Transformators T3 liefert ein Signal in Halbwellengleichrichtung über eine Diode D102 an den Pilterkondensator CIOM und das Spannungsteilernetzwerk RlOM und R105, um ein Signal am Stift 7 der Steuerschaltung zuzuführen. Mit dem Abnehmen dieser Halbweg-gleichgerichteten Spannung mit abnehmender Netzleitungsspannung erreicht sie schließlich einen Punkt, bei welchem die Schaltung zur Hemmung der Wechselspannung umschaltet. Dies wäre dann der Einschaltpunkt des Wechselrichters. Wegen der Natur de3 Halbweg-gleichgerichteten Signals ist im Betrieb der Wechselspannungshemmungsschaltung eine Hysterese erforderlich.

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Daher wird der Inverter-Abschaltpunkt gemäß der Steuerung durch die Wechselspannungsleitung höher sein als der Invertereinschaltpunkt. Durch Einstellen des Verhältnisses von RIO*! und RIO5 kann entweder der Invertereinschaltpunkt oder der Abschaltpunkt über einen ziemlich weiten Bereich gesteuert werden. Der Einschaltpunkt und der Abschaltpunkt des Inverters können jedoch nicht getrennt voneinander gesteuert werden wegen des relativ festgelegten Wertes der eingebauten Hysterese.

Wie bereits festgestellt, wird die Wechselspannung gleichgerichtet und gefiltert und fließt von dort über den Widerstands teiler R104 und R1Q5» welcher mit den Eingangsanschlüssen 7 verbunden ist. Für eine hohe Wechselspannung ist Q13 gesperrt und QI7 läßt Strom durch und stellt damit die Bezugsspannung auf den Spannungsabfall auf zwei Dioden ein (D4, D5 + Sättigungsspannung QI7). Bei niedriger Wechselspannung wird Q17 gesperrt und die Bezugsspannurtg wird regenerativ^durch den Spannungsabfall über der Diode D6. Die Größe der Hysterese beträgt eine Diode Ό6 in Reihe mit D¹I und D5. Die Spannungsdifferenz zwischen den hohen und den niedrigen SpannungsauslÖ3epunkten auf dem Anschluß 7 ist so ausgelegt, daß sie zu etwa 50 % aus Oberwellenspannung und zu 50 % aus Änderung des Wechaelspannungswertes besteht. Die relativ große Toleranz gegenüber Oberwellenapannung gestattet einen kleineren Kondensator

Die Spannung der Gleichspannungsbatterie oder die Wicklungsspannung des Ladetransformators wird zwiscjien den Stiften 3 und 10 der Steuerschaltung zugeführt. Diese gleiche Spannung wird über den Spannungsteiler R102 und RIO3 dem Stift 5 der

gleichenSteuerschaltung zugeführt. Wenn die Spannung am Stift 5 unter einen Wert absinkt, welcher durch den Aufbau der Steuerschaltung und insbesondere einen zweiten Meßfühler in Form einer Teilschaltung 45 für Hemmung bei niedriger Batteriespannung bestimmt ist, unterbricht die Steuerschaltung die Steuerspannung zu den Transistoren Q_A und Q_ß und setzt damit den Wechselrichter außer Betrieb. Diese Spannung wird normalerweise auf etwa die

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Hälfte der Nennspannung der Batterie eingestellt. Sie kann jedoch durch das Verhältnis R102 und R103 nachgestellt werden. In der Steuerschaltung ist eine Hysteresis in der Teilschaltung 45 enthalten. Die Hysteresis ergibt ein sauberes Ein- und Ausschälten des Wechselrichters. Weiterhin steigt die Spannung nach dem Abschalten des Wechselrichters an und bewirkt, daß der Wechselrichter erneut arbeitet. Dieses wiederholte Aufblitzen der Leuchtstofflampe deutet an, daß die Batterie entladen ist. Dies ist ein nützliches Merkmal für ein Notbeleuchtungssystem. Die Batteriespannung wird durch den Widerstandsspannungsteiler R102 - R103 überwacht, der mit dem Anschluß 5 verbunden ist. Bei niedriger Batteriespannung läßt Q5 Strom durch, Q1Ö ist gesperrt und Qi8 ist stromdurchlässig. Die Schaltung arbeitet regenerativ und die Größe der Hysterese ist gegeben durch eine Diode (Vß_E» Ql8) in Reihe mit Dl, D2, D3. Das Vorhandensein des AnlaufWiderstandes Rl besitzt einen minimalen Einfluß beim Auslösepunkt, da der Differenzenverstärker praktisch abgeglichen ist.

Für den Fall, daß die Batterie 14 infolge einer defekten Zelle oder einer unterbrochenen Verbindung keinen Aufladestrom annehmen kann, steigt die Spannung über den Stiften 3 und 10 der Steuerschaltung auf einen Punkt, welcher dem Spitzenwert der Wecnselspannungswelle entspricht, die in der Wioklung S des Transformatora T3 für 60 Hz erzeugt wird. Diese Spannung könnte übermäßig groß für die Steuerschaltung sein, wenn nicht bei der Konstruktion bestimmte Vorsichtsmaßnahmen getroffen werden. Wenn die Spannung über den Stiften 3 und 10 der Steuerschaltung etwa 27 Volt übersteigt, dann setzt ein innerer Regler in der Steuerschaltung die Funktion dieser Steuerschaltung in einer solchen Weise außer Betrieb, daß die Spannungsbelastung auf den verschiedenen Bauteilen der Schaltung auf ein Minimum gebracht wird.

Der Transistor Q22 erhält nahezu die gesamte Spannung über d_en Stiften 3 und 10. Im Falle eines Fehlers mit Überspannung beginnt

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der Strang aus Zenerdioden D20, D21, D22 mit dem Stromdurchlaß und gibt Strom auf den Transistor Q8 und schließt damit die Basis von Q22, Q23 und Q30 durch die Transistoren Q18, QlO, Q9 und Q8 mit ihren Emittern kurz. Dies gewährleistet einen sicheren Betrieb für Q22 bis zu einer Spannung über den Stiften 3 und 10 , die gleich der Durchbruchspannung zwischen Kollektor und Basis für Q22 ist, anstelle der viel niedrigeren Durchbruchspannung zwischen Kollektor und Emitter.

Bei dem Zustand eines Überspannungsfehlers lassen die Zenerdioden D20, D21, D22 Strom durch und begrenzen damit die Spannung an der Basis des Transistors Q21 auf etwa 27 Volt. Der Emitter von Q21 ist auf einer Spannung, die um etwa 1 Volt unterhalb der Basisspannung liegt oder aber auf etwa 26 Volt. Unter Überspannungsbedingungen liegt der übrige Teil der Steuerschaltung an dieser Spannung. Die normale Durchbruchspannung zwischen Kollektor und Emitter für NPN-Transistoren, welche mit der üblichen Technologie für integrierte Schaltungen hergestellt wurden, beträgt etwa 30 Volt. Die Zufügung des Transistors Q21 und der 2enerdioden D20, D21, D22 dient dazu, die Fähigkeit der Steuerschaltung, Spannung^zu widerstehen, von etwa 30 auf etwa 50 Volt zu erhöhen, wobei der Teil der Spannung oberhalb 26 Volt über Kollektor und Emitter von Q21 liegt. Damit wird die Zuverlässigkeit des Systems gesteigert, da elektrische Belastungen der Steuerschaltung besser verteilt werden. Bei dem Betriebszustand mit normaler Batteriespannung und ohne Fehler ist die Verlustleistung für die zugefügten Schutzbauteile (Q21, D20, D21, D22 und R14) gleich dem Strom der Schaltung in dem Stift 3 multipliziert mit dem Spannungsäbfall 1 Volt an R14 und der Basisemitterstrecke von Q21 und damit wird der hohe Wirkungsgrad der Steuerschaltung aufrecht erhalten. Die während des normalen Wechselrichterbetriebes über den Transistoren Q_A und Q_ß auftretende Spannung ist doppelt so groß wie die an den Anschlüssen der Batterie auftretende Gleichspannung. Wenn diese Transistoren abgeschaltet sind, wird die Spannung auf den einfachen Wert der Klemmenspannung der Batterie verringert. Wenn die Spannung über den Anschlüssen 3 und 10 über den Nennwert der Batterie-

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spannung ansteigt, infolge einer defekten Zelle

oder einer unterbrochenen Verbindung, dann beginnt die Zenerdiode D104 mit dem Stromdurchlaß und begrenzt die Spannung auf weniger als 50 Volt und schützt dadurch die Steuerschaltung. Die Strombegrenzung wird erreicht mittels der inhärenten Impedanz der Wicklung S des Transformators T3. Die an der Schaltung zugeführte Spannung wird auf diese Weise unter sehr schwerwiegenden überspannungsVerhältnissen auf einen sicheren Wert begrenzt. Für den Fall, daß die Spannung weiter ansteigt, wegen der Zuführung einer falschen Spannung zur Primärwicklung von T3 und fehlender Batterie, besteht die wahrscheinlichste Art des Defektes der Zenerdiode D104 in einem Kurzschluß und dies unterbricht dann die Gleichspannung zu dem Wechselrichter.

Wie bereits zuvor erläu—tert, sind

in der Steuerschaltung 20 logische Einrichtungen vorgesehen zur Kombination des Ausgangssignals des ersten Meßfühlers, der Teilschaltung 40 für die Hemmung der Wechselspannung, des zweiten Meßfühlers und der Teilschaltung 45 für die Hemmung bei niedriger Batteriespannung. Diese Schaltung besitzt die Form einer als Start-Stop-Logik aufgebauten Teilschaltung 50, welche eine Stromquelle Q12 enthält (Nennwert 100 Mikroampere), die eine "Stromapiegeldiode" Ώ6 ansteuert. Der Spannungsabfall über dieser/Diode ist der Bezugswert für alle Stromstärken der übrigen Schaltung. Die Transistoren Q17 und Ql8 schließen diese Diode bei Vorhandensein von Signalen von der Teilschaltung 45 für Hemmung der Batterie oder der Teilschaltung ¹IO für Hemmung der Wechselspannung kurz.

Die Steuerschaltung 20 enthält auch noch eine Teilschaltung als Detektor für den Nulldurchgang, welche aus einer Stromspiegelschaltung (Q19, Q20) besteht, die aus zwei Stromquellen (Q22, Q23) für je 100 Mikroampere gespeist wird. Das Wechselspannungssignal wird in den Emitter von Q19 eingespeist aus einer Rückkopplungswicklung S2 mit niedriger Impedanz am Transformator Tl. Diese Wicklung muß einen Strom von 100 Mikroampere

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führen, wenn der Anschluß 4 positiv bezogen auf den Anschluß 3 ist. Der Detektor ist so konstruiert, daß er bei weniger als + oder - 5 Millivolt schaltet.

Eine Verstärkerteilschaltung 70 in der Steuerschaltung 20 wandelt ein einpoliges Eingangssignal auf ein differentielles Ausgangssignal um. Ein Differenzenverstärker (Q28, Q29) steuert Stromspiegelschaltungen D7, Q49 und D8, Q39 an mit einer Phasenverschiebung von etwa l80°. Der Bezugswert für den Differenzenverstärker besteht aus zwei Diodenspannungsabfällen (Q26, Q21) unter dem Wert auf der positiven Sammelleitung. Der Transistor Q24 verklammert das Eingangssignal zum Differenzenverstärker auf einen Wert von einem Diodenspannungsabfall unterhalb des Bezugswertes und hindert die Stromquelle Q23 an einer Sättigung. Die Stromquelle Q30 treibt die Stromquellen Q25, Q26, Q31, Q32, QHl, Q42, welche als Bezugsspannung die positive Versorgungsspannung für die Ausgangsstufeη A und B erhalten.

Ein Paar vöh Ausgangssteuerteilschaltungen 80 und 85 in der Steuerschaltung 20 ergibt die ausgangsseitige Steuerspannung für die Wechselrichtertransistoren Q. bzw. Qg. Die grundlegende Ausgangssteuerte!Ischaltung enthält eine Stromquelle Q32, Q33, Q34, Q35 für 2 Milliampere, welche mit dem Ausgangsanschluß 1 Über einen Darlington-Sohalter Q36, Q37 verbunden ist. Wenn der Traneistor Q36 gesperrt ist, steigt die Kollektorspannung am Darlington-Schalter an und leitet den Strom von zwei Milliampere durch D9, DlO, Q38 und die Basis von Q40 ab. Der Transistor Q40 ergibt eine aktive Stromsenke für den Ausgangsanschluß 1.

Wenn einmal der Kollektorstrom in dem Schalttransistor Q. beginnt, fließt Rückkopplungsstrom vom Stromtransformator T2 durch den Anschluß 2, DIl, Q37, Anschluß 1, Q_A, D16 und Anschluß 8. Dieser Strom ist proportional dem Kollektorstrom in Q. und wird durch das Windungsverhältnis von T2 so eingestellt (typischerweise 20:1), daß Q_A in Sättigung gehalten wird.

Wenn die Teilschaltung 60 für den Nulldurchgangsdetektor umschaltet, dann wird Q36 gesperrt und Q46 schaltet ein. Die

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Kollektorspannung der Darlington-Schaltung Q36, Q37 steigt an und leitet den Rückkopplungsstrom ab durch D9 , DlO, Q38 und die Basis-Eraitterstrecke von Q¹IO. Der Stromdurchgang in Q¹IO vermindert die Absehaltzeit von Q_A. Wenn der Rückkopplungsstrom zur Ansteuerung von Q¹IO aufhört, bleibt Q¹IO im weichen Schaltzustand infolge des vorgenannten Basisstroms von 3 Milliampere und ergibt dadurch einen geringen Widerstand über der Basis-Emitterstrecke von Q». Die automatische Verringerung des Basisstroms in Q40 spart Leistung und erhöht den Wirkungsgrad.

Wenn Q¹Io eingeschaltet wird, wird der Strom von 2 Milliampere von der Stromquelle (Q*J2, Q^3, Q^5) durch Q¹I? in den Schalttransistor Qo geleitet und bewirkt, daß derselbe im weichen Stromdurchlaßzustand ist. Wenn der Kollektorstrom in Q_A aufhört, kehrt der Rückkopplungsstrom seine Polarität um, fließt durch D15, Q47, den Anschluß 9, Q_B, D12 und den Anschluß 2 und bewirkt, daß Q_n in den Sättigungszustand geht. Die Basisansteuerung ist nunmehr proportional dem Kollektorstrom in Q_ß.

Wenn die Teilschaltung 60 für den Nulldurchgangsdetektor schaltet, schaltet Q36 ein und Q46 wird gesperrt. Das Abschalten der Treiberschaltung 85 und das Einschalten der Treiberschaltung wiederholt sieh in der gleichen Weise wie zuvor beschrieben.

Wenn während des Umschaltens Q_A und Q_ß gleichzeitig gesperrt sind, werden vorübergehende Spannungsspitzen erzeugt. Wenn Q. und Qg gleichzeitig eingeschaltet sind, zirkuliert vorübergehend ein Strom zwischen diesen beiden. Im normalen Betriebszustand kann jeder dieser beiden Zustände geringfügig vorhanden sein.

Die Dioden D18 und D19 verhindern einen übermäßigen Stromdurchfluß im Substrat, wenn die entsprechenden Ausgangsanschlüsse bzw. 9 negativ werden. Dieser Zustand besteht, wenn Q. und Q_ß gleichzeitig eingeschaltet sind oder auch unter einigen Verhältnissen beim Anfahren des Wechselrichters.

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Die Widerstände R12 bzw. R13 liefern den Basis-Emitterwider-3tand an den entsprechenden Schaltertransistoren Q. bzw. Q_ß, um den Kollektorleckstrom auf ein Minimum zu bringen, wenn der Wechselrichter nicht arbeitet.

Eine Freilaufdiode D17 ergibt einen Leitungsweg für die Entladung des Induktors Ll in dem Falle des Abtrennens der Batteriej während der Wechselrichter arbeitet.

Die Steuerschaltung 20 kann als einzige monolithische integrierte Schaltung hergestellt werden. In dieser Form ist die Verwendung von nachgeordneten Stromquellen besonders praktisch. In der beschriebenen Ausführungsform ist der Stromverbrauch und damit die Verlustleistung in der Steuerschaltung 20 praktisch unabhängig von der Batteriespannung im Betriebsbereich. Weiterhin kann die Steuerschaltung durch Einstellung der Ströme in der Steuerschaltung auf Wechselrichter mit verschiedenem Leistungspegel angepaßt werden. Dies wird erreicht durch Einstellen, eines einzigen Widerstandes RlOl. Durch Einstellen dieses Widerstandes und Abänderung des Transformators T3 ist daher bei Beibehaltung des hohen Wirkungsgrades die Steuerschaltung auf einen breiten Leistungsbereich anwendbar.

Das Notbeleuchtung»gerät nach Figur 2 einschließlich des Wechselrichters nach Figur 1 und der Steuerschaltung der Figur 3 wurde aufgebaut und hat zufriedenstellend gearbeitet mit Bauteilen mit den folgenden Werten:

Transistoren Q»» Qg GE D42C1O

Transformator Tl Primärwicklung Rl 600 uH -

64 Windungen, Drahtstärke ca. 0,61 mm (0,0239 Zoll) Lastwicklung Sl 1079 Windungen, Drahtstärke 0,226 mm (0,0089 Zoll) Rückkopplungswicklung S2-7 Windungen, Drahtstärke ca. 0,226 mm (0,0089 Zoll)

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Transformator T2

Transformator T3

Induktor Ll

Lampen 12, 12' Batterie 14 Widerstand RlOl Widerstand R102 Widerstand R103 Widerstand R104 Widerstand R105 Kondensator ClOl Kondensator C102, 102' Kondensator C104 Kondensator C105 Dioden DlOl, 102, Zenerdiode 0104 Steuerschaltung 20: Widerstand Rl Widerstand R2, R3 Widerstand Ri, R8 Widerstand R5, R9 Widerstand R6, RIO Widerstand R7, RH Widerstand R12, R13 Kollektorwicklungen A und B 8 Windungen, Drahtstärke ca.

0,32 mm (0,0126 Zoll) Ausgangswicklung D l60 Windungen, ca. 0,18 mm (0,0071 Zoll) Primärwicklung P 1600 Windungen Sekundärwicklung S 420 Windungen zu beiden Seiten des Mittelabgriffs 120 Windungen, ca. 0,91 mm (0,0359 Zoll) P 40 T12 RS 18 VDC 15 Kilo-Ohm 56 Kilo-Ohm 30 Kilo-Ohm 18 Kilo-Ohm 270 Kilo-Ohm 0,22 uF .

5000 pP.

0,33 /P. 0,01 uP. 1 N 4004 40 V * 5", 1/2 W

250 Kilo-Ohm 500 0hm 2400 0hm 240 0hm 5 Kilo-Ohm 820 0hm 2500 0hm

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Die Steuerschaltung 20 wurde in Form einer Schaltung mit diskreten Bauteilen und als monolithische integrierte Schaltung gebaut und zufriedenstellend betrieben.

Pur den Fachmann ist ersichtlich, daß die vorstehend beschriebene Ausführungsform die gegenwärtig bevorzugte Form der Erfindung ist. Es können jedoch Abänderungen vorgenommen werden, ohne den Umfang der gegebenen technischen Lehre zu verlassen.

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Claims

Patentansprüche

Notbeleuchtungsschaltung zum Betrieb mindestens einer Gasentladungslampe, gekennzeichnet durch: Einrichtungen zur Ankopplung an eine Wechselspannungsenergiequelle zum Betrieb der Lampe (12, 12') während normaler Verhältnisse, wenn die Spannung der Wechselspannungsquelle oberhalb eines vorgegebenen Wertes ist,

Einrichtungen einschließlich eines abgestimmten Wechselrichters (10) zum Betrieb der Lampe (12, 12·) während Notverhältnissen, wenn die Spannung der WechseIspannungsquelle innerhalb eines vorgegebenen Wertes ist, wobei der Wechselrichter (10) ein Paar von Transistoren (Q_A, Q_ß) besitzt, die im Schalterbetrieb mit geringem Verlust betrieben werden können,

eine Einrichtung (Ll, T2) zur Freigabe der Transistoren (Q., Qg) zum Betrieb als Schalter mit geringem Verlust, eine Steuerschaltung (20), welche die Basisansteuerung zur Umschaltung der Transistoren (Q_A, Qg) bei der Kollektorspannung derselben liefert und

eine Einrichtung (Tl, S2) zur Lieferung von Taktinformation' an die Steuerschaltung (20) zur Umschaltung der entsprechenden Transistoren (Qa* Qd) synchron mit einer natürlichen Resonanzfrequenz des Wechselrichters (10).
2. Schaltung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet , daß sie weiterhin eine Einrichtung (T2) zur Lieferung eines Rückkopplungsstroms an die Steuerschaltung (20) und zur Einstellung einer Basisansteuerung für die Transistoren proportional zum Transistorkollektorstrom enthält.
3. Schaltung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet , daß die Einrichtung zur Erzeugung des Rückkopplungsstrom3 eine Rückkopplungswicklung (D) ist, die magnetisch mit den entsprechenden Kollektoren der Transistoren (Q_A, Q_B) gekoppelt ist.

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4. Schaltung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet , daß die Steuerschaltung einen Nulldurchgangsdetektor (60) enthält, welcher den Rückkopplungsstrom von der Einrichtung (S2) zur Erzeugung des Rückkopplungs-Stroms erhält und weiterhin ein Paar von Ausgangstreiberstufen (Q19» Q20), die mit dem Nulldurchgangsdetektor (60) zur Ansteuerung der entsprechenden Transistoren verbunden sind.
5. Schaltung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet , daß sie weiterhin eine Hilfsquelle (I¹I) für elektrische Energie enthält.
6. Schaltung nach Anspruch 5» dadurch gekennzeichnet , daß sie einen ersten Transformator (Tl) zur Kopplung des Wechselrichters (10) mit der Lampe (12, 12') enthält, wobei die Einrichtung zur Freigabe oder Befähigung der Transistoren (Q_A, Q_ß) eine Pufferinduktivität (LlP) ist, die elektrisch in Reihe zwischen die Hilfsquelle (14) für elektrische Energie und einen Mittelabgriff einer Primärwicklung des ersten Transformators (Tl) geschaltet ist.
7. Schaltung nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet , daß die Einrichtung zur Lieferu_ng von Taktinformation eine Hilfswicklung (Tl, S2) ist, die magnetisch mit der Primärwicklung des ersten Transformators (Tl) gekoppelt ist.
8. Schaltung nach Anspruch 5» dadurch gekennzeichnet , daß die Steuerschaltung (20) weiterhin enthält:

einen ersten Meßfühler (40) zur Erfassung der Spannung der Wechselspannungsenergiequelle,

einen zweiten Meßfühler (45) zur Erfassung der Spannung der elektrischen HilfsenergiequeHe (14), eine logische Einrichtung (50) zur Kombination der Ausgangssignale des ersten Meßfühlers (40) und des zweiten Meßfühlers

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(45) zur Freigabe des Wechselrichters (10) jedes Mal dann, wenn die Spannung der Hilfsquelle (14) oberhalb eines vorgegebenen Wertes ist, und die Spannung der Wechselspannungsquelle unterhalb eines vorgegebenen Wertes ist, und zur
Hemmung des Wechselrichters, wenn die Hilfsquellenspannung unterhalb eines vorgegebenen Wertes ist, oder die Spannung der Wechselspannungsqüelle oberhalb eines vorgegebenen Wertes ist.
9. Schaltung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet , daß sie weiterhin umfaßt:
eine Spannungsverklammerungseinrichtung (LlS) zur Begrenzung von Spannungsstößen beim Abschalten beider Transistoren (Q_A, Q₀).
10. Schaltung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet , daß zur Stromzufuhr zum Wechselrichter (10) eine Akkumulatorbatterie (14) vorhanden ist.
11. Schaltung nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet , daß sie weiterhin Einrichtungen (T3,
DlOl) zur Aufladung der Akkumulatorbatterie (14) enthält.
12. Schaltung nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet , daß sie weiterhin Einrichtungen (S,
D104) zur Begrenzung der vorübergehenden Spannung enthält, die auftritt, wenn die Akkumulatorbatterie (14) abgetrennt wird, während die Aufladungsvorrichtung (T3) arbeitet.
13. Schaltung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet , daß die Kopplungseinrichtung ein erster Transformator (Tl) zur Kopplung der Schaltung mit einer
Wechselspannungsquelle zur Stromversorgung der Lampe (12)
während normaler Verhältnisse ist, wenn die Wechselspannung oberhalb eines vorgegebenen Wertes liegt, wobei der erste
Transformator (Tl) eine Primärwicklung (Pl) und mindestens

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eine Sekundärwicklung (Sl) besitzt und die Befähigungseinrichtung oder Freigabeeinrichtung aus einem zweiten Transformator (T2) besteht, welcher den Wechselrichter (10) mit der Lampe (12) koppelt, wobei der Transformator (T2) eine Primärwicklung mit einem Mittelabgriff enthält und ein Kondensator (ClOl) parallel über die Primärwicklung des zweiten Transformators geschaltet ist, und durch diese Kombination die natürliche Resonanzfrequenz des Wechselrichters (10) einstellbar ist, wenn die Lampe (12) abgetrennt 131 ,

eine Akkumulatorbatterie zur Stromversorgung des Wechselrichters unter vorbestimmten Verhältnissen, eine Pufferimpedanz (LlP), die in Reihe zwischen die Akkumulatorbatterie (14) und den Mittelabgriff des zweiten Transformators (T2) geschaltet ist, zur Freigabe der Transistoren (Q*i Qn) zum Betrieb als Schalter mit guringem Verlust,

wobei die Takteinrichtung aus einer Hilfswicklung (L2) besteht, die magnetisch mit der Primärwicklung des zweiten Transformators (T2) gekoppelt ist und Taktinformation an die Steuerschaltung (20) liefert zur Ausführung der Umschaltung der jeweiligen Transistoren synchron mit der natürlichen Resonanzfrequenz des Wechselrichters (10), wobei weiterhin eine Rückkopplungswicklung vorhanden ist, die magnetisch mit den jeweiligen Kollektoren der Transistoren gekoppelt ist und einen Rückkopplungsstrom zur Steuerschaltung liefert zur Ausführung einer Ansteuerung der Transistorbasis proportional zum Transistorkollektorstrom, wobei die Steuerschaltung (20) einen Nulldurchgangsdetektor enthält, welcher den Rückkopplungsstrom von der Rüekkopplungswicklung enthält sowie ein Paar Ausgangstreiberstufen zum Antrieb der jeweiligen Transistoren, welche mit dem Nulldurchgangsdetektor verbunden sind,

wobei die Steuerschaltung einen ersten Meßfühler zur Erfassung der Spannung der Wechselspannungsquelle enthält, sowie einen zweiten Meßfühler zur Erfassung der Spannung

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der Akkumulatorbatterie und noch eine Logikschaltung enthält zur Kombination der Ausgangssignale des ersten und zweiten Meßfühlers zur Freigabe des Wechselrichters, wenn die Spannung der Akkumulatorbatterie (14) über einem vorgegebenen Wert liegt und die Spannung der Wechselspannungsquelle unter einem vorgegebenen Wert liegt und zur Sperrung des Wechselrichters, wenn die Batteriespannung unter einem vorgegebenen Wert liegt, oder die Wechselspannung oberhalb eines vorgegebenen Wertes liegt.
14. Abgestimmter Wechselrichter zur Stromversorgung eines Verbrauchers , gekennzeichnet durch: ein Paar Transistoren (Q_A, Q_Q)₎ geeignet zum Betrieb als Schalter mit geringen Verlust,

eine Einrichtung zur Befähigung oder Freigabe der Transistoren (Q., Qg) zum Betrieb mit geringem Verlust, eine Steuerschaltung (20), welche die Basisansteuerung zum Umschalten der Transistoren bei der Kollektorspannung Null liefert,

eine Einrichtung zur Lieferung von Taktinformation an die Steuerschaltung zur Umschaltung des jeweiligen Transistors synchron mit einer natürlichen Resonanzfrequenz des Inverters
15. Inverter nach Anspruch 14, gekennzeichnet durch :

eine Einrichtung zur Lieferung eines Rückkopplungsstroms an die Steuerschaltung zur Ausführung einer Basisansteuerung proportional dem Kollektorstrom des Transistors.
16. Inverter nach Anspruch 15, dadurch gekennzeichnet , daß die Einrichtung zur Lieferung des Rückkopplungsstroms eine Rückkopplungswicklung ist, die magnetisch an die entsprechenden Kollektoren der Transistoren gekoppelt ist.

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17. Inverter nach Anspruch 15» dadurch gekennzeichnet , daß die Steuerschaltung (20) einen Nulldurchgangsdetektor enthält, welcher den Rückkopplungsstrom von der Einrichtung zur Lieferung des Rückkopplungsstroms erhält, sowie ein Paar von Ausgangs-Treiberstufen, welche mit dem Nulldurchgangsdetektor zur Ansteuerung der jeweiligen Transistoren verbunden sind.
18. Inverter nach Anspruch 14, dadurch gekennzeichnet , daß er eine elektrische Hilfsenergiequelle (14) enthält.
19. Inverter nach Anspruch 18, dadurch gekennzeichnet , daß er einen ersten Transformator (Tl) zur Kopplung des Inverters (10) mit dem Verbraucher (12) enthält, wobei die Einrichtung zur Freigabe oder Befähigung der Transistoren (Q_A, Q_ß) eine Pufferin_duktivität (LlP) ist, die elektrisch in Reihe zwischen die elektrische Hilfsenergiequelle (I¹O und einen Mittelabgriff einer Primärwicklung des ersten Transformators geschaltet ist.
20. Inverter nach Anspruch 19, dadurch gekennzeichnet , daß er weiterhin eine Einrichtung enthält zur Kopplung an eine erste elektrische Energiequelle einschließlich eines zweiten Transformators mit einer Primärwicklung und mindestens einer Sekundärwicklung.
21. Inverter nach Anspruch 20, dadurch gekennzeichnet , daß die Einrichtung zur Lieferung von Taktinformation eine Hilfswicklung (Tl, S2) ist, die magnetisch mit der Primärwicklung des ersten Transformators (Tl) gekoppelt ist.
22. Inverter nach Anspruch 18, dadurch gekennzeichnet , daß die Steuerschaltung (20) weiterhin enthält:

einen ersten Meßfühler (40) zur Erfassung der Spannung der ersten elektrischen Energiequelle,

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einen zweiten Meßfühler (45) zur Erfassung der Spannung der elektrischen Hilfsenergiequelle (14), eine logische Einrichtung (50) zur Kombination der Ausgangssignale des ersten Meßfühlers (40) und des zweiten Meßfühlers (45) zur Freigabe des Inverters (10) jedesmal dann, wenn die Spannung der Hilfsquelle (14) oberhalb eines vorgegebenen Wertes ist, und die Spannung der ersten Quelle unterhalb eines vorgegebenen Wertes ist, und zur Hemmung des Inverters, wenn die Spannung der Hilfsquelle unterhalb eines vorgegebenen Wertes ist, oder die Spannung der ersten Quelle oberhalb eines vorgegebenen Wertes ist.
23. Inverter nach Anspruch 14, dadurch gekennzeichnet , daß er weiterhin eine Spannungsverklammerungseinrichtung (LlS) enthält zur Begrenzung von Spannungsstößen beim Abschalten beider Transistoren (Q., Qg)·
24. Inverter nach Anspruch 14, dadurch gekennzeichnet , daß eine .Äkkumulatorbatterie (14) als Quelle für elektrische Energie für den Inverter vorhanden ist.
25. Inverter nach Anspruch 24, dadurch gekennzeichnet , daß er eine Einrichtung (T3> DlOl) zur Aufladung der Akkumulatorbatterie (14) enthält.
26. In einem Notbeleuchtungssystem mit einem Transformator mit hoher Reaktanz mit einer Primärwicklung, die zur Kopplung an eine Wechselspannungsenergiequelle eingerichtet ist und einer Sekundärwicklung, eine Schaltung zur Überwachung der Wechselspannung, dadurch gekennzeichnet, daß es umfaßt:

eine Einrichtung zur Kopplung der Sekundärwicklung des Transformators mit einer nicht-linearen Last wäh -end einer Halbperiode der Wechselspannung, und eine Einrichtung zur Kopplung der Sekundärwicklung des Transformators mit einer linearen Last während einer anderen Halbperiode der Wechselspannung zur Erzeugung einer Gleichspannung

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proportional zur Wechselspannung.
27. Schaltung nach Anspruch 26, dadurch gekennzeichnet , daß die Sekundärwicklung des Transformators einen Mittelabgriff besitzt.
28. Schaltung nach Anspruch 27, dadurch gekennzeichnet , daß die Einrichtung zur Kopplung mit einer nicht-linearen Last eine Diode enthält, die mit einer Batterie in Reihe zwischen einen ersten Zweig der Sekundärwicklung und den Mittelabgriff geschaltet ist zur Aufladung der Batterie.
29. Schaltung nach Anspruch 27» dadurch gekennzeichnet , daß die Einrichtung zur Kopplung mit einer linearen Last eine Diode enthält, die in Reihe mit einer Kapazität zwischen einen zweiten Zweig der Sekundärwicklung und den Mittelabgriff geschaltet ist, und einen Widerstand par.^aIIeI zur Kapazität, wobei die Gleichspannung proportional zu der über dem Widerstand erscheinenden Wechselspannung ist.

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