DE4400436C2 - Umrichter - Google Patents
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Description
Die Erfindung betrifft einen Umrichter gemäß dem Oberbegriff des Anspruchs
1.
Bei bekannten Umrichtern besteht generell das Problem, Rauschkomponenten
zu unterdrücken und das Auftreten eines Stromstoßes bei Anschluß an die
Energiequelle zu vermeiden.
Ein Umrichter, bei dem im Ladepfad eines Gleichstromquellen-Kondensators
eine Strombegrenzung verwirklicht ist, ist aus der EP 0 488 478 A2 bekannt.
Dieser Umrichter umfaßt eine Wechselstromquelle, einen Vollweggleichrichter
und einen zwischen die Ausgänge des Vollweggleichrichters geschalteten
Wechselrichter, der zwei miteinander in Serie und parallel zu dem Vollweggleich
richter geschaltete Schaltelemente, einen Lastkreis mit einem Schwingkreis, der
mit einem der zwei in Serie geschalteten Schaltelemente parallel verbunden ist,
den Gleichstromquellen-Kondensator, der parallel zu den Schaltelementen
geschaltet ist und dessen Lade- und Entladezeiten mittels der zwei Schaltelemente
gesteuert werden, eine Entladediode, die in Reihe mit dem Gleichstromquellen-
Kondensator geschaltet ist, eine Ladediode, ein Impedanzelement und eine
weitere Diode enthält. Um eine Ladestrombegrenzung des Gleichstromquellen-
Kondensators zu erreichen, ist die Ladediode über die Induktivität des
Schwingkreises an den gemeinsamen Verbindungspunkt der Schaltelemente
gelegt. Das hat den Nachteil, daß die Spannung an der Induktivität im wesent
lichen durch die Spannung des Gleichstromquellen-Kondensators bestimmt ist.
Diese Festlegung der Spannung an der Induktivität hat zur Folge, daß die Induktivität
nicht mit einem Kondensator des Schwingkreises als Resonanzsystem
zusammenwirkt.
Die Aufgabe der Erfindung ist es daher, einen Umrichter zu schaffen, mit dem
eine wirksame Unterdrückung des Stromstoßes beim Anschluß an die Energie
quelle erreicht wird, ohne daß die Resonanz des Schwingkreises beeinflußt wird.
Erfindungsgemäß ist zur Lösung dieser Aufgabe ein gattungsgemäßer
Umrichter vorgesehen, der die im Kennzeichen des Anspruchs 1 aufgeführten
Merkmale aufweist.
Die Erfindung wird im folgenden anhand von Ausführungsbeispielen unter
Bezugnahme auf die Zeichnung näher erläutert; in dieser zeigen:
Fig. 1 ein Schaltbild, das das Grundkonzept des erfindungsgemäßen
Umrichters wiedergibt,
Fig. 2 ein Schaltbild einer Ausführungsform des erfindungsgemäßen
Umrichters,
Fig. 3 und 4 Schaltbilder weiterer Ausführungsformen des erfindungs
gemäßen Umrichters,
Fig. 5 und 6 Schaltbilder eines Umrichters, dessen Wirkungsweise mit
der der vorliegenden Erfindung zu vergleichen ist,
Fig. 7(a) bis 7(c) Wellenformdiagramme, die in der Einrichtung von
Fig. 4 auftretende Lastströme zeigen,
Fig. 8(a) bis 8(c) Wellenformdiagramme, die in den Einrichtungen von
Fig. 5 und 6 auftretende Lastströme zeigen, und
Fig. 9 bis 22 Schaltbilder weiterer Ausführungsformen eines Umrichters.
Nach Fig. 1, in der das Schaltbild gezeigt ist, aus dem sich das Grundkonzept
der erfindungsgemäßen Einrichtung ergibt, ist ein Vollweggleichrichter DB an
eine Wechselspannungsquelle Vs angeschlossen, und ein Wechselrichter ist mit
den Ausgängen dieses Vollweggleichrichters DB verbunden. Der Wechselrichter
enthält einen Serienkreis aus einem LC-Resonanzkreis LCR als LC-Resonanz
serienkreis und einer Induktanz L1, und eine Impedanz Z ist zwischen den
Vollweggleichrichter DB und den LC-Resonanzserienkreis geschaltet, während
eine Diode D3 zu dem Resonanzserienkreis parallelgeschaltet ist. An den
Vollweggleichrichter DB ist über die Diode D3 ferner ein Paar von Schalt
elementen Q1 und Q2 angeschlossen, während ein Verbindungspunkt E zwischen
diesen Schaltelementen Q1 und Q2 mit dem LC-Resonanzserienkreis verbunden
ist, und eine Entladediode D4 und ein Gleichstromquellen-Kondensator C1 sind
zu dem Paar von Schaltelementen Q1 und Q2 parallelgeschaltet. Eine Ladediode
D5 ist zwischen den Verbindungspunkt E des Paares von Schaltelementen Q1 und
Q2 und einen Verbindungspunkt F der Entladediode D4 mit dem Gleichstrom
quellen-Kondensators C1 geschaltet. Zwischen positive und negative Ausgangs
leitungen des Vollweggleichrichters DB sind ferner ein Erfassungskreis DET und
ein Steuerkreis CON geschaltet.
Zusätzlich ist im vorliegenden Fall ein Induktivitätselement L2 in eine
Schleife eingesetzt, die in Fig. 1 durch eine gestrichelte Linie dargestellt ist, um
den Gleichstromquellen-Kondensator C1 ausgehend von der Wechselspannungs
quelle Vs über den Vollweggleichrichter DB und ein Schaltelement Q1 aufzu
laden. Praktisch wird dieses Induktivitätselement L2 in der geeigneten Weise
selektiv zwischen der Wechselspannungsquelle Vs und einem Eingang des
Vollweggleichrichters DB, zwischen dem auf der positiven Seite liegenden
Ausgang des Gleichrichters und der Diode D3, oder zwischen dem anderen
Schaltelement Q2 und dem auf der negativen Seite liegenden Ausgang des
Gleichrichters DB eingesetzt.
Erfindungsgemäß dient das Einsetzen des Induktivitätselements L2 in die
Ladeschleife für den Gleichstromquellen-Kondensator C1, die von der Wechsel
stromquelle Vs über den Vollweggleichrichter DB zu dem Kondensator verläuft,
dazu, in der Schleife einen einen Spannungsabfall bewirkenden Zerhacker zu
bilden, und ein Steuern eines Schaltelements Q1 zur Unterdrückung des Strom
stoßes auf den Anschluß der Energiequelle hin kann beträchtlich vereinfacht
werden.
In Fig. 2 ist eine praktische Ausführungsform der erfindungsgemäßen
Einrichtung gezeigt, bei der eine Induktionsspule als das Induktivitätselement L2
in eine Wechselstromschleife zwischen der Wechselspannungsquelle Vs und dem
Vollweggleichrichter DB eingesetzt ist. Bei dieser Ausführungsform wird die
Ladeschleife für den Gleichstromquellen-Kondensator C1 auf ein Einschalten des
Schaltelements Q1 hin, wie in Fig. 2 durch eine durchgezogene Linie gezeigt,
durch einen Pfad gebildet, der vom auf der positiven Seite liegenden Ende des
Vollweggleichrichters DB über die Diode D3, ein Schaltelement Q1, die
Ladediode D5 und den Gleichstromquellen-Kondensator C1 zum auf der negati
ven Seite liegenden Ausgang des Gleichrichters DB verläuft, wodurch der einen
Spannungsabfall bewirkende Zerhacker gebildet wird. In diesem Fall kann das
Steuern eines Schaltelements Q1 auf einfache Weise dadurch erreicht werden, daß
es bei hoher Frequenz ein- und ausgeschaltet wird, und hierbei ist keine spezi
fische Betriebsweise erforderlich.
In Fig. 3 ist eine weitere Ausführungsform der erfindungsgemäßen Einrich
tung gezeigt, bei der die Induktionsspule L2 als das Induktivitätselement zwischen
den auf der positiven Seite liegenden Ausgang des Vollweggleichrichters DB und
die Diode D3 eingesetzt ist. Auch bei dieser Anordnung ist der einen Spannungs
abfall bewirkende Zerhacker in der Ladeschleife für den Gleichstromquellen-
Kondensator C1 im wesentlichen auf dieselbe Weise wie bei der Ausführungs
form der Fig. 2 gebildet. Bei dieser Ausführungsform der Fig. 3 ist vorzugs
weise vorgesehen, einen weiteren Kondensator C5 an die Entladediode D4 und
den Gleichstromquellen-Kondensator C1 anzuschließen. Mit diesem weiteren
Kondensator C5 ist es überdies möglich, die Energie der Induktionsspule L2 über
die einen Spannungsabfall bewirkende Diode D3 zu dem Kondensator C5
abzuführen, und es kann ein stabiler Betrieb erzielt werden.
In Fig. 4 ist eine weitere Ausführungsform der erfindungsgemäßen Einrich
tung gezeigt, bei der die Induktionsspule L2 als das Induktivitätselement zwischen
dem weiteren Schaltelement Q2 und dem auf der negativen Seite liegenden
Ausgang des Vollweggleichrichters DB angeordnet ist, wodurch der einen
Spannungsabfall bewirkende Zerhacker in der Ladeschleife für den Gleichstrom
quellen-Kondensator C1 auch im vorliegenden Fall im wesentlichen auf die
gleiche Weise wie bei der Ausführungsform der Fig. 2 gebildet wird, und die
Steuerung insbesondere des einen Schaltelements Q1 kann beträchtlich verein
facht werden. Bei den vorhergehenden Ausführungsformen der Fig. 2 und 3
besteht andererseits jedoch die Gefahr, daß ein Laststrom Ia zwischen den positi
ven und negativen Seiten während eines Teilabschnitts der Periode einer handels
üblichen Stromversorgung asymmetrisch wird, so daß leicht Störungen auftreten
können, die zur Erzeugung eines Rauschens führen, und daß dann, wenn die Last
U insbesondere eine Entladungslampe ist, die Lichtausbeute der Lampe beein
trächtigt wird. Insbesondere in einem Fall, bei dem der Gleichstromquellen-Kon
densator C1 in einem stationären Zustand eine Spannung Vdc aufweist, die im
wesentlichen gleich einem Spitzenwert der Eingangsspannung Vin von der
handelsüblichen Wechselspannungsquelle Vs ist, und wenn das andere Q2 des
Paares von Schaltelementen bei einem solchen Umrichter einer früheren Erfin
dung wie in Fig. 5 eingeschaltet ist, fließt ein Eingangsstrom i von der handels
üblichen Energiequelle Vs über einen solchen Pfad, wie er in Fig. 5 durch eine
durchgezogene Linie dargestellt ist und der von dem Vollweggleichrichter DB
über die Induktionsspule L2, den Impedanz-Kondensator C4, den Resonanz
kondensator C3 des LC-Resonanzkreises LCR, die Induktionsspule L1 und das
andere Schaltelement Q2 zurück zu dem Vollweggleichrichter DB verläuft. In
dem Fall, daß beide Schaltelemente Q1 und Q2 ausgeschaltet sind, fließt der
Eingangsstrom i von der handelsüblichen Energiequelle Vs über einen solchen
Pfad, wie er in Fig. 6 durch eine durchgezogene Linie gezeigt ist und der von
dem Vollweggleichrichter DB über die Induktionsspule L2, den Impedanz-Kon
densator C4, die Last U und den Resonanzkondensator C2 zurück zu dem Gleich
richter DB verläuft. Zur gleichen Zeit fließt ein Wechselrichterstrom über einen
solchen Pfad, wie er durch eine gestrichelte Linie ebenfalls in Fig. 6 dargestellt
ist und der von der Induktionsspule L1 über die Ladediode D5, den Gleichstrom
quellen-Kondensator C1, die Last sowie den Resonanzkondensator C2 und den
Resonanzkondensator C3 zurück zu der Induktionsspule L1 verläuft. Bei dieser
Wirkungsweise der Fig. 6 wird eine in der Induktionsspule L2 gespeicherte
Energie so entladen, daß ein Strom durch eine solche Last U wie die Entladungs
lampe fließt, so daß der Strom zur Last U mittels des Wechselrichters aufgehoben
wird, wodurch der Strom in dieser Richtung, d. h. der Lampenstrom, kleiner
gemacht wird, um zwischen der positiven und der negativen Seite asymmetrisch
zu werden, und schließlich wird die Lichtausbeute beeinträchtigt, wie dies
beschrieben wurde. Auch bei den Ausführungsformen der Fig. 2 und 3 kann
der asymmetrische Laststrom Ia auftreten, und hierbei besteht weiterhin die
Gefahr, daß die Lichtausbeute beeinträchtigt wird.
Bei der in Fig. 4 gezeigten Ausführungsform des Umrichters ist andererseits
die Induktionsspule L2 ausdrücklich in die Wechselrichterschleife eingesetzt.
D. h., daß dann, wenn das eine Schaltelement Q1 eingeschaltet ist, der Entlade
strom des Gleichstromquellen-Kondensators C1 über einen Pfad fließt, der den
Kondensator C1, die Entladediode D4, ein Schaltelement Q1, die Resonanz-In
duktionsspule L1, den Resonanz-Kondensator C3, die Last U wie die Entla
dungslampe sowie der Resonanz-Kondensator C2, die Induktionsspule L2 und
wiederum den Kondensator C1 enthält. Ist andererseits das andere Schaltelement
Q2 eingeschaltet, so fließt der Strom über einen Pfad aus dem Kondensator C3,
der Induktionsspule L1, dem anderen Schaltelement Q2, der Induktionsspule L2,
der Last U sowie dem Kondensator C2 und wiederum dem Kondensator C3,
während die Induktionsspule L2 einen Teil des Resonanzkreises des Wechsel
richters bildet. Die Richtung des Stromes bei eingeschaltetem anderem Schalt
element Q2 ist die gleiche wie die des Stromes, der durch den Kondensator C4
fließt, d. h. des Stromes, der über den Pfad fließt, der von dem Vollweggleich
richter DB über die Kondensatoren C4 und C3, die Induktionsspule L1, das
andere Schaltelement Q2 und die Induktionsspule L2 zurück zu dem Gleichrichter
DB verläuft, der die gleiche Schwingungsrichtung wie der Wechselrichter
aufweist. Aus einem Vergleich solcher Laststrom-Wellenformen des Umrichters
von Fig. 4 wie sie in Fig. 7 gezeigt sind, mit solchen Laststrom-Wellenformen
des Umrichters der Fig. 6, wie sie in Fig. 8 gezeigt sind, ergibt sich, daß
bezüglich der Asymmetrie zwischen der positiven und der negativen Seite eine
beträchtliche Verbesserung erzielt werden kann. In den Fig. 7 und 8 ist die
Wellenform (a) die des Laststromes bei der Periode der handelsüblichen Strom
quelle, die Wellenform (b) die des Laststromes, vergrößert bei Vin = 0 V, und die
Wellenform (c) ist die des Laststromes, vergrößert bei Vin = der Spitzenwert.
In Fig. 9 ist noch eine weitere, nicht vom Anspruch 1 erfaßte Ausführungs
form des Umrichters gezeigt, bei der die bei der Ausführungsform der Fig. 4
verwendete Induktionsspule L1 weggelassen und die andere Induktionsspule L2
für beide Funktionen als das Induktivitätselement und zusätzlich als ein Schwin
gungselement verwendet wird. Gemäß dieser Anordnung dient diese Möglichkeit
der Einsparung einer Induktionsspule dazu, den Aufbau der Einrichtung zu
vereinfachen und die Herstellungskosten und Abmessungen der Einrichtung auf
ein Minimum herabzusetzen.
Bei einer weiteren, in Fig. 10 gezeigten Ausführungsform der erfindungs
gemäßen Einrichtung wird ausdrücklich eine Induktionsspule L3 eingesetzt, deren
Induktivitätswert kleiner als der der bei der Ausführungsform der Fig. 4 verwen
deten Induktionsspule L1 ist. Fließt in diesem Fall der Strom insbesondere über
einen Pfad aus den Kondensatoren C3 und C4, der Diode D3, einem Schalt
element Q1 und dem Kondensator C3, wie dies durch eine gestrichelte Linie
dargestellt ist, so kann ein plötzlicher Strom fließen, um eine Potentialdifferenz
zwischen den Kondensatoren C3 und C4 zu beseitigen, dieser plötzliche Strom
kann jedoch durch die Induktivität L3 gerade wegen deren relativ kleinen Indukti
vitätswertes gut unterdrückt werden, so daß jegliche Belastung des einen Schalt
elements Q1 wirksam vermieden werden kann. In diesem Fall kann die Größe der
Induktionsspule L3 auf ein Minimum herabgesetzt werden, und schließlich
können die gesamten Abmessungen der Einrichtung minimiert werden.
Bei einer weiteren, in Fig. 11 gezeigten erfindungsgemäßen Ausführungs
form des Umrichters sind die jeweiligen Bestandteile des Wechselrichters der
Ausführungsform der Fig. 4 bezüglich der Ausgänge des Vollweggleichrichters
DB auf der positiven und der negativen Seite umgekehrt, und der einen
Spannungsabfall bewirkende Zerhacker, der auf im wesentlichen dieselbe Art und
Weise auch für die Ausführungsform von Fig. 4 verwendbar ist, kann selbst mit
dieser Anordnung ausgebildet sein.
In Fig. 12, in der eine weitere Ausführungsform der erfindungsgemäßen
Einrichtung gezeigt ist, wurde die Verbindungsstelle des Impedanz-Kondensators
C4 der Ausführungsform der Fig. 4 von dem Verbindungspunkt zwischen dem
Kondensator C3 sowie der Last U und dem Kondensator C2 in einen Verbin
dungspunkt zwischen dem Kondensator C3 und der Induktionsspule L1 geändert,
und der einen Spannungsabfall bewirkende Zerhacker, der im wesentlichen in der
gleichen Weise bei der Ausführungsform der Fig. 4 verwendbar ist, kann selbst
mit dieser Anordnung ausgebildet sein.
In Fig. 13, in der eine weitere Ausführungsform der erfindungsgemäßen
Einrichtung gezeigt ist, ist eine weitere Induktionsspule L4 mit dem Impedanz-
Kondensator C4 der Ausführungsform der Fig. 4 verbunden, und diese Induk
tionsspule L4 ist an einen Verbindungspunkt zwischen dem Resonanz-Konden
sator C3 und der Last U und dem Kondensator C2 angeschlossen. Der einen
Spannungsabfall bewirkende Zerhacker, der in der gleichen Weise bei der
Ausführungsform der Fig. 4 oder darüber hinaus verwendbar ist, kann auch mit
dieser Anordnung ausgebildet sein. Im vorliegenden Fall kann die zwischen den
Kondensator C3 und den Verbindungspunkt zwischen dem paar von Schalt
elementen Q1 und Q2 eingesetzte Induktivitätsspule L1 weggelassen werden.
Bei einer weiteren, in Fig. 14 gezeigten Ausführungsvariante des Umrichters,
die nicht vom Anspruch 1 erfaßt ist, ist der Impedanz-Kondensator C4 mit einem
Ende direkt an die Wechselspannungsquelle Vs anstatt an das auf der positiven
Seite liegende Ende des Vollweggleichrichters DB bei der Ausführungsform der
Fig. 4 angeschlossen. Gemäß dieser Ausführungsform bewirkt ein Weglassen
der Diode D3 keinerlei Brummkomponente, die die Wirkungsweise ungünstig
beeinflußt.
Bei einer weiteren, in Fig. 15 gezeigten Ausführungsform der erfindungs
gemäßen Einrichtung ist die Induktivitätsspule L2 zwischen den Verbindungs
punkt des Paares von Schaltelementen Q1 und Q2 und die Ladediode D5
geschaltet. Bei einer weiteren, in Fig. 16 gezeigten Ausführungsform der erfin
dungsgemäßen Einrichtung ist die Induktionsspule L2 direkt mit dem Gleich
stromquellen-Kondensator C1 verbunden, und die Induktionsspule L2 ist an einen
Verbindungspunkt zwischen der Entladediode D4 und der Ladediode D5
angeschlossen. Während bei dieser Ausführungsform der Fig. 16 die Anordnung
des Paares von Schaltelementen Q1 und Q2, der Dioden D4 und D5, der Induk
tionsspule L2 und des Gleichstromquellen-Kondensators C1 von der gleichen Art
wie ein z. B. in Fig. 17 der japanischen Offenlegungsschrift Nr. 59-220081
gezeigter Schaltkreis ist, unterscheidet sich die vorliegende Ausführungsform
hinsichtlich des Vorsehens des Impedanz-Kondensators C4 in dem Wechsel
richter. Insbesondere bewirkt der Kondensator C4, daß ein Eingangsstrom zu
einem Teil des Wechselrichters fließt, wodurch ein zu dem Wechselrichter
fließender regenerierter Strom bewirkt, daß der Gleichstromquellen-Kondensator
C1 wirksam geladen wird und schließlich die Spannung des Kondensators bis zu
dem Spitzenwert der Quellenspannung Vs erhöht werden kann. In diesem Fall ist
festzustellen, daß ein unerwünschtes Laden des Gleichstromquellen-Kondensators
C1 über einen Pfad von dem Vollweggleichrichter DB über das eine Schalt
element Q1 und die Induktionsspule L2 vermieden werden kann.
Bei den jeweiligen Ausführungsformen der Fig. 3, 4 und 9 bis 16 sind
andere Bestandteile als jene, die oben beschrieben wurden, die gleichen wie die
der vorhergehenden Ausführungsform der Fig. 2, und es sind dieselben Funktio
nen erzielbar. Insbesondere sind die Ausführungsformen der Fig. 9 bis 16
weitgehend gleichartig mit der Ausführungsform der Fig. 4, und sie ermöglichen
ein Minimieren der Verzerrung des Eingangsstromes und ein beträchtliches
Verbessern des Eingangsleistungsfaktors. Auch bei den jeweiligen Ausführungs
formen der Fig. 2 bis 4 und 9 bis 16 können der Erfassungskreis DET und der
Steuerkreis CON wie unter Bezugnahme auf Fig. 1 beschrieben, vorgesehen
sein.
In Fig. 17 ist eine weitere Ausführungsform der erfindungsgemäßen
Einrichtung gezeigt, bei der im Gegensatz zu der Ausführungsform der Fig. 3
beispielsweise eine solche Last U wie eine Entladungslampe und der Schwing
kondensator C2 an den auf der positiven Seite vorgesehenen Ausgang des
Vollweggleichrichters DB angeschlossen sind. Insbesondere ist die Diode D3 über
eine Diode D6 an den auf der positiven Seite vorgesehenen Ausgang des
Vollweggleichrichters DB angeschlossen, und die Induktionsspule L2 ist mit der
Diode D3 verbunden. Der Impedanz-Kondensator C4 ist an einen Verbindungs
punkt zwischen den Dioden D3 und D6 angeschlossen, während die Last U und
der Schwingkondensator C2 an ihrem einen Ende an einen Verbindungspunkt
zwischen der Diode D3 und der Induktionsspule L2 angeschlossen sind, und der
Kondensator C3 ist an einen Verbindungspunkt zwischen dem Kondensator C4
und den anderen Enden der Last U und des Kondensators C2 angeschlossen. Mit
dieser Anordnung ist es zusätzlich zu einer Verbesserung hinsichtlich der
Asymmetrie des Laststromes leichter möglich, durch den Erfassungskreis DET
eine Eingangsspannung zu erfassen. D. h., daß dann, wenn eine Steuerspannung
des Steuerkreises CON einer Source-Elektrode eines solchen weiteren
Schaltelements Q2 wie eines MOS-Feldeffekttransistors zugeführt wird, die
Eingangsspannung leicht durch eine Erfassung eines Potentials am auf der
positiven Seite vorgesehenen Ausgang des Vollweggleichrichters DB erfaßt
werden kann. Entsprechend wurde die Möglichkeit geschaffen, das Brummen im
Laststrom wirksam zu unterdrücken, in Übereinstimmung mit der Amplitude der
Eingangsspannung. Die unmittelbar mit dem auf der positiven Seite vorgesehenen
Ausgang des Vollweggleichrichters DB verbundene Diode D6 ist dazu vorge
sehen, zu verhindern, daß die Wirkungsweise durch eine hochfrequente Spannung
des Wechselrichters, die der Quellenseite über den Vollweggleichrichter zugeführt
wird, instabil wird, und die Verwendung einer Hochgeschwindigkeits-Diode wie
dieser Diode D6 ermöglicht es, einen billigen Gleichrichter für einen Nieder
frequenz-Einsatz als Vollweggleichrichter DB zu verwenden.
Bei einer weiteren, in Fig. 18 gezeigten Ausführungsform der erfindungs
gemäßen Einrichtung ist die Diode weggelassen, die mit dem auf der positiven
Seite vorgesehenen Ausgang des Vollweggleichrichters DB der Ausführungsform
der Fig. 7 verbunden ist, und die Diode D4 und der Kondensator C1, die zu dem
Paar von Schaltelementen Q1 und Q2 parallelgeschaltet sind, sind so angeordnet,
daß sie bezüglich der positiven Seite und der negativen Seite des
Vollweggleichrichters DB parallel sind. Ferner ist mit der Änderung des
Anschlusses der Diode D4 und des Kondensators C1 auch die Diode D5 in einer
Richtung vorgesehen, die zu der der Ausführungsform der Fig. 3 umgekehrt ist.
In diesem Fall kann die Funktion des einen Spannungsabfall bewirkenden
Zerhackers durch das andere Element Q2 des Paares von Schaltelementen erzielt
werden.
Bei einer weiteren, in Fig. 19 gezeigten Ausführungsform der erfindungs
gemäßen Einrichtung ist der Kondensator C5 im Gegensatz zu der Ausführungs
form der Fig. 4 zu dem Serienkreis aus der Entladediode D4 und dem Gleich
stromquellen-Kondensator C1 parallelgeschaltet, wodurch jegliche Belastung
aufgenommen werden kann, der der Serienkreis auf ein Ausschalten der Schalt
elemente Q1 und Q2 hin ausgesetzt sein kann, wie dies in bezug auf Fig. 3
beschrieben wurde. In diesem Fall kann der Kondensator C5 eine wesentlich
kleinere Kapazität als der Gleichstromquellen-Kondensator C1 aufweisen.
Bei einer weiteren, in Fig. 20 gezeigten Ausführungsform der erfindungs
gemäßen Einrichtung sind im Gegensatz zu beispielsweise der Ausführungsform
der Fig. 18 die Last U und der Kondensator C2 sowie der Kondensator C3
gegenseitig ausgetauscht, und der Impedanz-Kondensator C4 ist mit einem Ende
anstatt an den Verbindungspunkt zwischen der Last U und dem Kondensator C2
sowie dem Kondensator C3 an den Verbindungspunkt zwischen der Last U sowie
dem Kondensator C2 und der Induktionsspule L1 angeschlossen. Überdies ist der
Kondensator C3 mit der Last U und dem Kondensator C2 und ferner mit einem
weiteren Kondensator C6 verbunden, wobei diese zwischen die Ausgangs
leitungen auf der positiven und der negativen Seite geschaltet sind. In diesem Fall
kann das Auftreten der Belastung auf ein Ausschalten der Schaltelemente Q1 und
Q2 hin selbst bei fehlenden Kondensator C5 verhindert werden.
Bei einer weiteren, in Fig. 21 gezeigten Ausführungsform der erfindungs
gemäßen Einrichtung ist der in der Ausführungsform der Fig. 20 hinzugefügte
Kondensator weggelassen.
Bei einer weiteren, in Fig. 22 gezeigten Ausführungsform der erfindungs
gemäßen Einrichtung ist anstelle des Kondensators C3 der Ausführungsform der
Fig. 21 ein Transformator T vorgesehen, während der Kondensator C3 selbst
zwischen den Kondensator C4 und die Induktionsspule L1 in Serie geschaltet ist.
Überdies sind eine solche Last U wie die Entladungslampe sowie der Kondensator
C2 mit einer sekundärseitigen Wicklung des Transformators T verbunden,
während der Kondensator C2 mit einer primärseitigen Wicklung des Trans
formators T verbunden sein kann. Die primärseitige Wicklung des Transformators
T ist an einem Ende an einen Verbindungspunkt zwischen den Kondensatoren C3
und C4 angeschlossen.
Bei den in den Fig. 17 bis 22 gezeigten Ausführungsformen sind die nicht
beschriebenen weiteren Bestandteile dieselben wie bei den vorhergehenden
Ausführungsformen der Fig. 2 und 4, wobei dieselben Funktionen erfüllt
werden. Bei den Ausführungsformen der Fig. 18 bis 22 sind auch der Erfas
sungskreis DET und der Steuerkreis CON in derselben Weise wie bei der Ausfüh
rungsform der Fig. 17 vorgesehen.
Claims (21)
1. Umrichter, der eine Wechselstromquelle (VS), einen Vollweggleich
richter (DB) zur Vollweggleichrichtung eines Wechselstroms aus der
Wechselstromquelle (Vs) und einen zwischen die Ausgänge des Vollweg
gleichrichters (DB) geschalteten Wechselrichter umfaßt, der zwei mit
einander in Serie und parallel zu dem Vollweggleichrichter (DB) ge
schaltete Schaltelemente (Q1, Q2), einen Lastkreis mit einer Resonanz
schaltung, der mit mindestens einem der zwei in Serie geschalteten
Schaltelemente (Q1, Q2) parallel verbunden ist, einen ersten Gleich
stromquellen-Kondensator (C1), der parallel zu den Schaltelementen
geschaltet ist und dessen Lade- und Entladezeiten mittels der zwei
Schaltelelemente (Q1, Q2) gesteuert werden, und ein Impedanzelement
(Z) enthält, das zwischen einen der Ausgänge des Vollweggleichrichters
(DB) und einen Teil des Lastkreises geschaltet ist, dadurch gekenn
zeichnet,
daß der Umrichter eine Entladediode (D4) enthält, die in Reihe mit dem ersten Gleichstromquellen-Kondensator (C1) geschaltet ist;
daß die Reihenschaltung aus der Entladediode (D4) und dem ersten Gleichstromquellen-Kondensator (C1) parallel zu den Schaltelementen (Q1, Q2) geschaltet ist und über eine erste Diode (D3) und über den Lastkreis und die Reihenschaltung der Schaltelemente (Q1, Q2) mit den beiden Enden des Vollweggleichrichters (DB) verbunden ist;
daß der Umrichter eine Ladediode (D5) enthält, die zwischen den Ver bindungspunkt (E) der Schaltelemente (Q1, Q2) und den Verbindungspunkt (F) zwischen der Entladediode (D4) und dem ersten Kondensator (C1) geschaltet ist;
daß die Ladediode (D5) ansprechend auf eine Energierückgewinnung im Wechselrichter einen Ladefluß durch die Ladediode (D5) zum ersten Kondensator (C1) und einen Gleichstromfluß vom ersten Kondensator (C1) durch die Entladediode (D4) zum Lastkreis verursacht;
und daß ein Induktivitätselement (L2) in einer Schleife zum Laden des ersten Kondensators (C1) ausgehend von der Wechselstromquelle (Vs) über den Vollweggleichrichter (DB) und das erste oder zweite Schalt element in dem Wechselrichter vorgesehen ist.
daß der Umrichter eine Entladediode (D4) enthält, die in Reihe mit dem ersten Gleichstromquellen-Kondensator (C1) geschaltet ist;
daß die Reihenschaltung aus der Entladediode (D4) und dem ersten Gleichstromquellen-Kondensator (C1) parallel zu den Schaltelementen (Q1, Q2) geschaltet ist und über eine erste Diode (D3) und über den Lastkreis und die Reihenschaltung der Schaltelemente (Q1, Q2) mit den beiden Enden des Vollweggleichrichters (DB) verbunden ist;
daß der Umrichter eine Ladediode (D5) enthält, die zwischen den Ver bindungspunkt (E) der Schaltelemente (Q1, Q2) und den Verbindungspunkt (F) zwischen der Entladediode (D4) und dem ersten Kondensator (C1) geschaltet ist;
daß die Ladediode (D5) ansprechend auf eine Energierückgewinnung im Wechselrichter einen Ladefluß durch die Ladediode (D5) zum ersten Kondensator (C1) und einen Gleichstromfluß vom ersten Kondensator (C1) durch die Entladediode (D4) zum Lastkreis verursacht;
und daß ein Induktivitätselement (L2) in einer Schleife zum Laden des ersten Kondensators (C1) ausgehend von der Wechselstromquelle (Vs) über den Vollweggleichrichter (DB) und das erste oder zweite Schalt element in dem Wechselrichter vorgesehen ist.
2. Umrichter nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der
Lastkreis eine Reihenschaltung aus einer Induktionsspule (L1), einem
zweiten Kondensator (C3) und einer Last (U) aufweist, das
Impedanzelement (Z) einen dritten Kondensator (C4) aufweist, der über
die Last zwischen den Vollweggleichrichter (DB) geschaltet ist, und
das Induktivitätselement (L2) in eine Schleife zum Laden des ersten
Kondensators (C1) ausgehend von der Wechselstromquelle (Vs) über den
Vollweggleichrichter (DB) und das erste Schaltelement (Q1) eingesetzt
ist.
3. Umrichter nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Last
eine Entladungslampe (U) aufweist, die über die auf der Quellenseite
vorgesehenen Anschlüsse zwischen den zweiten Kondensator (C3) und den
negativen Ausgang des Vollweggleichrichters geschaltet ist, und einen
vierten Kondensator (C2) aufweist, der zwischen die beiden nicht auf
der Quellenseite vorgesehenen Anschlüsse der Entladungslampe
geschaltet ist und der über die Entladungslampe (U) zwischen
den Vollweggleichrichter (DB) geschaltet ist.
4. Umrichter nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß das
Induktivitätselement (L2) zwischen das zweite Schaltelement (Q2) und
den negativen Ausgang des Vollweggleichrichters (DB) geschaltet ist.
5. Umrichter nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß das
Induktivitätselement zwischen einen positiven Ausgang des
Vollweggleichrichters (DB) und einen Verbindungspunkt der ersten Diode
(D3) mit dem dritten Kondensator (C4) geschaltet ist.
6. Umrichter nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß das
Induktivitätselement (L2) zwischen die Wechselstromquelle (Vs) und
einen Eingangsanschluß des Gleichrichters (DB) auf der Seite der
Wechselstromquelle (Vs) geschaltet ist.
7. Umrichter nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß das
Induktivitätselement (L2) zwischen eine erste Diode (D3) und einen
Verbindungspunkt eines positiven Ausgangs des Vollweggleichrichters
(DB) mit dem dritten Kondensator (C4) geschaltet ist.
8. Umrichter nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß das
Induktivitätselement (L2) zwischen einem Verbindungspunkt des ersten
und zweiten Schaltelementes (Q1, Q2) und die Ladediode (D5) geschaltet
ist.
9. Umrichter nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß das
Induktivitätselement (L2) zwischen einem Verbindungspunkt der Entlade- und
Ladediode (D4, D5) und dem ersten Kondensator (C1) geschaltet
ist.
10. Umrichter nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß das
Induktivitätselemt (L2) auch als Resonanzinduktivität verwendet wird.
11. Umrichter nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der
Lastkreis eine Reihenschaltung aus einer Induktionsspule (L1), einen
zweiten Kondensator (C3) und eine Last (U) aufweist, der Lastkreis
zwischen das erste Schaltelement (Q1) geschaltet ist, das
Impedanzelement (Z) einen dritten Kondensator (C4), der über die Last
zwischen die beiden Ausgänge des Vollweggleichrichters (DB) geschaltet
ist, aufweist, und wobei das Induktivitätselement (L2) in eine
Schleife zum Laden des ersten Kondensators (C1) ausgehend von der
Wechselstromquelle (Vs) über den Vollweggleichrichter (DB) und das
zweite Schaltelement (Q2) eingesetzt ist.
12. Umrichter nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet, daß die Last
eine Entladungslampe (U) aufweist, die an ihren auf der Quellenseite
gelegenen Anschlüssen zwischen den positiven Ausgang des
Vollweggleichrichters (DB) und den dritten Kondensator (C4) geschaltet
ist, und einen vierten Kondensator (C2) aufweist, der zwischen den
beiden nicht auf der Stromquellenseite gelegenen Anschlüssen der
Entladungslampe (U) geschaltet ist.
13. Umrichter nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet, daß der dritte
Kondensator (C4) an der Seite, die mit einem der Ausgänge des
Vollweggleichrichters (DB) verschaltet ist, mit der ersten Diode (D3)
verschaltet ist.
14. Umrichter nach Anspruch 13, dadurch gekennzeichnet, daß das
Induktivitätselement (L2) zwischen das erste Schaltelement (Q1) und
die Entladungslampe (U) geschaltet ist.
15. Umrichter nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der
Lastkreis eine Reihenschaltung aus einer Induktionsspule (L1), dem
zweiten Kondensator (C3) und einer Last aufweist, die zwischen das
erste Schaltelement (Q1) geschaltet ist, ein dritter Kondensator (C4)
zwischen einen der Ausgänge des Vollweggleichrichters (DB) und der
Seite der Last geschaltet ist, die mit der ersten Diode (D3)
geschaltet ist, und das Induktivitätselement (L2) in eine Schleife zum
Laden des ersten Kondensators (C1) ausgehend von der
Wechselstromquelle (Vs) über den Vollweggleichrichter (DB) und das
erste Schaltelement (Q1) eingesetzt ist.
16. Umrichter nach Anspruch 15, dadurch gekennzeichnet, daß das
Induktivitätselement (L2) zwischen das erste Schaltelement (Q1) und
die Last (U) geschaltet ist.
17. Umrichter nach Anspruch 15, dadurch gekennzeichnet, daß die Last
(U) eine Entladungslampe aufweist, die mit einem Transformator (T)
versehen ist, der mit seiner sekundärseitigen Wicklung mit den auf der
Quellenseite gelegenen Anschlüssen der Entladungslampe (U) geschaltet
ist, und ein vierter Kondensator (C2) zwischen die nicht auf der
Quellenseite gelegenen Anschlüsse der Entladungslampe geschaltet ist.
18. Umrichter nach Anspruch 15, dadurch gekennzeichnet, daß eine
sechste Diode (D6) zwischen einen der Ausgänge des
Vollweggleichrichters (DB) und einen Verbindungspunkt der ersten Diode
(D3) mit dem dritten Kondensator (C4) geschaltet ist.
19. Umrichter nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der
Lastkreis eine Reihenschaltung aus einer Induktionsspule (L1), eine
Entladungslampe (U) mit einem vierten Kondensator (C2), der zwischen
die nicht auf der Quellenseite gelegenen Anschlüsse der Lampe
geschaltet ist, und einen zweiten Kondensator (C3) aufweist, der
Lastkreis zwischen den beiden Enden des ersten Schaltelements (Q1)
geschaltet ist, das Impedanzelement (Z) einen dritten Kondensator (C4)
aufweist, der zwischen einen der Ausgänge des Vollweggleichrichters
(DB) und einen Verbindungspunkt der Entladungslampe (U) mit der
Induktionsspule (L1) geschaltet ist, während der zweite Kondensator
(C3) über die erste, als Durchlaßdiode vorgesehehene Diode (D3) an den
einen Ausgang des Vollweggleichrichters (DB) geschaltet ist, und das
Induktivitätselement (L2) in eine Schleife zum Laden des ersten
Kondensators (C1) ausgehend von der Wechselstromquelle (Vs) über den
Gleichrichter (DB) und das zweite Schaltelement (Q2) eingesetzt ist.
20. Umrichter nach Anspruch 19, dadurch gekennzeichnet, daß das
Induktivitätselement (L2) zwischen das erste Schaltelement (Q1) und
die Entladungslampe (U) geschaltet ist.
21. Umrichter nach Anspruch 19, dadurch gekennzeichnet, daß ein
sechster Kondensator (C6) über die erste Diode (D3) und den zweiten
Kondensator (C3) zwischen die beiden Ausgänge des
Vollweggleichrichters (DB) geschaltet ist.
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