DE69117008T2

DE69117008T2 - Wechselrichteranordnung

Info

Publication number: DE69117008T2
Application number: DE69117008T
Authority: DE
Inventors: Minoru Maehara
Original assignee: Matsushita Electric Works Ltd
Current assignee: Panasonic Electric Works Co Ltd
Priority date: 1990-11-27
Filing date: 1991-11-27
Publication date: 1996-08-01
Anticipated expiration: 2011-11-28
Also published as: KR920011043A; DE69117008D1; EP0488478A2; KR960005690B1; EP0488478A3; US5274540A; CA2056010A1; US5459651A; CA2056010C; EP0488478B1

Description

HINTERGRUND DER ERFINDUNG

Die vorliegende Erfindung bezieht sich allgemein auf eine Wechselrichteranordnung nach dem Oberbegriff des Anspruchs 1.
Die Wechselrichteranordnung der genannten Art dient z.B. zum Gebrauch in Beleuchtungs- und sonstigen Einrichtungen, die eine Versorgung mit stabilem Hochfrequenzstrom erfordern.

BESCHREIBUNG DES EINSCHLÄGIGEN STANDES DER TECHNIK

Allgemeine Wechselrichteranordnungen werden bisher vorzugsweise in der Weise aufgebaut, daß eine Wechselrichterschaltung über eine dazwischenliegende Zerhackerschaltung an einen Vollwellengleichrichter angeschlossen ist, der seinerseits über eine Filterschaltung an eine Wechselspannungsquelle angeschlossen ist, dergestalt daß bezüglich der Wechselrichterschaltung der Eingangs- Leistungsfaktor auf ein hohes Niveau gehoben wird und gleichzeitig die im Eingangsstrom enthaltenen Oberschwingungsanteile verringert werden. Solcherart aufgebaute Anordnungen zeigen zwar Verbesserungen des Leistungsfaktors usw., sind jedoch insofern problematisch, als die von der Wechselrichterschaltung getrennte Zerhackerschaltung bereitgestellt werden muß, so daß die Anordnung als Ganze notwendigerweise kompliziert wird und dadurch an Größe und Kostenaufwand zunimmt.
Die EP-A-0 395 776 offenbart eine Wechselrichteranordnung nach dem gattungsbildenden Teil des Anspruchs 1. Diese Wechselrichteranordnung enthält ein Impedanzelement mit einer Energiespeicherspule und einem die Sinuswellenform korrigierenden Kondensator, wobei das Impedanzelement an einem Verbindungspunkt zwischen einem Lastkreis und einem elektrisch wirksamen Brückenkondensator angeschlossen ist.
Aus der japanischen Patentoffenlegungsschrift mit der Veröffentlichungsnummer 60-134776 ist eine Wechselrichteranordnung bekannt, in der eine Wechselrichterschaltung in Form einer sog. Halbbrückenanordnung eines ersten und eines zweiten Transistors, einer ersten und einer zweiten Diode, eines ersten und eines zweiten Kondensators und eines an einer Last liegenden Transformators gebildet ist und eine Induktivität mit einem Ende an einem Ausgangsanschluß eines Vollwellengleichrichters und mit dem anderen Ende am Kollektor des zweiten Transistors in der Wechselrichterschaltung liegt. Bei dieser Wechselrichteranordnung sollen die Induktivität, der zweite Transistor und die erste Diode als Zerhackerschaltung arbeiten.
Wenn sich der zweite Transistor im eingeschalteten Zustand befindet, wird ein Strom durch einen durch den Vollwellengleichrichter, die Induktivität und den zweiten Transistor verlaufenden Pfad getrieben, und die Induktivität wird veranlaßt, Energie zu speichern. Befindet sich andererseits der zweite Transistor im ausgeschalteten Zustand, wird in der Induktivität eine induzierte elektromotorische Kraft erzeugt, die über die erste Diode einen Kondensator auflädt, welcher parallel zu einer Reihenschaltung aus erster und zweiter Diode liegt. Der erste und der zweite Transistor werden abwechselnd ein- und ausgeschaltet, so daß sie als Schalteinrichtung der eine Hochfrequenz an die Last liefernden Wechselrichterschaltung wirken, während der zweite Transistor zusätzlich eine Zerhackerfunktion erfüllt, so daß er für beide Funktionen einsetzbar ist und die Wechselrichteranordnung hinsichtlich der erforderlichen Anzahl an Bauelementen verkleinert und somit vereinfacht werden kann.
Jedoch muß der zu diesem, für beide Funktionen eingesetzten zweiten Transistor getriebene Strom doppelt so hoch sein, wie wenn er nur für eine Funktion eingesetzt würde; dies liegt am gleichzeitigen Fluß eines Stroms zu einem Wechselrichter- Schaltungsabschnitt und eines weiteren Stroms zum Zerhacker- Schaltungsabschnitt. Folglich werden allfällige Verluste oder Belastungen am zweiten Transistor erheblich größer als am ersten Transistor, und es wird notwendig, als zweiten Transistor ein größeres Bauelement zu verwenden oder Maßnahmen zu ergreifen, um den Wärmeabstrahlungsgrad für den zweiten Transistor spürbar zu verbessern. Auf alle Fälle entsteht ein Unterschied in der Größe der Ströme, die zum ersten bzw. zweiten Transistor fließen, wodurch sich das Problem ergibt, daß der Schaltungsentwurf erschwert wird.
In der japanischen Patentoffenlegungsschrift mit der Veröffentlichungsnummer 2-211065 ist eine Wechselrichteranordnung offenbart, in der ein erster und ein zweiter Transistor mit einer ersten und einer zweiten Diode verbunden sind, welche sich an einer Seite zweier Reihenschaltungen aus einer ersten, zweiten, dritten und vierten Diode befinden, und in der ein erster und ein zweiter Glättungskondensator an einem Ausgangsanschluß eines Vollwellengleichrichters liegen und eine Last zwischen einem Verbindungspunkt des ersten und des zweiten Transistors und einem Verbindungspunkt des ersten und des zweiten Glättungskondensators liegt, so daß eine Halbbrücken- Wechselrichterschaltung an den Vollwellengleichrichter angeschlossen werden kann. Dabei liegt über eine Induktivität eine Wechselspannungsquelle zwischen einem einen Wechselspannungseingang des Vollwellengleichrichters bildenden Verbindungspunkt der ersten und der zweiten Diode und einem Verbindungspunkt der dritten und der vierten Diode, und eine Zerhackerschaltung wird durch eine Induktivität, den ersten und zweiten Transistor und die erste, zweite, dritte und vierte Diode, die den Vollwellengleichrichter darstellen, gebildet. Wenn in dieser Anordnung die Versorgungsspannung positiv ist, läßt der eingeschaltete erste Transistor einen Strom aus der Quelle durch einen durch die Induktivität, die dritte Diode und den ersten Transistor verlaufenden Pfad fließen, und die Induktivität speichert Energie. Sobald andererseits der erste Transistor abschaltet, wird in der Induktivität eine induzierte elektromotorische Kraft erzeugt, und dadurch werden der erste und der zweite Glättungskondensator über die dritte und die zweite Diode geladen. Ist hingegen die Versorgungsspannung negativ, wird der zweite Transistor dazu gebracht, als Schaltelement in der Zerhackerschaltung zu arbeiten, der Strom aus der Quelle wird durch einen den zweiten Transistor, die vierte Diode und die Induktivität umfassenden Pfad zur Induktivität geleitet, und dadurch werden der erste und der zweite Glättungskondensator über die erste und die vierte Diode geladen. Es versteht sich, daß bei fortgesetzter Durchführung dieser Betriebsart der erste und zweite Transistor abwechselnd als Schaltelement der Zerhackerschaltung arbeiten - je nachdem, ob die Versorgungsspannung gerade positiv oder negativ ist -und daß der erste und der zweite Transistor gleichzeitig das Schaltorgan der Wechselrichterschaltung bilden.
Dementsprechend werden in dieser bekannten Wechselrichteranordnung sowohl der erste als auch der zweite Transistor als Schaltelemente genutzt, die gleichzeitig der Wechselrichterschaltung und der Zerhackerschaltung angehören, so daß jegliche an den Transistoren anfallende Verluste oder Belastungen in den beiden Schaltungen ausgeglichen werden können, um den Schaltungsentwurf hinsichtlich der Wärmeabstrahlung der Transistoren usw. vergleichsweise einfacher zu gestalten. Dieser Wechselrichteranordnung haftet jedoch der Mangel an, daß in Abhängigkeit vom Vorzeichen der Versorgungsspannung die Zerhackerfunktion jeweils von einem anderen der beiden Transistoren ausgeübt wird, wenn diese gerade als Teil der Zerhackerschaltung arbeiten; dadurch wird es schwierig, die Ausgangssignale der Zerhackerschaltung zu steuern.
Ferner besteht bei allen vorstehend genannten herkömmlichen Anordnungen ein Problem darin, daß der Gesamtwirkungsgrad - berechnet als Verhältnis von Ausgangsleistung zu Eingangsleistung - sich verschlechtert, weil sie eine mehrstufige Energieumwandlung umfassen, nämlich die Gleichrichtung von Wechselspannung zu (pulsierender) Gleichspannung, die Erzeugung von geglätteter Gleichspannung aus der pulsierenden Gleichspannung und von hochfrequenter Wechselspannung aus der geglätteten Gleichspannung.
Außerdem wurde aus dem US-Patent Nr. 4 511 823 eine weitere Wechselrichteranordnung bekannt, bei der Oberschwingungen in dem aus der Wechselspannungsquelle kommenden Eingangsstrom verringert werden. Bei dieser bekannten Anordnung werden jedoch abwechselnd Lade- und Entladevorgänge von Kondensatoren 17 und 18 bewirkt, um für einen größeren Teil jedes Zyklus der Quellenspannung einen Versorgungsstrom zu erzeugen, so daß dem Eingangsstrom eine Wellenform verliehen wird, die einer Sinuskurve ähnlich ist.

KURZFASSUNG DER ERFINDUNG

Eine Hauptaufgabe der vorliegenden Erfindung ist daher die Angabe einer Wechselrichteranordnung, die in der Lage ist, die dem Stand der Technik anhaftenden, vorstehend genannten Probleme zu beseitigen und die Lieferung eines stabilen Eingangsstroms hohen Niveaus zu ermöglichen und dabei die Oberschwingungen niedrig zu halten und eine vereinfachte Schaltungsanordnung zu verwirklichen.
Erfindungsgemäß wird dieses Ziel durch eine gattungsgemäße Wechselrichteranordnung erreicht, die durch die kennzeichnenden Merkmale des Anspruchs 1 charakterisiert ist.
Weitere Aufgaben und Vorteile der vorliegenden Erfindung werden in der nachstehenden eingehenden Beschreibung der Erfindung unter Bezugnahme auf verschiedene in den beiliegenden Zeichnungen gezeigte Ausführungsbeispiele der Erfindung verdeutlicht.
Bevorzugte Ausführungsformen der Erfindung sind Gegenstand der abhängigen Ansprüche 2 bis 13.
Der in der nachfolgenden Beschreibung verwendete Ausdruck "Wechselrichteranordnung" bezieht sich auf eine Anordnung mit einem Gleichrichter, einer Zerhackerschaltung, einer Wechselrichterschaltung, einem Glättungskondensator, einer Oszillatorschaltung und erforderlichenfalls einer Einrichtung zum Verbessern des Eingangsstroms, einer Einrichtung zum Verhindern eines Stoßstroms usw.
Der obige Ausdruck "Wechselrichterschaltung" bedeutet einen Schaltungsteil, der einen Eingangsgleichstrom in den Hochfrequenzstrom umwandelt.
Ferner bedeutet der obige Ausdruck "Oszillatorschaltung" einen Schaltkreis mit einem induktiven Element, einem Oszillationskondensator und einem Stromkreis mit einem Widerstandsbauelement oder einer Last, wie z.B. einer Entladungslampe.
Der Ausdruck "Teil der Oszillatorschaltung" bezieht sich auf einen Teilaspekt der Oszillatorschaltung, aus der nämlich ein oder mehrere der eine Oszillatorschaltung bildenden Elemente weggelassen wurden.

KURZERLÄUTERUNG DER ERFINDUNG

Figur 1 ist ein schematischer Stromlaufplan, der eine grundlegende Anordnung der erfindungsgemäßen Wechselrichteranordnung zeigt;
Figur 2 ist ein Stromlaufplan, der eine erste Ausführungsform der erfindungsgemäßen Wechselrichteranordnung zeigt;
Figur 3 ist ein Diagramm, das Kurvenformen an verschiedenen Teilen der Wechselrichteranordnung nach Figur 2 zeigt;
Figur 4 ist ein Stromlaufplan, der eine zweite Ausführungsform der erfindungsgemäßen Wechselrichteranordnung zeigt;
Figur 5 ist ein Stromlaufplan, der eine dritte Ausführungsform der erfindungsgemäßen Wechselrichteranordnung zeigt;
Figur 6 ist ein Stromlaufplan, der eine vierte Ausführungsform der erfindungsgemäßen Wechselrichteranordnung zeigt;
Figur 7 ist ein Diagramm, das Kurvenformen an verschiedenen Teilen der Wechselrichteranordnung nach Figur 6 zeigt;
Figur 8 ist ein Stromlaufplan, der eine fünfte Ausführungsform der erfindungsgemäßen Wechselrichteranordnung zeigt;
Figur 9 ist ein Stromlaufplan, der eine sechste Ausführungsform der erfindungsgemäßen Wechselrichteranordnung zeigt;
Figur 10 ist ein Stromlaufplan, der eine siebte Ausführungsform der erfindungsgemäßen Wechselrichteranordnung zeigt;
Figur 11 ist ein Stromlaufplan, der eine achte Ausführungsform der erfindungsgemäßen Wechselrichteranordnung zeigt;
Figur 12 ist ein Diagramm, das Kurvenformen an verschiedenen Teilen der Wechselrichteranordnung nach Figur 11 zeigt;
Figur 13 ist ein Stromlaufplan, der eine neunte Ausführungsform der erfindungsgemäßen Wechselrichteranordnung zeigt;
Figur 14 ist ein Stromlaufplan, der eine zehnte Ausführungsform der erfindungsgemäßen Wechselrichteranordnung zeigt;
Figuren 15 und 16 sind Diagramme zur Erläuterung des Betriebs der Wechselrichteranordnung nach Figur 14, mit Kurvenformen an verschiedenen Teilen dieser Wechselrichteranordnung;
Figur 17 ist ein Stromlaufplan, der eine elfte Ausführungsform der erfindungsgemäßen Wechselrichteranordnung zeigt;
Figuren 18 und 19 sind Diagramme zur Erläuterung des Betriebs der Wechselrichteranordnung nach Figur 17, mit Kurvenformen an verschiedenen Teilen dieser Wechselrichteranordnung;
Figur 20 ist ein Stromlaufplan, der eine zwölfte Ausführungsform der erfindungsgemäßen Wechselrichteranordnung zeigt;
Figur 21 ist ein Stromlaufplan, der eine dreizehnte Ausführungsform der erfindungsgemäßen Wechselrichteranordnung zeigt;
Figur 22 ist ein Stromlaufplan, der eine vierzehnte Ausführungsform der erfindungsgemäßen Wechselrichteranordnung zeigt; und
Figur 23 ist ein Stromlaufplan, der eine fünfzehnte Ausführungsform der erfindungsgemäßen Wechselrichteranordnung zeigt.
Zwar wird im folgenden die vorliegende Erfindung unter Bezugnahme auf die in den Zeichnungsfiguren dargestellten Ausführungsbeispiele beschrieben, aber es versteht sich, daß nicht die Absicht besteht, die Erfindung lediglich auf diese Ausführungsformen zu beschränken; vielmehr soll sie alle Abwandlungen, Änderungen und gleichwirkenden Anordnungen, die im Rahmen der anhängenden Ansprüche möglich sind, einschließen.

EINGEHENDE BESCHREIBUNG DER BEVORZUGTEN AUSFÜHRUNGSBEISPIELE

Nach einem bemerkenswerten Merkmal der vorliegenden Erfindung ist die Wechselrichteranordnung im Grundsatz so ausgebildet, daß ein Impedanzelement zwischen einem Ausgangsanschluß einer Energiequellenschaltung, die eine Wechselspannungsquelle sowie einen Gleichrichter zum Einspeisen eines Eingangsstroms aus der Wechselspannungsquelle aufweist, und einer Wechselrichterschaltung liegt, und ein Eingangsstrompfad verläuft von der Energiequellenschaltung durch das Impedanzelement, ein Schaltelement und einen Teil einer Oszillatorschaltung.
Unter speziellem Bezug auf diese grundsätzliche Anordnung im Zusammenhang mit Figur 1 sei nun angenommen, daß ein Schaltelement SW1 mit hoher Geschwindigkeit ein- und ausgeschaltet wird; dadurch wird Strom durch einen Pfad, der aus einem Vollwellengleichrichter DB, einem Impedanzelement Z1 und einem Element Z2 besteht, das Bestandteil einer Oszillatorschaltung einer Wechselrichterschaltung 10 ist, zum Schaltelement SW1 geführt, und ein Eingangsstrom wird während des ganzen Zyklus der Wechselspannungsquelle Vs ohne Ruhepause zur wechselrichterschaltung 10 und schließlich zu einer Last getrieben, so daß der Eingangsleistungsfaktor hoch wird. Da ferner ein Glättungskondensator C1 zur Gleichspannungsquelle gemacht wird, wird von der Wechselrichterschaltung 10 ein hochfrequenter Strom an den Lastkreis geliefert. Wenn das Schaltelement SW1 sich hierbei einschaltet, empfängt ein Teil Z2 der Oszillatorschaltung in der Wechselrichterschaltung 10 den hochfrequenten Strom aus der Wechselrichterschaltung 10, und Strom wird durch einen Pfad getrieben, der den Vollwellengleichrichter DB und das Impedanzelement Z1 umfaßt, wodurch das Teil Z2 der Oszillatorschaltung sowohl in der Wechselrichterschaltung 10 als auch in einer den Eingangsleistungsfaktor verbessernden Zerhackerschaltung verwendet wird, womit die gemeinsame Verwendung des Schaltungselements wirksamer erreicht wird, als dies bei den bekannten Wechselrichteranordnungen der Fall ist, und darüber hinaus wird eine Vereinfachung der Schaltanordnung erzielt. Außerdem ermöglicht der Einsatz der vorstehend genannten Anordnung, daß der Strom auch direkt aus der Energiequellenschaltung nur durch das Impedanzelement Z1 zur Wechselrichterschaltung 10 oder zum Teil Z2 der Oszillatorschaltung fließt, so daß die Energieversorgung des Teils Z2 der Oszillatorschaltung für eine bestimmte Periode verwirklicht werden kann und dabei eine zweistufige Energieumwandlung - von einem pulsierenden in einen geglätteten Gleichstrom und dann vom geglätteten Gleichstrom in einen hochfrequenten Strom - vermieden werden kann; der Gesamtwirkungsgrad kann damit gesteigert werden und gleichzeitig können die Oberschwingungen auf einen niedrigen Wert beschränkt werden.
In der Wechselrichteranordnung nach Figur 1 kann bei Bedarf an einem Ausgangsanschluß des Gleichrichters DB eine Diode D3 angeschlossen werden, so daß zum Impedanzelement Z1 fließender Strom umgekehrt wird, um den Glättungskondensator C1 durch diese Diode D3 aufzuladen, oder - wie ohne weiteres ersichtlich - ein Strom von hierzu entgegengesetzter Richtung beim Einschalten des Schaltelements SW1 in die Wechselrichterschaltung 10 geleitet werden kann.
Im folgenden werden verschiedene praktisch einsetzbare Ausführungsformen der vorstehenden Wechselrichteranordnungen beschrieben.
Es wird auf Figur 2 Bezug genommen; in dieser ist eine erste Ausführungsform der erfindungsgemäßen Wechselrichteranordnung gezeigt, bei der eine Reihenschaltung aus einer Induktivität L3 und einem Kondensator C4 als das in der Grundschaltung nach Figur 1 dargestellte Impedanzelement Z1 verwendet ist und eine Induktivität L2 als Teil der Oszillatorschaltung Z2, die ebenfalls in der Schaltungsanordnung nach Figur 1 enthalten ist, eingesetzt ist. Ferner ist ein Oszillatorkondensator C2 mit der Induktivität L2 verbunden, um mit dieser einen Reihenresonanzkreis zu bilden; eine Entladungslampe LP liegt als Last an diesem Kondensator C2, und ein Gleichstromsperrkondensator C3 ist mit der Lampe LP verbunden. Dabei sind der Oszillatorkondensator C2 und der Gleichstromsperrkondensator C3 hinsichtlich ihrer Kapazität so gewählt, daß C3 » C2 gilt, damit die Schaltungsanordnung so ausgelegt werden kann&sub1; daß der Gleichstromsperrkondensator C3 nicht an der Schwingung teilnimmt. Ferner ist die Wechselrichterschaltung mit Transistoren Q1 und Q2 sowie mit Dioden D1 und D2 ausgebildet, die zusätzlich mit der Induktivität L2, den Kondensatoren C2 und C3 und der Entladungslampe LP verbunden sind.
Bei dieser Wechselrichteranordnung werden die Transistoren Q1 und Q2 mit hoher Geschwindigkeit ein- und ausgeschaltet, der Gleichstrom aus dem Glättungskondensator C1 wird in hochfrequenten Strom gewandelt, und die Entladungslampe LP kann dadurch zu hochfrequentem Leuchten gebracht werden, wobei der Oszillatorkondensator C2 einen Bestandteil eines elektrischen Vorheizkreises für Glühfäden der Entladungslampe LP bildet. Andererseits liegt eine Reihenschaltung aus der zu einer Oszillatorschaltung gehörenden Induktivität L2 und dem Transistor Q2 über eine Reihenschaltung aus der Induktivität L3 und dem Kondensator C4 an einem Ausgangsanschluß des Vollwellengleichrichters DB, so daß beim Einschalten des Transistors Q2 ein Eingangsstrom durch einen Pfad, der vom Vollwellengleichrichter DB durch die Induktivität L3, den Kondensator C4 und die Induktivität L2 führt, zum Transistor Q2 geleitet wird. Hierbei bilden die Induktivität L3, der Kondensator C4 und die Induktivität L2 ein Resonanzsystem, so daß bei Richtungsumkehr des Stroms eine im Kondensator C4 angesammelte Ladung entladen wird und dabei durch einen ersten Pfad vom Kondensator C4 durch die Induktivität L3, die Diode D3 und den Transistor Q1 zur Induktivität L2 und durch einen zweiten Pfad vom Kondensator C4 durch die Induktivität L3, die Diode D3, den Kondensator C1, den Kondensator C3 und die Entladungslampe LP zum Kondensator C4 fließt. Ob die solcherart abgegebene Ladung den ersten oder den zweiten Pfad nimmt, bestimmt sich durch die Resonanzfrequenz und die Schaltfrequenz der Induktivität L3, des Kondensators C4 und der Induktivität L2.
Der vorstehende Vorgang wiederholt sich - wie für einen Teil beschrieben - während des gesamten Zyklus der Wechselspannungsquelle Vs, so daß der Eingangsstrom zu konstantem Fließen gebracht wird und der Eingangsleistungsfaktor angehoben werden kann.
Wenn in der Ausführungsform nach Figur 2 ferner eine LC- Filterschaltung mit einer Kapazität und einer Induktivität z.B. zwischen der Wechselspannungsquelle Vs und dem Vollwellengleichrichter DB eingefügt wird, wird es möglich, den Eingangsstrom in einer Wellenform zu liefern, die einer Sinuskurve angenähert ist. Hierzu wird in Verbindung mit Figur 2 auf Figur 3 Bezug genommen; darin ist Vin die Kurvenform der Eingangsspannung, Iz ist eine Eingangsstrom-Komponente, die durch die Induktivität L3 und den Kondensator C4 fließt, ID3 ist eine weitere Eingangsstrom-Komponente, die durch die Diode D3 fließt, und Iin ist der Verlauf des Eingangsstroms, wohingegen Iin' den Verlauf des Eingangsstroms für den Fall darstellt, daß der Energiequelle eine Filterschaltung angefügt ist, wodurch die Kurvenform Iin' besser an die Sinusform angenähert werden kann, als wenn keine Filterschaltung verwendet wird. Hierbei sind bei den Scheitelwerten der Eingangsspannung Vin vorspringende Spitzen des Eingangsstroms Iin' auf den Strom zurückzuführen, der unmittelbar aus der Energiequelle durch die Diode D3 getrieben wird, und diese vorspringenden Spitzen des Eingangsstroms Iin können verringert werden, indem der Wert der Induktivität L3 und des Kondensators C4 geeignet eingestellt werden.
Bei der Ausführungsform nach Figur 2 wird daher die einen Bestandteil der Oszillatorschaltung bildende Induktivität L2 sowohl in der Wechselrichterschaltung als auch in der Einrichtung zur Verbesserung des Eingangsleistungsfaktors verwendet, d.h. in der Einrichtung, die zur Verbesserung des Eingangsleistungsfaktors z.B. eine Zerhackerschaltung, eine Schaltung zur Begrenzung der Oberschwingungen, die in der Energiequelle einzufügende Filterschaltung usw. enthält, so daß der Mehrfachgebrauch der Schaltungselemente ausgeweitet werden kann und dadurch zu einer hinreichenden Minimierung der Abmessungen beitragen kann. Im Hinblick auf die Induktivität L2 wird ferner ein Stromfluß aus dem Energiequellenkreis zum Teil direkt bewirkt - d.h. nicht über die zweistufige Umwandlung vom pulsierenden Strom zum geglätteten Strom (Gleichstrom- Gleichstrom-Wandlung) und vom geglätteten Strom zum hochfrequenten Strom (Gleichstrom-Wechselstrom-Wandlung) -, wodurch sich der Gesamtwirkungsgrad bemerkenswert verbessert, wie ohne weiteres einsehbar ist.
Wie ferner unter Bezugnahme auf die Grundanordnung nach Figur 1 erläutert, trägt die Diode D3 zur Nutzung des umgedrehten Stroms der Induktivität L3 und des Kondensators C4 bei, ist aber nicht wesentlich; und wenn die Diode D3 dazu dienen soll, die im Kondensator C4 angesammelte Ladung bei entgegengesetztem Stromfluß zu entladen, dann kann z.B. ein Widerstand parallel zu der Induktivität L3 und dem Kondensator C4 eingefügt werden.
Bei einer in Figur 4 gezeigten zweiten Ausführungsform ist - im Gegensatz zu dem ein einziges Element darstellenden Oszillatorschaltungsteil Z2 der Wechselrichterschaltung der ersten Ausführungsform nach Figur 2 - der Kondensator C3, der an keiner Schwingung teilnimmt und in Reihe zur Induktivität L2 liegt, zusätzlich in dem Oszillatorschaltungsteil Z2 enthalten, während nur der Kondensator C4 als Impedanzelement Z1 verwendet ist. Bei der vorliegenden Ausführungsform sind die anderen Bestandteile sowie deren Funktion und Wirkung die gleichen wie bei der ersten Ausführungsform nach Figur 2.
Bei einer in Figur 5 gezeigten dritten Ausführungsform ist das Impedanzelement Z1 in gleicher Weise wie bei der ersten Ausführungsform nach Figur 2 ausgebildet, und der Oszillatorschaltungsteil Z2 ist wie bei der zweiten Ausführungsform nach Figur 4 durch eine Induktivität L2 und einen Kondensator C3 gebildet. Im vorliegenden Fall sind die anderen Bestandteile sowie die Funktion und Wirkung die gleichen wie bei der ersten Ausführungsform nach Figur 2.
Bei einer in Figur 6 gezeigten vierten Ausführungsform umfaßt eine Filterschaltung, wie sie unter Bezugnahme auf die erste Ausführungsform nach Figur 2 beschrieben wurde, einen Kondensator CO und eine Induktivität L1 und liegt in der Praxis zwischen der Wechselspannungsquelle Vs und dem Vollwellengleichrichter DB, während im Gegensatz zur ersten Ausführungsform nach Figur 2 das Impedanzelement Z1 nur die Induktivität L3 aufweist und die an einen Ausgangsanschluß des Gleichrichters DB angeschlossene Diode D3 weggelassen ist. Sobald bei der vorliegenden Ausführungsform der Transistor Q2 eingeschaltet wird, fließt ein Eingangsstrom durch einen Pfad vom Vollwellengleichrichter DB durch die Induktivitäten L3 und L2 zum Transistor Q2, wonach die Ableitung des Stroms an der Induktivität L3 proportional zum Augenblickswert der Eingangsspannung Vin ist. Wenn andererseits der Kondensator C3 zur Energiequelle gemacht wird, fließt ein Strom auch durch einen Pfad vom Kondensator C3 durch die Entladungslampe LP und die Induktivität L2 zum Transistor Q2, und ein Strom wird durch die Entladungslampe LP in der Richtung des in der Zeichnung eingetragenen Pfeils ILP zur Last geleitet.
Sobald der Transistor Q2 abschaltet, fließt als nächstes der Strom der Induktivität L3 in einem Pfad durch die Induktivität L2, die Diode D1 und den Glättungskondensator C1, und dieser Glättungskondensator C1 wird dadurch aufgeladen. Ein Strom fließt auch zu einem Pfad durch den Kondensator C3, die Entladungslampe LP, die Induktivität L2, die Diode D1 und den Glättungskondensator C1; die Energie in der Oszillatorschaltung unterliegt einer Rückkopplung zum Glättungskondensator C1, und der in Pfeilrichtung ILP zur Last in der Entladungslampe LP fließende Strom vermindert sich in diesem Fall.
Sobald der Transistor Q2 abschaltet, um die Ströme für eine bestimmte Zeit in die vorstehend genannten Pfade fließen zu lassen, und sobald der in der Induktivität L2 fließende Strom umgekehrt wird, wird nun der Transistor Q1 eingeschaltet, wonach der Strom der Induktivität L3 auch den Weg durch die Entladungslampe LP und den Kondensator C3 nimmt und ein Strom direkt durch die Entladungslampe LP geleitet wird. Andererseits wird auch Strom aus dem Glättungskondensator C1 über den Transistor Q1, die Induktivität L2, die Entladungslampe LP und den Kondensator C3 geführt, und der Strom zur Last wird in einer Richtung geführt, die dem Pfeil ILP in der Zeichnung entgegengesetzt ist. Sobald ferner der Transistor Q1 abschaltet, bewirkt die Energie in der Induktivität L3 einen Stromfluß aus der Induktivität L3 zu einem Pfad durch die Entladungslampe LP und den Kondensator C3 und auch einen Stromfluß zu einem Pfad durch die Induktivität L2, die Entladungslampe LP, den Kondensator C3 und die Diode D2, wonach der zur Last fließende, dem Pfeil ILP entgegengesetzte Strom zum Absinken gebracht wird. Dann schaltet sich der Transistor Q2 wieder ein, und der vorstehend beschriebene Vorgang wiederholt sich. Die Induktivität L3 wirkt zwar als Zerhacker- Speicherspule zum Aufladen des Glättungskondensators C1, dient aber auch dazu, den Strom zur Last zu treiben.
Nun wird der Betrieb der in Figur 6 dargestellten vierten Ausführungsform im Zusammenhang mit Figur 7 beschrieben, die Kurvenformen an verschiedenen Schaltungspunkten zeigt; die Kurve Vin zeigt die Eingangsspannung, die Kurve IL3 den durch die Induktivität L3 fließenden Strom, Iin den Eingangsstrom nach Durchlaufen der Filterschaltung, und ILP den durch die Entladungslampe LP fließenden Strom. Wie aus der Wellenform des Eingangsstroms ersichtlich, ist der Eingangsleistungsfaktor erhöht und die Oberschwingungsanteile des Eingangsstroms sind vermindert. Die Amplitude des Laststroms ILP nimmt ab, wenn die Eingangsspannung Vin zunimmt, hauptsächlich aus dem Grund, daß zwar die Stärke des zur Induktivität L3 fließenden Stroms Iin proportional zur Eingangsspannung Vin ist, aber die Funktion dieser Induktivität L3 so gewählt ist, daß sie Zuwächse des Laststroms ILP zum Teil behindert.
Ferner ist der Ausgang des Gleichrichters so gelegt, daß er auf einen Teil der Oszillatorschaltung der Wechselrichterschaltung geschaltet wird; die Mehrfachverwendung der Schaltungselemente kann stärker genutzt werden, um den Schaltungsaufbau zu vereinfachen, und die Größe der Wechselrichteranordnung kann gegenüber bekannten Anordnungen spürbar verringert werden. Zum Teil wird ein Strom direkt aus dem Gleichrichter zur Last geleitet, wonach - ähnlich wie bei den vorhergehenden Ausführungsformen - der Vorgang der Umwandlung von pulsierendem Strom in geglätteten Gleichstrom entfällt und der Gesamtwirkungsgrad verbessert werden kann. Bei der vorliegenden Ausführungsform ändert sich ferner die Amplitude des Laststroms ILP umgekehrt proportional zur Größe der Eingangsspannung Vin, und jedwede Änderung des Effektivwerts des Laststroms ILP bezüglich einer Schwankung der Energiequellenspannung wird verkleinert, so daß sich eine kompensierende Wirkung gegenüber Schwankungen der Energiequellenspannung zeigt. Ferner verursacht eine erhebliche Minderung der Kapazität des Glättungskondensators C1 fast keine Veränderung der Hüllkurve des Laststroms ILP, so daß bei der vorliegenden Ausführungsform ein Glättungskondensator C1 von nur kleiner Kapazität benötigt wird, im Gegensatz zu allen herkömmlichen Anordnungen, die als Glättungskondensator C1 einen Elektrolytkondensator großer Kapazität erfordern; auch in dieser Hinsicht kann die Minimierung der Abmessungen vorangetrieben werden.
Bei einer in Figur 8 gezeigten fünften Ausführungsform enthält die Wechselrichterschaltung im Gegensatz zu den vorhergehenden Ausführungsformen nur einen Transistor Q1 zusammen mit der Diode D1, Induktivitäten L2 und L4, Kondensatoren C2 und C4 und der Entladungslampe LP. Bei dieser Wechselrichterschaltung wird an die Entladungslampe LP eine hochfrequente Spannung durch Resonanzwirkung der Kondensatoren C2, C4 und der Induktivitäten L4, L2 angelegt. Auch wird in ähnlicher Weise wie bei der vierten Ausführungsform nach Figur 6 ein Strom direkt zu dem Vollwellengleichrichter DB, den Induktivitäten L3 und L2 und den Transistor Q1 geleitet. Die weiteren Bauteile sowie ihre Funktion und Wirkung entsprechen denen in den vorhergehenden Ausführungsformen.
Bei einer in Figur 9 gezeigten sechsten Ausführungsform wird als das Impedanzelement Z1, das in der Grundschaltung nach Figur 1 gezeigt ist, eine Reihenschaltung aus dem Kondensator C4 und der Induktivität L3 verwendet. Als Oszillatorschaltungsteil Z2 in der Wechselrichterschaltung wird der Kondensator C2 eingesetzt, und die Entladungslampe LP liegt parallel an diesem Kondensator C2. In diesem Fall wird durch Verwendung der Reihenschaltung aus Kondensator C4 und Induktivität L3 als Impedanzelement Z1 dem Eingangsstrom eine hochfrequente Schwingungswellenform verliehen, um jeglichen Störanteil zu senken. Hierbei ist der durch die Reihenschaltung aus Kondensator C4 und, Induktivität L3 fließende Strom ein schwingender Strom, und die Richtung dieses Stroms wird nach Ablauf einer vorgegebenen Zeitspanne umgekehrt, wonach die Diode D3 in Durchlaßbetrieb geht, um einen Stromfluß durch den Transistor Q1 und die Entladungslampe LP zu bewirken. Dementsprechend wird es mit dieser Anordnung möglich, den Eingangsstrom direkt zum Oszillatorschaltungsteil Z2 in der Wechselrichterschaltung und zur Entladungslampe LP ohne zweistufige Umwandlung fließen zu lassen, nämlich ohne Umwandlung von pulsierendem Gleichstrom in geglätteten Gleichstrom und ohne Umwandlung von geglättetem Gleichstrom in hochfrequenten Wechselstrom, so daß der Gesamtwirkungsgrad verbessert und der Eingangsleistungsfaktor angehoben werden kann und gleichzeitig die Oberschwingungen des Stroms auf ein niedriges Niveau begrenzt werden. Die weiteren Bauteile sowie ihre Funktion und Wirkung entsprechen denen in den vorhergehenden Ausführungsformen.
Bei einer in Figur 10 gezeigten siebten Ausführungsform wird die Induktivität L3 als das Impedanzelement Z1 verwendet, das in der Grundschaltung nach Figur 1 gezeigt ist, und der Kondensator C2 wird als Oszillatorschaltungsteil Z2 gemäß der Grundanordnung eingesetzt. Die Entladungslampe LP liegt parallel zum Kondensator C2, und der Kondensator C3, der ähnlich wie bei der Ausführungsform nach Figur 5 nicht an der Schwingung teilnimmt, liegt in Reihe zur Lampe. In diesem Fall ist die Oszillatorschaltung der Wechselrichterschaltung durch die Induktivität L2, den Kondensator C2 und die Entladungslampe LP gebildet, und bei abwechselndem Ein- und Ausschalten der Transistoren Q1 und Q2 mit hoher Geschwindigkeit wird der hochfrequente Strom zur Entladungslampe LP getrieben. Sobald der Transistor Q2 leitend wird, wird zuerst ein Strom aus dem Glättungskondensator C1 in einen Pfad durch die Induktivität L2, den Kondensator C3, die Entladungslampe LP und den Transistor Q2 geleitet, und gleichzeitig wird ein Strom zur Entladungslampe LP zum Teil über einen Pfad geführt, der die Induktivität L3, den Kondensator C3, die Entladungslampe LP und den Transistor Q2 enthält. Sobald dieser Transistor Q2 abschaltet, bringt die Oszillatorschaltung der Wechselrichterschaltung die Diode D1 in den leitenden Zustand, so daß diese zusammen mit dem Kondensator C3 eine geschlossene Schleife bildet, wonach die in der Induktivität L3 gespeicherte Energie durch den Kondensator C3, den Kondensator C2, die Entladungslampe LP und die Diode D1 auf den Glättungskondensator C1 entladen wird, um diesen aufzuladen. Sobald der Transistor Q1 leitend wird, wird ein zum vorgenannten Strom entgegengesetzter Strom aus dem Kondensator C3 über einen Pfad, der die Induktivität L2, den Transistor Q1 und die Entladungslampe LP umfaßt, zur Entladungslampe LP getrieben, wonach jedwede in der Induktivität L3 verbliebene Restenergie durch die Induktivität L2 auf den Kondensator C1 entladen wird, um diesen wiederum aufzuladen. Auch bei dieser Ausführungsform wird der Strom für eine feste Zeitspanne direkt aus dem Gleichrichter DB zur Entladungslampe LP nur über die Induktivität L3 geleitet, so daß der Gesamtwirkungsgrad verbessert werden kann und gleichzeitig die Oberschwingungsanteile niedrig gehalten werden, und eine Doppelverwendung der Schaltungselemente - für die Zerhackerschaltung und die Wechselrichterschaltung - kann erreicht werden, mit der Wirkung, daß die Abmessungen gesenkt werden können. Die weiteren Bauteile sowie ihre Funktion und Wirkung entsprechen denen in den vorhergehenden Ausführungsformen.
Bei einer in Figur 11 gezeigten achten Ausführungsform liegt das Impedanzelement Z1, das eine Reihenschaltung aus der Induktivität L3 und dem Kondensator C4 umfaßt, an einem Ende der Wechselspannungsquelle Vs, nämlich an einem Verbindungspunkt zwischen den Dioden D3 und D4, die einen Bestandteil des Vollwellengleichrichters DB bilden, und die Induktivität L2 dient als Oszillatorschaltungsteil Z2 der Wechselrichterschaltung. Der Kondensator C2 liegt parallel zu der die Last darstellenden Entladungslampe LP, und es wird ein Entladungslampen-Zündkreis verwendet, zu dem der Kondensator C3 in Reihe liegt. Der Kondensator C4 kann weggelassen werden, während ein Kondensator C5 zwischen dem positiven Anschluß des Kondensators C1 und dem negativen Anschluß des Kondensators C3 eingefügt werden kann, wie in der Zeichnungsfigur strichliniert angedeutet. In diesem Fall ist es durch Anschluß des Verbindungspunkts des Impedanzelements Z1 an ein Ende der Wechselspannungsquelle Vs möglich, während positiver Halbwellen der Wechselspannungsquelle aus der Quelle Vs einen Strom über einen Pfad, der die Induktivität L1, die Diode D5, den Transistor Q1, die Induktivität L2, den Kondensator C4 und die Induktivität L3 umfaßt, zur Quelle Vs zurückfließen zu lassen und während negativer Halbwellen der Wechselspannungsquelle aus der Quelle Vs einen Strom über einen Pfad, der die Induktivität L3, den Kondensator C4, die Induktivität L2, den Transistor Q2, die Diode D6 und die Induktivität L1 umfaßt, zur Quelle Vs zurückfließen zu lassen.
Unter weiterem Bezug auf diese Ausführungsform auch im Zusammenhang mit Figur 12 ist der Laststrom ILP hinsichtlich seiner Amplitude umgekehrt proportional zur Größe der Eingangsspannung Vin, so daß die Anordnung nach dieser Ausführungsform automatisch eine Kompensation von Schwankungen der Quellenspannung erzielt. Das heißt, der Maximalwert der Amplitude des Laststroms ILP ist durch einen Spannungswert des Glättungskondensators C1 bestimmt, so daß bei zunehmender Eingangsspannung Vin die Spannung am Kondensator C1 ansteigt und der maximale Amplitudenwert des Laststroms ILP größer wird. Der minimale Amplitudenwert des Laststroms ILP hingegen wird kleiner, so daß im Durchschnitt des üblichen Versorgungsspannungszyklus der Effektivwert des Laststroms ILP sich vor und nach der Schwankung nicht stark ändert. Auch bei der vorliegenden Ausführungsform kann der Eingangsleistungsfaktor verbessert werden, während gleichzeitig der Oberschwingungsgehalt niedrig gehalten wird, und eine Doppelverwendung der Schaltungselemente - für die Zerhackerschaltung und die Wechselrichterschaltung - kann verwirklicht werden, um die Abmessungen zu senken. Die weiteren Bauteile sowie ihre Funktion und Wirkung entsprechen denen in den vorhergehenden Ausführungsformen.
Bei einer in Figur 13 gezeigten neunten Ausführungsform wird in der Wechselrichterschaltung ein einziges Schaltelement verwendet; genauer gesagt, besteht die Wechselrichterschaltung aus dem Transistor Q1, der Diode D1, den Induktivitäten L2 und L4, den Kondensatoren C2 und C5 sowie der Entladungslampe LP.
In diesem Fall wird ein hochfrequenter Strom an die Entladungslampe LP durch Resonanzwirkung des Kondensators C5 und der Induktivitäten L4 und L2 geliefert. Ferner wird als Impedanzelement Z1 eine Reihenschaltung aus der Induktivität L3 und dem Kondensator C4 verwendet. Zwar unterscheidet sich die vorliegende Ausführungsform hinsichtlich des Systems der Wechselrichterschaltung geringfügig von den vorhergehenden Ausführungsformen, aber auch sie ermöglicht es, daß der Eingangsstrom für eine bestimmte Zeitdauer direkt über einen Pfad fließt, der den Gleichrichter DB, das Impedanzelement Z1, das Oszillatorschaltungsteil Z2 der Wechselrichterschaltung und das Schaltelement Q1 umfaßt, und die Doppelverwendung der Schaltungselemente - für die Zerhackerschaltung und die Wechselrichterschaltung - kann verwirklicht werden, um die Verkleinerung der Abmessungen zu fördern. Die weiteren Bauteile sowie die Funktion und Wirkung dieser Ausführungsform entsprechen denen in den vorhergehenden Ausführungsformen.
Bei einer in Figur 14 gezeigten zehnten Ausführungsform sind die Transistoren Q1 und Q2 der Wechselrichterschaltung mit einer Pulsbreiten- und/oder Frequenzsteuerschaltung K1 versehen, deren Ausgangsanschlüsse a und b mit dem Steuereingang des Transistors Q1 bzw. Q2 verbunden sind und deren weiterer Ausgangsanschluß c mit einem Verbindungspunkt zwischen den Transistoren Q1 und Q2 verbunden ist, so daß die Transistoren Q1 und Q2 mit vorgegebener Pulsbreite oder Frequenz abwechselnd ein- und ausgeschaltet werden.
Auf die Betriebsweise dieser Ausführungsform nach Figur 14 wird nun in Verbindung mit den Figuren 15 und 16 eingegangen. Bei der Ausführungsform kann es vorkommen, daß im Eingangsstrom eine Ruhepause verursacht wird, weil - je nach gewählter Konstante des Impedanzelements Z1 oder der Wechselrichterschaltung - während einer bei Vin=0 liegenden Zeitspanne T die Eingangsspannung Vin < V werden kann. Unter der voraussetzung, daß die Einschaltzeit z.B. des Transistors Q2 (Figur 14 unten) verlängert wird, indem das Einschaltverhältnis der Transistoren Q1 und Q2 mit Hilfe der Steuerschaltung K1 verändert wird, sinkt die Spannung V3 des gleichstromsperrenden Kondensators C3 in der Wechselrichterschaltung ab (siehe insbesondere Figur 15). Infolgedessen entsteht die Möglichkeit, daß - wie in Figur 16 zu sehen - eine Gleichrichterspannung V (=V2+V3) sich im Vergleich zur Situation vor der Pulsbreitensteuerung nach unten verschiebt, und sogar an der Stelle Vin=0 kann dann Vin > V werden. Folglich kann jegliche Lücke im Eingangsstrom zum Verschwinden gebracht werden, und die Kurvenform des Eingangsstroms wird der Sinusform angenähert, um den Eingangsleistungsfaktor im Vergleich zur Situation vor der Pulsbreitensteuerung noch stärker anzuheben und den Oberschwingungsgehalt noch weiter zu senken. Zur Verwirklichung der vorstehenden Steuerung ist es zwar erforderlich, in erster Linie Vin und V zu erfassen; Einrichtungen zu deren Erfassung brauchen aber nicht näher beschrieben zu werden. Hier wichtig ist, daß die Anordnung so aufgebaut ist, daß die Spannung V3 am gleichstromsperrenden Kondensator C3 so gesteuert wird, daß jedwede Lücke der Eingangsspannung Vin beseitigt wird und aus dem Vollwellengleichrichter ununterbrochen Ausgangsstrom Id geliefert wird.
Bei einer in Figur 17 gezeigten elften Ausführungsform liegt parallel zum Kondensator C4, der einen Bestandteil des Impedanzelements Z1 bildet, eine Diode D4. Nimmt man zunächst an, diese Diode D4 sei nicht vorhanden, dann leitet der eingeschaltete Transistor Q2 den Eingangsstrom durch einen Pfad, der den Vollwellengleichrichter DB, die Induktivität L3, den Kondensator C4, die Induktivität L2 und den Transistor Q2 umfaßt, und sobald der Transistor Q2 abschaltet, fließt für eine bestimmte Zeitdauer ein Strom in einer Richtung durch einen aus der Induktivität L3 und dem Kondensator C4 bestehenden Strompfad, danach aber in entgegengesetzter Richtung. Sobald der andere Transistor Q1 leitend wird, bilden die Induktivität L2, der Kondensator C4 und die Induktivität L3 ein Resonanzsystem, und der Kondensator C4 wird dadurch in Richtung eines in der Zeichnung eingetragenen Pfeils V4 so weit aufgeladen, daß er eine sehr hohe Spannung erreicht. In diesem Augenblick kann das Phänomen auftreten, daß zwar die Versorgungsspannung Vin den Wert 0V hat, aber der Kondensator C4 zur Energiequelle wird und einen Strom aus dem Kondensator C4 zur Induktivität L2 und zum Transistor Q2 treibt und der Eingangsstrom Iin an den Stellen, an denen die Versorgungsspannung Vin den Wert 0V hat, springt, wie in dem Kurvendiagramm nach Figur 18 gezeigt. Wenn andererseits die Diode D4 an den beiden Enden des Kondensators C4 angeschlossen ist, kann der Strom sogar in der Situation, in der er den Kondensator C4 in Richtung des Pfeils V4 auflädt, durch die Diode D4 am Kondensator C4 vorbeigeleitet werden, so daß die in Richtung des Pfeils V4 erfolgende Aufladung des Kondensators C4 begrenzt wird. Dementsprechend wird verhindert, daß sich beim Einschalten des Transistors Q2 ein Strom Id aus dem Kondensator C4 dem Gleichrichterausgangsstrom Id des Vollwellengleichrichters DB überlagert, und es wird verhindert, daß der Eingangsstrom Iin - wie in Figur 18 gezeigt - unstetig wird. Dies bedeutet, wie unter Bezugnahme auf Figur 19 deutlich wird, daß der Eingangsstrom Im in seinem Verlauf der Eingangsspannung Vin ähnlich wird, und zwar im wesentlichen proportional zu dieser, und der Eingangsleistungsfaktor kann verbessert werden. Außerdem können die Schaltungselemente doppelt verwendbar gemacht werden - in der Zerhackerschaltung und in der Wechselrichterschaltung - und somit zur Verringerung der Abmessungen wirksam beitragen. Die weiteren Bauteile sowie die Funktion und Wirkung dieser Ausführungsform entsprechen denen in den vorhergehenden Ausführungsformen.
Bei einer in Figur 20 gezeigten zwölften Ausführungsform ist als Impedanzelement Z1 nur der Kondensator C4 eingesetzt, und das Oszillatorschaltungsteil Z2 der Wechselrichterschaltung besitzt eine Reihenschaltung aus der Induktivität L2 und dem nicht an der Schwingung teilnehmenden Kondensator C3, wohingegen auch bei der vorliegenden Ausführungsform die Ableitungsdiode D4 parallel am Kondensator C4 liegt und die gleiche Funktion wie bei der Ausführungsform nach Figur 17 erreicht werden kann. Dementsprechend ist der Eingangsstrom von jeglicher Unstetigkeit befreit, und der Eingangsleistungsfaktor kann verbessert werden. Die Schaltungselemente sind wiederum doppelt verwendbar - in der Zerhackerschaltung und in der Wechselrichterschaltung -, um somit zur Verringerung der Abmessungen wirksam beizutragen. Die weiteren Bauteile sowie die Funktion und Wirkung dieser Ausführungsform entsprechen denen in den vorhergehenden Ausführungsformen.
Bei einer in Figur 21 gezeigten dreizehnten Ausführungsform ist als Impedanzelement Z1 nur der Kondensator C4 eingesetzt, und der Glättungskondensator C1 liegt über eine Diode D5 in Reihe zum gleichstromsperrenden Kondensator C3. Ferner liegt die Diode D4 an einer Reihenschaltung aus der Diode D5 und dem Kondensator C3, und ein Entladungspfad für den Kondensator C1 ist ausgebildet. In diesem Fall besteht die am Ausgang des Vollwellengleichrichters DB angeschlossene Kapazität aus der Reihenschaltung der Kondensatoren C4, C2 und C3 sowie der Reihenschaltung der Kondensatoren C1 und C3. Hierbei kann die Kapazität dieser Kondensatoren C2, C3 und C4 erheblich kleiner sein als die des Glättungskondensators C1, und jeglicher Einschaltstoßstrom beim Anschluß der Energiequelle an die Wechselspannungsseite des Vollwellengleichrichters DB kann aufgrund des Widerstandsanteils in der Verdrahtung, der Induktivitätskomponente, der Filterinduktivitätskomponente oder dgl. äußerst klein gemacht werden. Die Aufladung des Kondensators C1 erfolgt zu dieser Zeit hauptsächlich durch einen regenerativen Strom in der Wechselrichteranordnung, der durch einen Pfad fließt, der die Induktivität L2, die Diode D1, den Kondensator C1&sub1; die Diode D5, den Kondensator C2 und die Entladungslampe LP umfaßt. Auch bei dieser Ausführungsform kann eine doppelte Nutzung der Schaltungselemente - in der Zerhackerschaltung und in der Wechselrichterschaltung -erreicht werden, um zur Verringerung der Abmessungen beizutragen. Die weiteren Bauteile sowie die Funktion und Wirkung dieser Ausführungsform entsprechen denen in den vorhergehenden Ausführungsformen.
Bei einer in Figur 22 gezeigten vierzehnten Ausführungsform liegt eine Reihenschaltung aus den Transistoren Q1 und Q2 über die Diode D3 an beiden Ausgangsanschlüssen des Vollwellengleichrichters DB. Die Dioden D1 und D2 liegen antiparallel zu diesen Transistoren Q1 und Q2. Ferner liegt an den Ausgangsanschlüssen des Vollwellengleichrichters über eine Reihenschaltung der Kondensatoren C4 und C3 auch eine Parallelschaltung aus der Last LD und dem Kondensator C2. Zwischen einem Verbindungspunkt der Transistoren Q1 und Q2 und einem Verbindungspunkt der Kondensatoren C4 und C3 liegt die Induktivität L2. Ferner liegt an den gleichspannungsseitigen Ausgangsanschlüssen des Vollwellengleichrichters DB über die Diode D3 eine Reihenschaltung aus dem Glättungskondensator C1, der Diode D5, der Induktivität L2 und dem Transistor Q2, und der Kondensator C1 wird von einem durch diese Reihenschaltung fließenden Strom aufgeladen. Ferner kann die Ladespannung des Kondensators C1 über die Diode D4 an die Reihenschaltung der Transistoren Q1 und Q2 gelegt werden, und ein Kondensator C5 zum Ableiten der Hochfrequenz liegt parallel zur Reihenschaltung der Transistoren Q1 und Q2.
Nun wird auf die Betriebsweise dieser Ausführungsform nach Figur 22 eingegangen; ein Einschalten des Transistors Q2 in einer Phase, in der die Quellenspannung hoch ist, bewirkt, daß der Kondensator C1 mit einem Strom geladen wird, der vom Vollwellengleichrichter DB zu einem Pfad fließt, welcher die Diode D3, den Kondensator C1, die Diode D5, die Induktivität L2 und den Transistor Q2 umfaßt und zum Gleichrichter DB zurückführt, und der spannungssenkende Betrieb der Zerhackerschaltung kann erfolgen. Wenn hingegen die Quellenspannung niedrig ist, könnte es zwar zu Lücken im Eingangsstrom kommen - im allgemeinen im Betriebszustand der spannungssenkenden Zerhackerschaltung -, aber der Kondensator C4, der zwischen dem Oszillatorschaltungsteil in der Wechselrichterschaltung und dem Vollwellengleichrichter DB liegt, wirkt nach der vorliegenden Ausführungsform in der Weise, daß er das Auftreten solcher Lücken begrenzt. Hierbei wird die Kapazität dieses Kondensators C4 so klein gewählt, daß er in der Lage ist, bei jedem Schaltvorgang des Transistors Q2 zwischen dem Kondensator C4 und der Induktivität L2 eine Energiemenge auszutauschen, wodurch ein Potential am Verbindungspunkt zwischen dem Kondensator C4 und der Induktivität L2 im Sinn der Hochfrequenz zum Schwingen gebracht wird, dergestalt daß das untere Niveau dieses Potentials bei oder unter dem Potential des negativen Ausgangs des Vollwellengleichrichters DB liegt. Dementsprechend fließt beim Einschalten des Transistors Q2 ungeachtet des Augenblickswerts der Quellenspannung ein Eingangsstrom zu einem Pfad, der vom Vollwellengleichrichter DB ausgeht und durch den Kondensator C4, die Induktivität L2, den Transistor Q2 und zurück zum Gleichrichter DB verläuft, und jedwede Lücke kann beseitigt werden. Dabei dient die Diode D3 zum Entladen der Ladung auf dem Kondensator C4, so daß beim Einschalten des Transistors Q1 die Ladung dieses Kondensators C4 in die Induktivität L2 entladen wird, und beim Einschalten des Transistors Q2 kann der Eingangsstrom fließen.
Wie vorstehend beschrieben, kann der Eingangsleistungsfaktor erhöht werden, und die Oberschwingungsanteile im Strom können - ähnlich wie bei den vorhergehenden Ausführungsbeispielen - auf einen niedrigen Wert zurückgeführt werden, indem der Kondensator C4 mit der Induktivität L2 verbunden wird, die einen Bestandteil der Oszillatorschaltung in der Wechselrichterschaltung bildet. Außerdem wird es möglich, jeglichen beim Anschließen der Energiequelle abrupt in den Glättungskondensator C1 fließenden Stoßstrom wirksam zu begrenzen, indem eine spannungssenkende Zerhackerschaltungsanordnung - unter Verwendung der Induktivität L2 der Wechselrichterschaltung und unter Verwendung des Transistors Q2 als Schaltelement - hergestellt wird, so daß der Glättungskondensator C1 allmählich aufgeladen wird, wobei beim Einschalten des Transistors Q2 unmittelbar nach dem Anschließen der Energiequelle die Pulsbreite begrenzt, aber dann allmählich vergrößert wird. Auch bei der vorliegenden Ausführungsform kann die Doppelverwendung der Schaltungselemente - für die Zerhackerschaltung und die Wechselrichterschaltung - erzielt werden, um die Verkleinerung der Abmessungen zu fördern. Die weiteren Bauteile sowie deren Funktion und Wirkung entsprechen denen in den vorhergehenden Ausführungsformen.
Bei einer in Figur 23 gezeigten fünfzehnten Ausführungsform liegt die Induktivität L3 in Reihe zum Kondensator C4 gemäß Figur 22; die Anordnung des Kondensators C3 gemäß der vorhergehenden Figur 22 ist dahin abgeändert, daß er in Reihe zur Induktivität L2 liegt, dergestalt daß der Eingangsstrom leicht durch diesen die Gleichspannungskomponente sperrenden Koppelkondensator fließt. Auch bei der vorliegenden Ausführungsform wird die Doppelverwendung der Schaltungselemente - für die Zerhackerschaltung und die Wechselrichterschaltung - erzielt, um die Verkleinerung der Abmessungen zu fördern. Die weiteren Bauteile dieser Ausführungsform sowie deren Funktion und Wirkung entsprechen denen in den vorhergehenden Ausführungsformen.

Claims

1. Wechselrichteranordnung, bei der aus einem Gleichrichter (DB), welcher eine Energiequellenspannung aus einer Wechselspannungsquelle (Vs) empfängt, eine pulsierende Gleichspannung an einen Glättungskondensator (C1) geliefert wird; aus dem Glättungskondensator ein Gleichstrom an eine Wechselrichterschaltung (10) gelegt wird, die eine Oszillatorschaltung (Z2) mit einer Last (LP; LD) enthält; der Gleichstrom aus dem Glättungskondensator an ein Schaltelement (SW1) gelegt wird, das in der Wechselrichterschaltung (10) enthalten ist und auch Bestandteil einer Zerhackerschaltung ist; und dann von der Oszillatorschaltung (Z2) bei Ein/Aus- Schaltbetrieb des Schaltelements (SW1) eine Hochfrequenzspannung abgegeben wird, dadurch gekennzeichnet, daß zwischen einem Ausgangsanschluß entweder der Wechselspannungsquelle (Vs) oder des Gleichrichters (DB) einerseits und einem Teil der in der Wechselrichterschaltung (10) befindlichen Oszillatorschaltung (Z2) andererseits ein Impedanzelement (Z1; L3, C4; L3) liegt, das einen Strompfad bildet, in den ein Eingangsstrom (Iin) unmittelbar eingeleitet wird, wobei dieser Strompfad von der Wechselspannungsquelle (Vs) durch das Impedanzelement (Z1), das Schaltelement (SW1) und einen Teil der Oszillatorschaltung (Z2; L2, C2) führt.

2. Anordnung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Oszillatorschaltung (Z2) der Wechselrichterschaltung (10) zusätzlich zur Last (LP) außerdem ein induktives Oszillatorelement (L2) und einen Oszillatorkondensator (C2) enthält.

3. Anordnung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß der Glättungskondensator (C1) eine Kapazität aufweist, die größer als die Kapazität des Oszillatorkondensators (C2) gewählt ist.

4. Anordnung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Impedanzelement (Z1) ein induktives Element und/oder einen Kondensator (C4) aufweist.

5. Anordnung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Schaltelement (SW1) als Paar von Schaltelementen (Q1, Q2) ausgebildet ist, die in der Wechselrichterschaltung (10) in Reihe liegen und für abwechselnden Betrieb ausgelegt sind.

6. Anordnung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Schaltelement (SW1) als einzelnes Schaltelement (Q1) ausgebildet ist.

7. Anordnung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß sie ferner eine zwischen der Wechselspannungsquelle (Vs) und dem Gleichrichter (DB) liegende Filterschaltung aufweist, die ein induktives Element (L1) und einen Kondensator (C0) enthält.

8. Anordnung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der besagte Teil der Oszillatorschaltung (Z2), der zu den Gliedern gehört, die den Strompfad für den Eingangsstrom bilden, nur ein induktives Oszillatorelement (L2) enthält und das Impedanzelement (Z1) nur ein induktives Element (L3) enthält.

9. Anordnung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß sie ferner einen in Reihe zur Oszillatorschaltung (Z2) liegenden Kondensator (C3) zum Abtrennen der Gleichspannungskomponente sowie ein Element (K1) aufweist, das mit dem gleichspannungsabtrennenden Kondensator (C3) und dem Impedanzelement (Z1) verbunden ist, um entweder die Spannung über dem gleichspannungsabtrennenden Kondensator (C3) oder die Spannung am Impedanzelement (Z1) in Richtung eines Spannungsabfalls zu steuern.

10. Anordnung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Glättungskondensator (C1) mit einer ersten Stromschleife versehen ist, die von einem Ausgangsanschluß des die pulsierende Gleichspannung liefernden Gleichrichters (DB) über wenigstens den Glättungskondensator (C1), eine in Durchlaßrichtung betriebene Diode (D5) und ein in der Oszillatorschaltung (Z2) enthaltenes induktives Oszillatorelement (L2) zum Schaltelement (SW1) der Oszillatorschaltung führt, und mit einer zweiten Stromschleife versehen ist, die von dem induktiven Oszillatorelement (L2) zum Glättungskondensator (C1) führt, um eine in dem induktiven Oszillatorelement (L2) angesammelte Energie beim Ausschalten des Schaltelements auf den Glättungskondensator (C1) zu entladen.

11. Anordnung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß ein Glättungskondensator (C1) vorhanden ist, um eine Reihenschaltung mit einer ersten Diode (D5) und einem zweiten Kondensator (C3) zu bilden; daß eine zweite Diode (D4) antiparallel mit einem Verbindungspunkt zwischen einer Reihenschaltung aus dem ersten oder zweiten Kondensator (C1, C3) jener Reihenschaltung und der ersten Diode (D5) verbunden ist, und daß der erste oder zweite Kondensator (C1, C3), der antiparallel mit der zweiten Diode (D4) verbunden ist, einen Bestandteil der Zerhackerschaltung und der Oszillatorschaltung (Z2) bildet.

12. Anordnung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Impedanzelement (Z1; L3, C4; L3) zwischen einem Ausgangsanschluß des Gleichrichters (DB) und einem Teil der in der Wechselrichterschaltung (10) befindlichen Oszillatorschaltung (Z2) liegt, um den Strompfad zu bilden, in den der Eingangsstrom (Iin) eingeleitet wird.

13. Anordnung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Impedanzelement (Z1; L3, C4; L3) zwischen einem Ausgangsanschluß der Wechselspannungsquelle (Vs) und einem Teil der in der Wechselrichterschaltung (10) befindlichen Oszillatorschaltung (Z2) liegt, um den Strompfad zu bilden, in den der Eingangsstrom (Iin) geleitet wird.