EP0677982A1 - Verfahren zum Betrieb eines Vorschaltgeräts für Entladungslampen - Google Patents
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Definitions
- the invention relates to a method for operating a ballast for discharge lamps.
- ballasts In such ballasts, a mains voltage is rectified to an intermediate circuit voltage.
- the intermediate circuit voltage is fed to an inverter which operates one or more discharge lamps in a resonant lamp circuit close to its resonant frequency.
- Ballasts are known from EP-A-178 852, EP-A-239 420 and EP-A-338 109, in which therefore the inverter frequency is regulated on the basis of the lamp current or lamp power, which allows a certain regulation of the light power.
- Corresponding control circuits are, however, relatively complex.
- the task arises to provide a ballast or a method for its operation, which at least partially reduces these disadvantages.
- the inverter frequency according to the invention By controlling the inverter frequency according to the invention on the basis of the intermediate circuit voltage, the dependency of the lamp voltage (or the lamps) on the intermediate circuit voltage can be reduced. In this case, no feedback control loop is necessary, which reduces the outlay on circuitry.
- the intermediate circuit voltage rectified from an AC voltage is always superimposed with a certain residual ripple. Since the inverter frequency is dependent on the DC link voltage, this leads to permanent modulation of the inverter frequency.
- the electromagnetic interference spectrum of the ballast is thus broadened and flattened, which leads to a reduction in the maximum narrow-band interference level over time. This reduces the effort for the interference filters.
- the amplitude of the residual ripple should be at least 10%, preferably 10% - 20%, of the intermediate circuit voltage.
- the inverter frequency should decrease linearly with decreasing DC link voltage, at least within a normal fluctuation range of the DC link voltage, so that the lamp current or the lamp power can be kept essentially constant.
- the minimum inverter frequency is preferably not reduced further but increased again in an undervoltage range of the intermediate circuit voltage.
- the lamp current can be reduced at a very low intermediate circuit voltage, the intermediate circuit or the voltage source can be relieved and flickering of the lamps can be suppressed.
- this also reduces the switching load on the inverter, since this occurs when the DC link voltages and inverter frequencies are too low due to the non-linear properties of the lamp circuit.
- the minimum inverter frequency should, if possible, not be undercut even during start-up, so that impermissibly high currents are safely avoided.
- the initial inverter frequency should be as high as possible than the inverter frequency during preheating or ignition. This avoids high currents when the inverter is switched on.
- ballast The basic structure of a ballast according to the invention results from the simplified block diagram according to FIG. 1.
- This ballast is designed for operation on an AC network. Its AC voltage U AC is rectified in a rectifier circuit 1.
- This rectifier circuit corresponds essentially to that of a conventional ballast and includes z. B. a four-way rectifier, line filter and possibly a current limit.
- the DC link voltage U ZK rectified in this way is applied via a smoothing capacitor C1 of z. B. 10,000 nF smoothed.
- the intermediate circuit voltage U ZK is converted by an inverter 2 into a high-frequency AC voltage and fed to a lamp circuit.
- This is a resonant circuit C2, L, La, C3 and R with a fluorescent lamp La.
- resonant lamp circuits are also known to the person skilled in the art which are also suitable for use with the present invention.
- the inverter frequency f W is determined by a voltage-controlled oscillator 3 (VCO). This oscillator is controlled by a control circuit 4.
- this control circuit 4 comprises modules for controlling the inverter frequency in the preheating and ignition phase of the lamp.
- this control circuit 4 also has a circuit that controls the inverter frequency f W when the lamp is operating as a function of the intermediate circuit voltage U ZK . The function of this circuit will now be described below.
- the inverter frequency f W is determined according to the diagram in FIG. 2.
- the normal average operating voltage in the intermediate circuit is marked with U ZK, n and the corresponding inverter frequency at this voltage with f W, n .
- the circuit is designed so that f W, n is close to the resonant frequency of the lamp circuit.
- the inverter frequency f W is now controlled in such a way that it decreases as the intermediate circuit voltage decreases. Since the lamp circuit now represents an essentially inductive load when the lamp is ignited, a decrease in f W causes a relative increase in the lamp current with a constant U ZK . With decreasing U ZK can thus keep the lamp power constant.
- a linear dependency between U ZK and f W is selected in the normal voltage range A, the slope, ie the derivative dU ZK / df W, being selected such that the lamp current or the lamp voltage is at least in a linear approximation independent of the intermediate circuit voltage U ZK is.
- the inverter frequency f W is automatically frequency modulated.
- the time-averaged interference spectrum of the ballast is widened and flattened, so that the undesired interference peaks are reduced.
- the amplitude U RW of the residual ripple should be about 10-20% of the amplitude of the intermediate circuit voltage U ZK .
- the slope, ie the derivative dU ZK / df W is negative. It is preferably chosen to be approximately twice as large as that in the normal voltage range.
- u therefore applies (you ZK / df W )
- u -k ⁇ (dU ZK / df W )
- n , where k 2 - 2.5.
- FIG. 3 shows part of the control circuit 4 in detail.
- the control voltage is generated, which is supplied to the VCO 3 after the lamp has been ignited.
- a first amplifier stage 5 a reference voltage U R and one of the intermediate circuit voltage U ZK proportional voltage U ZK supplied '.
- This amplifier stage generates a current I1, which is 0 for U ZK '> U R and proportional to U ZK ' -U R for U ZK ' ⁇ U R.
- a second and a third stage 6 and 7 are also supplied with the voltage U ZK 'and a second reference voltage U 7. These two stages generate the currents I2 and I3, where I2 + I3 is proportional to U ZK '- U0. I2 is always negative or 0 and, I3 is always positive or 0.
- the currents I1 to I3 are converted into a voltage via the resistor R S and fed to the VCO via a buffer stage 8.
- the transition U G to undervoltage range B can be set via U R.
- a voltage is added to the voltage generated with stages 6 and 7, which voltage is generated by stage 5 and which increases with decreasing intermediate circuit voltage. In this way, a control voltage or frequency curve can be generated in a simple manner, as is shown in FIG. 2.
- FIG. 3 shows only one possible embodiment of a circuit for generating a frequency response according to FIG. 2.
- Other designs are known to the person skilled in the art.
- FIG. 4 now schematically illustrates the time course of the inverter frequency f W when the ballast is started.
- start frequency the highest inverter frequency (start frequency) f W0 is used immediately after switching on the ballast. This frequency is in the range of 80-100 kHz, preferably 80 kHz. This high frequency ensures that the lamp voltage does not become too high when switched on, so that undesired current surges in the cold lamp are avoided.
- the frequency is immediately continuously reduced so that it has dropped to a value of approximately 50 kHz at the end of the starting phase 10.
- the start phase 10 lasts about 50 microseconds.
- the preheating phase 11 now begins.
- the inverter frequency is regulated to a value f W1 of approximately 50 kHz in such a way that a desired preheating current I VH is maintained in the lamp circuit.
- This preheating phase typically lasts 1.2 seconds.
- the ignition phase 12 then begins.
- the inverter frequency is lowered and regulated in such a way that a desired ignition current I Z is maintained in the lamp circuit.
- This ignition current I Z is approximately three times of the preheating current I VH , which leads to a further reduction of the inverter frequency f W to a range f W2 of typically approximately 45 kHz.
- the resulting increase in lamp voltage will ignite a normal lamp within a very short time.
- the inverter frequency f W, n is now approximately 35 kHz and is controlled on the basis of the intermediate circuit voltage U ZK , as illustrated in FIG. 2. (The frequency modulation of f W generated in normal operation 13 is not shown in FIG. 4.)
- Figure 4 illustrates a case in which the lamp does not ignite immediately. Then the ignition phase 12 is extended accordingly. However, if the lamp is not ignited after 0.8 seconds, the ignition process is stopped.
- This minimum frequency f W, min depends on the DC link voltage. It is generated by the circuit according to FIG. 3 and thus corresponds to the curve of f W, n in normal operation according to FIG. 2. This is illustrated in FIG. 5.
- FIG. 5 shows the course of the inverter frequency f W and the intermediate circuit voltage U ZK during the starting process - the intermediate circuit voltage does not remain constant in this process, since the current drawn from the intermediate circuit changes greatly.
- the starting process begins at point 15 with the high starting frequency f W0 and high DC link voltage .
- the frequency is reduced during the starting phase 10, the current drawn from the intermediate circuit increases and the intermediate circuit voltage decreases.
- the preheating frequency f W1 is reached at point 11.
Landscapes
- Circuit Arrangements For Discharge Lamps (AREA)
Abstract
Description
- Die Erfindung bezieht sich auf ein Verfahren für den Betrieb eines Vorschaltgeräts für Entladungslampen.
- In solchen Vorschaltgeräten wird eine Netzspannung zu einer Zwischenkreisspannung gleichgerichtet. Die Zwischenkreisspannung wird einem Wechselrichter zugeführt, der eine oder mehrere Entladungslampen in einem resonanten Lampenkreis nahe an dessen Resonanzfrequenz betreibt.
- Es zeigt sich, dass die Lampenleistung solcher Geräte stark vom Wert der Zwischenkreisspannung abhängt. Deshalb ist es wichtig, die Zwischenkreisspannung gut zu glätten, da eine Welligkeit dieser Spannung sich in einer Welligkeit der Lampenhelligkeit auswirkt. Dies hat den Nachteil, dass eine entsprechend aufwendige und teure Glättungsschaltung, in der Regel mit grossen Spulen und Kondensatoren, benötigt wird.
- Aber selbst wenn die Zwischenkreisspannung sorgfältig geglättet wird, ist die Lampenleistung immer noch von der Konstanz der Netzspannung abhängig.
- Aus EP-A-178 852, EP-A-239 420 und EP-A-338 109 sind Vorschaltgeräte bekannt, bei denen deshalb die Wechselrichterfrequenz aufgrund des Lampenstroms bzw. Lampenleistung geregelt wird, was eine gewisse Regelung der Lichtleistung erlaubt. Entsprechende Regelschaltungen sind jedoch relativ aufwendig.
- Deshalb stellt sich die Aufgabe, ein Vorschaltgerät bzw. ein Verfahren zu dessen Betrieb bereitzustellen, welches diese Nachteile zumindest teilweise vermindert.
- Diese Aufgabe wird durch das Vorschaltgerät bzw. das Verfahren gemäss den unabhängigen Patentansprüchen gelöst.
- Durch die erfindungsgemässe Steuerung der Wechselrichterfrequenz aufgrund der Zwischenkreisspannung kann die Abhängigkeit der Lampenspannung (resp. den Lampen) von der Zwischenkreisspannung reduziert werden. Hierbei ist kein rückgekoppelter Regelkreis notwendig, was den schaltungstechnischen Aufwand reduziert.
- Ein weiterer Vorteil der erfindungsgemässen Steuerung liegt darin, dass die aus einer Wechselspannung gleichgerichtete Zwischenkreisspannung immer mit einer gewissen Restwelligkeit überlagert ist. Da die Wechselrichterfrequenz abhängig von der Zwischenkreisspannung ist, führt dies zu einer dauernden Modulation der Wechselrichterfrequenz. Damit wird das elektromagnetische Störspektrum des Vorschaltgeräts verbreitert und abgeflacht, was im Zeitmittel zu einer Reduktion des maximalen schmalbandigen Störpegels führt. Damit reduziert sich der Aufwand für die Entstörfilter. Zur Erzeugung einer möglichst hohen Frequenzmodulation für die Zwischenkreisspannung sollte die Amplitude der Restwellikgeit mindestens 10%, vorzugsweise 10% - 20%, der Zwischenkreisspannung betragen.
- Wird der Lampenkreis im Normalbetrieb oberhalb seiner Resonanzfrequenz betrieben, so sollte zumindest innerhalb eines normalen Schwankungsbereichs der Zwischenkreisspannung die Wechselrichterfrequenz mit abnehmender Zwischenkreisspannung linear abnehmen, womit der Lampenstrom bzw. die Lampenleistung im wesentlichen konstant gehalten werden können.
- Vorzugsweise wird jedoch in einem Unterspannungsbereich der Zwischenkreisspannung die minimale Wechselrichterfrequenz nicht weiter vermindert sondern wieder erhöht. Dadurch kann bei sehr tiefer Zwischenkreisspannung der Lampenstrom reduziert, der Zwischenkreis bzw. die Spannungsquelle entlastet und ein Flackern der Lampen unterdrückt werden. Ausserdem wird dadurch auch die Schaltbelastung des Wechselrichters vermindert, da diese bei zu tiefen Zwischenkreisspannungen und Wechselrichterfrequenzen aufgrund der nichtlinearen Eigenschaften des Lampenkreises stark zunimmt.
- Die minimale Wechselrichterfrequenz sollte möglichst auch im Startbetrieb nicht unterschritten werden, so dass unzulässig hohe Ströme sicher vermieden werden.
- Beim Startbetrieb sollte die anfängliche Wechselrichterfrequenz möglichst höher als die Wechselrichterfrequenz während dem Vorheizen oder Zünden sein. Damit werden hohe Ströme beim Einschalten des Wechselrichters vermieden.
- Weitere Vorteile und Anwendungen der Erfindung ergeben sich aus der nun folgenden Beschreibung eines Ausführungsbeispiels anhand der Figuren. Dabei zeigen:
- Figur 1 ein vereinfachtes Blockschaltbild eines erfindungsgemässen Vorschaltgeräts,
- Figur 2 ein Diagramm der Abhängigkeit zwischen der Zwischenkreisspannung und der Wechselrichterfrequenz,
- Figur 3 einen Teil der Steuerschaltung im Detail,
- Figur 4 den qualitativen zeitabhängigen Verlauf der Wechselrichterfrequenz beim Einschalten des Vorschaltgeräts, und
- Figur 5 den qualitativen Verlauf der Wechselrichterfrequenz beim Einschalten des Vorschaltgeräts in Relation zur Zwischenkreisspannung.
- Der prinzipielle Aufbau eines erfindungsgemässen Vorschaltgeräts ergibt sich aus dem vereinfachten Blockdiagramm nach Figur 1. Dieses Vorschaltgerät ist zum Betrieb an einem Wechselstromnetz ausgelegt. Dessen Wechselspannung UAC wird in einer Gleichrichterschaltung 1 gleichgerichtet. Diese Gleichrichterschaltung entspricht im wesentlichen jener eines konventionellen Vorschaltgeräts und umfasst z. B. einen Vierweggleichrichter, Netzfilter und gegebenenfalls eine Strombegrenzung. Die so gleichgerichtete Zwischenkreisspannung UZK wird über einem Glättungskondensator C1 von z. B. 10'000 nF geglättet.
- Die Zwischenkreisspannung UZK wird von einem Wechselrichter 2 in eine hochfrequente Wechselspannung umgeformt und einem Lampenkreis zugeführt. Hierbei handelt es sich um einen resonanten Kreis C2, L, La, C3 und R mit einer Leuchtstofflampe La. Dem Fachmann sind jedoch auch andere Ausführungen solcher resonanter Lampenkreise bekannt, die sich auch zur Verwendung mit der vorliegenden Erfindung eignen.
- Die Wechselrichterfrequenz fW wird von einem spannungsgesteuerten Oszillator 3 (VCO) bestimmt. Dieser Oszillator wird von einer Steuerschaltung 4 gesteuert. Diese Steuerschaltung 4 umfasst einerseits Bausteine zur Steuerung der Wechselrichterfrequenz in der Vorheiz- und Zündphase der Lampe. Andererseits weist sie auch eine Schaltung auf, die die Wechselrichterfrequenz fW im Betrieb der Lampe abhängig von der Zwischenkreisspannung UZK steuert. Die Funktion dieser Schaltung wird nun im folgenden beschrieben.
- Im Normalbetrieb der Lampe (d. h. nach erfolgreichem Zünden) wird die Wechselrichterfrequenz fW gemäss dem Diagramm der Figur 2 festgelegt. Hier ist mit UZK,n die normale mittlere Betriebsspannung im Zwischenkreis und mit fW,n die entsprechende Wechselrichterfrequenz bei dieser Spannung markiert. Die Schaltung ist so ausgelegt, dass fW,n nahe der Resonanzfrequenz des Lampenkreises liegt.
- In einem normalen Spannungsbereich A der Zwischenkreisspannung UZK wird nun die Wechselrichterfrequenz fW so gesteuert, dass sie mit abnehmender Zwischenkreisspannung abnimmt. Da nun der Lampenkreis bei gezündeter Lampe eine im wesentlichen induktive Last darstellt, bewirkt bei konstantem UZK eine Erniedrigung von fW eine relative Erhöhung des Lampenstroms. Bei abnehmendem UZK kann somit die Lampenleistung konstant gehalten werden.
- Im vorliegenden Ausführungsbeispiel wird im normalen Spannungsbereich A eine lineare Abhängigkeit zwischen UZK und fW gewählt, wobei die Steigung, d. h. die Ableitung dUZK/dfW so gewählt ist, dass der Lampenstrom bzw. die Lampenspannung zumindest in linearer Näherung unabhängig von der Zwischenkreisspannung UZK ist.
- Da die gleichgerichtete Zwischenkreisspannung UZK eine gewisse Restwelligkeit besitzt, wird die Wechselrichterfrequenz fW automatisch frequenzmoduliert. Dadurch wird das zeitgemittelte Störspektrum des Vorschaltgeräts verbreitert und abgeflacht, so dass die unerwünschten Störspitzen reduziert werden. Damit die Frequenzmodulation der Wechselrichterfrequenz möglichst hoch ist, sollte die Amplitude URW der Restwelligkeit möglichst etwa 10 - 20% der Amplitude der Zwischenkreisspannung UZK betragen.
- Wie aus Figur 2 ersichtlich ist, wird von der linearen Abhängigkeit unterhalb einer Grenzspannung UG in einem Unterspannungsbereich B abgewichen. Diese Grenzspannung UG beträgt hier 80% der normalen Betriebsspannung. Unterhalb UG steigt die Wechslerichterfrequenz mit abnehmender Zwischenkreisspannung wieder an. Dies hat zwei Vorteile:
Aufgrund der nichtlinearen Eigenschaften des Lampenkreises ändert sich die Phasenverschiebung zwischen Strom und Spannung am Ausgang des Wechselrichters in Abhängigkeit der Zwischenkreisspannung. Bei tiefer Zwischenkreisspannung und tiefer Wechselrichterfrequenz ist sie so, dass eine starke Belastung des Wechselrichters auftritt, die durch die Erhöhung der Wechselrichterfrequenz vermieden wird. Andererseits nimmt durch die Erhöhung der Wechselrichterfrequenz und der damit verbundenen Verminderung des Lampenstroms auch die Belastung des Zwischenkreises ab. Dadurch wird die Welligkeit von UZK reduziert und die minimale, für die Lampe zur Verfügung stehende Spannung erhöht. So kann ein Flackern der Lampen bis zu sehr tiefen Zwischenkreisspannungen vermieden werden. - Im Unterspannungsbereich B ist die Steigung, d. h. die Ableitung dUZK/dfW, negativ. Vorzugsweise wird sie betragsmässig etwa doppelt so gross wie jene im normalen Spannungsbereich gewählt. Für die Ableitung (dUZK/dfW)|n im normalen Spannungsbereich A und für jene im Unterspannungsbereich B, (dUZK/dfW)|u, gilt somit
- Figur 3 zeigt einen Teil der Steuerschaltung 4 im Detail. In diesem Teil der Schaltung wird die Steuerspannung erzeugt, die nach dem Zünden der Lampe dem VCO 3 zugeführt wird.
- Einer ersten Verstärkerstufe 5 wird eine Referenzspannung UR und eine der Zwischenkreisspannung UZK proportionale Spannung UZK' zugeführt. Diese Verstärkerstufe erzeugt einen Strom I1, welcher 0 ist für UZK' > UR und proportional zu UZK'-UR für UZK' < UR.
- Einer zweiten und einer dritten Stufe 6 bzw. 7 wird ebenfalls die Spannung UZK' sowie eine zweite Referenzspannung U₀ zugeführt. Diese beiden Stufen erzeugen die Ströme I2 bzw. I3, wobei I2 + I3 proportional zu UZK' - U₀ ist. I2 ist immer negativ oder 0 und, I3 immer positiv oder 0.
- Die Ströme I1 bis I3 werden über dem Widerstand RS in eine Spannung umgewandelt und über eine Pufferstufe 8 dem VCO zugeführt.
- Durch geeignete Dimensionierung der Bauteile dieser Schaltung kann somit erreicht werden, dass mit den Stufen 6 und 7 eine Spannung proportional zu UZK (plus einer, über U₀ einstellbaren Konstante) erzeugt wird. Mit dieser Spannung wird die Wechselrichterfrequenz im normalen Spannungsbereich A (vgl. Fig. 2) gesteuert.
- Der Uebergang UG zum Unterspannungsbereich B kann über UR eingestellt werden. Im Unterspannungsbereich B wird zu der mit den Stufen 6 und 7 erzeugten Spannung eine Spannung addiert, die von der Stufe 5 erzeugt wird und die mit abnehmender Zwischenkreisspannung zunimmt. Auf diese Weise kann in einfacher Weise ein Steuerspannungs- bzw. Frequenzverlauf erzeugt werden, wie er in Figur 2 gezeigt wird.
- Selbstverständlich zeigt Figur 3 nur eine mögliche Ausführung einer Schaltung zum Erzeugen eines Frequenzverlaufs gemäss Figur 2. Andere Ausführungen sind dem Fachmann bekannt.
- Soweit wurde die Steuerung der Wechselrichterfrequenz nach dem Zünden der Lampe besprochen. Figur 4 illustriert nun schematisch den zeitlichen Verlauf der Wechselrichterfrequenz fW beim Starten der Vorschaltgeräts. Wie hier klar ersichtlich ist, wird die höchste Wechselrichterfrequenz (Startfrequenz) fW0 gleich nach dem Einschalten des Vorschaltgeräts verwendet. Diese Frequenz liegt im Bereich von 80 - 100 kHz, vorzugsweise 80 kHz. Durch diese hohe Frequenz wird sichergestellt, dass die Lampenspannung beim Einschalten nicht zu gross wird, so dass unerwünschte Stromstösse in der kalten Lampe vermieden werden.
- Die Frequenz wird jedoch sofort kontinuierlich abgesenkt, so dass sie am Ende der Startphase 10 auf einen Wert von etwa 50 kHz abgesunken ist. Die Startphase 10 dauert etwa 50 Mikrosekunden.
- Jetzt beginnt die Vorheizphase 11. Hier wird die Wechselrichterfrequenz auf einem Wert fW1 von etwa 50 kHz so geregelt, dass ein gewünschter Vorheizstrom IVH im Lampenkreis eingehalten wird. Diese Vorheizphase dauert typisch 1.2 Sekunden.
- Sodann beginnt die Zündphase 12. Hier wird die Wechselrichterfrequenz abgesenkt und so geregelt, dass im Lampenkreis ein gewünschter Zündstrom IZ eingehalten wird. Dieser Zündstrom IZ beträgt etwa das Dreifache des Vorheizstroms IVH, was zu einer weiteren Reduktion der Wechselrichterfrequenz fW auf einen Bereich fW2 von typischerweise etwa 45 kHz führt. Durch die daraus resultierende Erhöhung der Lampenspannung wird eine normale Lampe innert sehr kurzer Zeit zünden.
- Sobald eine Zündung festgestellt wird, tritt das Vorschaltgerät in die Normalbetriebsphase 13. Die Wechselrichterfrequenz fW,n beträgt nun etwa 35 kHz und wird aufgrund der Zwischenkreisspannung UZK gesteuert, wie in Figur 2 illustriert. (Die im Normalbetrieb 13 erzeugte Frequenzmodulation von fW ist in Figur 4 nicht gezeigt.)
- Figur 4 illustriert einen Fall, in welchem die Lampe nicht sofort zündet. Dann wird die Zündphase 12 entsprechend verlängert. Falls jedoch nach 0.8 Sekunden kein Zünden der Lampe festgestellt wird, wird der Zündvorgang abgebrochen.
- Während dem ganzen Zündvorgang wird überwacht, dass die Wechselrichterfrequenz fW eine minimale Wechselrichterfrequenz fW,min nicht unterschreitet. Diese minimale Frequenz fW,min ist von der Zwischenkreisspannung abhängig. Sie wird von der Schaltung gemäss Fig. 3 erzeugt und entspricht somit der Kurve von fW,n im Normalbetrieb gemäss Fig. 2. Dies ist in Fig. 5 illustriert.
- Figur 5 zeigt den Verlauf der Wechselrichterfrequenz fW und der Zwischenkreisspannung UZK beim Startvorgang - bei diesem Vorgang bleibt die Zwischenkreisspannung nicht konstant, da sich der aus dem Zwischenkreis gezogene Strom stark ändert.
- Der Startvorgang beginnt am Punkt 15 mit der hohen Startfrequenz fW0 und hoher Zwischenkreisspannung. Beim Absenken der Frequenz während der Startphase 10 erhöht sich der aus dem Zwischenkreis gezogene Strom und die Zwischenkreisspannung wird kleiner. An Punkt 11 wird die Vorheizfrequenz fW1 erreicht.
- Nach Ablauf der Vorheizzeit wird die Frequenz abgesenkt. Der Weg im Diagramm nach Fig. 5 hängt beim Zünden stark vom Lampenzustand ab. Eine neue, gute Lampe wird etwa der durchgezogenen Linie 16 folgen, indem sie beim Zünden kurzzeitig einen erhöhten Strom zieht und wobei nach dem Zünden die Schaltung zum normalen Betriebspunkt 17 gelangt, wo die Frequenz in Abhängigkeit von der Zwischenkreisspannung gemäss Figur 2 gesteuert wird.
- Andere Lampen können jedoch einen noch höheren Strom ziehen ohne zu zünden. Dabei stellt sich das Problem, dass die Zwischenkreisspannung stark absinkt, was dazu führt das die Wechselrichterfrequenz weiter abgesenkt wird. Um diesen Prozess zu stoppen, wird während des ganzen Einschaltvorgangs dafür gesorgt, dass die minimale Wechselrichterfrequenz fW,min nicht unterschritten wird. Folgt also eine Lampe der gestrichelten Kurve 18, so wird die Frequenz am Punkt 19 ein Minimum erreichen. Sodann wird sie wieder bis Punkt 20 erhöht. Hier verbleibt die Schaltung bis zur Zündung und geht dann in den normalen Betriebspunkt 17 über.
- Durch den in Figur 5 gezeigten Startvorgang werden einerseits also hohe Stromstösse beim Einschalten des Vorschaltgeräts unterdrückt, andererseits wird vermieden, dass der aus dem Zwischenkreis gezogene Strom zu hoch und die Wechselrichterfrequenz zu tief wird. Da die Kurve der minimalen Wechselrichterfrequenz fW,min gleichzeitig die Steuerkurve für die Wechselrichterfrequenz im Normalbetrieb gemäss Fig. 2 ist, bleibt dabei der schaltungstechnische Aufwand gering und der Uebergang zwischen Einschaltbetrieb und Normalbetrieb wird vereinfacht.
Claims (15)
- Verfahren zum Betrieb eines Vorschaltgeräts für Leuchtstofflampen mit einem Wechselrichter (2), der zum Betrieb mindestens einer Lampe (La) eine aus einer Wechselspannung gleichgerichtete Zwischenkreisspannung (UZK) mit einer Wechselrichterfrequenz (fW) wechselrichtet, dadurch gekennzeichnet, dass in einem normalen Brennbetrieb der Lampe (La) die Wechselrichterfrequenz (fW) aufgrund der Grösse der Zwischenkreisspannung (UZK) gewählt wird.
- Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass in einem normalen Spannungsbereich der Zwischenkreisspannung (UZK) die Wechselrichterfrequenz (fW) mit abnehmender Zwischenkreisspannung (UZK) linear abnimmt.
- Verfahren nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass unterhalb des normalen Spannungsbereichs der Zwischenkreisspannung (UZK) ein Unterspannungsbereich anschliesst, in welchem die Wechselrichterfrequenz (fW) mit abnehmender Zwischenkreisspannung (UZK) zunimmt, vorzugsweise linear zunimmt.
- Verfahren nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass für die Ableitung (dfW/dUZK)|n der Wechselrichterfrequenz (fW) nach der Zwischenkreisspannung (UZK) im normalen Spannungsbereich und für die Ableitung (dfW/dUZK)|u der Wechselrichterfrequenz (fW) nach der Zwischenkreisspannung (UZK) im Unterspannungsbereich im wesentlichen gilt, dass
- Verfahren nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass in einem Startbetrieb des Vorschaltgeräts die Wechselrichterfrequenz daran gehindert wird, unter einen Minimalwert (fW,min) zu fallen, wobei der Minimalwert von der Zwischenkreisspannung (UZK) abhängt.
- Verfahren nach einem der Ansprüche 3 oder 4 und nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass der Minimalwert im Unterspannungsbereich mit abnehmender Zwischenkreisspannung (UZK) zunimmt.
- Verfahren nach einem der Ansprüche 5 oder 6, dadurch gekennzeichnet, dass der von der Zwischenkreisspannung abhängige Minimalwert (fW,min) der Wechselrichterfrequenz im Startbetrieb im wesentlichen der von der Zwischenkreisspannung abhängigen Wechselrichterfrequenz im Brennbetrieb der Lampe entspricht.
- Verfahren nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass in einem Startbetrieb der Lampe
in einem ersten Schritt beim Einschalten des Vorschaltgeräts die Wechselrichterfrequenz auf einem ersten Frequenzbereich (fW0) gebracht wird,
in einem zweiten Schritt zum Vorheizen der Lampe die Wechselrichterfrequenz auf einen zweiten Frequenzbereich (fW1) gebracht wird,
in einem dritten Schritt zum Zünden der Lampe auf einen dritten Frequenzbereich (fW2) gebracht wird, und
nach Zünden der Lampe in einen Normalbereich (fW,n) gebracht wird,
wobei der erste Frequenzbereich (fW0) höher als zweite und dritte Frequenzbereich (fW1 resp. fW2) und höher als der Normalbereich (fW,n) liegt. - Verfahren nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, dass im zweiten Schritt die Wechselrichterfrequenz so geregelt wird, dass im Lampenkreis ein gegebener Heizstrom eingehalten wird.
- Verfahren nach einem der Ansprüche 8 oder 9, dadurch gekennzeichnet, dass im dritten Schritt die Wechselrichterfrequenz so geregelt wird, dass im Lampenkreis ein gegebener Zündstrom eingehalten wird.
- Verfahren nach den Ansprüchen 9 und 10, dadurch gekennzeichnet, dass der Zündstrom grösser als der Heizstrom ist.
- Verfahren nach einem der Ansprüche 5 bis 7 und nach einem der Ansprüche 8 bis 11, dadurch gekennzeichnet, dass im Startbetrieb die Wechselrichterfrequenz daran gehindert wird, unter den Minimalwert (fW,min) zu fallen.
- Verfahren nach einem der Ansprüche 8 bis 12 dadurch gekennzeichnet, dass im ersten Schritt die Wechselrichterfrequenz kontinuierlich absinkt.
- Verfahren nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Wechselrichterfrequenz (fW) mit der Frequenz der Restwelligkeit der gleichgerichteten Zwischenkreisspannung (UZK) moduliert wird.
- Verfahren nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die gleichgerichtete Zwischenkreisspannung (UZK) eine Restwelligkeit besitzt, deren Amplitude (URW) mindestens 10% der Amplitude der Zwischenkreisspannung beträgt.
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