JP2000358373A - 力率を補正するための回路 - Google Patents
力率を補正するための回路Info
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Abstract
ルギ格納装置への制御及び負荷回路のリアクションを阻
止しならびに給電電源へのポンピングを阻止する、コス
ト的に有利に実現できるポンプ回路を提供することであ
る。 【解決手段】 上記課題は、格納コンデンサはブリッジ
整流器の出力端子に対して並列に配置されており、少な
くとも1つのエネルギ格納装置の第2の接続端子はブリ
ッジ整流器の2つの入力端子のうちの1つと接続されて
いることによって解決される。
Description
び第2の入力端子及び第1の及び第2の出力端子を有す
るブリッジ整流器を有し、第1の入力端子と第2の入力
端子との間に交流電圧源が配置可能であり、制御及び負
荷回路を有し、少なくとも1つのエネルギ格納装置を有
し、このエネルギ格納装置の第1の接続端子は制御及び
負荷回路の接続端子に接続されており、動作中にこの接
続端子において取り出すことができる信号は交流電圧源
の出力信号よりもはるかに高い周波数を有し、格納コン
デンサを有する、力率を補正するための回路に関する。
ージポンプ」又は「ポンプ回路」として周知である。こ
の回路は、例えば、複数の電気供給機関(会社)が許容
可能な電源電流高調波を定義したIEC標準1000-
3-2を満足させるために使用される。従って、電流供
給電源から高周波エネルギを取り出すことは望ましくな
い。電源から取り出される電源電流は最適な場合には電
源電圧に比例する。この電源電流と電源電圧との間の比
例関係は、所定の線路設計仕様毎に最大のエネルギ伝送
を可能にする。電源電圧と電源電流とが比例しない場合
に発生する無効電流は電力損失の原因となる。この電力
損失は線路に付加的に負荷をかけ、従って他の負荷の妨
害をもたらす。
路はガス放電ランプの動作のためのバラストに使用され
る。
4、DE-A-3841227又はUS-A-548826
9から公知であるような従来技術から出発する。これら
の刊行物による従来技術は図1に基本回路として図示さ
れている。この回路には交流電圧源10、一般には電源
電圧が整流器18の入力側14及び16に接続されてお
り、この整流器18は4つのダイオードDG1、DG
2、DG3及びDG4を含む。
する:エネルギ格納装置20は一方で2つのダイオード
DP1、DP2の接続点に接続され、他方で接続端子2
8において高周波電圧源22、すなわち交流電圧源に接
続されている。この交流電圧源は動作中には交流電圧源
10よりもはるかに高い周波数の信号を供給する。この
交流電圧源22は二重矢印26によって表されているよ
うに制御及び負荷回路24の部分である。この制御及び
負荷回路24に対して並列に格納コンデンサCSが配置
され、この格納コンデンサCSには交流電圧源10から
取り出されるエネルギがこの制御及び負荷回路24に給
電するために格納される。
ている。この別の実施形態はエネルギ格納装置20′を
含み、このエネルギ格納装置20′は一方で高周波電圧
源22に接続され、他方で2つのダイオードDP1′、
DP2′の接続点に接続されている。ダイオードDP
2、DP2′はエネルギ格納装置20乃至は20′への
制御及び負荷回路24のリアクションを阻止するために
使用される。ダイオードDP1、DP1′は、整流器1
8のダイオードDG1からDG4までに対していわゆる
「高速ダイオード」として構成されているが、交流電圧
源10へのエネルギのポンピングを阻止するために使用
される。
れるガス放電ランプの動作のためのバラストにおいて使
用されることを考慮すると、コスト面が重要な意味を持
つ。
を補正するための回路、すなわち、従来技術において既
に解決されているようなエネルギ格納装置への制御及び
負荷回路のリアクションを阻止しならびに給電電源への
ポンピングを阻止する、従来技術から周知のポンプ回路
に比べてコスト的に有利に実現できるポンプ回路を提供
することである。
たタイプの回路において、格納コンデンサはブリッジ整
流器の出力端子に対して並列に配置されており、少なく
とも1つのエネルギ格納装置の第2の接続端子はブリッ
ジ整流器の2つの入力端子のうちの1つと接続されてい
ることによって解決される。
P1及びDP2乃至はDP1′及びDP2′によって示
されたダイオードを省略することができるという利点を
有する。これらのダイオードを省略することによって、
ダイオードのための材料費だけでなく、相応の取り付け
コストも省くことができる。
のダイオードDG1からDG4を二重に使用すること、
つまり、まず最初にこれらのダイオードの周知のブリッ
ジ整流器における機能において使用し、次いで付加的に
ポンピング過程において使用するという技術思想に基づ
く。
ンダクタンス及び/又は少なくとも1つのコンデンサを
含むことができる。制御及び負荷回路の制御部分はイン
バータを含むことができる。この制御及び負荷回路の上
記の接続端子はこのインバータの2つの電気的スイッチ
の接続点によって形成される。この上記の接続端子は動
作中に交流電圧源よりもはるかに高い周波数の信号を供
給する。
リッジ整流器の2つの入力端子のうちの1つに接続され
た第1のエネルギ格納装置を有し、さらにこのブリッジ
整流器のもう一つの入力端子に接続された第2のエネル
ギ格納装置を有する。この場合、これら複数のエネルギ
格納装置は制御及び負荷回路の同一の接続端子に接続さ
れうるが、各エネルギ格納装置は制御及び負荷回路の他
の接続端子に接続されうる。
荷回路の少なくとも1つの接続端子の電圧は格納コンデ
ンサの電圧にクランプされている。
5.9に開示された原理を本発明に適用した他の有利な
実施形態では、エネルギ格納装置はインダクタンス及び
少なくとも1つのコンデンサを含み、各コンデンサは、
その第1の接続端子によってインダクタンスに接続さ
れ、さらにその第2の接続端子によってブリッジ整流器
の2つの入力端子のうちの1つに接続されており、イン
ダクタンスと各コンデンサとの間の接続点はそれぞれダ
イオードを介してブリッジ整流器の第1の及び第2の出
力端子に接続されている。
子と第2の入力端子との間に少なくとも1つのフィル
タ、とりわけローパスフィルタが交流電圧源に対して直
列接続で及び/又は並列接続で配置されている。
れている。
記述する。
す。この場合、図1と同一の構成部材乃至はモジュール
は同一の参照符号を付けてある。まず最初に実線で示さ
れた実施例を考察する。図1のポンプ回路とは対照的に
エネルギ格納装置20の第2の接続端子がブリッジ整流
器18の入力端子16に接続されている。格納コンデン
サCSはブリッジ整流器18の出力端子30、32に対
して並列に接続されている。実線で示された回路に対し
て付加的に又は代替的にインプリメントされうる破線で
示された回路の場合、エネルギ格納装置20′はブリッ
ジ整流器18の他方の入力端子14に接続されている。
それぞれこのブリッジ整流器に接続されていないエネル
ギ格納装置20、20′の接続端子は、図示されている
ように、同一の高周波電圧源22に接続される。しか
し、これらの接続端子は、(図示せず)それぞれ他の高
周波電圧源に接続してもよい。高周波電圧源の概念は、
このポンプ回路の分野では、回路において、交流電圧源
10の周波数よりもはるかに高い周波数を有する信号が
取り出される接続点として設けられる。
下の仮定を挙げておく: ・実線による変形実施例しか考察しない。
Nの周波数と交流電圧源22により供給される電圧UHF
の周波数の大きな差にのゆえに、簡略化のために、UN
は一定であることを前提とする。UNの変化は以下に挙
げるケースの差、UN<0乃至はUN>0、によって考慮
される。よって、以下の考察はUHFの周期を調べる。U
H Fがちょうど降下し始めることをそれぞれのフェーズ1
の出発点として仮定する。
て実現される。
において降下する電圧はUESとする。
圧はUZとする。
する: フェーズ1:UES+UHF<−UN ここでは次の回路網、交流電圧源10、コンデンサ2
0、高周波電圧源22、ダイオードDG3において流れ
る電流が生じる。UESは直接的にこの回路の差電圧とな
るので、UHFが小さくなると、コンデンサ20は充電さ
れる。この場合コンデンサ20へとUN及びUHFのエネ
ルギが流れる。この充電過程は、UHFがその最小値に降
下するまで継続する。UHFの最小値において、UN=U
ESが成り立つ。この最小値を通過した後でUHFが上昇す
る場合、フェーズ1の条件はもはや満たされない。つま
り、ダイオードDG3は阻止される。
ードが阻止される。すなわち、電流フローは発生しな
い。電圧UHFの更なる上昇は次のフェーズ3に導く。
なわち、回路網、−U ES、DG2、UZ、−UHFに電流
が流れる。これによって、コンデンサ20は放電する。
この場合エネルギはコンデンサ20及びUHFから格納コ
ンデンサCSに流れる(CSはこの考察では無限に大き
いと仮定する)。
この回路はフェーズ4に入る。
され始める。これによりこの状態において全てのダイオ
ードが阻止され、電流フローは発生しない。
入るまで降下する。
も、このケースでは上記のケースAとは反対に、UNの
極性のためにダイオードDG4がまず最初に導通し始め
るからである。これにより、高周波電圧源UHFによって
コンデンサ20は充電される。すなわち、エネルギはU
HFからコンデンサ20に流れる。
てこの回路はフェーズ2に入る。
は生じない。
3に入る。
て、ダイオードDG1は比較的高速に導通する。回路
網、−UES、−UN、DG1、UZ、−UHFにおいて電流
フローが生じる。これにより、コンデンサ20が放電さ
れる:UZは大きな格納コンデンサCSのためにほとん
ど変化しないので、UESはUHFの上昇により降下する。
この場合、エネルギはUN、UHF、UESからUZに流れ
る。
大値を通過した後で、この回路はフェーズ4に入る。
は生じない。
ズ1に入るまで再び降下する。この場合、UHFが電圧U
ESと釣り合う時に再びダイオードDG4が導通し始め
る。
0′がその第2の接続端子によってブリッジ整流器18
の入力端子14に接続されている図2に破線で示された
変形実施例が相応するやり方で作動することは明らかで
ある。
数の実施例を示す。これらの実施例は全体としてガス放
電ランプのバラストにおいて本発明の回路原理を適用す
ることを目指している。当業者には明らかであるよう
に、本発明の回路原理は多数の他の分野にも適用でき
る。この結果、以下の実施例を限定されたものと見なし
てはならない。
ランジスタT1、T2を有するインバータ及び2つのト
ランジスタに対してアンチパラレルに接続されたフリー
ホイーリング・ダイオードDF1、DF2を含む実施例
を示す。これらの2つのトランジスタT1、T2の制御
はほんの概略的にしか示されていない。インダクタンス
Lは一方でランプ回路LKに接続され、他方で2つのト
ランジスタT1、T2と2つのフリーホイーリング・ダ
イオードDF1、DF2との間の接続点に接続されてい
る。このランプ回路LKの他方の接続端子は2つのカッ
プリング・コンデンサCK1、CK2の接続点に接続さ
れている。これら2つのカップリング・コンデンサCK
1、CK2は格納コンデンサCSに対して並列に接続さ
れている。エネルギ格納装置20はコンデンサとして実
現されている。図2の基本回路では高周波電圧源UHFと
して図示されている交流電圧源22は制御及び負荷回路
24の2つのトランジスタT1、T2の接続点28によ
って形成される。正反対の位相で動作されるこれら2つ
の電気的スイッチT1、T2の動作周波数は、交流電圧
源10の周波数に対して高い周波数、例えば50Hzに
対して50kHzである。すなわち、これら2つのトラ
ンジスタは交互にそれぞれほぼ10μsecでターンオン
される。接続端子28に接続されていないコンデンサ2
0の接続端子はブリッジ整流器18の入力端子16に接
続されている。
でブリッジ整流器18の入力端子16に接続され、他方
で接続端子28に接続されている。この接続端子28は
この実施例ではインダクタンスLとランプ回路LKとの
間に選択された。というのも、制御及び負荷回路24の
この箇所においてエネルギをポンピングするための高周
波電圧が取り出されるからである。
現される2つのエネルギ格納装置20a、20bを有す
る実施例を示す。一方のエネルギ格納装置20aはブリ
ッジ整流器18の一方の入力端子16に接続され、他方
のエネルギ格納装置20bはブリッジ整流器18の他方
の入力端子14に接続されている。これら2つのエネル
ギ格納装置はそれぞれの他方の接続端子によって高周波
電圧源として作用する接続端子28に接続されている。
例を示し、2つのエネルギ格納装置20a、20bは制
御及び負荷回路24の他の高周波電圧源に接続されてい
る。
場合、第1のエネルギ格納装置20aは高周波電圧源と
して作用する接続端子28aに、第2のエネルギ格納装
置20bは高周波電圧源として作用する接続端子28b
に接続されている。これらのエネルギ格納装置20a、
20bのそれぞれ他方の接続端子はブリッジ整流器18
の入力端子16乃至は入力端子14に接続されている。
ードDL1、DL2だけが拡張された実施例を示す。こ
れによって、接続端子28における高周波電圧は格納コ
ンデンサCSにクランプされることが実現される。これ
により、負荷からのリアクションが阻止され、高周波振
幅に関して一定の電圧が接続端子28において得られ
る。
実施例も2つのエネルギ格納装置20a、20bを有す
る。これら2つのエネルギ格納装置20a、20bはそ
れぞれ一方の接続端子によって接続端子28の高周波電
圧源に接続され、さらにそれぞれ他方の接続端子によっ
て一方でブリッジ整流器の入力端子16に他方でブリッ
ジ整流器の入力端子14に接続されている。
サCES及びコイルLESから成る直列回路を含んでい
る実施例を示す。
てエネルギ格納装置20のコンデンサCESとコイルL
ESとの間の接続点に2つのダイオードDS1a、DS
1bが接続されている実施例を示す。これら2つのダイ
オードDS1a、DS1bはそれぞれその第2の接続端
子によってブリッジ整流器の出力端子30、32に接続
されている。これは、同一の発明者によるDE1991
4505.9に記述された発明と本発明の技術思想を組
合せたものである。DE19914505.9の構成は
これにより本発明の開示に含まれる。
して本発明ではエネルギ格納装置は直接ブリッジ整流器
18の入力端子のうちの1つに接続されているので、こ
の場合コイルLESを通過する電流フロー方向の変化に
よって2つのダイオードDS1a、DS1bが必要とな
る。DE19914505.9の図3に図示されている
ように、本発明の技術思想は2つのエネルギ格納装置を
使用する場合に拡張できる。
コイルLESに接続されている2つのコンデンサCES
a、CESbを含み、このコイルLESはその他方の接
続端子によって高周波電圧源として作用する接続端子2
8に接続されている。一方のコンデンサCESaはその
コイルLESの反対側の接続端子によってブリッジ整流
器18の入力端子16に接続され、他方のコンデンサC
ESabはそのコイルLESの反対側の接続端子によっ
てブリッジ整流器18の入力端子14に接続されてい
る。これら2つのコンデンサCESa、CESbとコイ
ルLESとの接続点は2つのダイオードDS1a、DS
1bを介してブリッジ整流器18の出力端子30、32
に接続されている。
源10はそれぞれフィルタ12と直列に接続されてい
る。このフィルタ12は、一方で交流電圧源10から高
周波エネルギが取り出されることを阻止し、さらに他方
でこの交流電圧源に高周波エネルギが給電されることを
阻止することを任務としている。簡単な実施例では、こ
のフィルタは例えばインダクタとして実現できる。この
代わりに又は付加的にフィルタを交流電圧源10に対し
て並列にも配置でき、簡単な実現の場合にはコンデンサ
の使用が提案される。このようなフィルタは本発明のポ
ンプ回路のポンプ原理に影響を与えない。
な構成を組合せてさらに別の実施形態にすることができ
ることは明らかである。とりわけ有利には少なくともダ
イオードDG1及びDG2をいわゆる「高速ダイオー
ド」として構成する。
路の回路図である。
回路の回路図である。
の実施例の回路図である。
続端子に関して修正された実施例の回路図である。
て修正された実施例の回路図である。
関して修正された実施例の回路図である。
ブリッジ整流器の異なる入力側に接続された2つのエネ
ルギ格納装置を有する実施例の回路図である。
の電圧にクランプするための2つの付加的なダイオード
を有する実施例の回路図である。
置を有する実施例の回路図である。
含む、本発明の実施例の回路図である。
デンサを含み、しかし2つの付加的なダイオードを有す
る、実施例の回路図である。
入力側に接続されている、図11に比べて、第2のコン
デンサが付加された実施例の回路図である。
Claims (11)
- 【請求項1】 力率を補正するための回路であって、該
回路は、 第1の入力端子及び第2の入力端子(14、16)及び
第1の及び第2の出力端子(30、32)を有するブリ
ッジ整流器(18)を有し、前記第1の入力端子(1
4)と第2の入力端子(16)との間に交流電圧源(1
0)が配置可能であり、 制御及び負荷回路(24)を有し、 少なくとも1つのエネルギ格納装置(20;20a;2
0b)を有し、該エネルギ格納装置(20;20a;2
0b)の第1の接続端子は前記制御及び負荷回路(2
4)の接続端子(28)に接続されており、動作中にこ
の接続端子(28)において取り出すことができる信号
は前記交流電圧源(10)の出力信号よりもはるかに高
い周波数を有し、 格納コンデンサ(CS)を有する、力率を補正するため
の回路において、 前記格納コンデンサ(CS)は前記ブリッジ整流器(1
8)の前記出力端子(30、32)に対して並列に配置
されており、 前記少なくとも1つのエネルギ格納装置(20;20
a;20b)の第2の接続端子は前記ブリッジ整流器
(18)の2つの前記入力端子のうちの1つ(14;1
6)と接続されていることを特徴とする、力率を補正す
るための回路。 - 【請求項2】 エネルギ格納装置(20;20a;20
b)は少なくとも1つのインダクタンス(LES)及び
/又は少なくとも1つのコンデンサ(CES、CES
a、CESb)を含むことを特徴とする請求項1記載の
回路。 - 【請求項3】 制御及び負荷回路(24)の制御部分は
インバータ(T1、T2)を含むことを特徴とする請求
項1又は2記載の回路。 - 【請求項4】 制御及び負荷回路(24)の接続端子
(28)はインバータの2つの電気的スイッチ(T1、
T2)の接続点によって形成されていることを特徴とす
る請求項3記載の回路。 - 【請求項5】 回路は、ブリッジ整流器(18)の2つ
の入力端子のうちの1つ(14:16)に接続された第
1のエネルギ格納装置(20a)を有し、さらに前記ブ
リッジ整流器(18)のもう一つの入力端子(16:1
4)に接続された第2のエネルギ格納装置(20b)を
有することを特徴とする請求項1から4のうちの1項記
載の回路。 - 【請求項6】 複数のエネルギ格納装置(20a、20
b)は制御及び負荷回路(24)の同一の接続端子(2
8)に接続されていることを特徴とする請求項1から5
のうちの1項記載の回路。 - 【請求項7】 各エネルギ格納装置(20a、20b)
は制御及び負荷回路(24)の他の接続端子(28a、
28b)に接続されていることを特徴とする請求項1か
ら5のうちの1項記載の回路。 - 【請求項8】 制御及び負荷回路(24)の少なくとも
1つの接続端子(28)の電圧は格納コンデンサ(C
S)の電圧にクランプされていることを特徴とする請求
項1から7のうちの1項記載の回路。 - 【請求項9】 エネルギ格納装置はインダクタンス(L
ES)及び少なくとも1つのコンデンサ(CESa、C
ESb)を含み、各コンデンサ(CS、CESa、CE
Sb)は、その第1の接続端子によって前記インダクタ
ンス(LES)に接続され、さらにその第2の接続端子
によってブリッジ整流器(18)の2つの入力端子のう
ちの1つ(14:16)に接続されており、前記インダ
クタンス(LES)と前記各コンデンサ(CS、CES
a、CESb)との間の接続点はそれぞれダイオード
(DS1a、DS1b)を介して前記ブリッジ整流器
(18)の第1の及び第2の出力端子(30、32)に
接続されていることを特徴とする請求項1から8のうち
の1項記載の回路。 - 【請求項10】 ブリッジ整流器(18)の第1の入力
端子(14)と第2の入力端子(16)との間に少なく
とも1つのフィルタ(12)、とりわけローパスフィル
タが交流電圧源(10)に対して直列接続で及び/又は
並列接続で配置されていることを特徴とする請求項1か
ら9のうちの1項記載の回路。 - 【請求項11】 回路はガス放電ランプの動作のための
バラストの部分であることを特徴とする請求項1から1
0のうちの1項記載の回路。
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