RU2103845C1 - Gear to supply power and to initiate gaseous-discharge lamps - Google Patents
Gear to supply power and to initiate gaseous-discharge lamps Download PDFInfo
- Publication number
- RU2103845C1 RU2103845C1 RU97101892A RU97101892A RU2103845C1 RU 2103845 C1 RU2103845 C1 RU 2103845C1 RU 97101892 A RU97101892 A RU 97101892A RU 97101892 A RU97101892 A RU 97101892A RU 2103845 C1 RU2103845 C1 RU 2103845C1
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- terminal
- signal
- output
- power
- rectifier
- Prior art date
Links
Landscapes
- Circuit Arrangements For Discharge Lamps (AREA)
Abstract
Description
Изобретение относится к электротехнике и может быть использовано для питания и зажигания осветительных газоразрядных ламп. The invention relates to electrical engineering and can be used to power and ignite lighting gas discharge lamps.
Известно устройство для питания и зажигания газоразрядных ламп на базе резонансного инвертора, содержащее выпрямитель, три управляемых ключа, двухобмоточный дроссель (транс-реактор), четыре конденсатора, пять диодов, три резистора и схему управления, состоящую из трех формирователей импульсов, блока обработки информации и блока включения-выключения по естественному освещению [1]. A device for powering and igniting discharge lamps based on a resonant inverter, comprising a rectifier, three controlled keys, a double winding inductor (trans reactor), four capacitors, five diodes, three resistors and a control circuit consisting of three pulse shapers, an information processing unit, and on-off unit for natural lighting [1].
Известное устройство имеет следующие недостатки :
большие масса и стоимость из-за наличия высокочастотных и относительно высоковольтных конденсаторов;
наличие миганий (пауз тока) лампы с двойной частотой сети, обусловленных синусоидальной формой сетевого напряжения;
низкий коэффициент потребляемой мощности из-за импульсной формы потребляемого из сети тока;
низкий КПД из-за существенной реактивной мощности резонансного инвертора;
низкая надежность зажигания из-за отсутствия источника поджигающего импульса.The known device has the following disadvantages:
large mass and cost due to the presence of high-frequency and relatively high-voltage capacitors;
the presence of blinks (pauses in current) of the lamp with a double frequency of the network, due to the sinusoidal form of the mains voltage;
low coefficient of power consumption due to the pulse shape of the current consumed from the network;
low efficiency due to the significant reactive power of the resonant inverter;
low reliability of ignition due to the lack of an ignition pulse source.
Наиболее близким аналогом (прототипом) к изобретению является устройство для питания и зажигания газоразрядных ламп, содержащее выпрямитель, входом подключенный через сетевой фильтр к клеммам питания, три полупроводниковых управляемых ключа с односторонней проводимостью, двухобмоточный дроссель, три конденсатора, два диода, три резистора, три формирователя импульсов, выходами подключенные к входам соответствующих управляемых ключей, блок обработки информации, три выхода которого соединены с входами соответствующих формирователей импульсов, датчик среднего значения выпрямленного напряжения и выводы для подключения газоразрядной лампы, при этом первый конденсатор включен между выходными выводами выпрямителя, первый из которых соединен через первый упомянутый ключ с первым выводом первой обмотки дросселя, подключенным через второй упомянутый ключ к первому силовому выводу третьего управляемого ключа, первые выводы второго конденсатора, первого резистора и первого диода соединены между собой, второй выходной вывод выпрямителя подключен к первому выводу второго резистора, третий упомянутый ключ зашунтирован последовательно соединенными третьими резистором и конденсатором, причем диоды, первый и третий упомянутые ключи включены в проводящем направлении по отношению к полярности выходного напряжения выпрямителя [2]. The closest analogue (prototype) to the invention is a device for powering and igniting discharge lamps, comprising a rectifier, an input connected via a line filter to the power terminals, three semiconductor controlled keys with one-side conductivity, a two-winding inductor, three capacitors, two diodes, three resistors, three a pulse shaper, outputs connected to the inputs of the corresponding managed keys, an information processing unit, the three outputs of which are connected to the inputs of the respective shapers and pulses, the average value of the rectified voltage and the conclusions for connecting a discharge lamp, while the first capacitor is connected between the output terminals of the rectifier, the first of which is connected through the first mentioned key to the first output of the first inductor winding connected through the second mentioned key to the first power output of the third controlled key, the first terminals of the second capacitor, the first resistor and the first diode are interconnected, the second output terminal of the rectifier is connected to the first terminal of the second p of the resistor, the third key mentioned is shunted in series with the third resistor and capacitor, and the diodes, the first and third mentioned keys are connected in the conductive direction with respect to the polarity of the output voltage of the rectifier [2].
Недостатком прототипа являются
большие масса и стоимость из-за наличия высокочастотных и относительно высоковольтных конденсатора и трех силовых транзисторов;
низкий КПД из-за существенной реактивной мощности резонансного инвертора и последовательного двойного преобразования энергии;
отсутствие стабилизации потребляемой активной мощности при отклонении сетевого напряжения и при старении лампы (повышении напряжения горения);
отсутствие стабилизации амплитуды потребляемого тока в режиме разогрева лампы (близком к короткому замыканию);
низкая надежность зажигания из-за отсутствия его синхронизации с моментами максимумов сетевого напряжения;
возможность отказов из-за резонансных перенапряжений в режиме разогрева лампы и при коротких замыканиях в нагрузке.The disadvantage of the prototype are
large mass and cost due to the presence of high-frequency and relatively high-voltage capacitors and three power transistors;
low efficiency due to the significant reactive power of the resonant inverter and sequential double energy conversion;
lack of stabilization of the consumed active power when the mains voltage deviates and when the lamp ages (increasing the burning voltage);
lack of stabilization of the amplitude of the consumed current in the mode of heating the lamp (close to a short circuit);
low reliability of ignition due to the lack of synchronization with the moments of the maximum voltage;
the possibility of failures due to resonant overvoltages in the mode of heating the lamp and during short circuits in the load.
Задачей изобретения является создание пускорегулирующего аппарата (ПРА) для дуговых газоразрядных ламп со следующими характеристиками:
низкая стоимость комплектующих элементов (соизмеримая со стоимостью стандартного ПРА на базе низкочастотного балластного дросселя, компенсирующего конденсатора и тиристорного импульсного зажигающего устройства);
минимальная масса (в несколько раз ниже стандартного ПРА) и минимальное использование меди и электрической стали;
высокий КПД (0,92 - 0,95);
стабилизация потребляемой активной мощности и амплитуды потребляемого тока;
высокая надежность зажигания в широком диапазоне температур окружающей среды и при отклонениях параметров лампы и питающей сети;
высокая функциональная надежность в режимах, близких к холостому ходу и короткому замыканию.The objective of the invention is the creation of a ballast apparatus (PRA) for arc discharge lamps with the following characteristics:
low cost of component parts (commensurate with the cost of a standard ballast based on a low-frequency ballast choke, compensating capacitor and thyristor pulse ignition device);
minimum weight (several times lower than standard ballasts) and minimum use of copper and electric steel;
high efficiency (0.92 - 0.95);
stabilization of consumed active power and amplitude of the consumed current;
high reliability of ignition in a wide range of ambient temperatures and with deviations of the parameters of the lamp and the mains;
high functional reliability in the modes close to idling and short circuit.
Техническим результатомии изобретения является
снижение стоимости и массы элементов за счет исключения высокочастотного и высоковольтного резонансного конденсатора и снижения требований по частоте и напряжению для двух силовых транзисторов;
повышение КПД за счет снижения реактивной мощности и исключения последовательного двойного преобразования энергии;
стабилизация потребляемой активной мощности и амплитуды потребляемого тока при отклонении сетевого напряжения, при старении лампы (повышении напряжения горения) и в режиме разогрева лампы (близком к короткому замыканию);
повышение надежности зажигания за счет синхронизации его с моментами максимумов сетевого напряжения;
снижение вероятности отказов за счет исключения резонансных перенапряжений в режиме разогрева лампы и при коротких замыканиях в нагрузке.The technical result of the invention is
reducing the cost and mass of elements by eliminating the high-frequency and high-voltage resonant capacitor and reducing the requirements for frequency and voltage for two power transistors;
increased efficiency by reducing reactive power and eliminating sequential double energy conversion;
stabilization of the consumed active power and the amplitude of the consumed current when the mains voltage deviates, when the lamp ages (increasing the burning voltage) and in the lamp heating mode (close to short circuit);
improving the reliability of ignition due to its synchronization with the moments of the maximums of the mains voltage;
reduction in the probability of failures due to the exclusion of resonant overvoltages in the mode of lamp heating and during short circuits in the load.
Указанный технический результат обеспечивается тем, что устройство для питания и зажигания газоразрядных ламп, содержащее выпрямитель, входом подключенный через сетевой фильтр к клеммам питания, три полупроводниковых управляемых ключа с односторонней проводимостью, двухобмоточный дроссель, три конденсатора, два диода, три резистора, три формирователя импульсов, выходами подключенные к входам соответствующих управляемых ключей, блок обработки информации, три выхода которого соединены с входами соответствующих формирователей импульсов, датчик среднего значения выпрямленного напряжения и выводы для подключения газоразрядной лампы, при этом первый конденсатор включен между выходными выводами выпрямителя, первый из которых соединен через первый управляемый ключ с первым выводом первой обмотки дросселя, подключенным через второй управляемый ключ к первому силовому выводу третьего управляемого ключа, первые выводы второго конденсатора, первого резистора и первого диода соединены между собой, второй выходной вывод выпрямителя подключен к первому выводу второго резистора, третий управляемый ключ зашунтирован последовательно соединенными третьими резистором и конденсатором, причем диоды, первый и третий управляемые ключи включены в проводящем направлении по отношению к полярности выходного напряжения выпрямителя, снабжено пороговым элементом и измерителем среднего значения сигнала, входами подключенными к выводам второго резистора, пороговым датчиком напряжения питания, пороговым датчиком напряжения на втором конденсаторе, а вторая обмотка дросселя выполнена с промежуточным отводом, соединенным с одним из выводов для подключения газоразрядной лампы, другой вывод для подключения которой соединен с вторым выводом второго резистора и первым силовым выводом третьего управляемого ключа, вторым силовым выводом соединенного с вторым выводом второй обмотки дросселя, первый вывод которой подключен через второй диод к первому выводу первой обмотки дросселя, вторым выводом соединенной с вторым выводом первого диода, вторые выводы второго конденсатора и первого резистора соединены соответственно с первым и вторым выходными выводами выпрямителя, выходы датчика среднего значения выпрямленного напряжения, порогового элемента, порогового датчика напряжения на втором конденсаторе, измерителя среднего значения сигнала и порогового датчика напряжения питания подключены соответственно к первому, второму, третьему, четвертому и пятому входам блока обработки информации, при этом упомянутый блок выполнен с возможностью формирования длительного сигнала на своем первом выходе при совпадении сигналов на своих третьем и пятом входах, а снятия упомянутого сигнала с первого своего выхода при наличии сигнала на своем втором входе на определенный промежуток времени, формируемый в соответствии с сигналом рассогласования между заданным значением мощности и ее действительным значением, вычисленным как произведение сигналов на своих первом и четвертом входах, формирования сигнала на втором своем выходе в течение упомянутого промежутка времени при условии превышения упомянутым сигналом рассогласования заданного граничного значения мощности и формирования постоянного сигнала на своем третьем выходе при условии непревышения упомянутым сигналом рассогласования указанного заданного граничного значения мощности, причем второй упомянутый ключ включен в непроводящем направлении по отношению к полярности выходного напряжения выпрямителя. The specified technical result is ensured by the fact that the device for powering and igniting discharge lamps, comprising a rectifier, connected via an input filter to the power terminals, three semiconductor controlled keys with one-side conductivity, a two-winding inductor, three capacitors, two diodes, three resistors, three pulse shapers outputs connected to the inputs of the corresponding managed keys, an information processing unit, the three outputs of which are connected to the inputs of the corresponding pulse shapers s, the average value of the rectified voltage and the conclusions for connecting a discharge lamp, the first capacitor is connected between the output terminals of the rectifier, the first of which is connected through the first managed key to the first output of the first inductor winding connected through the second managed key to the first power output of the third controlled key, the first terminals of the second capacitor, the first resistor and the first diode are interconnected, the second output terminal of the rectifier is connected to the first terminal of the second rubber side, the third controlled key is shunted in series with the third resistor and capacitor, and the diodes, the first and third controlled keys are connected in the conducting direction with respect to the polarity of the output voltage of the rectifier, equipped with a threshold element and a mean signal meter, inputs connected to the terminals of the second resistor, threshold a voltage supply sensor, a threshold voltage sensor on the second capacitor, and the second inductor winding is made with an intermediate tap, connected with one of the terminals for connecting a discharge lamp, the other terminal for connecting to which is connected to the second terminal of the second resistor and the first power terminal of the third controlled key, the second power terminal connected to the second terminal of the second inductor winding, the first terminal of which is connected through the second diode to the first terminal the first inductor winding, the second terminal connected to the second terminal of the first diode, the second terminals of the second capacitor and the first resistor are connected respectively to the first and second output terminals the rectifier, the outputs of the sensor of the average value of the rectified voltage, the threshold element, the threshold voltage sensor at the second capacitor, the average signal meter and the threshold sensor of the supply voltage are connected respectively to the first, second, third, fourth and fifth inputs of the information processing unit, while the said unit is made with the possibility of forming a long signal at its first output when the signals coincide at its third and fifth inputs, and removing said signal from the first its output in the presence of a signal at its second input for a certain period of time, formed in accordance with the mismatch signal between the set power value and its actual value, calculated as the product of signals at its first and fourth inputs, generating a signal at its second output during the said period time provided that the said signal exceeds the mismatch of the specified boundary value of the power and the formation of a constant signal at its third output when ii exceedance said error signal of said predetermined power limit value, wherein said second key is included in the non-conducting direction with respect to the output voltage of the rectifier polarity.
На чертеже изображена принципиально-структурная схема устройства. The drawing shows a schematic structural diagram of a device.
Устройство содержит выпрямитель 1, подключенный входом через сетевой фильтр 2 к клеммам питания, три управляемых ключа 3 - 5 с односторонней проводимостью, двухобмоточный дроссель 6 с первой 7 и второй 8 обмотками, три конденсатора 9 - 11, два диода 12 и 13, три резистора 14 - 16, выводы 17 и 18 для подключения газоразрядной лампы и схему 19 управления, состоящую из трех формирователей 20 - 22 импульсов, блока 23 обработки информации, датчика 24 среднего значения выпрямленного напряжения, порогового элемента 25, порогового датчика 26 напряжения на втором конденсаторе, измерителя 27 среднего значения сигнала, порогового датчика 28 напряжения питания и порогового датчика 29 напряжения на первом управляемом ключе. Последние перечисленные шесть элементов подключены выходами соответственно к первому 30, второму 31, третьему 32, четвертому 33, пятому 34 и шестому 35 входам блока обработки информации. The device contains a rectifier 1 connected via an input through a line filter 2 to the power terminals, three controlled keys 3 - 5 with one-side conductivity, a double-winding inductor 6 with the first 7 and second 8 windings, three capacitors 9 - 11, two diodes 12 and 13, three resistors 14 - 16, conclusions 17 and 18 for connecting a discharge lamp and a control circuit 19, consisting of three drivers 20 to 22 pulses, an information processing unit 23, an average rectified voltage sensor 24, a threshold element 25, a threshold voltage sensor 26 at the second condensate a torus, a meter 27 of the average signal value, a threshold voltage sensor 28 and a threshold voltage sensor 29 on a first controlled key. The last six elements listed are connected by outputs to the first 30, second 31, third 32, fourth 33, fifth 34 and sixth 35 inputs of the information processing unit, respectively.
Первый конденсатор 9 и последовательно между собой соединенные второй конденсатор 10 с первым резистором 14 подключены к выходным выводам выпрямителя 1, второй из которых (минусовой) соединен с первым выводом второго резистора 15, а первый (плюсовой) - через первый управляемый ключ 3 - с первым выводом первой обмотки 7 дросселя 6 и с первым силовым выводом второго управляемого ключа 4, второй силовой вывод которого соединен с первым силовым выводом третьего управляемого ключа 5, зашунтированного последовательно между собой соединенными третьими конденсатором 11 и резистором 16. Диоды 12 и 13, первый 3 и третий 5 управляемые ключи включены в проводящем направлении по отношению к полярности выходного напряжения выпрямителя, а второй управляемый ключ 4 - в непроводящем. Вторая обмотка 8 дросселя 6 выполнена с промежуточным отводом, соединенным с одним 17 из выводов для подключения газоразрядной лампы, другой вывод 18 для подключения которой соединен с вторым выводом второго резистора 15 и с точкой соединения силовых выводов второго 4 и третьего 5 управляемых ключей, к другим силовым выводам которых соответственно подключены через второй диод 13 второй и непосредственно первый выводы второй обмотки 8 дросселя 6. Второй вывод первой обмотки 7 дросселя через первый диод 12 подключен к точке соединения второго конденсатора 10 и первого резистора 14. Три выхода блока 23 обработки информации соединены с входами соответствующих формирователей 20 - 22 импульсов. Пороговый элемент 25 и измеритель 27 среднего значения сигнала своими входами подключены к второму резистору 15. The first capacitor 9 and the second capacitor 10 connected in series with each other with the first resistor 14 are connected to the output terminals of the rectifier 1, the second of which (minus) is connected to the first output of the second resistor 15, and the first (plus) is connected through the first controlled key 3 to the first the output of the first winding 7 of the inductor 6 and with the first power output of the second managed key 4, the second power output of which is connected to the first power output of the third managed key 5, shunted sequentially interconnected by third a capacitor 11 and a resistor 16. The diodes 12 and 13, the first 3 and third 5 controlled keys are included in the conductive direction with respect to the polarity of the output voltage of the rectifier, and the second controlled key 4 is non-conductive. The second winding 8 of the inductor 6 is made with an intermediate outlet connected to one of 17 terminals for connecting a gas discharge lamp, the other terminal 18 for connecting which is connected to the second terminal of the second resistor 15 and to the connection point of the power terminals of the second 4 and third 5 controlled keys to other the power terminals of which are respectively connected through the second diode 13, the second and directly the first conclusions of the second winding 8 of the inductor 6. The second output of the first winding 7 of the inductor through the first diode 12 is connected to the connection point of the second cond the sensor 10 and the first resistor 14. The three outputs of the information processing unit 23 are connected to the inputs of the respective pulse shapers 20-22. The threshold element 25 and the meter 27 of the average value of the signal are connected by their inputs to the second resistor 15.
В качестве первого управляемого ключа 3 используется относительно высокочастотный транзистор, который может быть зашунтирован резистивно-конденсаторной цепочкой для снижения коммутационных потерь, а в качестве второго 4 и третьего 5 - низкочастотные транзисторы или тиристоры. Выводы первой 7 и второй 8 обмоток дросселя 6, соединенные соответственно с анодом и катодом второго диода 13, являются одноименными. As the first controlled key 3, a relatively high-frequency transistor is used, which can be shunted by a resistive-capacitor circuit to reduce switching losses, and as the second 4 and third 5, low-frequency transistors or thyristors. The findings of the first 7 and second 8 windings of the inductor 6, connected respectively to the anode and cathode of the second diode 13, are of the same name.
Вход датчика 24 среднего значения выпрямленного напряжения подключен к выходным выводам выпрямителя 1, вход порогового датчика 26 напряжения на втором конденсаторе - к второму конденсатору 10, вход порогового датчика 28 напряжения питания - к клеммам питания, а вход порогового датчика 29 напряжения на первом управляемом ключе - к силовым выводам этого ключа 3. The input of the sensor 24 of the average value of the rectified voltage is connected to the output terminals of the rectifier 1, the input of the threshold voltage sensor 26 on the second capacitor to the second capacitor 10, the input of the threshold sensor 28 of the supply voltage to the power terminals, and the input of the threshold voltage sensor 29 on the first controlled key to the power terminals of this key 3.
Блок 23 обработки информации выполнен с возможностью формирования длительного сигнала на своем первом выходе при совпадении сигналов на своих третьем 32 и пятом 34 входах, а также снятия упомянутого сигнала со своего первого выхода при наличии сигнала на своем втором 31 входе на определенный промежуток времени, формируемый в соответствии с сигналом рассогласования между заданным значением мощности и ее действительным значением, вычисляемым как произведение сигналов на своих первом 30 и четвертом 33 входах, формирования сигнала на своем втором выходе в упомянутом определенном промежутке времени после снятия сигнала со своего первого выхода при условии превышения упомянутым сигналом рассогласования заданного граничного значения мощности или при появлении сигнала на своем шестом входе, а также формирования постоянного сигнала на своем третьем выходе при условии непревышения упомянутым сигналом рассогласования указанного заданного граничного значения мощности. The information processing unit 23 is configured to generate a long signal at its first output when the signals coincide at its third 32 and fifth 34 inputs, as well as to remove said signal from its first output when there is a signal at its second 31 input for a certain period of time, formed in according to the mismatch signal between the set power value and its actual value, calculated as the product of the signals at its first 30 and fourth 33 inputs, generating a signal at its second ohm output in the aforementioned specified period of time after the signal has been taken from its first output, provided that the said signal mismatches the specified limit value of power or when the signal appears on its sixth input, as well as the formation of a constant signal at its third output, provided that the specified signal does not exceed the specified mismatch boundary value of power.
Устройство работает следующим образом. The device operates as follows.
При включении питания от сети переменного тока происходит зарядка первого 9 и второго 10 конденсатора. При достижении напряжением на последнем заданного уровня, фиксируемого пороговым датчиком 26, а также при заданном уровне питающего напряжения, фиксируемом с помощью порогового датчика 28, блок 23 обработки информации подает включающий длительный сигнал на вход первого формирователя 20 импульсов. При этом включается первый управляемый ключ 3. Второй конденсатор 10 импульсно (в течение 0,5 - 2 мкс) разряжается через диод 12 на первую обмотку 7 дросселя 6, вызывая на выводах нижней части его второй обмотки 8 высоковольтную ЭДС индукции, подводимую к лампе через конденсатор 11 и резистор 16 и достаточную для пробоя ее межэлектродного промежутка и зажигания с помощью тока, нарастающего по цепи 1-3-13- верхняя часть 8- лампа - 15. На первом этапе, пока дуговая горелка лампы не нагрелась, напряжение на ней после зажигания становится относительно малым, что приближает режим начала разогрева лампы к режиму короткого замыкания. Нарастание тока зажженной лампы сдерживается индуктивностью верхней части второй обмотки 8 дросселя 6 (трансреактора). При достижении током лампы заданной максимальной величины, фиксируемой пороговым элементом 25, на определенный промежуток времени паузы τ блок 23 обработки информации снимает упомянутый длительный сигнал с входа первого формирователя 20 импульсов и формирует сигнал на втором своем выходе, включающий через второй формирователь 21 второй управляемый ключ 4. Происходит кратковременное (на время τ ≃ 5 ... 50 мкс) выключение первого управляемого ключа 3 и включение второго управляемого ключа 4. После этого, согласно закону сохранения полного потокосцепления, энергия, запасенная в верхней части второй обмотки 8 дросселя 6 частично разряжается в лампу через второй управляемый ключ 4 и второй диод 13. По прошествии времени паузы τ блок 23 обработки информации вновь включает через первый формирователь 20 импульсов первый управляемый ключ 3. Однако теперь и далее второй конденсатор 10, успевший зарядиться за время τ лишь до незначительной величины через высокоомный первый резистор 14, практически не оказывает влияния на работу устройства. Далее вышеуказанные нарастания и убывания тока лампы с одной полярностью (пульсации) периодически повторяются. При этом напряжение горения лампы постепенно повышается по мере разогрева ее горелки; причем при многофазной питающей сети оно не превышает нижнего уровня пульсирующего выпрямленного напряжения, а при однофазной сети и при относительно малой емкости первого конденсатора 9 при разогретой лампе оно будет превышать уровень выпрямленного напряжения в течение существенной части периода питающего напряжения. Упомянутый промежуток времени паузы τ формируется в соответствии с сигналом рассогласования между заданным номинальным значением мощности Pн и ее действительным (текущим) значением P, регулярно вычисляемым как произведение сигналов на первом 30 и четвертом 33 входах блока 23 обработки информации, пропорциональными средним значениям выпрямленного напряжения Uср и тока Iср соответственно, т.е.When you turn on the AC power, the first 9 and second 10 capacitors are charged. When the voltage at the last reaches the predetermined level detected by the threshold sensor 26, as well as at a predetermined supply voltage level detected by the threshold sensor 28, the information processing unit 23 supplies a continuous signal to the input of the first pulse shaper 20. In this case, the first controlled switch 3 is turned on. The second capacitor 10 is pulsed (within 0.5 - 2 μs) discharged through the diode 12 to the first winding 7 of the inductor 6, causing the high-voltage induction EMF supplied to the lamp through the terminals of the lower part of its second winding 8 a capacitor 11 and a resistor 16 and sufficient for the breakdown of its interelectrode gap and ignition with the help of a current increasing along the circuit 1-3-13- the upper part 8 is a lamp - 15. At the first stage, while the arc torch of the lamp is not heated, the voltage across it the ignition becomes relatively small that о brings the lamp warm-up start mode closer to the short circuit mode. The increase in the current of the lit lamp is constrained by the inductance of the upper part of the second winding 8 of the inductor 6 (transreactor). When the lamp current reaches the specified maximum value, fixed by the threshold element 25, for a certain period of time pause τ, the information processing unit 23 removes the aforementioned long-term signal from the input of the first pulse shaper 20 and generates a signal at its second output, including a second controlled key 4 through the second shaper 21 Short-term (for a time τ ≃ 5 ... 50 μs), the first managed key 3 is turned off and the second managed key 4 is turned on. After that, according to the law of conservation of full flow coupling, the energy stored in the upper part of the second winding 8 of the inductor 6 is partially discharged into the lamp through the second controlled switch 4 and the second diode 13. After a lapse of time p, the information processing unit 23 again switches on the first controlled switch 3 through the first pulse shaper 20, however and then the second capacitor 10, which had time to charge in time τ only to an insignificant value through the high-impedance first resistor 14, practically does not affect the operation of the device. Further, the above increases and decreases in the lamp current with one polarity (ripple) are periodically repeated. At the same time, the burning voltage of the lamp gradually rises as its torch warms up; moreover, with a multiphase supply network it does not exceed the lower level of the pulsating rectified voltage, and with a single-phase network and with a relatively small capacity of the first capacitor 9 with a heated lamp, it will exceed the level of the rectified voltage for a substantial part of the period of the supply voltage. The mentioned pause time interval τ is formed in accordance with a mismatch signal between a given nominal power value P n and its actual (current) value P, regularly calculated as the product of signals at the first 30 and fourth 33 inputs of the information processing unit 23, proportional to the average values of the rectified voltage U cf and current I cf, respectively, i.e.
P=Uср•Iср,
например, по линейному закону
τ = τ0 - K(Pн- P),
где К - коэффициент пропорциональности (усиления);
τ0 - постоянная пауза, соответствующая номинальной мощности.P = U av • I av ,
e.g. linear law
τ = τ 0 - K (P n - P),
where K is the coefficient of proportionality (gain);
τ 0 is a constant pause corresponding to the rated power.
В начальной стадии разогрева лампы среднее значение потребляемого от выпрямителя тока Iср мало и соответственно мало текущее значение мощности P. Поэтому сигнал рассогласования Pн-P превышает заданное граничное значение мощности Pср, соответствующее переходу от переходного (холодного) состояния лампы к рабочему (горячему)
Pн-P>Pгр.At the initial stage of lamp heating, the average value of current consumed from the rectifier I cf is small and, accordingly, the current power value P is small. Therefore, the mismatch signal P n -P exceeds a predetermined boundary value of power P cf corresponding to the transition from the transition (cold) state of the lamp to working (hot )
P n -P> P gr .
Это превышение является достаточным условием для формирования сигнала на втором выходе блока 23. This excess is a sufficient condition for the formation of a signal at the second output of block 23.
По мере разогрева лампы величины Iср и P нарастают, а величина рассогласования Pн-P снижается, достигая граничного значения Pгр. Начиная с момента, когда выполняется условие
Pн-P≤Pгр,
блок 23 обработки информации формирует постоянный сигнал на своем третьем выходе, что приводит к подаче сигнала на вход третьего формирователя 22 импульсов и включению третьего управляемого ключа 5.As the lamp heats up, the values of I cf and P increase, and the value of the mismatch P n -P decreases, reaching the boundary value of P gr . Starting from the moment the condition is met
P n -P≤P gr
the information processing unit 23 generates a constant signal at its third output, which leads to the supply of a signal to the input of the third pulse shaper 22 and the inclusion of the third managed key 5.
Если к моменту очередного включения первого управляемого ключа 3 напряжение на входе выпрямителя 1 недостаточно для компенсации падения напряжения на лампе, то ток будет развиваться по цепи 1-3-13-8-5-15, а спадать по цепи по цепи нижняя часть 8-5 - лампа. При этом некоторое время в начальной части полупериода напряжения питания лампа будет питаться пульсирующим однополярным током, пока выпрямленное напряжение не достигнет уровня, способного компенсировать падение напряжения на лампе и запереть второй управляемый ключ 5 обратным напряжением. Во временном промежутке, когда выполняется последнее условие, ток лампы регулярно сначала нарастает по цепи 1-3-13- верхняя часть 8 - лампа - 15, а затем изменяет направление, протекая по цепи нижняя часть 8-5- лампа, в соответствии с законом сохранения полного потокосцепления дросселя. If by the moment of the next switching on of the first controlled switch 3, the voltage at the input of the rectifier 1 is not enough to compensate for the voltage drop across the lamp, then the current will develop along the circuit 1-3-13-8-5-15, and the lower part 8- fall along the circuit along the circuit 5 - lamp. At the same time, for some time in the initial part of the half-cycle of the supply voltage, the lamp will be fed with a pulsating unipolar current until the rectified voltage reaches a level capable of compensating for the voltage drop across the lamp and lock the second controlled switch 5 with reverse voltage. In the time period when the last condition is fulfilled, the lamp current regularly first rises along the circuit 1-3-13 - the upper part 8 is the lamp - 15, and then changes direction, the lower part 8-5- lamp flows along the circuit, in accordance with the law maintaining full throttle flux linkage.
Соотношение между числами витков верхней и нижней частей второй обмотки 8 дросселя 6 выбирается таким образом, чтобы среднее значение тока лампы за период сетевого напряжения было равно нулю. Этим исключается катафорезное снижение светового потока лампы и перегрузка одного из ее электродов. The ratio between the number of turns of the upper and lower parts of the second winding 8 of the inductor 6 is selected so that the average value of the lamp current for the period of the mains voltage is zero. This eliminates cataphoretic decrease in the luminous flux of the lamp and overload of one of its electrodes.
В процессе работы блок 23 обработки информации производит регулирование величины паузы τ согласно принципу стабилизации потребляемой мощности с помощью отрицательной обратной связи. При указанном алгоритме стабилизации потребляемая устройством (лампой) активная мощность остается постоянной при отклонениях напряжения питающей сети и при старении лампы (изменении ее напряжения горения). In operation, the information processing unit 23 controls the amount of pause τ according to the principle of stabilization of power consumption using negative feedback. With the indicated stabilization algorithm, the active power consumed by the device (lamp) remains constant during deviations of the supply voltage and during aging of the lamp (change in its burning voltage).
В заключение рассмотрим режим холостого хода, который может наступить при включении первого 3 и третьего 5 управляемых ключей при наличии неисправной лампы, а также после кратковременного выключения устройства или цепи питания при горячей лампе. В указанном режиме после включения первого 3 и третьего 5 управляемых ключей ток нарастает по вышеуказанной цепи 1-3-13-8-5-15, а начиная спадать после выключения ключа 3, вызывает перенапряжение на второй обмотке 8 дросселя 6, а следовательно, и на первом управляемом ключе 3. В этом случае по сигналу порогового датчика 29 напряжения на первом управляемом ключе блок 23 обработки информации блокирует подачу постоянного включающего сигнала на вход первого формирователя 20 импульсов, подает включающий импульсный сигнал на вход второго формирователя 21 импульсов, включая ключ 4 и закорачивая обмотку 8 дросселя 6, и осуществляет возврат к начальному включению. При этом оставшаяся энергия второй обмотки 8 дросселя 6 рассеивается в ее собственном активном сопротивлении, а ее ток спадает по цепи 8-5-4-13. In conclusion, we consider the idling mode that can occur when the first 3 and third 5 controlled keys are turned on in the presence of a faulty lamp, and also after a short shutdown of the device or the power circuit with a hot lamp. In this mode, after turning on the first 3 and third 5 controlled keys, the current increases along the above circuit 1-3-13-8-5-15, and starting to fall off after turning off the key 3, causes overvoltage on the second winding 8 of the inductor 6, and therefore on the first controlled key 3. In this case, according to the signal of the threshold voltage sensor 29 on the first controlled key, the information processing unit 23 blocks the supply of a constant switching signal to the input of the first pulse shaper 20, and supplies a switching pulse signal to the input of the second shaper 21 mpulsov including key 4 and shorting the choke coil 8, 6, and returns to the initial inclusion. In this case, the remaining energy of the second winding 8 of the inductor 6 is dissipated in its own active resistance, and its current decreases along the circuit 8-5-4-13.
Claims (1)
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| RU97101892A RU2103845C1 (en) | 1997-02-14 | 1997-02-14 | Gear to supply power and to initiate gaseous-discharge lamps |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| RU97101892A RU2103845C1 (en) | 1997-02-14 | 1997-02-14 | Gear to supply power and to initiate gaseous-discharge lamps |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| RU2103845C1 true RU2103845C1 (en) | 1998-01-27 |
| RU97101892A RU97101892A (en) | 1998-04-20 |
Family
ID=20189740
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| RU97101892A RU2103845C1 (en) | 1997-02-14 | 1997-02-14 | Gear to supply power and to initiate gaseous-discharge lamps |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| RU (1) | RU2103845C1 (en) |
-
1997
- 1997-02-14 RU RU97101892A patent/RU2103845C1/en active
Non-Patent Citations (1)
| Title |
|---|
| 1. Силовые полупроводниковые приборы. /Пер. с англ. под ред. В.В.Токарева. Изд. первое. - Воронеж: ТОО МП "Элист", 1995, с.401, рис.13. 2. Там же, с.600, рис.10. * |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| US6724152B2 (en) | Lighting control system with variable arc control including start-up circuit for providing a bias voltage supply | |
| US5396155A (en) | Self-dimming electronic ballast | |
| AU567769B2 (en) | Minimization of harmonic contents for mains operated switching regulator. | |
| US4965493A (en) | Electric arrangement for igniting and supplying a gas discharge lamp | |
| US4963795A (en) | Step-controllable electronic ballast | |
| US5341067A (en) | Electronic ballast with trapezoidal voltage waveform | |
| JP2003217888A (en) | Discharge lamp lighting device | |
| US4167689A (en) | Solid state lamp ballast | |
| EP1859658A2 (en) | A method and a circuit arrangement for operating a high intensity discharge lamp | |
| RU2103845C1 (en) | Gear to supply power and to initiate gaseous-discharge lamps | |
| US6181085B1 (en) | Electronic ballast with output control feature | |
| EP0739154B1 (en) | Supply circuit for gas discharge lamps | |
| JP2001211658A (en) | Halogen power converter having complementary switch | |
| KR0169164B1 (en) | Rapid start type fluorescent lamp starting circuit | |
| WO1999012399A1 (en) | Electronic ballast | |
| US5146139A (en) | Controllable gas discharge lighting system | |
| US4048543A (en) | Discharge lamp operating circuit | |
| JP4353809B2 (en) | Circuit layout | |
| US7053564B2 (en) | Ballast for a discharge lamp | |
| RU2101886C1 (en) | Electronic device for feeding and starting gaseous-discharge lamps | |
| CN101213883A (en) | Device and method for operating a high-pressure discharge lamp | |
| RU45887U1 (en) | EXTERIOR LIGHTING INSTALLATION CONTROL DEVICE | |
| RU83166U1 (en) | ELECTRONIC START-UP CONTROL UNIT FOR DISCHARGE LAMPS | |
| SU1683186A1 (en) | Device for ignition and power supply of luminescent lamp | |
| RU2267871C2 (en) | Device for powering and lighting a high pressure gas-discharge lamp |