SU1507215A3 - Статический преобразователь частоты дл питани газоразр дной лампы с резонансным зажиганием - Google Patents

Abstract

Изобретение относитс  к электротехнике. Целью изобретени   вл етс  повышение надежности путем защиты преобразовател  при незажигании газоразр дной лампы, а также обеспечение автоматического повторного запуска преобразовател  после установки исправной лампы. Дл  отключени  преобразовател  при длительном незажигании лампы служит бистабильное устройство с удерживающей цепью, в которую включен один из самокал щихс  электродов лампы. Бистабильное устройство срабатывает при длительном нахождении контура в режиме резонанса и отключает преобразователь. При замене лампы состо ние отключени  автоматически прекращаетс  и работа преобразовател  продолжаетс  без необходимости отключени  всей осветительной установки. 1 з.п. ф-лы, 2 ил.

Description

Изобретение относитс  к электротехнике и может быть использовано дл  питани  газоразр дных ламп с самока- л щимис  электродами.

Цель изобретени  - повышение надежности путем заи1ить от перегрузки при незажигании газоразр дной лампы, а также обеспечение автоматического повторного зппуска преобразовател  после установки исправной лампы.

На фиг.1 представлено предлагаемое изобретение с одной ламкой; на фиг.2 - то же, с двум  лампами.

Статический преобразователь часто- а-ы дл  питани  газоразр дной лампы 1 (фиг.1) содержит инвертор в виде

цвух управл емых коммутирующих элементов - транзисторов 2 и 3, первый и второй выходные выводы которого св заны через первую 4 и вторую 5 эл-зктрические цепи с основными 6 и 7 выводами дл  подключени  электродов лампы 1, в электрическую цепь 5 включены .дроссель 8 резонансного контура , конденсатор 9 и первична  обмотка 10 трансформатора с насыщением , бистабильное устройство 11 с выходным выключателем - тиристором 12, выходом подключенным к входу транзистора 3. Между дополнительными выводами 13 и 14 дл  подключени  электродов лампы включен конденсатор 15

сд

о - |С

ел

см

3150721

резонансного контура. Блок формировани  импульсов упраплени  инвертором представл ет собой трансформатор с вторичными 16-18 и первичной 10 об- мотками. Резистор 19 и конденсатор 20 включены параллельно и подключены через диск 21 к включающему входу би- стабильного устройства 11, а через диод 22 и резистор 23 - к обмотке 18 |g трансформатора. Транзисторы 2 и 3 соединены последовательно между входными выводами инвертора. Удерживающий вход бистабильного устройства 1 1 включен между вторым входным выводом ij 24 инвертора и выводом 13 дл  подклю- , чени  электрода лампы. Диск 25 и пусковой конденсатор 26 включены параллельно управл ющему переходу транзистора 3, причем один из выводов пус- 20 кового конденсатора 26 св зан с выводом 13 дл  подключени  электрода лампы, а другой - с входным Шмподом 24 инвертора. Вход инвертора соединен с зар дным конденсатором 27 и через 25 зар дный дроссель 28 и диод 29 с выходом двухполупериодного выпр мител  30. Транзисторы 2 и 3 шунтированы обратными диодами 31 и 32. Между объединенными выводами зар дного дроссе- ЗО л  28 и диода 29 с одной стороны и выходным выводом 33 инвертора включен зар дный тиристор 34 с блоком 35 управлени . Зар дный тиристор 34 управл етс  синхронно с коммутационными процес- -. сами инвертора. Дл  этого его вход управлени  включен через диск 36 параллельно конденсатору 37 задержки, который, с одной стороны, включен через разр дный диод 38 параллельно Q транзистору 2 и, с другой стороны, присоединен через транзистор 3, регулируемое разр дное сопротивление 39 и разв зывающий диод 40 к источнику управл юп(его напр жени . Послед- . НИИ состоит из управл ющего транзистора 41 и соединенного параллельно с ним накопительного конденсатора 42, который вместе с диодом 43 н делительным конденсатором 44 образует делитель напр жени , который включен параллельно транзистору 3 и в соответствии с этим периодически зар жаетс  через транзистор 2 и разр жаетс  через транзистор 3, Подобным образом на конденсаторе 42 воз.ни- кает практически без потерь низкое рабочее напр жение, получаемое на основе высокого напр жени  на зар д50

э

, 0 5 О Q

0

э

54

лом конденсаторе 27, с ог раничеиием его величины с помощью полупроводникового стабилитрона 45, который одновременно дл  разр да конденсатора 44, Конденсг1торы 42 и 44 ограничивают одновременно пот ышенис напр жени  на транзисторе 3, обеспечива  тем самым разгрузку при отключении. Параллел ьно управл ющему переходу тиристора 34 включен резистор 46. Вход управлени  транзистора 41 присоединен через стабилитрон 47 к резис- тивно-емкостному звену из резистора 48 и конденсатора 49 (последнее через диод 50, резисторы 51 и 52 включено параллельно выпр мителю 30), а так- же через диод 53 и резистор 54 - к зар дному конденсатору 27. Можно присоединить конденсатор 49 через резистор 54 и параллельно ему через резистор 55 и конденсатор 56 непосредственно к конденсатору 2/. Пусковой конденсатор 8 присоединен через резисто- .ры 57 и 58 и электрод лампы к зар дному конденсатору 27, а через диод 59 - к выходному выводу 33 инвертора. Параллельно транзистору 2 подключен конденсатор 60. Я)тключаю1ца  обмотка 18 присоединена также через диод 61 параллельно тиристору 12.

На фиг.2 представлено предлагаемое изобретение с двум  лампами 1 и 62, соединенными с входными выводами инвертора 24 и 63, Лампа 62 имеет конденсатор 64 и дроссель 65 резонансного контура, разв зывающий диод 66. Параллельно дроссел м 8 и 65 и первичной обмотке 10 трансформатора включены делители 67 и 68 напр жени . Дл  защиты от перенапр жени  уста- нонлены диоды б9 и 70. Между выходом бистабильного устрсзйстпа 1 1 и диодами 22 и 66 включен диод 71. Между электродом лампы 62 и входным выводом 63 инвертора включен дополнительный резистор 72.

Транзистор с насыщением имеет две вторичные обмотки .17 и 16, а таюке отключающую обмотку 18, вторичные обмотки 17 и 16 включены в цепи управлени  транзисторов 3 и 2 так, что последние управл ютс  поочередно в течение времени перемагничипани  трансформатора с насыщением. С этой целью трансформатор с насыщением рассчитан так, чтобы определ ема  им рабоча  частота инвертора немного превышала резонанс)ую частоту после515072

довательного резонансного контура. Благодар  этому возникают паузы между двум  последопательными управл ю- цими импульсами, что позвол ет исключить возможность одновременно возникновени  провод щего состо ни  первичного и вторичного транзисторов и тем самым короткого замыкани  на- пр жени  на зар дном конденсаторе 27. «Q Дл  проведени  тока во врем  одновременного запирани  обоих транзисторов параллельно каждому транзистору предусмотрены диоды 32 и 31 обратного тока. В период пребывани  с транзистора 3 в провод щем состо нии напр жение зар дного конденсатора 27 подано в цепь нагрузки, что приводит к зар дке колебательного конденсатора 9. После запирани  транзис- 20 тора 3 ток проходит через цепь нагрузки под действием дроссел  8 последовательного резонансного контура через диод 31 обратного тока, пока не перейдет в провод щее состо ние 2 транзистор 2. После этого .конденсатор 9 разр жаетс  через транзиотор 2 и цепь нагрузки до момента его запирани . После этого ток нагрузки пропускаетс  в том же направлении ,,, через зар дный ко}|де сатор 27 и диод 32 обратного тока до момента нового перехода транзистора 3 в .провод щее состо ние,

Энерги , ис-лученил  от зар дного конденсатора 27 во врем  работы ий- 5 вертора, подводитс  к конденсатору от выпр мител  30 через з.- .р дный дроссель 28 и зар дный диод 29.Дл  этого (фиг.1) предусмотрен зар дный выключатель и последовательно вклю- ченньгх транзистора 3 и зар дного тиристора 34. Зар дный дроссель 28 BKJH04eH через зар дльи выключатель параллельно пыирлмителю 30. Зар дный тиристор 34 предстагш ет собой предпочтительно испо. гнсние, которое не запираетс  в обратном направлении , а имеет диодную характеристику. В этом случае отпадает необходимость в диоде 31 обратного тока, как как его функции принимают на себ  зар дный тиристо р 34, включенный последовательно с зар д}1ым диодом 29.

Отпирание зар дного тиристора 34 возможно только в период пребывани  - транзистора 3 инвертора в провод - шем состо нии. В соответствии с этим он включаетс  с задержкой после мо40

45

50

«Q с 20 2 ,,,

5

-

0

5

0

136

мента перехода транзистора 3 в провод щее состо ние. До нового запирани  транзистора 3 зар дный дроссель

28находитс  под напр жением полуволны выпр мител  30, принима  энергию , которую отдает после запирани  транзистора 3 через зар дный диод

29зар дному конденсатору 27 или присоединенному к нему инвертору и его потребител м. Зар д и разр д зар дного дроссел  28 протекает тем самым синхронно с коммутационньми процессами инвертора, который совер- шает, колебани , например, с частотой 40 кГц. В соответствии с этим зачастую зар дный дроссель 28 успевает зар дитьс  и iзp дитьc  в течение одной полуволны поступающего от выпр мител  30 напр жени  полуволны. Имнульсы тока преобразуют с помощью фильтра перед выпр мителем в имеющий примерно синусоидальный харг-ктер ток сети, причем фильтр может быь вз т относительно малым -благодар  высокой частоте включени .

Зар дка зар дного дроссел  28 всегда происходит относительно мгновенного значени  напр жени  полуволны , чем и объ сн етс  соответст- Byic: :e изменение нарастани  зар дного тока. Напротив, дл  разр да дроссел  28 определ ющей  вл етс  в каждом случае разность мелсду мгновенным значением напр жени  полувол- III.; и практически стабил1 1ь:м напр жением на зар дном конденсаторе 27, та1ч что более продолжительное врем  разр да соответствует максимальному мгновенному значению. Коэффициент заг1олне1П1  продолжительности включени  зар дного выключател  относительно периода зависит от задержкиj времени поджигани  зар дного тиристора 34 относительно точки перехода транзистора 3 в провод щее состо ние и должен выбиратьс  в принципе так, чтобы максимальна  энерги ,накапливаема  зар дным дросселем,т.е. к моменту максимальной величины напр жени  полуволны - перед следующим циклом зар да, могла полностью разр дитьс  через зар дный диод 29. Лишь в этом случае при поджигании зар дного тиристора 34 будет отсутствовать обратный ток через зар дный диод 29 и тем самым будет обеспечиватьс  коммутаци  без потерь зар дного тиристора, лишь в этом случае может быть достигнут выбор миин- мальмьгх размеров зар дного дроссел . В период пребывани  транзистора 2 в провод щем состо нии происход т быстрое запирание зар дного тиристора 34 через резистор 46 и разр д конденсатора 37 через диод 38. Его зар д начинаетс  с некоторого определенного потенциала вместе с нача- лом перехода транзистора 3 в .провод щее состо ние. С этого момента на- |Копительный конденсатор 42 разр жаетс  через диод 40, резистор 39, транзистор 3 на конденсатор 37, на- пр жение которого по прошествии устанавливаемого с помощью резистора 39 времени задержки достигает величины , при которой диск 36 переходит в провод щее состо ние, зажига  за- р дный тиристор 34, Такое простое синхронизированное управление зар дным тиристором достигаетс  Гътагода- р  тому, что конденсатор 37 задержки находитс  при более высоком потен- циале, чем накопительный конденсатор 42.

На накопительном конденсаторе 42 приложено в основном стабильное рабочее напр жение, которое обеспечивает также посто нство продолжительности задержки. Св занные с этим различные по продолжительности значени  времени зар да зар дного дроссел  привод т , однако, к отклонению посту- пающего от сети переменного напр жени  тока от синусоидальной формы, которое тем больше, чем меньиге разность между напр же 1ием на зар дном конденсаторе и максимальной пеличи- ной напр жени  полуволны выпр мител . В результате ток сети к нача.чу и к концу каждо) полуволны немного меньше, а в средней части 1 еС1солько больше, чем это имеет место у тока синусоидальной формы. Однако далеко идущее сближение между этими формами может быть достигнуто изменение - рабочего напр жени  на 1 аьопитель- ном конденсаторе 42 в з.чвисимости от величины напр же нш полуволны. Дл  этого параллельно конденсатору 42 включен управл ющий транзт1стор 41, вход управлени  которого присоединен через полупроводниковый стабилитрон 47 к резистивно-емкостному звену, а последнее через диод 50 и резисторы 51 и 52 параллельно выпр мителю 30. Схема рассчитана при

5 0 5

0 г

0

5

этом так, что -транзистор 41 лишь на среднем участке каждой полуволны выпр мител  30 переходит через стабилитрон 47 rta непродолжительное врем  в провод а1ее состо ние, понижа , тем самым напр жение на накопительном конденсаторе 42. Благодар  этому на этом среднем участке получаетс  возрастающее вместе с мгновенным значением напр жени  полуволны врем  задержки, следствием чего  вл етс  укорочение импульсов тока и тем самым уме}1ьшение поступлени  энергии в зар дный дроссель. Аналогично этому, с другой стороны, на участках начала и конца каждой полуволны имеетс  возможность выбирать врем  задержки несколько меньшим, что приводит к увеличению поступаю- шдгк в сеть импульсов тока без изменени  требуемого режима работы зар дного дроссел  с пол1П)1М перемаг- ничиванием, В результате получаетс  ток сети с хорошим приближением к синусоидальной форме.

Врем  задержки э,аоисит от изменени  м величин напр жени  на зар дном конденсаторе 27, дл  этого резистивно-емкостное звено присоединено к входу управлени  управл ющего транзистора 41, а через диод 53 и резистор 54 - к зар дному конденсатору 27. Коп;генсатор 49 резистип- но-емкостного звена обеспечивает при этом допо:п1ительное сглаживание и такое смещение фаз, которое обеспечивает синхронное изменение несколько волнообразного (.100 Гц) пос- тo нIicгo напр жени  относительно переменного напр жени  сети.Вследствие этого повыик пие напр жени  на зар дном конденсаторе 27 за пределы величинь, опреде -л емой делителем напр жени  и стабилитроном 47, влечет за собой увеличение через транзистор 41 времени задержки и тем самьм уменьшение продолжительности зар да зар дного дроссел   на среднем участке каждой полуволны переменного напр же)и  сети, что также содеГг- ствует дополнительному лу .г.-иению си- )усоида,пьности тока CRTH.

Благодар  рассмотренным видам регулировки }1апр жение на зар дног конденсаторе не может правысить оп- ределешюго граничного з шчени  и в тех случа х, когда на нем отсутствует нагрузка или она имеет малую

1

величину, например, подключена лампа незначительной мощности.

Если отказатьс  от диодов 50 и 53, то можно присоединить конденсатор 49 через резистор 54 и параллельно ему через резистор 56 и конденсатор 55 (штрихова  лини ) непосредственно к зар дному конденсатору 27. С помощью такого решени  также достигаетс  регулирование напр жени на конденсаторе 27 и одновременно вследствие волнообразного характера этого напр жени  - при соответствующем подборе резистора 56 и конденсатора 55 - укорочение времени зар да зар дного дроссел  28 на среднем участке полуволи переменного напр жени  сети и тем самым приблюкение тока сети к синусоидаль ной форме.

Инвертор с обратной фазой и за ним установочный исполнительный орган начинают работать лишь по достижении напр жением на г;усковом кон- денсаторе 26 такого значени , при котором его энерги  поступает через диск 25 к входу управлени  транзистора 3 и последний переходит в провод щее состо ние. Пусковой конденсатор 26 присоединен с этой целью через резисторь 57 и 58 и электрод лампы 1 к зар дному конденсатору 27 а с другой стороны, включен через диод 59 параллельно входу управлени  тр ар1зистора 3. В этом случае после подачи переменного напр жени  сети на выпр митель зар дшлй конденсатор 27 зар жаетс  через зар ;п 11 дроссель 28 и зар дный дио;; 29, а вмест с тем зар жаетс  и пусковой конденсатор 26 до перехода в провод щее состо ние транзистора 3, после этого происходит одновременно разр д пускового конденсатора через диод 59, так что эта пускова  схемг больше не может включитьс  п работу во врем периодических колебанш инвертора.

При работе статического преобразовател  частоты с разр дной лампой должно быть обеспечено отключение преобразовател , если разр дна  лампа длитель)1ое врем , не включаетс , то имеют место только повторные попытки пуска. Дл  этого предусмотрен тиристор 12, параллельно которому В1слючена через диоды 22 и 61 отключающа  обмотка 18 трансформатора с насыщением и пусковой конденсатор 26

Q с 0

5 5

0

0

510

через резистор 57 и который получает ток удержани  через соседствующий с зар дным конденсатором 27 электрод разр дной лампы 1 и добавочный резистор 38.

К отключающей обмотке 18 присоединено через диод 22 также резистивно- емкостное звено из резистора 19 и конденсатора 20, включенных по параллельной схеме, которое параллельно также через диод 21 входу управлени  тиристора 12. Принцип действи  и выбор параметров этой схемы основываютс  на том обсто тельстве, что амплитуда тока, проход щего через цепь нагрузки с разр дной лампой и учитываемого отключающей обмоткой 18,при неподожженной лампе (резонанс) значительно больше, чем та же амплитуда при подожженной лампе (демпфирован- )1ый резонансный контур) . После некоторого числа безрезультатных попыток пуска, которое может быть предварительно задано путем соответствующего выбора параметров, конденсатор 20 зар жаетс  настолько, что происход т поджигание тиристора 12 через диск ,21 и короткое замыка1П1е отключающей обмотки 18. Тем самым снимаютс  уп- ранл ющие напр жени  дл  транзисторов инвертора и прерываетс  его работа . Однако ни нормальные попытки поджигани , ни нормальный ламповый ток не привод т к такому отключению, так как при этом напр жение на конденсаторе 20 не достигаетс  величины, необходимой дл  приведени  в провод щее состо 1П1е диска 21.

Вследствие синхронного управлени  блоком 35 управлени  в зависимости от напр жени  пр моугольноГ: формы на ключах инвертора, автоматически блок 35 управлени  вместе с инвертором отключаетс  и после включени  инвертора снова включаетс .

Инвертор остаетс  в отключенном состо нии до момента прерывани  удер- л.ивающего тока тиристора 12, который снова может переходить в запертое состо ние. С этой целью может быть, например, отключено переменное Напр жение сети. Очень часто, однако, отключение  вл етс  следствием неисправности лампы, котора  в этом случае замен етс  без отключени  напр жени  сети. Поскольку и цепь пускового конденсатора 26 проходит через электрод лампы, после установи .1

ки новой лампы снова автоматически начинает работать статический преобразователь тока.

Инвертор (фиг.2) нагружен двум  включенными пар ллельно лампами 1 и 62 с соответствуюи1 1ми последовательными резонансными контурами. Важным  вл етс  при этом обеспечение симметричности плтани  ламповых цепей, где к ним в точке соединени  тродов обеих ламп присоединен конденсатор 9. leub удержани  тиристора 12 и зар дн т цепь пускового конденсатора 26 п оход  в отличие от это- го через резисторы 58 и 72 и непосрественно соединенные последовательно электроды ламп.

Дл  отключени  при длительном отсутствии зажигани  лампы здесь производ т оценку падени  напр жени  на дроссел х 8 и 65 последсвательных резонансных контуров с послег ч шей подачей через делители 67 и 68 напр жени  и развизмвающие диод| 1 22 и 66 на р ззистивно-емкост;;ое звено, состо и1ее из конденс, тора 20 и резистора 19. При длите. Ь11ом отсутстви поджигани  лампы - т случае резона, са - э л налплженчч настолько вели- ки, что 1;ррисх1. з : ;ига11ис тиристора 12 через диск 21, который ист - етс  после этого в провод щем состо нии до замены дефектно1 | лампы. Он замыкает накоротко отк:прчаю1цую обмотку 18 трансформатора с иасьпцением через диод 71 и пусковой конденсатор 26 и отключает таким образом инвертор . Поскольку диоды 22 и 66 присоединены к резистивно-eMKOcTHi.My звену по типу схемы ИЛИ, условие отключени  может быть выполнено из-за любой включенной параллельно лампы или одновременно из-за обеих.

Состо ние отключени  сохран етс  до тех пор, пока замен5гетс  одна из двух ламп и тем самым прерываетс  цепь тока удержани  тиристора 12. После установки новой лампы iiycKOBoii конденсатор 26 может вновь зар дить- с  через резисторы 57 и 58 и включенные последовательно электроды обеих ламп I и 62 так, что вначале инвертор вловь переходит в колебательный режим работы,вскоре после этого на конденсаторе 42 устанавли- ваетс  достаточно высокое значение напр жени  и блок 35 управлени  также автоматически возобновл ет работу

-

0

5

512

Бывша  д:п1те,пьное врем  в эксплуатации лампа в едет себ , как выпр митель без заранее определенной пол рности . В соответствии с этим на колебательном конденсаторе 9 может возникнуть весьма высокое положительное или отрицательное напр жение 1000 В, которое представл ет опасность дл  схемы контрол , в особенности дл  тиристора 12. Поэтому диод 69, соединенный последовательно с тиристором 12, служит дл  защиты при отрицательном перенапр жении на конденсаторе 9, аналогично этому диод 70 поддерживает потенциал при положи- тельь ом перенапр жении па уровне напр жени  на зар дном конденсаторе 27.

Claims (2)

1. Статический преобразователь частоты дл  питани  газоразр дной лампы с резонансным зажиганием, содержа- ЛЦ1Й ршвертор в виде двух управл емьк коммутирующих элементов, первый и г- герой пьтходные выводы которого св - зань: через первую и вторую электри- ч с;кие цепи соотгго.тствпнно с осиовны- мп выводами дл  подключсп   сооТ1зет- СТВУЮ11П-1Х ;ии ктродои лампы, дроссель резонансного контура, пключсииый в одну из Г1ом нуть х электрических цепей , конленсатор iici30HaiicHoro iconTypa блок форг- ироваыи  импульс он управле- инвертором, 1 ыход1 1 которого сое- ди11е1 Ы с управл ющими входами управл емых коммутирующих элементов инвертора , один из выводов первого из которых соединен с вторым входным выводом инвертора, о т л и ч а ю- щ и и с   тем, что, с пель о повышени  надежности, введены два дополнительных соидннсаторл , один из которых включен в oruiy ч упом нутых электрических цепей, блстл.бильиое устройство с включа10 1,им и удерживаю- ищм входами и в1)Гходпым выключсчтелем, выходом подключенпыь к входу одного из управл ем1 гх коммутпру1оц;пх элементов инвертора, резпстор,;, Д11лк,диод, либо делитель напр жогл , либо трансформатор , первична  обмоткл которого включена в одну из указанш г-: электрических цепей, и два дoпoJn итeль- ных вывода дл  подключонь   первого и второго самокал п;пхс  эл(м тродов лампы, между котор 1:ми включен конденсатор резонансного контура, при

3

этом параллельно включенные первый резистор и второй дополнительный конденсатор подключены через диак к включающему входу бистабнльного устройства, а через диод либо к выходу делител  напр жени , подключенного параллельно одному loc элементов резонансного контура, либо через второй резистор к вторичной обмотке трансформатора, управл емые комт-(утируюш1ие элементы инвертора соединены последовательно, свободный вывод второго из которых подключен к объединенным первым входному и выходному выводам инвертора,второй выходной вывод которого соединен с объединенными выводами управл емых коммутируюи(их элементов инвертора , удерживающий вход биста- билыюго устройства включен между вторым входным В1ЛПОДОМ инвертора и дополнительным выводом дл  подключени  первого самокал щегос  электрода лампы, причем, если первый дополнительный конденсатор включен в первую указанную электрическуЕо

51

цепь, то основной вывод дл  подключени  первого самокал шегос  электрода лампы дополнительно соединен с первым входным выводом инвертора через третий резистор.

2. Преобразователь по п.

о тл и ч а ю щ и и с   тем, что, с целью обеспечени  автоматического повторного запуска преобразовател  после установки исправной лампы, дополнительно введена цепь из последовательно соединенных второго диака и пускового конденсатора, включенна  парадаельно управл ющему переходу первого коммутирующего элемента,причем один из выводов пускового конденсатора св зан с допопиительньтм выводом дл  подключени  перного самокал щегос  эпектрода лампы, а другой - с вторым входным ныподом инвертора .

Приоритет по пунктам:

31.07.81по п.1 .28 .05.82по п.1 30.09.81 по п.2