DE1223457B

DE1223457B - Self-guided and self-excited storage inverters connected in series

Info

Publication number: DE1223457B
Application number: DEL46159A
Authority: DE
Inventors: Dipl-Ing Hellmuth Boehm
Original assignee: Licentia Patent Verwaltungs GmbH
Current assignee: Licentia Patent Verwaltungs GmbH
Priority date: 1963-10-24
Filing date: 1963-10-24
Publication date: 1966-08-25

Description

Selbstgeführter und selbsterregter Speicherwechselrichter in Reihenschaltung Es sind elektronische Wechselrichter mit zwei steuerbaren Ventilen und zwei auf der Gleichstromseite in Reihe geschalteten Kondensatoren bekannt, wobei die Belastung mit einer Reihendrossel zwischen dem Mittelpunkt der Kondensatoren und dem Mittelpunkt der beiden Ventile abgenommen wird (Speicherwechselrichter). Die Reihendrossel ist mit den beiden Kondensatoren, .die für den erzeugten Wechselstrom wie parallel geschaltet wirken, auf eine etwas höhere Frequenz als der Betriebsfrequenz des Wechselrichters entspricht, abgestimmt. Es sei R der ohmsche Gesamtwiderstand, L die Größe der Reiheninduktivität und C = z -(- 2 die Parallelkapazität der beiden Reilienkondensatoren. Wenn der Belastungskreis sehr niederohmig ist, d. h., wenn die Beziehung, gilt: dann treten in den beiden Stromventilen Sinushalbwellen des Stromes auf, zwischen denen eine kleine stromlose Pause entsteht, die ausreicht, die gesteuerten Ventile zu löschen. Außerdem sind noch zwei Gegenventile erforderlich, die die geringen Blindströme der Schaltung wieder an das Gleichstromnetz zurückgeben sollen.Self-commutated and self-excited storage inverters connected in series Electronic inverters with two controllable valves and two capacitors connected in series on the direct current side are known, the load being removed with a series throttle between the center of the capacitors and the center of the two valves (storage inverter). The series choke is matched with the two capacitors, which act as if connected in parallel for the alternating current generated, at a frequency slightly higher than the operating frequency of the inverter. Let R be the total ohmic resistance, L the size of the series inductance and C = z - (- 2 the parallel capacitance of the two series capacitors. If the load circuit is very low-resistance, that is, if the relationship applies: then sine half-waves of the current occur in the two current valves, between which there is a small currentless pause, which is sufficient to extinguish the controlled valves. In addition, two countervalves are required to return the low reactive currents of the circuit to the direct current network.

Belastungskreise mit niederohmigen Eigenschaften sind z. B. Leuchtstofflampen mit Gegenspannung. Bei dem Betrieb von Leuchtstofflampen erhält jede Leuchtstofflampe außer ihrer Vorschaltdrossel noch einen Reihenkondensator, der ebenfalls auf eine Frequenz abgestimmt ist, die etwas höher als die Be=triebsfrequenz liegt.Load circuits with low resistance properties are z. B. fluorescent lamps with counter tension. When operating fluorescent lamps, each fluorescent lamp receives in addition to its series choke, a series capacitor, which is also connected to a Frequency is tuned, which is slightly higher than the operating frequency.

Im allgemeinen wird von einem Wechselrichter eine Vielzahl von parallelgeschalteten Leuchtstofflampen gespeist. Man erkennt, daß der Aufwand an Einzelteilen erheblich ist.In general, an inverter is made up of a large number of parallel-connected Powered by fluorescent lamps. It can be seen that the cost of individual parts is considerable is.

Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist, den Aufwand an Einzelteilen für einen Wechselrichter, der mehrere parallele, einzeln an- und abschaltbare Leuchtstofflampen speist, herabzusetzen. Demzufolge betrifft die Erfindung einen selbstgeführten und selbsterregten Speicherwechselrichter in Reihenanordnung, bei dem steuerbare Ventile über induktive und kapazitive, auf Resonanz abgestimmte Energiespeicher Verbraucher beaufschlagen, wobei der Verbraucherstromkreis mehrere parallele, einzeln an-und abschaltbare Leuchtstofllampen enthält, die über einen gemeinsamen Transformator an den Wechselrichter angeschlossen sind. Sie ist dadurch gekennzeichnet, daß den einzelnen Leuchtstofflampen zum An- und Abschalten zweipolige Schalter zugeordnet sind, mit denen zugleich die Größe bzw. Zahl der kapazitiven Energiespeicher des Schwingkreises des Wechselrichters der Zahl der jeweils angeschlossenen Leuchtstoftlampen angepaßt wird.The object of the present invention is to reduce the cost of individual parts for an inverter that has several parallel fluorescent lamps that can be switched on and off individually feeds, belittle. Accordingly, the invention relates to a self-guided and Self-excited storage inverter in series with controllable valves Via inductive and capacitive energy storage devices that are tuned to resonance act on, the consumer circuit several parallel, individually on and Contains switchable fluorescent lamps that have a common transformer connected to the inverter. It is characterized in that the Assigned two-pole switches to individual fluorescent lamps for switching on and off are, with which at the same time the size or number of the capacitive energy storage of the Oscillating circuit of the inverter the number of fluorescent lamps connected in each case is adjusted.

Bei der Schaltung nach der Erfindung wird also die selbstschwingende Steuerung mit dem Belastungskreis derart zusammengefaßt, daß die Höhe der Frequenz und der Sinuscharakter des Lampenstromes; auch beim Zu- oderAbschalten einiger der parallelen Lampen, weitgehend erhalten bleiben.In the circuit according to the invention, the self-oscillating Control combined with the load circuit in such a way that the level of the frequency and the sine character of the lamp current; also when switching some of the parallel lamps, are largely preserved.

Es ist bereits eine Anordnung bekannt, bei der mehrere getrennt ein- und ausschaltbare Gasentladungslampen aus einem Transistorwechselrichter gespeist werden, wobei die Wechselstromquelle an die verschiedenen Belastungszustände angepaßt wird. Bei dieser bekannten Anordnung ist der Ausgang des Wechselrichters mit einem die Frequenz bestimmenden Parallelschwingkreis verbunden. Um sicherzustellen, daß der Vorheizstrom der noch nicht gezündeten Entladungslampen unabhängig von .der Zahl der angeschlossenen Lampen konstant ist, wird der Kondensator des Parallelschwingkreises durch mehrere in Reihe liegende Teilkondensatoren ersetzt und die Höhe der Wechselrichterausgangsspannung entsprechend der Zahl der Teilkondensatoren ebenfalls erhöht.An arrangement is already known in which several separately and gas discharge lamps that can be switched off are fed from a transistor inverter the alternating current source adapted to the various load conditions will. In this known arrangement, the output of the inverter is with a the frequency-determining parallel resonant circuit connected. To ensure, that the preheating current of the discharge lamps not yet ignited regardless of the Number of connected lamps is constant, the capacitor becomes the parallel resonant circuit replaced by several series partial capacitors and the level of the inverter output voltage also increased according to the number of partial capacitors.

An Hand einer Zeichnung soll die Erfindung näher erläutert werden.The invention will be explained in more detail using a drawing.

1 ist die positive, 2 die negative Anschlußleitung der Schaltung, 30 bis 32 und 40 bis 42 sind die Reihenkondensatoren, 6 ist der Haupttransformator, 7 und 8 sind die beiden gesteuerten Ventile, 9 und 10 die Blindstromventile, 11 die Leuchtstofflampenschalter, 13 die Vorschaltdrosseln der Leuchtstofflampen, 14 die Leuchtstofflampen mit Heiztransformatoren für die Gliiliwendeln, 15, 16 bzw. 17, 18 die Dämpfungskreise für die steuerbaren Ventile. 1 is the positive, 2 the negative connection line of the circuit, 30 to 32 and 40 to 42 are the series capacitors, 6 is the main transformer, 7 and 8 are the two controlled valves, 9 and 10 are the reactive current valves, 11 the fluorescent lamp switches, 13 the series chokes the fluorescent lamps, 14 the fluorescent lamps with heating transformers for the filament coils, 15, 16 and 17, 18 the damping circuits for the controllable valves.

Jedes steuerbare Ventil wird von einem Steuert:-ansformator 19 mit den Sekundärwicklungen 20 und 2.1 gesteuert. Die Stererspannarg v,_rd dabei über die Potentiometer 22 und 23 abgenommen. Weiterhin ist auf dem Steuertransformator noch eine Wicklung 24 vorhanden, die überspannungen mit einem Gleichrichter 25 an das Gleichstromnetz zurückgeben kann. Der gesamte Strom wird außerdem noch durch den als Ringkern gezeichneten Transformator mit dem Hauptleiter 26 hindurchgeführt, wobei unter Umständen auch einige Windungen hierfür notwendig sind. Der Transformator soll einen Eisenkern mit möglichst rechteckiger Magnetisierungskurve erhalten, der sich, ungefähr nach einem Drittel bis zwei Dritteln der Halbperiode sättigt. Es entstehen durch den Hauptstrom kleine Rechteckspannungsimpulse, die in ihrer Höhe durch den Gleichrichter 25 begrenzt werden. Diese Rechteckimpulse werden als Wechselspannung dem Steuerteil der Ventile 7 und 8 zugeführt. Wenn das eine Ventil durch positive Wechselspannung. geöffnet wird, wird das andere durch negative Spannung geschlossen gehalten.Each controllable valve is controlled by a Steuert: transformer 19 with the secondary windings 20 and 2.1. The Stererspannarg v, _rd removed via the potentiometers 22 and 23. There is also a winding 24 on the control transformer, which can return overvoltages to the direct current network with a rectifier 25. The entire current is also passed through the transformer with the main conductor 26, which is drawn as a toroidal core, some turns being necessary for this under certain circumstances. The transformer should have an iron core with a magnetization curve that is as rectangular as possible, which saturates after approximately one third to two thirds of the half cycle. The main current creates small square-wave voltage pulses, the height of which is limited by the rectifier 25. These square-wave pulses are fed to the control part of the valves 7 and 8 as alternating voltage. If the one valve by positive alternating voltage. is opened, the other is kept closed by negative voltage.

Die Reihenkondensatoren sind in beispielsweise drei Gruppen 30, 31, 32 und 40, 41, 42 aufgeteilt. Die sonst üblichen Lampenkondensatoren sind eingespart worden.' Auch eine besondere Reihendrossel ist nicht unbedingt erforderlich, weil die ohnehin vorhandenen Vorschaltdrosseln 13 deren Aufgabe übernehmen können. Die Schalter 11 müssen doppelpolig sein, damit erfindungsgemäß die Kondensatorengröße automatisch der Zahl der angeschlossenen Leuchtstofflampen angepaßt wird. Zur Ingangsetzung enthält der Steuertransformator 19 noch eine weitere Wicklung 28, die über den Kondensator 28 und die Drossel 29 an den Umschalter 35 geführt wird. Kondensator 28 und Drossel 29 sind mit der Leerlaüfinduktivität des Transformatorsz auf die Betriebsfrequenz abgestimmt. Bewegt man den Zündschalter 35 z. B. nach links, dann durchfließt ein Stoßstrom den Steuertransformator und betätigt das steuerbare Ventil 7. Ist bei diesem ersten Impuls eine Zündung nicht zustande gekommen, so muß jetzt der Zündschalter 35 nach rechts bewegt werden, da sich beim ersten Impuls die Kondensatoren 30, 31, 32 entladen und die Kondensatoren 40, 41, 42 aufgeladen haben. Meist gelingt eine Inbetriebsetzung schon nach ein oder zwei solchen Impulsen. Den Zündschalter 35 kann man hierbei elektromagnetisch steuern. Ein einfaches Umschaltrelais genügt für die kleinen Ströme völlig. Natürlich kann diese Umsteuerung .auch mit Halbleitern, doch wesentlich teurer, bewirkt werden.The series capacitors are in, for example, three groups 30, 31, 32 and 40, 41, 42 split. The otherwise usual lamp capacitors are saved been. ' A special series throttle is also not absolutely necessary because the already existing series chokes 13 can take over their task. the Switch 11 must be double-pole so that, according to the invention, the capacitor size is automatically adapted to the number of connected fluorescent lamps. To get started contains the control transformer 19 still another winding 28, which over the capacitor 28 and the throttle 29 is passed to the switch 35. Capacitor 28 and choke 29 are related to the no-load inductance of the transformer z to the operating frequency Voted. Moving the ignition switch 35 z. B. to the left, then flows through Surge current the control transformer and actuates the controllable valve 7. Is at If the ignition did not take place after this first impulse, the ignition switch must now be used 35 are moved to the right, since the capacitors 30, 31, 32 discharged and the capacitors 40, 41, 42 charged. Usually one succeeds Start-up after just one or two such impulses. The ignition switch 35 can be controlled electromagnetically. A simple changeover relay is sufficient for the small streams entirely. Of course, this reversal can also be done with semiconductors, but much more expensive to be effected.

Bezüglich der Kondensatoren 30, 31, 32 und 40, 41, 42 ist zu bemerken, daß man bei der Gruppenschaltung auch mit einem Kondensator pro Kreis auskommen kann, z. B. könnte der Kondensator 41 bzw. 32 fehlen, wenn in den entsprechenden Kreisen die halbe Lampenzahl angeschlossen wird. Aus Symmetriegründen wird man eine vereinfachte Schaltung so wählen, daß bei voller Einschaltung sich ein symmetrisches Kondensatorenbild ergibt, d. h., auf der linken und der rechten Seite sind bei voller Belastung die gleichen Kapazitäten eingeschaltet.With regard to the capacitors 30, 31, 32 and 40, 41, 42 it should be noted that one can get by with a group circuit with one capacitor per circuit, e.g. B. the capacitor 41 or 32 could be missing if half the number of lamps is connected in the corresponding circles. For reasons of symmetry, a simplified circuit will be chosen in such a way that when fully switched on a symmetrical capacitor pattern results, ie the same capacitances are switched on on the left and right side when fully loaded.

Claims

Claims: 1. Self-commutated and self-excited storage inverter in series with controllable valves via inductive and capacitive Resonance-tuned energy storage devices act on consumers, with the consumer circuit contains several parallel fluorescent lamps that can be switched on and off individually, which have a common transformer is connected to the inverter, d a d u r c h g e k e n n -z e i c h n e t that the individual fluorescent lamps (14) for Switching on and off two-pole switches (11) are assigned with which at the same time the size or number of capacitive energy stores in the oscillating circuit of the inverter (30 ... 32, 40 ... 42) adapted to the number of fluorescent lamps (14) connected in each case will.

2. Inverter according to claim 1, characterized in that the chokes (13) of the fluorescent lamps (14) present in each lamp circuit serve as an inductive energy store of the oscillating circuit of the inverter. Considered publications: German Patent Specifications Nos. 683 971, 684 888; German Auslegeschriften Nos. 1149 064, 1089 066; Austrian patent specification No. 222 228, 226328, French patent specification No. 1285 613; French patent addendum No. 79 210 (addendum to patent No. 1279 782); USA: Patent Nos. 3,034,015, 2,971,126.