SU1684943A1 - Устройство дл питани газоразр дных ламп - Google Patents

Abstract

Изобретение относитс  к электротехнике и может быть использовано дл  питани  газоразр дных ламп током низкой частоты пр моугольной (Ьормы в осветительных установках широкого применени  Целью изо- бретени   вл етс  повышение КПД устройства, повышение устойчивости и надежности работы, снижение пульсации светового потока газоразр дной лампы. За счет введени  дополнительного накопительного дроссел  и выполнени  дросселей двухоб- моточными. а также четырех дополнительных ключей с формировател ми импульсов управлени  этими ключами, обеспечиваетс  улучшение формы огибающей выходного тока низкой частоты, осуществл етс  рекупераци  запасенной в дроссел х энергии в нагрузку и источник посто нного напр жени . 1 з.п. ф-лы, 4 ил. Ј

Description

Изобретение относитс  к электротехнике и может быть использовано дл  питани  газоразр дных ламп током низкой частоты пр моугольной формы в осветительных установках широкого применени .

Цель изобретени  - повышение КПД устройства , повышение устойчивости работы и снижение пульсации светового потока газоразр дной лампы.

На фиг.1 представлена схема устройства дл  питани  газоразр дной лампы; на фиг.2 - временные диаграммы; на фиг.З и 4 - варианты схемы инвертора с дополнительными ключами.

Устройство дл  питани  газоразр дных ламп содержит мостовой инвертор из четырех транзисторных ключей 1 - 4, датчик 5 тока лампы, усилитель 6 сигнала обратной св зи, вход которого подключен к датчику 5

тока лампы, накопительный дроссель 7, блок 8 управлени , включающий в себ  два формировател  высокочастотных импульсов управлени  соответственно первым 1 и четвертым 4 ключами инвертора в положительный полупериод низкочастотного напр жени , кратного по частоте высокочастотному, и вторым 2 и третьим 3 ключами инвертора в отрицательный полупериод низкочастотного напр жени , причем входы формирователей соединены с выходом усилител  6 сигнала обратной св зи , а выходы - с базами соответствующих транзисторов инвертора, коллекторы первого 1 и третьего 3 транзисторов инвертора и эмиттеры второго 2 и четвертого 4 транзисторов соединены с соответствующими выводами 9 и 10 дл  подключени  источника посто нного напр жени , а объединенные

О

% ю

со

между собой выводы первого 1 и второго 2 транзисторов и третьего 3 и четвертого 4 транзисторов св заны с выводами 11 и 12 дл  подключени  газоразр дной лампы 13, накопительный дроссель 14, причем дроссели 7 и 14 выполнены двухобмотрчными, четыре дополнительных транзисторных ключа 15 - 1И, начальные выводы осноёных обмоток дросселей 7 и 14 соединены соответственно с эмиттерами первого 1 и третьего 3 транзисторов инвертора, параллельно основной обмотке дроссел  7 подключены соединенные последовательно встречно включенна  дополнительна  обмотка дроссел  7, первый 15 и второй 16 дополнительные ключи, параллельно основной обмотке дроссел  14 подключены соединенные последовательно встречно включенна  дополнительна  обмотка дроссел  14, третий 17 и четвертый 18 дополнительные ключи, причем объединенные выводы ключей 15 и 16 и обьединеммые выводы третьего 17 и четвертого 1Ь ключей соединены через датчик 5 тока лампы с выводами 11 и 12 дл  подключени  газоразр дной лампы 13. Блок 8 управлени , помимо указанных двух формирователей, содержит третий формирователь высокочастотных импульсов управлени  в положительный полупериод низкочастотного напр жени , инвертированных по отношению к высокочастотным импульсам управлени  первого фор- мировател , обеспечивающий пропуск первого импульса управлени  и соединенный с управл ющим входом ключа 15, четвертый формирователь высокочастотных импульсов управлени  в отрицательный полупериод низкочастотного напр жени , инвертированных по отношению к высокочастотным импульсам управлени  второго формировател , обеспечивающий пропуск первого импульса управлени  и соединенный с управл ющим входом ключа 17, п тый формирователь, формующий одиночный импульс управлени  в начале отрицательного полупериода низкочастотного напр жени , выход которого соединен с управл ющим входом ключа 16, шестой формирователь , формирующий одиночный импульс управлени  в начале положительного полупериода низкочастотного напр жени , выход которого соединен с управл ющим входом ключа 18. Дл  повышени  надежности дроссели 7 и 14 могут быть снабжены третьей обмоткой, включенной встречно по отношению к основным обмоткам соответствующих дросселей, которые через обратные диоды 19 и 20 (фиг.З, фиг.4) соединены с выводами 9 и 10 дл 

подключени  источника посто нного напр жени ,

Устройство дл  питани  газоразр дных ламп работает следующим образом,

После включени  питани  на ключи 1-4

инвертора и вспомогательные ключи 15-18 с блока 8 управлени  поступают импульсы управлени  в соответствии с временными диаграммами, приведенными на фиг.2, где

а - напр жение на нагрузке; б - ток в нагрузке в граничном между прерывистым и непрерывным режимом работы; в - ток в нагрузке в режиме непрерывных токов; г.д.з.и - напр жение управлени  ключами

инвертора; е, к - напр жение управлени  первым и третьим дополнительными ключами; ж, л - напр жение управлени  вторым и четвертым дополнительными ключами.

На временных диаграммах дл  установившегос  режима (фиг.2) выделены период О...Т огибающей низкой частоты и р д интервалов высокой частоты. Из этих диаграмм следует:

1)на выходе инвертора формируютс  напр жение и ток с огибающими низкой (до

100 Гц) частоты, заполненными импульсами высокой частоты (от 20 кГц и выше);

2)в течение положительной полуволны огибающей низкой частоты работают:

а) на интервалах ti...t2, t3...t4t2n-i...t2n

запасани  энергии в дросселе 7 - ключи 1 и 4;

б)на интервалах t2...ta, t4...ts,... t2n-2...t2n-i рассе ни  энергии, запасенной в дросселе

7 - вспомогательный ключ 15 цепи возвратного тока;

в)на первом интервале to...ti рассе ни  энергии, запасенной в дросселе 14, - вспомогательный ключ 18 цепи возвратного тока;

3)в течение отрицательной полуволны огибающей низкой частоты работают:

а)на интервалах t i ...t 2 , t a ...t 4 ..., ...t 2n запасани  энергии в дросселе

14 - силовь е ключи 2 и 3;

б)на интервалах t 2 ...t 3 , t 4 ...t s

t 2n-2 ...t 2n-i рассе ни  энергии, запасенной в дросселе 14, - вспомогательный ключ 17 цепи возвратного тока;

в) на первом интервале t o ...t i рассе ни  энергии, запасенной в дросселе 7 на интервале t2n-i...t2n, - вспомогательный ключ 16 цепи возвратного тока.

В течение интервалов открытого состо ни  ключей 1 и 4 (3 и 2) происходит запасание энергии в дросселе 7 (14). При этом ток от источника, увеличива сь от минимального до максимального значени , проходит по контуру, содержащему ключ 1 (3). основную

обмотку дроссел  7 (14), нагрузку 13, датчик 5 тока и ключ 4 (2).

В течение интервалов открытого состо ни  вспомогательного ключа 15 (17) цепи возвратного тока происходит рассе ние энергии, запасенной в дросселе 7 (14). При этом ток, поддерживаемый энергией, запасенной в предшествующем интервале, уменьша сь от максимального до минимального значени , проходит по контуру, содержащему основную обмотку дроссел  7 (14), нагрузку 13, датчик 5 тока и ключ 15(17) цепи возвратного тока.

В течение интервалов открытого состо ни  вспомогательного ключа 16 (18) цепи возвратного тока происходит рассе ние энергии, запасенной в дросселе 7 (14). Однако при работе этого ключа ток, поддерживаемый энергией, запасенной в течение предшествующего интервала, и проход - щий по контуру, содержащему первую дополнительную обмотку дроссел  7 (14), нагрузку 13, датчик тока 5 и ключ 16 (18), имеет в нагрузке направление противоположное предшествующему. Это обусловле- но тем, что перед рассматриваемым интервалом рассе ни  энергии обеспечиваетс  реверс огибающей тока низкой частоты на выходе инвертора.

Диапазон изменени  тока в нагрузке 13 от минимального до максимального значени  и наоборот определ етс  настройкой цепи обратной св зи 5, 6 блока 8 управлени  и может измен тьс  в широких пределах в зависимости от требуемых конкретных условий работы газоразр дной лампы 13.

Каждый период высокой частоты, например ti...t3, содержит интервалы (полупериоды ) нарастани  тока - ti...t2 и спада - t2...t3, причем соотношение их длительно- стей определ етс  параметрами конкретного комплекта.

В каждом полупериоде 0 - Т/2, Т/2 - Т огибающей тока низкой частоты формируетс  2 п полупериодов тока высокой частоты. Длительность полупериода тока высокой частоты зависит от индуктивности накопительного дроссел  7 (14), величины сопротивлени  нагрузки, а также параметров источника посто нного напр жени , питающего инвертор, цепи обратной св зи 5, 6, блока 8управлени . Поэтому при посто нном числе полупериодов тока высокой частоты длительность огибающей тока низкой частоты тока зависит от вышеуказанных па- раметров. На практике это означает, что в рассматриваемом случае, на этапе разгора- ни  разр да лампы высокого давлени  (когда ее сопротивление значительно меньше установившегос  значени ) длительность

полупериода огибающей тока низкой частоты будет больше, чем в установившемс  режиме .

Кроме рассмотренных на фиг.2. возможно создание таких управл ющих сигналов , при которых импульсы тока высокой частоты образуютс  за счет переключени  только одного ключа, например 1(3), и непрерывно открытого второго 4(2). В принципе возможен также режим работы основной цепи возвратного тока при непрерывно открытом вспомогательном ключе 15(17) в пределах этапа его действи  t2...t2n-i (фиг.2).

Без изменени  сущности изобретени  в его различных вариантах, могут быть использованы: цепи формировани  безопасной траектории переключени  ключей инвертора; цепи, обеспечивающие рекуперацию излишней энергии, накопленной в дроссел х инвертора, в основной источник питани  либо в другие накопители энергии; цепи ограничени  перенапр жений на ключах инвертора; цепи защиты от перенапр жений , возникающих при работе устройства в комплекте с газоразр дной лампой высокого давлени , требующей напр жени  зажигани  20-50 кВ, создаваемого отдельным зажигающим устройством, обычно включаемым последовательно с лампой; други-э соединени  выводов инвертора, датчика тока и лампы, а также датчики тока различного типа , в т.ч. работающие на переменном токе; ключи любого типа (на бипол рных или унипол рных транзисторах, обычных или запираемых тиристорах и т.д.).

Кроме представленных в описании диаграмм управл ющих напр жений, возможны и другие варианты управлени , не мен ющие сущности изобретени  и вариантов выполнени .

Изобретение позвол ет упростить устройство и увеличить его КПД за счет уменьшени  количества узлов и элементов, в которых происходит полное преобразование энергии, поступающей в нагрузку; расширить конструктивные возможности устройства за счет использовани  как блочного , так и модульного исполнени  аппарата , унификации узлов дл  ламп различного типа и мощности; расширить функциональные возможности устройства за счет создани  унифицированного аппарата, способного работать с лампами различного типа и мощности (в пределах максимальной), обеспечени  плавного или ступенчатого регулировани  тока лампы и ее светового потока; увеличить надежность за счет обеспечени  устойчивой работы устройства в любых переходных и аномальных режимах .

Claims (2)

1. Устройство дл  питани  газоразр дных ламп, содержащее мостовой инвертор из четырех транзисторных ключей, датчик тока лампы, усилитель сигнала обратной св зи, вход которого подключен к датчику тока лампы, накопительный дроссель, блок управлени , включающий в себ  два формировател  высокочастотных импульсов управлени  соответственно первым и четвертым ключами инвертора в положительный полупериод низкочастотного напр жени , кратного по частоте высокочастотному, и вторым и третьим ключами инвертора - в отрицательный полупериод низкочастотного напр жени , причем входы формирователей соединены с выходом усилител  сигнала обратной св зи, а выходы - с базами соответствующих транзисторов инвертора, коллекторы первого и третьего транзистров, инвертора и эмиттеры второго и четвертого транзисторов соединены с соответствующими выводами дл  подключени  источника посто нного напр жени , а другие выводы второго и четвертого транзисторов св заны с выводами дл  подключени  газо- разр дой лампы, отличающеес  тем, что, с целью повышени  КПД устройства, повышени  устойчивости работы и снижени  пульсации светового потока газоразр дной лампы, в устройство дополнительно введены второй накопительный дроссель, при этом оба дроссел  выполнены двухоб- моточными, и четыре дополнительных транзисторных ключа, причем начальные выводы основных обмоток дросселей соединены соответственно с эмиттерами первого и третьего транзисторов инвертора, а их конечные выводы - соответственно с коллекторами второго и четвертого транзисторов инвертора, параллельно основной обмотке первого дроссел  подключены соединенные последовательно встречно включенна  дополнительна  обмотка этого дроссел , первый и второй дополнительные ключи, параллельно основной обмотке второго дроссел  подключены соединенные

последовательно встречно включенна  дополнительна  обмотка этого дроссел , третий и четвертый дополнительные ключи, причем объединенные выводы первого и

второго дополнительных ключей и объединенные выводы третьего и четвертого дополнительных ключей соединены через датчик тока лампы с выводами дл  подключени  газоразр дной лампы, а в блок управлени  введены третий формирователь высокочастотных импульсов управлени  в положительный полупериод низкочастотного напр жени , инвертированных по отношению к высокочастотным импульсам

управлени  первого формировател , обеспечивающий пропуск первого импульса управлени  и соединенный с управл ющим входом первого дополнительного ключа, четвертый формирователь высокочастотных

импульсов управлени  в отрицательный полупериод низкочастотного напр жени , инвертированных по отношению к высокочастотным импульсам управлени  второго формировател , обеспечивающий пропуск

первого импульса управлени  и соединенный с управл ющим входом третьего дополнительного ключа, п тый формирователь, формирующий одиночный импульс управлени  в начале отрицательного полупериода

низкочастотного напр жени , выход которого соединен с управл ющим входом второго дополнительного ключа, шестой формирователь, формирующий одиночный импульс управлени  в начале п сложите л ьного полупериода низкочастотного напр жени , выход которого соединен с управл ющим входом четвертого дополнительного ключа.

2. Устройство поп.1,отличающеес   тем, что, с целью повышени  надежности устройства,в оба накопительных дроссел  введены третьи обмотки, включенные встречно по отношению к основным обмоткам соответствующих дросселей и соединенные через обратные диоды с выводами дл  подключени  источника посто нного напр жени .

fI

MS

Г

Ј

Ј

.5

5

fcQ

N I

Ј IS N b

Ч) Ъ Q,X 5j Ч

m

си

3

CJ- ГЗ