DE69411447T2

DE69411447T2 - Gleichstromversorgung mit verbessertem Leistungsfaktor

Info

Publication number: DE69411447T2
Application number: DE69411447T
Authority: DE
Inventors: Ronald A Lesea
Original assignee: Electronic Lighting Inc
Current assignee: Electronic Lighting Inc
Priority date: 1993-04-27
Filing date: 1994-04-22
Publication date: 1999-04-01
Anticipated expiration: 2014-04-23
Also published as: FI940553A; KR940025140A; CA2114809A1; EP0622888B1; US5345164A; FI940553A0; DE69411447D1; EP0622888A1; US5635825A; JPH06315267A

Description

Gleichstromversorgung mit verbessertem Leistungsfaktor Die vorliegende Erfindung betrifft allgemein den Leistüngsfaktor, den Lasten an Wechselstrom-Starkstromleitungen bilden und insbesondere die Verringerung der harmonischen Ströme, die auf einer Wechselstrom-Starkstromleitung durch eine Gleichstromenergieversorgung erzeugt werden.
Mit dem Leistungfaktor PF, den eine Last an einer Wechselstrom-Starkstromleitung aufweist, hat man sich lange beschäftigt. Üblicherweise verwenden Gleichstromenergieversorgungen einen Brückengleichrichter, einen Filterkondensator und manchmal eine Filterdrossel. Der Eingang des Gleichrichters ist (mittels einer Sicherung, eines Schalters usw.) mit einer Wechselstrom- Starkstromleitung verbunden. Der Ausgang des Gleichrichters ist entweder mittels einer Reihendrossel mit dem Kondensator (Drosseleingangsfilter) oder, bei Fehlen der Drossel, direkt mit dem Kondensator (Kondensator-Eingangsfilter) verbunden, um ein Gleichstromausgangspotential an dem Kondensator zu entwickeln.
Mit der Drossel (Eingangsfilter) ziehen Gleichstromenergieversorgungen von der Wechselstrom-Starkstromleitung einen Strom, dessen Wellenform einer Rechteckwelle angenähert ist (wenn die Induktivität der Drossel viel größer ist als das, was allgemein als die "kritische Induktivität" bezeichnet wird). Ohne die Drossel nähert sich die Wellenform mehr einer Reihe von Pulsen an, von denen jeder mit einem korrespondierenden Spitzenwert des Potentiales auf der Wechselstrom-Starkstromleitung synchronisiert ist. In beiden Fällen weist der Strom, der aus der Wechselstrom-Starkstromleitung gezogen wird, harmonische Komponenten auf, eine für jede der ungeradzahligen Harmonischen der Frequenz der Wechselstrom-Starkstromleitung.
Gleichstromenergieversorgungen erfüllen nicht alle der alten Konventionen für den Leistungsfaktor. (Beispielsweise ergibt es nur wenig Sinn, den Leistungsfaktor, den eine Gleichstromenergieversorgung an einer Wechselstrom-Starkstromleitung aufweist, als den Kosinus des Phasenwinkels zwischen der Spannung, die an dem Eingang der Gleichstromenergieversorgung entwickelt wird, und dem Strom, der in sie hineinfließt, zu definieren). Gleichstromenergieversorgungen weisen jedoch viele der gleichen Probleme auf. Gleichstromenergieversorgungen die wie andere Lasten einen relativ geringen Leistungsfaktor haben, ziehen aus der Wechselstrom-Starkstromleitung einen Strom, dessen Höhe des Effektivwertes unproportional hoch ist im Verhältnis zu dem Strom, der für die verbrauchte Energie gezogen werden sollte. [In anderen Worten: Sie entsprechen nicht der Definition, die angibt, daß der Leistungsfaktor einer Last (in diesem Fall einer Gleichstromenergie- Versorgung) sich aus dem Verhältnis der tatsächlich verbrauchten Leistung zu der Scheinleistung ergibt]. Gleichstromenergieversorgungen mit einem Kondensatoreingangsfilter weisen an einer Wechselstrom-Starkstromleitung einen Leistungsfaktor, PF, von ungefähr 58% auf und erzeugen auf der Leitung harmonische Ströme (den Gesamtklirrfaktor THD), dessen Höhe ungefähr 160% beträgt.
Ein Strom mit einem hohen Effektivwert auf einer Wechselstrom-Starkstromleitung ist insofern von Bedeutung, als die Einrichtungen zur Erzeugung der Wechsel stromenergie und die Einrichtungen zum Übertragen der Wechselstromenergie (Leitungen und Transformatoren) dafür ausgelegt werden müssen, um den Strom aufzunehmen. Darüber hinaus sind Erzeugungs- und Übertragungsverluste vornehmlich Widerstandsverluste, die sich dementsprechend als das Quadrat der Höhe des Effektivwertes des Stromes der Wechselstrom-Starkstromleitung erhöhen. Es ist wichtig, zur Kenntnis zu nehmen, daß sogar relativ kleine Lasten (Gleichstromenergieversorgung) von Bedeutung sein können. Obwohl beispielsweise ein kleiner Personal-Computer nicht den Strom ziehen kann, den ein großer Schornsteinschrubber zieht, kann dann, wenn die Gleichstromenergieversorgung des Computers einen relativ niedrigen Leistungsfaktor hat, der von der Gleichstromenergieversorgung gezogene Strom von einer solchen Höhe sein, daß er das begrenzt, was ebenfalls in eine einzelne Wandsteckdose einer Wechselstrom-Starkstromleitung eingesteckt werden kann.
Von weiterer Bedeutung ist die nichtlineare Verzerrung des Stromes. Die harmonischen Komponenten können eine zerstörende Erwärmung von verschiedenen Teilen des Wechselstromenergie-Verteilungssystemes verursachen. Die "dreifachen" Harmonischen (dritte, neunte, fünfzehnte, usw.) werden sich ferner in dem neutralen Leiter eines Dreiphasensystems aufaddieren und könnten den neutralen Leiter möglicherweise überhitzen. Zusätzlich können diese harmonischen Komponenten eine Verzerrung der Wechselspannung verursachen. Der Betrag der Spannungsverzerrung hängt von der Quellenimpedanz, (die nicht gleich Null ist), der Wechselstrom-Leitung und von den anderen angeschlossenen Lasten ab. Diese Spannungsverzerrung könnte möglicherweise den korrekten Betrieb der anderen angeschlossenen Lasten stören.
In dem US-Patent 4,222,069 von D. Capewell und dem US-Patent 4,369,490 von F. Blum ist ein Schaltkreis offenbart, der einen Kondensator aufweist, der parallel mit dem Eingang des Brückengleichrichters einer Gleich stromenergieversorgung mit einem Kondensator am Eingang verbunden ist, und der eine Induktivität aufweist, die mit der Wechselstrom-Starkstromleitung und dem Eingang des Gleichrichters verbunden ist, um die Gleichstromenergieversorgung mit der Wechselstrom-Starkstromleitung zu koppeln. Das Blum-Patent stellt in Spalte 5, Zeilen 23-29, dar, daß sich herausgestellt hat, daß ohne den oben genannten Schaltkreis die Gleichstromenergieversorgung einen Leistungsfaktor von 65% an der Wechselstrom-Starkstromleitung aufweist. Ferner hat sich herausgestellt, daß ohne den oben genannten Schaltkreis die Höhe des dritten harmonischen Stromes 88%, die Höhe des fünften harmonischen Stromes 65% und die Höhe des siebten harmonischen Stromes 38% der Höhe des zugrundeliegenden Stromes betrug. Bei einem Beispiel mit dem oben genannten Schaltkreis stellte sich heraus, daß die Gleichstromenergieversorgung einen Leistungsfaktor von 94% an der Wechselstrom-Starkstromleitung aufwies. Ferner war mit den oben genannten Schaltkreisen die Höhe des dritten harmonischen Stromes 20%, die Höhe des fünften harmonischen Stromes 6% und die Höhe des siebten harmonischen Stromes 2% der Höhe des zugrundeliegenden Stromes.
Die vorliegende Erfindung zielt darauf ab, eine Gleichstromenergieversorgung vorzusehen, die an einer Wechselstrom-Starkstromleitung eine relativ geringe Höhe von harmonischen Strömen erzeugt. Zusätzlich zielt die vorliegende Erfindung darauf ab, eine Gleichstromenergieversorgung anzugeben, die an einer Wechselstrom- Starkstromleitung einen relativ hohen Leistungsfaktor aufweist. Ferner zielt die Erfindung darauf ab, eine Gleichstromenergieversorgung anzugeben, die relativ kostengünstig ist.
Die vorliegende Erfindung ist auf eine Gleichstromenergieversorgung gerichtet, die in Kombination aufweist eine Wechselstrom-Starkstromleitung, ein Leistungsfaktor-Korrekturnetzwerk, das einen Kondensator und ein erstes Induktivitätsmittel aufweist, die in Reihe verbunden sind, wobei der Kondensator an der Gleichstrom-Starkstromleitung und das erste Induktivitätsmittel in Reihe mit der Starkstromleitung liegt, und ein Vollweg-Gleichrichtermittel, das ein Paar von Eingängen, an denen der Kondensator liegt, und einen ersten und einen zweiten Ausgang aufweist. Erfindungsgemäß weist die Energieversorgung auf einen ersten Filterkondensator mit einem ersten Ende und einem zweiten Ende, einen zweiten Filterkondensator mit einem ersten Ende und einem zweiten Ende, eine erste Stromsteuerdiode, die in Reihe mit dem ersten und zweiten Filterkondensator zwischen dem ersten und zweiten Ausgang des Vollweg-Gleichrichtermittels verbunden ist, wobei ihre Anode mit dem zweiten Ende des ersten Filterkondensators und ihre Kathode mit dem ersten Ende des zweiten Filterkondensators verbunden ist, eine zweite Stromsteuerdiode, die parallel mit der Reihenkombination der ersten Stromsteuerdiode und des genannten zweiten Filterkondensators verbunden ist, wobei ihre Kathode mit dem zweiten Ende des ersten Filterkondensators und ihre Anode mit dem zweiten Ausgang des Gleichrichtermittels verbunden ist, eine dritte Stromsteuerdiode, die parallel mit der Reihenkombination des ersten Filterkondensators und der ersten Stromsteuerdiode verbunden ist, wobei ihre Kathode mit dem ersten Ausgang des Gleichrichtermittels und ihre Anode mit dem ersten Ende des zweiten Filterkondensators verbunden ist, und eine Gleichstromlast, die zwischen dem ersten Ausgang und dem zweiten Ausgang des Vollweg-Gleichrichtermittels verbunden ist.
Kurz gesagt, verwendet ein bevorzugtes Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung ein Leistungsfaktor-Korrekturnetzwerk, einen Vollweg-Gleichrichter, ein Paar von Filterkondensatoren und drei Stromsteuerdioden. Das Leistungsfaktor-Korrekturnetzwerk umfaßt sowohl eine Induktivität als auch einen Kondensator, wobei die Kombination konfiguriert ist, um den Leistungsfaktor der Gleichstromenergieversorgung an der Wechselstrom-Starkstromleitung zu verbessern, indem die Höhe der harmonischen Ströme, die die Gleichstromenergieversorgung auf der Wechselstrom-Starkstromleitung erzeugt, verringert wird. Die Filterkondensatoren sind mit den Stromsteuerdioden derart konfiguriert, daß die Filterkondensatoren in Reihe geladen und parallel entladen werden. Zusätzlich sind die Filterkondensatoren und die Stromsteuerdioden derart konfiguriert, daß während der Perioden, in denen die Höhe der Spannung, die an der Last entwickelt wird, die Hälfte der Spitzenspannung übersteigt, die verbesserte Leistungsfaktor-Gleichstromenergieversorgung arbeitet, als ob die Filterkondensatoren nicht in dem Schaltkreis wären.
Erfindungsgemäße Anordnungen werden nun beispielshalber in näheren Einzelheiten unter Bezugnahme auf die beigefügten Zeichnungen beschrieben, in denen
Fig. 1 eine schematische Darstellung eines Ausführungsbeispieles einer erfindungsgemäßen verbesserten Leistungsfaktor-Gleichstromenergieversorgung ist;
Fig. 2A eine schematische Darstellung eines weiteren Ausführungsbeispieles einer erfindungsgemäßen verbesserten Leistungsfaktor-Gleichstromenergieversorgung ist;
Fig. 2B eine schematische Darstellung einer Abwandlung des Ausführungsbeispieles gemäß Fig. 2A ist; die Fig. 3 und 4 Wellenformen darstellen, die mit den in den Fig. 1 und 2A dargestellten Gleichstromenergieversorgungen zusammenhängen und
Fig. 5 eine Kombination eines Blockschaltbildes und einer schematischen Darstellung eines einseitig geerdeten Ballastschaltkreises ist, der die in Fig. 2A dargestellte Energieversorgung verwendet.
Fig. 1 ist ein Ausführungsbeispiel einer erfindungsgemäßen verbesserten Leistungsfaktor-Gleichstromenergieversorgung, die durch das allgemeine Bezugszeichen 100 bezeichnet ist. Die Gleichstromenergieversor gung 100 ist sowohl für eine Verbindung mit einer Wechselstrom-Starkstromleitung, die durch eine einphasige Wechselstrom-Starkstromleitung 102 repräsentiert ist, als auch zur Verbindung mit einer (Gleichstrom)-Last, die durch einen Widerstand 104 repräsentiert ist, vorgesehen. Bei dieser Verbindung nimmt die Gleichstromenergieversorgung 100 (Wechselstrom-) Energie von der Starkstromleitung 102 auf und gibt Gleichstromenergie an die Last 104 ab. Die Gleichstromenergieversorgung 100 nimmt die (Wechselstrom-)Energie von der Wechselstrom-Starkstromleitung 102 auf, um den Leistungsfaktor, den die Gleichstromenergieversorgung an der Wechselstrom-Starkstromleitung aufweist, zu maximieren und die Höhe von harmonischen Strömen, die die Gleichstromenergieversorgung auf der genannten Leitung erzeugt, zu minimieren, wie dies nachfolgend deutlich wird.
Die verschiedenen Leiter der Wechselstrom-Starkstromleitung 102 weisen einen stromführenden Leiter 110, einen neutralen Leiter 112 und einen Erdleiter 114 auf. Die Gleichstromenergieversorgung verwendet als hauptsächliche Komponenten ein Leistungsfaktor-Korrekturnetzwerk 120, einen Vollweg-Gleichrichter 122, ein Paar von Filterkondensatoren 124 und 126 und drei Stromsteuerdioden 128, 130 und 132.
Das Leistungfaktor-Korrekturnetz 120 weist eine Induktivität und einen Kondensator auf, die konfiguriert sind, um den Leistungsfaktor, den die Gleichstromenergieversorgung 100 an der Wechselstrom-Starkstromleitung 102 aufweist, zu verbessern und die Höhe von harmonischen Strömen, die die Gleichstromenergieversorgung auf der Wechselstrom-Starkstromleitung erzeugt, zu verringern. Speziell zu diesem Zweck ist die Induktivität des Leistungsfaktor-Korrekturnetzwerks 120 in Reihe mit dem Eingang des Vollweg-Gleichrichters über die Wechselstrom-Starkstromleitung verbunden, und der Kondensator des Leistungsfaktor-Korrekturnetzwerkes 120 liegt an dem Eingang des Vollweg-Gleichrichters an.
Eine Induktivität 136 wird als Induktivität des Leistungsfaktor-Korrekturnetzwerkes 120 verwendet, und ein Kondensator 138 wird als Kondensator für das Leistungsfaktor-Korrekturnetzwerk 120 verwendet. Die Induktivität 136 liegt zwischen der Leitung 110 der Wechselstrom-Starkstromleitung 102 und einem Knoten 146, der mit einem Eingang eines Paars von Eingängen des Vollweg-Gleichrichters 122 verbunden ist. Der andere der beiden Eingänge des Vollweg-Gleichrichters 122 ist mit einem Knoten 148 verbunden, der direkt mit dem neutralen Leiter 112 verbunden ist. Der Leistungsfaktor-Korrekturkondensator 138 liegt zwischen den Knoten 146 und 148 an dem Eingang des Vollweg- Gleichrichters 122. Vorzugsweise weist die Induktivität 136 für einen Betrieb bei 120 Volt und 60 Hertz eine Induktivität von 0.12 Henry und der Kondensator eine Kapazität von 2.2 Mikrofarad auf, wobei eine Resonanzfrequenz geringfügig höher als die fünfte harmonische Frequenz der Frequenz auf der Wechselstrom-Starkstromleitung ist.
Zusätzlich zu seiner Funktion als Teil des Leistungsfaktor-Korrekturnetzwerks 120 arbeitet der Kondensator 138, um Leitungsrauschen zu verringern. Ferner verwendet die Gleichstromenergieversorgung 110 zusätzlich zu diesem Zweck zwei Kondensatoren 150 und 152. Der Kondensator 150 ist zwischen dem Knoten 148 und der Erdleitung 114 verbunden, und der Kondensator 152 ist zwischen dem Knoten 146 und der Erdleitung 114 verbunden. Vorzugsweise weisen die Kondensatoren 150 und 152 für einen Betrieb bei 120 Volt und 60 Hertz jeweils eine Kapazität von 3.3 Nanofarad auf. Von dem Wechselstrom (Ladefluß) in seinen Eingang ist der Vollweg- Gleichrichter 122 konfiguriert, um einen gleichgerichteten Strom in einem Paar von Leitungen 160 und 162 zu entwickeln. Die Leitung 162 ist mit dem gemeinsamen Potential des Kreises (Erde) verbunden. Im einzelnen ist bei dem gegenwärtig bevorzugten Ausführungsbeispiel der Vollweg-Gleichrichter 122 als Brückengleichrichter ausgebildet, der vier Gleichrichterdioden 166, 168, 170 und 172 aufweist. Die Diode 166 ist so konfiguriert, daß ihre Kathode mit dem Knoten 146 und ihre Anode mit der Leitung 162 verbunden ist. Die Gleichrichterdiode 168 ist so konfiguriert, daß ihre Anode mit dem Knoten 146 und ihre Kathode mit der Leitung 160 verbunden ist. Die Kathode der Gleichrichterdiode 170 ist mit der Leitung 160 und ihre Anode mit dem Knoten 148 verbunden. Schließlich ist die Gleichrichterdiode 172 so konfiguriert, daß ihre Kathode mit dem Knoten 148 und ihre Anode mit der Leitung 162 verbunden ist. Vorzugsweise sind für einen Betrieb bei 120 Volt und 60 Hertz die Gleichrichterdioden 166, 168, 170 und 172 jeweils von dem Typ, der allgemein mit 1N5061 bezeichnet wird.
Die Gleichstromenergieversorgung 100 verwendet einen weiteren Kondensator 176 zur Verringerung des Rauschens, der zwischen den Leitungen 160 und 162 verbunden ist. Vorzugsweise weist der Kondensator 176 für einen Betrieb bei 120 Volt und 60 Hertz eine Kapazität von 1 Mikrofarad auf.
Die Filterkondensatoren 124 und 126 sind in Bezug zu Stromsteuerdioden 128, 130, 132 derart verbunden, daß die Filterkondensatoren in Reihe geladen und parallel entladen werden. Im einzelnen ist der Kondensator 124 zwischen der Leitung 160 und einer Leitung 180 verbunden, und der Kondensator 126 ist zwischen einer Leitung 182 und der Leitung 162 verbunden. Die Steuerdiode 128 ist so konfiguriert, daß ihre Kathode mit der Leitung 180 und ihre Anode mit der Leitung 162 verbunden ist. Die Anode der Steuerdiode 130 ist mit der Leitung 180 und ihre Kathode mit der Leitung 182 verbunden. Schließlich ist die Steuerdiode 132 so konfiguriert, daß ihre Kathode mit der Leitung 160 und ihre Anode mit der Leitung 182 verbunden ist. Vorzugsweise weisen die Kondensatoren 124 und 126 für einen Betrieb bei 120 Volt und 60 Hertz jeweils eine Kapazität von 100 Mikro farad auf, und die Stromsteuerdioden 128, 130 und 132 sind vorzugsweise jeweils von dem Typ, der allgemein mit 1N4005 bezeichnet wird.
Die Gleichstromenergieversorgung 100 verwendet ein Paar von Ableitungswiderständen, die mit 186 bzw 188 bezeichnet sind. Der Widerstand 186 ist parallel mit dem Kondensator 124 zwischen den Leitungen 160 und 180 verbunden. Bei einem Ausführungsbeispiel ist der Widerstand 188 parallel mit dem Kondensator 126 zwischen den Leitungen 182 und 162 verbunden. Bei einem anderen Ausführungsbeispiel ist der Widerstand 188 zwischen der Leitung 182 und einer Leitung 190 verbunden, die mit einer Last (einem Schaltkreis mit relativ niedriger Spannung) verbunden ist, der eine relativ geringe Menge an Strom zieht, wie dies nachfolgend deutlich werden wird. Vorzugsweise weist der Widerstand 186 für einen Betrieb bei 120 Volt und 60 Hertz einen Widerstand von 47 Kiloohm und der Widerstand 188 einen Widerstand von 30 Kiloohm auf. Schließlich ist die (Gleichstrom-)Last, die durch den Widerstand 104 repräsentiert wird, zwischen der Leitung 160 und der gemeinsamen Leitung 162 des Schaltkreises verbunden.
Es ist wichtig festzustellen, daß die Induktivität 136 in Reihe mit dem Eingang des Vollweg-Gleichrichters 122 über die Wechselstrom-Starkstromleitung I02 verbunden ist. Da die Kombination eine Reihenschaltung bildet, kann die Induktivität 136 entweder in die stromführende Leitung 110 oder die neutrale Leitung 112 geschaltet oder in zwei Induktivitäten aufgeteilt und in beide geschaltet werden. Mit anderen Worten sind alle drei Variationen elektrisch äquivalent.
Ein weiteres Ausführungsbeispiel einer verbesserten Leistungsfaktor-Gleichstromenergieversorgung ist in Fig. 2A dargestellt und allgemein mit dem Bezugszeichen 200 bezeichnet. Diejenigen Elemente, die zu Fig. 1 ähnlich sind, weisen die gleichen Bezugszeichen auf. Bei dem Ausführungsbeispiel 200 wird ein Transformator, der mit 240 bezeichnet ist, für die Induktivität des Leistungsfaktor-Korrekturnetzwerkes 120 verwendet. Der Transformator 240 weist zwei Wicklungen auf, die mit 242 und 244 bezeichnet sind. Die Wicklung 242 ist zwischen dem stromführenden Leiter 110 und dem Knoten 146 verbunden, und die Wicklung 244 ist zwischen dem neutralen Leiter 112 und dem Knoten 148 verbunden. Es ist wichtig, daß die Wicklungen 242 und 244 derart verbunden (gephast) sind, daß für den Strom der Wechselstrom- Starkstromleitung 102 die Gegeninduktivität, die durch den Transformator gebildet ist, dasselbe Vorzeichen wie die Selbstinduktivität hat, die durch jede Wicklung gebildet ist, und sich so auf diese aufaddiert. Wiederum liegt der leistungsfaktorkorrigierende Kondensator 138 an dem Eingang des Vollweg-Gleichrichters 122 zwischen den Knoten 146 und 148. (Der Transformator 240 sollte nicht mit solchen Transformatoren durcheinandergebracht werden, die im Stand der Technik bekannt sind, um die Höhe der Wechselspannung, die an einer Wechselstrom-Starkstromleitung verfügbar ist, heraufzusetzen oder herabzusetzen. Der Transformator 242 ist nicht so konfiguriert und arbeitet nicht so.) Für einen Betrieb bei 120 Volt und 60 Hertz weist der Transformator 240 vorzugsweise eine gesamte Reiheninduktivität von 0.12 Henry auf. Vorzugsweise weist der Transformator 240 einen Kern auf, der einen einen halben Inch dicken Stapel (36 Teile) von Silizium-Stahl-Schichten aufweist. Die Schichten sind vorzugsweise von dem Typ, der allgemein mit M6 und dessen Größe allgemein mit EI-37 bezeichnet wird, wobei die beiden Wicklungen vorzugsweise jeweils aus 220 Windungen eines 25.5 AWG Kupferdrahtes, der mit einem Überzug versehen ist, bestehen.
Es ist wichtig festzustellen, daß die Streureaktanz jeder der Wicklungen 242 und 244 des Transformators bei hohen Frequenzen als Reiheninduktivität erscheinen, getrennt von dem Transformator selbst. Diese Streuinduktivitäten erzeugen sowohl eine Filterung elektromagnetischer Interferenzen (EMI) als auch hochfrequenter Interferenzen (RFI). Zusätzlich helfen diese Streuinduktivitäten Harmonische höherer Ordnung (beispielsweise der 20.) zu dämpfen, die sonst in die Wechselstrom-Starkstromleitung 102 eingekoppelt würden.
Zum Verständnis der Arbeitsweise der verbesserten Leistungsfaktor-Gleichstromenergieversorgungen, die in den Fig. 1 und 2A dargestellt sind, sollte zur Kenntnis genommen werden, daß die Filterkondensatoren 124 und 126 mit den Stromsteuerdioden 128, 130 und 132 derart konfiguriert sind, daß die Filterkondensatoren in Reihe geladen und parallel entladen werden. Wenn die Filterkondensatoren 124 und 126 geladen werden, existiert ein Strom (Ladefluß) von dem Ausgang des Vollweg-Gleichrichters 122 in die Leitung 160, durch den Filterkondensator 124, durch die Stromsteuerdiode 130, durch den Filterkondensator 126 in die Leitung 162 und zurück in den Ausgang des Vollweg-Gleichrichters 122. Die Stromsteuerdiode 130 ist durch den Filterkondensator in Sperrichtung vorgespannt, es sei denn, daß die Filterkondensatoren 124 und 126 geladen werden.
Ferner sollte zur Kenntnis genommen werden, daß die Stromsteuerdioden 128 und 132 während Perioden in Sperrichtung vorgespannt sind, in denen die Höhe der Spannung, die zwischen den Leitungen 160 und 162 (durch die Wechselstrom-Starkstromleitung 102 und das Leistungsfaktor-Korrekturnetzwerk 120) entwickelt wird, die Hälfte der Spitzenspannung überschreitet. Infolgedessen verhindern während dieser Periode die Stromsteuerdioden 128 und 132 das Entladen der Filterkondensatoren 124 und 126. Im Ergebnis arbeiten während dieser Perioden die verbesserten Leistungsfaktor-Gleichstromenergieversorgungen so, als ob die Filterkondensatoren 124 und 126 sich nicht in dem Schaltkreis befänden. Auf diese Weise entspricht während dieser Perioden die Wellenform der an der Last (Widerstand 104) entwickelten Spannung im wesentlichen derjenigen einer gleichgerich teten, ungefilterten Sinuswelle. (Selbstverständlich entspricht als Konsequenz die Höhe der Spitze-Spitze- Welligkeit in der Gleichspannung, die an dem Lastwiderstand 104 entwickelt wird, ungefähr einer Hälfte des Spitzenwertes der Wechselspannung auf der Wechselstromleitung, 80 Volt Spitze-Spitze bei 120 Volt-Betrieb.)
Schließlich koppeln während Perioden, in denen die Höhen der Spannung, die zwischen den Leitungen 160 und 162 entwickelt wird, weniger als die Hälfte der Spitzenspannung beträgt, die Stromsteuerdioden 128 und 132 die Kondensatoren 124 und 126 parallel an dem Lastwiderstand 104. Als Folge fällt die Höhe der Spannung, die an dem Lastwiderstand 104 entwickelt wird, nicht wesentlich unter eine Höhe von der Hälfte des Spitzenwertes der Wechselspannung auf der Wechselstromleitung, 80 Volt für 120 Volt-Betrieb.
Wie bereits angegeben, arbeiten die Spannungsversorgungen 100, 200 während Perioden, in denen die Höhe der Spannung, die zwischen den Leitungen 160 und 162 entwickelt wird, die Hälfte des Spitzenwertes überschreitet, die Energieversorgungen 100 und 200 so, als ob die Filterkondensatoren 124 und 126 sich nicht in dem Schaltkreis befänden. Dies ist kritisch für einen korrekten Betrieb der vorliegenden Erfindung. Infolgedessen ist der Leistungsfaktor, den die Gleichstromenergieversorgungen an der Wechselstrom-Starkstromleitung 102 aufweisen, wesentlich erhöht, und die Höhe der harmonischen Ströme, die sie auf der Leitung erzeugen, ist wesentlich verringert.
Es sei nun die Situation betrachtet, in der ein Widerstand, beispielsweise ein Lastwiderstand 104, direkt an der Wechselstrom-Starkstromleitung, beispielsweise der Leitung 102, liegt. In einer solchen Situation ist der Leistungsfaktor, PF, den der Lastwiderstand an der Wechselstrom-Starkstromleitung aufweist, 1, und die Höhe der harmonischen Ströme, die er auf der Leitung erzeugt, ist 0. Der Klirrfaktor, THD, ist 0.
Als nächstes sei die Situation betrachtet, in der der Lastwiderstand an dem Ausgang eines Brückengleichrichters liegt, dessen Eingang an der Wechselstrom- Starkstromleitung liegt. Ohne jegliche Filterkondensatoren wird eine Spannung an der Last entwickelt, deren Wellenform als diejenige einer gleichgerichteten Sinuswelle erscheint. Ein derartiger Schaltkreis bildet an der Wechselstrom-Starkstromleitung einen Leistungsfaktor nahe 1 und erzeugt auf der Leitung eine Höhe von harmonischen Strömen nahe 0.
Während Perioden, in denen die Höhe der zwischen den Leitungen 160 und 162 entwickelten Spannung die Hälfte des Spitzenwertes überschreitet, funktionieren die verbesserten Leistungsfaktor-Gleichstromenergieversorgungen 100 und 200 in zu dem oben genannten Schaltkreis sehr ähnlicher Weise, bei der der Lastwiderstand an dem Ausgang eines Brückengleichrichters liegt, dessen Eingang an der Wechselstrom-Starkstromleitung liegt. Auf diese Weise weisen während dieser Perioden die verbesserten Leistungsfaktor-Gleichstromenergieversorgungen 100 und 200 an der Wechselstrom- Starkstromleitung einen Leistungsfaktor nahe 1 auf und erzeugen auf der Leitung eine Höhe von harmonischen Strömen nahe 0. Als Folge erzeugen während der gesamten Zeitperiode die Gleichstromenergieversorgungen ähnlich niedrigere Höhen von harmonischen Strömen auf der Wechselstrom-Starkstromleitung 102, insbesondere bei der dritten harmonischen Frequenz. Die reduzierte Höhe harmonischer Ströme ermöglicht es, daß die Induktivität (136 oder 240) und der Kondensator 138 bei einer sehr viel höheren Frequenz resonant sind, als dies üblicherweise praktikabel wäre, wobei auf diese Weise die Größe, das Gewicht und die Kosten dieser Bauteile wesentlich reduziert sind.
Es ist wichtig festzustellen, daß die Filterkondensatoren 124 und 126 mit den Stromsteuerdioden 128, 130 und 132 derart verbunden sind, daß die Filterkon densatoren in Reihe geladen und parallel entladen werden. Als Folge sind die Kondensatoren 124 und 126 einer sehr viel geringeren Spannungsbelastung ausgesetzt, als dies ein einzelner zwischen den Leitungen 160 und 162 verbundener Kondensator wäre. Zusätzlich beträgt die Kapazität der Reihenkombination der Kondensatoren 124 und 126 ein Viertel der Kapazität der Parallelkombination der Kondensatoren 124 und 126. Auf diese Weise ist der Ladefluß zu den Kondensatoren 124 und 126 wesentlich reduziert. Als Folge ist der Leistungsfaktor, den die Gleichstromenergieversorgungen 100 und 200 an der Wechselstrom-Starkstromleitung 102 aufweisen, erhöht, und die Höhe der harmonischen Ströme, die sie auf der Leitung erzeugen, ist verringert. Ferner ist aufgrund der Tatsache, daß die Filterkondensatoren 124 und 126 parallel entladen werden, die Höhe der Welligkeitskomponente der Gleichspannung, die die Gleichstrom-Energieversorgungen 100 und 200 an der Last 104 entwickeln, verringert, verglichen mit einer Anordnung, in der diese Kondensatoren fehlen.
Fig. 2B stellt ein weiteres Ausführungsbeispiel einer verbesserten Leistungsfaktor-Gleichstromenergieversorgung dar und ist mit dem allgemeinen Bezugszeichen 300 bezeichnet. Die Energieversorgung 300 ist eine Abwandlung von Fig. 2A und weist eine zusätzliche kleine Induktivität 310 (ungefähr 10 mH bei einigen Ausführungsbeispielen) auf, die in Reihe mit der Diode 186 und zwischen die Diode 170 und den Kondensator 176 geschaltet ist. Die Induktivität 310 wird für einige Arten von Lasten den Leistungsfaktor weiter erhöhen und den Klirrfaktor verringern, wobei die Größe der Eingangsinduktivität verringert ist.
Die Fig. 3 und 4 zeigen schematische Wellenformen im Zusammenhang mit den in den Fig. 1 und 2A dargestellten Energieversorgungen. Im einzelnen ist in Fig. 3A eine Wellenform 320 der an der Wechselstrom- Starkstromleitung 102 entwickelten Spannung und einer Wellenform des Stromes in der Wechselstrom-Starkstromleitung 102 dargestellt, wenn die Starkstromleitung mit der Energieversorgung 100 oder 200 verbunden ist. Die Spannungsskala für die Wellenform 320 ist auf der linken Seite der Figur dargestellt, und die Stromskala für die Stromwellenform 330 ist auf der rechten Seite der Figur dargestellt.
Fig. 4 enthält eine Wellenform 400 der an dem Kondensator 138 des Leistungsfaktor-Korrekturnetzwerkes 120 entwickelten Spannung und eine Wellenform 402 der an der Last 104 entwickelten Spannung. Die Spannungsskala für die Spannungswellenform 400 ist auf der linken Seite der Figur und die Spannungsskala für die Wellenform 402 auf der rechten Seite der Figur dargestellt.
Selbstverständlich ist die Höhe der Welligkeitskomponenten der an der Last 104 entwickelten Gleichspannung relativ hoch. Als Folge sind die Gleichstrom- Energieversorgungen 100 und 200 nicht für alle Anwendungen geeignet. In vielen Anwendungen kann jedoch die Wirkung der Welligkeit mittels einer Regelung und/oder einer Rückkopplung verringert werden. Es sei beispielsweise ein Ballastschaltkreis 500 in Fig. 5 betrachtet. Der Ballastschaltkreis 500 verwendet eine Gleichstrom- Energieversorgung 100 oder 200, einen Oszillator 512, einen schaltenden Schaltkreis 514 und ein strombegrenzendes (Ballast-)Netzwerk 516, allesamt zum Betreiben einer Anzahl von Leuchtstofflampen, die durch ein Paar von Lampen 520 und 522 repräsentiert sind.
Wie bereits ausgeführt, ist die Gleichstrom-Energieversorgung 100 mit der Wechselstrom-Starkstromleitung 102 verbunden, um Gleichstromenergie von der Leitung aufzunehmen. Aus der Energie der Wechselstrom- Starkstromleitung 102 entwickelt die Gleichstrom-Energieversorgung ein Paar von Gleichspannungen, die eine erste Gleichspannung auf der Leitung 160 und eine parasitäre Gleichspannung auf der Leitung 190 aufweisen, jeweils bezogen auf ein gemeinsames Potential des Schaltkreises, das auf der Leitung 162 entwickelt wird.
Der Oszillator 512 ist konfiguriert, um auf einer Leitung 550 ein Hochfrequenzsignal zu erzeugen, vorzugsweise mit einer rechteckförmigen Welle. Der Oszillator 512 ist um einen integrierten Schaltkreis 554 konfiguriert, beispielsweise von dem Typ, der allgemein mit 3844 bezeichnet wird. Im einzelnen ist die Vorrichtung 554 so konfiguriert, daß der Pin 7 (VCC) der Vorrichtung mit der parasitären Gleichspannungsleitung 190 der Gleichstrom-Energieversorgung 100 verbunden ist. Pin 6 (OUTPUT) ist mit der Leitung 550 verbunden. Zusätzlich ist die Vorrichtung 554 so konfiguriert, daß Pin 2 (Vfb), Pin 3 (ISENSE) und Pin 5 (GROUND) mit dem gemeinsamen Potential des Schaltkreises verbunden sind. Die Vorrichtung 554 ist ferner so konfiguriert, daß Pin 4 (RT/CT) mit einer Leitung 560 und Pin 8 (VREF) mit einer Leitung 566 verbunden ist. Ein Kondensator 570 zum Ausbilden der Schwingfrequenz ist zwischen der Leitung 560 und dem gemeinsamen Potential des Schaltkreises verbunden. Repräsentiert durch einen variablen Widerstand 572 sind vorzugsweise sechs Widerstände parallel zwischen den Leitungen 566 und 560 verbunden. (Während der Herstellung des Ballastschaltkreises 500 werden Messungen der Energie vorgenommen, die der Schaltkreis an eine Last abgibt. Basierend auf den Messungen wird eine vorbestimmte Anzahl der Widerstände aus dem Schaltkreis herausgetrennt.) Schließlich ist zwischen den Leitungen 566 und dem gemeinsamen Potential des Schaltkreises ein Überbrückungskondensator 576 verbunden. Vorzugsweise weist der Kondensator 570 eine Kapazität von 4.7 Nanofarad auf. Die sechs durch den Widerstand 572 repräsentierten Widerstände weisen vorzugsweise einen Widerstand von 560 Kiloohm, 280 Kiloohm, 140 Kiloohm, 69.8 Kiloohm, 34.8 Kiloohm und 4.02 Kiloohm auf, und der Kondensator 576 weist vorzugsweise eine Kapazität von 0.1 Mikrofarad auf.
Ein feed-forward-Schaltkreis 579 wird verwendet, um die Wirkung der Welligkeit auf die durch die Gleichstromenergieversorgung 100 auf der Leitung 160 entwikkelte Gleichspannung zu verringern, bezüglich des gemeinsamen Potentiales des Schaltkreises. Im einzelnen variiert der feed-forward-Schaltkreis die Energie, die an die Leuchtstofflampen 520 und 522 abgegeben wird, indem die Schwingfrequenz des frequenzmodulierdenden Oszillators 512 als Antwort auf die momentane Höhe der auf der Leitung 160 entwickelten Gleichspannung variiert wird. Wenn der augenblickliche Wert der auf der Leitung 160 entwickelten Gleichspannung 160 steigt, erhöht der feed-forward-Schaltkreis 579 die Höhe des Stromes in dem Kondensator 570. Zu diesem Zweck umfaßt der feed-forward-Schaltkreis eine Zehnerdiode 580 und ein Paar von Widerständen 582 und 584. Zum Koppeln der Welligkeitskomponente auf der Spannung auf der Leitung 160 an eine Leitung 586 ist Diode 580 so konfiguriert, daß ihre Kathode mit der Leitung 160 und ihre Anode mit der Leitung 586 verbunden ist. Zum Umwandeln der Welligkeitsspannung in einen Welligkeitsstrom sind die Widerstände 582 und 584 in einer Spannungsteilerkonfiguration verbunden, wobei der Widerstand 582 zwischen den Leitungen 586 und 560 und der Widerstand 584 zwischen der Leitung 560 und dem gemeinsamen Potential der Schaltung verbunden ist. Die Zehnerdiode 580 ist von dem Typ, der allgemein mit 1N5264 bezeichnet wird, und die Widerstände 582 und 584 weisen vorzugsweise einen Widerstand von 1 Megaohm bzw. 26.1 Kiloohm auf. Wie oben ausgeführt, variiert der feed-forward-Schaltkreis die Schwingfrequenz des frequenzmodulierenden Oszillators 512 als Antwort auf den augenblicklichen Wert der auf der Leitung 160 entwickelten Gleichspannung. Bei einem anderen Ausführungsbeispiel variiert der feedforward-Schaltkreis 579 die Oszillationspulsweite (Arbeitszyklus) des Oszillators 512 als Antwort auf die augenblickliche Höhe der auf der Leitung 160 entwickel ten Gleichspannung.
Eine Rückkopplungsschaltung 589 wird verwendet, um eine quasi konstante Energiehöhe in den Leuchtstofflampen 520 und 522 aufrechtzuerhalten. Im einzelnen variiert die Rückkopplungsschaltung die Energie, die an die Lampen abgegeben wird, indem die Frequenz des frequenzmodulierenden Oszillators 512 als Antwort auf die Höhe des Stromes in dem strombegrenzenden (Ballast)- Netzwerk 516 variiert wird. Zu diesem Zweck umfaßt die Rückkopplungsschaltung 589 einen Widerstand 590, einen Kondensator 592, eine Diode 594 und ein Paar von Widerständen 596 und 598. Um einen Fühlstrom zu entwickeln, sind der Widerstand 590 und der Kondensator 592 konfiguriert, um eine kleine Fühlspannung zu empfangen und zu integrieren, die auf einer Leitung 600 (bezüglich des gemeinsamen Potentials der Schaltung) von dem Strom in dem Netzwerk 516 entwickelt wird. Zu diesem Zweck sind der Widerstand 590 und der Kondensator 592 in einer Tiefpaß-Integrator-Konfiguration verbunden, wobei der Widerstand zwischen der Leitung 600 und einer Leitung 602 und der Kondensator zwischen der Leitung 602 und dem gemeinsamen Potential des Schaltkreises verbunden ist.
Zum Umwandeln der integrierten Spannung in einen Strom zum Treiben des Oszillators 512 ist die Diode 594 als Stromsteuerdiode konfiguriert, wobei ihre Anode mit der Leitung 602 und ihre Kathode mit einer Leitung 604 verbunden ist. Der Widerstand 596 ist zwischen der Leitung 604 und einer Leitung 606 und der Widerstand 598 zwischen den Leitungen 606 und 560 verbunden. Bei dem bevorzugten Ausführungsbeispiel weist der Widerstand 590 einen Widerstand von dreizehn Kiloohm auf, der Kondensator 592 weist eine Kapazität von 2.2 Nanofarad auf, die Diode 594 ist von dem Typ, der allgemein mit 1,N4148 bezeichnet wird, und die Widerstände 596 und 598 weisen einen Widerstand von 18 Kiloohm bzw. 20 Kiloohm auf. Wie bereits ausgeführt, variiert bei dem bevorzugten Ausführungsbeispiel die Rückkopplungsschaltung 589 die Schwingfrequenz des frequenzmodulierenden Oszillators 512 als Antwort auf die Höhe des Stromes in dem strombegrenzenden Ballast-Netzwerk 516. Bei einem anderen Ausführungsbeispiel variiert die Rückkopplungsschaltung 589 die Pulsweite der Schwingung (Arbeitszyklus) des Oszillators 512 als Antwort auf die Höhe des Stromes in dem strombegrenzenden (Ballast-)Netzwerk 516.
Bei dem Ausführungsbeispiel 500 ist der schaltende Schaltkreis 514 konfiguriert, um auf das auf der Leitung 550 durch den Oszillator 512 erzeugte Hochfrequenzsignal zu antworten und zu arbeiten, um periodisch eine Leitung 700 mit dem gemeinsamen Potential des Schaltkreises zu verbinden. Zu diesem Zweck weist der schaltende Schaltkreis 514 eine Diode 702, einen Widerstand 704, einen Kondensator 706 und einen Transistor 708 auf. Der Widerstand 704 und der Kondensator 706 sind konfiguriert, um die Anstiegszeit der an dem Gate des Transistors 708 entwickelten Spannung zu verringern, um die Rate, mit der der Transistor parasitäre Kapazitäten an dem Transistor-Drain entlädt, zu verlangsamen und um die erforderlichen Spitzenstromanforderungen des Transistors zu verringern. Im einzelnen ist der Widerstand 704 zwischen der Leitung 550 und einer Leitung 710 und der Kondensator 706 zwischen der Leitung 710 und dem gemeinsamen Potential des Schaltkreises verbunden. Um eine schnelle Abfallzeit der an dem Gate des Transistors 708 entwickelten Spannung aufrechtzuerhalten, ist die Diode 702 als Stromsteuerdiode konfiguriert, wobei die Diodenkathode mit der Leitung 550 und die Diodenanode mit der Leitung 710 verbunden ist. Der Transistor 708 ist so konfiguriert, daß sein Gate mit der Leitung 710, sein Drain mit der Leitung 700 und sein Source mit dem gemeinsamen Potential des Schaltkreises verbunden ist. Obwohl ein Bipolartransistor, ein IGBT-Baustein, oder ein SCR-Baustein für den Transistor 708 verwendet werden kann, wird bei dem Ausführungsbeispiel 500 ein MOSFET-Transistor verwendet, vorzugsweise von dem Typ, der allgemein mit 6N70 bezeichnet wird. (Ein 6N70-Transistor weist einen BVDSS- Wert von 700 Volt und einen RDS(on)-Wert von 1.4. Ohm auf.) Vorzugsweise ist die Diode 702 von dem Typ, der allgemein mit 1N4148 bezeichnet wird. Zusätzlich weist der Widerstand 704 vorzugsweise einen Widerstand von 270 Ohm und der Kondensator 706 eine Kapazität von 1 Nanofarad auf.
Bei einem Ausführungsbeispiel weist das strombegrenzende (Ballast-)Netzwerk auf einen Transformator (Induktivitätsmittel), der mit 740 bezeichnet ist, mit einer Primärwicklung 744 und einem Paar von Sekundärwicklungen 746 und 748, einen Kondensator 750, einen weiteren Transformator (Induktivitätsmittel) 752, einen Kondensator 754 und einen Kondensator 756. Als Transformator ist der Transformator 740 konfiguriert, um eine Isolation für die Leuchtstofflampen 520 und 522 vorzusehen. Als Induktivität erzeugt der Transformator 740 eine Impedanztransformation. Für diese Zwecke ist der Transformator 740 so konfiguriert, daß ein Ende der Primärwicklung 744 mit der Gleichstromenergieversorgung 100 über die Leitung 160 und das andere Ende der Primärwicklung 744 mit dem Drain des Transistors 708 über die Leitung 700 verbunden ist. Die Sekundärwicklung 748 ist konfiguriert, um Gleichstromenergie für den Oszillator 512 vorzusehen. Zu diesem Zweck ist die Sekundärwicklung 748 zwischen dem gemeinsamen Potential der Schaltung und der Anode der Diode 758 verbunden, deren Kathode mit der Gleichstromenergieversorgung 100 über die Gleichspannungsleitung 190 verbunden ist. Ein Paar von Filterkondensatoren 760 und 762 ist parallel zwischen der Leitung 190 und dem gemeinsamen Potential des Schaltkreises geschaltet. Die Sekundärwicklung 746 ist so konfiguriert, daß ein Ende der Wicklung mit einer Leitung 764 und das andere Ende mit einer Leitung 766 verbunden ist. Der Kondensator 750 ist mit dem Drain des Transistors 708 und mit dem gemeinsamen Potential des Schaltkreises durch das Source des Transistors 708 verbunden. Bei dem Ausführungsbeispiel 500 ist der Kondensator 750 zwischen der Leitung 700 und der Leitung 160 verbunden, um die Gleichspannungsbelastung an dem Kondensator zu verringern. Der Transformator 752 ist als Induktivität konfiguriert, die zwischen der Leitung 764 und einer Leitung 770 verbunden ist. Bei diesem Ausführungsbeispiel sind die Kondensatoren 754 und 756 in Reihe zwischen den Leitungen 770 und 766 verbunden. Ferner sind die Leuchtstofflampen 520 und 522 in Reihe über den Kondensator 756 verbunden. Als Starthilfe ist ein Kondensator 780 parallel mit der Leuchtstofflampe 520 verbunden. Um die kleine Rückkopplungs-Fühlspannung zu erzeugen, ist eine kleine Anzahl von Drahtwindungen (vorzugsweise sieben) um den Transformator 752 gewikkelt, um eine Fühlwicklung zu bilden. (Die kleine Fühlspannung wird durch den Widerstand 590 und den Kondensator 592 integriert, um an dem Kondensator eine Spannung zu entwickeln, die proportional zu der Höhe des Stromes in der Induktivität 752 ist.) Die Fühlwindung ist zwischen dem gemeinsamen Potential der Schaltung und der Leitung 600 verbunden. Für weitere Details des oben beschriebenen strombegrenzenden (Ballast-) Netzwerks sei der Leser auf das US-Patent 5,028,846 verwiesen. Bei anderen Ausführungsbeispielen werden andere strombegrenzende (Ballast-)Netzwerke verwendet, die in dem oben genannten Patent und in dem US-Patent 5,047,691 von Ronald A. Lesea und John B. Sampson offenbart sind.

Claims

1. Eine Leistungsfaktor-Gleichstromenergieversorgung (100, 200, 300), die in Kombination aufweist eine Wechselstrom-Starkstromleitung (102), ein Leistungsfaktor- Korrekturnetzwerk (120), das einen Kondensator (138) und ein erstes Induktivitätsmittel (136 oder 240) aufweist, die in Reihe verbunden sind, wobei der Kondensator an der Gleichstrom-Starkstromleitung (102) und das erste Induktivitätsmittel in Reihe mit der Starkstromleitung liegt, und ein Vollweg-Gleichrichtermittel (122), das ein Paar von Eingängen, an denen der Kondensator (138) liegt, und einen ersten und einen zweiten Ausgang aufweist, dadurch gekennzeichnet, daß die Energieversorgung aufweist einen ersten Filterkondensator (124) mit einem ersten Ende und einem zweiten Ende, einen zweiten Filterkondensator (126) mit einem ersten Ende, eine erste Stromsteuerdiode (130), die in Reihe mit dem ersten und zweiten Filterkondensator (124 und 126) zwischen dem ersten und dem zweiten Ausgang des Vollweg-Gleichrichtermittels (122) verbunden ist, wobei ihre Anode mit dem zweiten Ende des ersten Filterkondensators und ihre Kathode mit dem ersten Ende des zweiten Filterkondensator verbunden ist, eine zweite Stromsteuerdiode (128), die parallel mit der Reihenkombination der ersten Stromsteuerdiode (130) und des genannten zweiten Filterkondensators (126) verbunden ist, wobei ihre Kathode mit dem zweiten Ende des ersten Filterkondensators und ihre Anode mit dem zweiten Ausgang des Gleichrichtermittels verbunden ist, eine dritte Stromsteuerdiode (132), die parallel mit der Reihenkombination des ersten Filterkondensators (124) und der ersten Stromsteuerdiode (130) verbunden ist, wobei ihre Kathode mit dem ersten Ausgang des Gleichrichtermittels und ihre Anode mit dem ersten Ende des zweiten Filterkondensators verbunden ist, und eine Gleichstromlast (104), die zwischen dem ersten Ausgang und dem zweiten Ausgang des Vollweg-Gleichrichtermittels (122) verbunden ist.

2. Eine Leistungsfaktor-Gleichstromenergieversorgung (100, 200, 300) nach Anspruch 1, wobei das erste Ende des ersten Filterkondensators (124) mit dem ersten Ausgang des Vollweg-Gleichrichtermittels (122) verbunden ist und das zweite Ende des zweiten Filterkondensators (126) mit dem zweiten Ausgang des Vollweg-Gleichrichtermittels (122) verbunden ist.

3. Eine Leistungsfaktor-Gleichstromenergieversorgung (100, 200, 300) nach Anspruch 1 oder Anspruch 2, wobei der Leistungsfaktor-Korrekturnetzwerkkondensator (138) ein erstes Ende und ein zweites Ende aufweist, das Vollweg-Gleichrichtermittel (122) eine erste Gleichrichterdiode (166) aufweist, deren Anode mit dem zweiten Ausgang des Gleichrichtermittels verbunden ist und deren Kathode mit dem ersten Ende des Leistungsfaktor- Korrekturnetzwerkkondensators verbunden ist, wobei die Anode einer zweiten Gleichrichterdiode (168) mit dem genannten ersten Ende des Kondensators und ihre Kathode mit dem ersten Ausgang des Gleichrichtermittels verbunden ist, wobei eine Anode einer dritten Gleichrichterdiode (170) mit dem genannten zweiten Ende des Kondensators verbunden ist und ihre Kathode mit dem ersten Ausgang des Gleichrichtermittels verbunden ist und wobei eine Anode einer vierten Gleichrichterdiode (172) mit dem zweiten Ausgang des Gleichrichtermittels verbunden ist und ihre Kathode mit dem zweiten Ende des Leistungsfaktor-Korrekturnetzwerkkondensators verbunden ist.

4. Eine Leistungsfaktor-Gleichstromenergieversorgung (200, 300) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei die Gleichstrom-Starkstromleitung (102) eine erste und eine zweite Leitung (110, 112) aufweist und das erste Induktivitätsmittel einen Transformator (240) aufweist, der eine erste Wicklung (242), die in Reihe mit der ersten Leitung (110) verbunden ist, und eine zweite Wicklung (244), die in Reihe mit der zweiten Leitung (112) verbunden ist, aufweist.

5. Eine Leistungsfaktor-Gleichstromenergieversorgung (200, 300) nach einem der Ansprüche 1 bis 3, wobei das erste Induktivitätsmittel einen Transformator (240) aufweist, der eine erste Wicklung (242) und eine zweite Wicklung (244) aufweist, wobei der Leistungsfaktor- Korrekturnetzwerkkondensator (138) an beiden Wicklungen liegt.

6. Eine Leistungsfaktor-Gleichstromenergieversorgung (100, 200, 300) nach einem der Ansprüche 1 bis 3, wobei das erste Induktivitätsmittel (136) eine Induktivität aufweist, die in Reihe mit dem Kondensator (138) an der Gleichstrom-Starkstromleitung (102) liegt.

7. Eine Leistungsfaktor-Gleichstromenergieversorgung (100, 200, 300) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei die Gleichstromlast (104) aufweist einen Oszillator (512) zum Erzeugen eines Hochfrequenzsignales mit einer vorbestimmten Frequenz, einen von dem Hochfrequenzsignal des Oszillators getriebenen Schaltkreis (514), ein strombegrenzendes Ballastnetzwerk (516), das mit dem Schaltkreis (514) verbunden ist, und wenigstens eine von dem strombegrenzenden Ballastnetzwerk (516) getriebene Gasentladungslampe (520 und 522).

8. Eine Leistungsfaktor-Gleichstromenergieversorgung (100, 200, 300) nach Anspruch 7, wobei die Gleichstromlast (104) Steuermittel (579) zum Reduzieren des Effekts von Welligkeitsanteilen auf die Spannung an der Gleichstromlast (104) durch Variieren der Schwingung des Oszillators (512) als Antwort auf die augenblickliche Höhe der genannten Spannung aufweist.

9. Eine Leistungsfaktor-Gleichstromenergieversorgung (100, 200, 300) nach Anspruch 7 oder Anspruch 8, wobei das strombegrenzende Ballastnetzwerk (516) betreibbar ist, um eine vorbestimmte Stromhöhe zu leiten, und die Gleichstromlast (104) Rückkopplungsmittel (589) aufweisen, die auf die Stromhöhe des strombegrenzenden Ballastnetzwerkes ansprechen und betreibbar sind, um die Frequenz des Hochfrequenzsignales des Oszillators (512) zu verändern.

10. Eine Leistungsfaktor-Gleichstromenergieversorgung (100, 200, 300) nach einem der Ansprüche 1 bis 6, wobei die Gleichstromlast (104) aufweist einen selbstschwingenden Inverter zum Erzeugen eines Hochfrequenzsignales, ein mit dem genannten Inverter verbundenes strombegrenzendes Ballastnetzwerk und wenigstens eine von dem genannten strombegrenzenden Ballastnetzwerk getriebene Gasentladungslampe.

11. Eine Leistungsfaktor-Gleichstromenergieversorgung (100, 200, 300) nach Anspruch 10, wobei der Inverter Mittel aufweist, um das Ausgangssignal in einer Weise zu variieren, daß der Effekt der Welligkeitsanteile auf die Spannung an der Gleichstromlast (104) verringert ist.

12. Eine Leistungsfaktor-Gleichstromenergieversorgung (300) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, die eine zweite Induktivität (310) aufweist, die in Reihe mit dem Ausgang des Vollweg-Gleichrichtermittels und der Gleichstromlast (104) verbunden ist.

13. Eine Leistungsfaktor-Gleichstromenergieversorgung (300) nach Anspruch 12, wobei die zweite Induktivität (310) zwischen der dritten Gleichrichterdiode (136) und der dritten Stromsteuerdiode (132) verbunden ist.

14. Eine Leistungsfaktor-Gleichstromenergieversorgung (300) nach einem der Ansprüche 2 bis 11, die eine zweite Induktivität (310) aufweist, die in Reihe mit dem ersten Ausgang des Vollweg-Gleichrichtermittels (122) und der Gleichspannungslast (104) verbunden ist.