Leistungsaufnahme von Beleuchtungsanlagen mit

Wechselspannungsspeisung

Beschreibung

Die Erfindung betrifft allgemein die Leistungselektronik und insbesondere eine Schaltungsanordnung und ein Verfahren zum Steuern der Leistungsaufnahme von Verbrauchern, insbesondere zur Leistungsreduzierung von Beleuchtungsmitteln wie Gasentladungslampen.

Ein bekanntes Verfahren zum Steuern der Leistungsaufnahme von an ein Wechselspannungsnetz angeschlossenen Verbrauchern ist die Phasenanschnittsteuerung. Bei dieser Methode werden jedoch in nachteiliger Weise Spannungsspitzen erzeugt, die das Stromnetz mit nicht-sinusförmigen Strömen belasten.

Eine Reduzierung der Leistungsaufnahme kann auch durch ein Absenken der Versorgungsspannung erfolgen. Zu diesem Zweck kann beispielsweise ein Spartransformator eingesetzt werden, welcher eine Spule umfasst, die zur Entnahme unterschiedlicher Ausgangsspannungen mehrere ausgangs- seitige Abgriffe aufweist. Vorteilhaft ist der robuste Auf- bau eines Spartransformators, sowie das fehlende Auftreten von Oberschwingungen bei dessen Einsatz. Nachteilig ist jedoch der begrenzte Bereich der Spannungsabsenkung sowie die hohen Materialkosten. Zudem stellt der Spartransformator einen zusätzlichen induktiven Verbraucher dar. Ferner sind für eine lineare Absenkung der Spannung viele mechanische Bauteile erforderlich. Aus DE 102 055 52 Al ist ferner ein Verfahren und eine Schaltungsanordnung zur Helligkeitssteuerung von Gasentladungslampen bekannt, wobei ein Frequenzumrichter mit einem Gleichstromzwischenkreis und einer speziellen Ausgangsschaltung zur Ansteuerung der Gasentladungslampen eingesetzt wird. In nachteiliger Weise ist die in DE 102 055 52 Al beschriebene Schaltungsanordnung nur für Gasentladungslampen geeignet und erlaubt keinen Mischbetrieb von zum Beispiel Gasentladungs- und Glühlampen. Zudem müssen alle angeschlossenen Gasentladungslampen umgebaut werden. Ferner erfordert das in DE 102 055 52 Al beschriebene Verfahren eine genaue Abstimmung auf die jeweiligen Bedingungen und ist daher auch sehr störanfällig.

Bekannte Systeme zur Leistungsreduzierung in Wechselspannungsnetzen mit mehreren Leuchtmitteln als Verbraucher, insbesondere in Netzen, die zu einem großen Teil aus Gasentladungslampen bestehen, sind somit entweder zu kostenaufwendig oder nur bedingt alltagstauglich.

Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, einen Weg aufzuzeigen, wie die Leistungsaufnahme von an ein Wechselspannungsnetz angeschlossenen Verbrauchern, welche insbe- sondere als eine Reihenschaltung einer Gasentladungslampe und einer Induktivität, sowie einer parallel dazu geschalteten Kapazität ausgebildet sind, auf einfache und kostengünstige Weise gesteuert, insbesondere reduziert werden kann. Weitere Aufgabe der Erfindung ist es, eine Schaltungsanordnung zur Steuerung der Leistungsaufnahme von an ein Wechselspannungsnetz angeschlossenen Verbrauchern anzugeben, welches sich auf einfache und kostengünstige Weise in bestehende Wechselstromnetze für Beleuchtungsanlagen integrieren lässt.

Diese Aufgabe wird durch eine Schaltungsanordnung gemäß Anspruch 1, sowie durch ein Verfahren gemäß Anspruch 14 und ein Steuergerät gemäß Anspruch 15 gelöst. Vorteilhafte Ausführungsformen und Weiterbildungen sind in den jeweiligen Unteransprüchen angegeben.

Dementsprechend sieht die Erfindung eine Schaltungsanordnung zur Steuerung der Leistungsaufnahme von zum Betreiben in einem Wechselspannungsnetz ausgebildeten Verbrauchern durch Regeln der Ausgangsspannung vor, welche einen ersten und einen zweiten Eingangsanschluss zum Anschliessen an eine Versorgungsspannung eines Wechselspannungsnetzes und einen ersten und zweiten Ausgangs- anschluss zum parallelen Anschliessen der Verbraucher umfasst. Der zweite Eingangsanschluss, welcher typischerweise den Netzbezugspunkt bildet, ist mit dem zweiten Ausgangsanschluss verbunden. Ferner umfasst die Schaltungsanordnung eine erste Leistungsschaltereinheit mit zwei Anschlüssen, von denen einer mit dem ersten Eingangsanschluss und der andere über eine Induktivität mit dem ersten Ausgangsanschluss verbunden ist, und eine zweite Leistungsschaltereinheit mit zwei Anschlüssen, von denen einer über die Induktivität mit dem ersten Ausgangsanschluss und der andere mit dem zweiten Ausgangsanschluss verbunden ist, wobei jede der Leistungsschaltereinheiten derart steuerbar ausgebildet ist, dass diese zwischen ihren jeweiligen beiden Anschlüssen in jede der beiden Richtungen unabhängig voneinander wahlweise einen leitenden oder sperrenden Schaltzustand annehmen kann. Weiterhin umfasst die Schaltungsanordnung eine Einrichtung zur Erzeugung einer mit der Versorgungsspannung synchronisierten Referenz-Wechselspannung, deren Amplitude zur Steuerung der Leistungsaufnahme der Verbraucher gegenüber der Amplitude der Versorgungsspannung um einen einstellbaren Faktor reduziert ist, sowie eine Spannungs-Messeinrichtung zum Messen der an den Ausgangsanschlüssen anliegenden Ausgangsspannung, und eine mit der ersten und zweiten Leistungsschaltereinheit sowie mit der Spannungs-Messeinrichtung verbundene Steuereinheit, welche eine Einrichtung zum Vergleichen der gemessenen Ausgangsspannung mit der Referenz-Wechselspannung aufweist, wobei die Steuereinheit durch Ansteuern der ersten und zweiten Leistungsschaltereinheiten die Ausgangsspannung auf den Wert der Referenz- Wechselspannung regelt.

Grundsätzlich beruht die Funktionsweise der Schaltungsanordnung auf den Eigenschaften der ausgangsseitig angeordneten, vorzugsweise als Spule ausgebildeten Induktivität. Sie dient zur Absenkung der vorzugsweise sinusförmigen Versorgungsspannung, ohne dass eine nennenswerte Phasenverschiebung zwischen der Eingangs- und Ausgangsspannung entsteht. Der einstellbare Faktor, um den die Amplitude der Referenz-Wechselspannung gegenüber der Amplitude der Versorgungsspannung reduziert ist, entspricht dem Faktor, um den die Leistungsaufnahme der Verbraucher reduziert werden soll.

Die Schaltungsanordnung dient vorzugsweise zur Absenkung des Stromflusses in Wechselspannungsnetzen mit mehreren Leuchtmitteln als Verbraucher, wobei sich durch die Reduzierung der Energieverbrauch verringert. Besonders vorteilhaft ist die Schaltungsanordnung zum Steuern der Leistungsaufnahme von Beleuchtungsanlagen ausgelegt, welche eine Mehrzahl von Gasentladungslampen, beispielsweise zur Straßenbeleuchtung, umfassen.

In bestehenden Beleuchtungsanlagen, in denen Gasentladungslampen eingesetzt werden, weisen diese aufgrund der erforderlichen Beschaltung typischerweise eine induktive, kapazitive und ohmsche Last auf. Konventionelle Vorschalt- gerate von Gasentladungslampen weisen beispielsweise eine in Reihe mit der Lampe geschaltete Vorschaltdrossel zur Strombegrenzung, sowie typischerweise einen parallel geschalteten, den Blindstrom kompensierenden Kondensator auf.

Dementsprechend ist die Schaltungsanordnung vorteilhaft zum Betreiben von Verbrauchern ausgebildet, welche wenigstens einen Verbraucher umfassen, der als eine Reihenschaltung einer Gasentladungslampe und einer Induktivität, sowie einer parallel dazu geschalteten Kapazität ausgebildet ist, wobei die Gesamtlast der Verbraucher vorzugsweise einen induktiven Charakter aufweist. Besonders vorteilhaft ist die Schaltungsanordnung auch für einen Mischbetrieb ausgelegt, d.h. zum Steuern der Leistungsaufnahme einer Mehrzahl unterschiedlich ausgebildeter Verbraucher, die beispielsweise sowohl Gasentladungslampen als auch Glühlampen umfassen.

Zum Ermöglichen der oben beschriebenen Funktionalität der Leistungsschaltereinheiten weisen diese vorzugsweise jeweils zwei parallel zwischen ihren beiden Anschlüssen angeordnete Schaltungszweige auf, die jeweils eine Diode und einen mit der Diode in Reihe geschalteten Leistungs- Schalter umfassen, wobei die Dioden in den Schaltungszweigen in entgegengesetzter Durchlassrichtung angeordnet sind, und die Leistungsschalter mittels der Steuereinheit steuerbar sind. Der Begriff Leistungsschalter bezeichnet jede Art eines geeigneten, von einer elektronischen

Steuereinheit steuerbaren Schalters. Die Leistungsschalter können insbesondere vorteilhaft als elektronische Schalter ausgebildet sein.

Besonders vorteilhaft ist die Steuereinheit dazu ausgebildet, in unterschiedlichen zeitlichen Phasen die Leistungsschaltereinheiten auf unterschiedliche Weise anzusteuern, um die Regelung der Ausgangsspannung zu erreichen, wobei die Anfangs- bzw. Endzeitpunkte dieser Phasen insbesondere durch die Nulldurchgänge der

Versorgungsspannung und die Nulldurchgänge des durch die Verbraucher fliessenden Stroms definiert sind. Da die Gesamtlast der typischerweise eine Mehrzahl von Gasentladungslampen umfassenden Verbraucher in der Regel induktiven Charakter aufweist, eilt der Spannungsverlauf dem Stromverlauf voraus, so dass während einer Periode der Versorgungsspannung durch die oben genannten Nulldurchgänge vier zeitliche Phasen definiert werden, da zwischen zwei Nulldurchgängen der Versorgungsspannung ein Nulldurchgang, d.h. ein Wechsel der Richtung des Verbraucherstroms erfolgt. Insbesondere erfolgt in den Phasen, in denen die Versorgungsspannung und der Verbraucherstrom das gleiche Vorzeichen haben und die Verbraucher somit Energie aufnehmen, und in den Phasen, in denen die Versorgungsspannung und der Verbraucherstrom entgegengesetzte Vorzeichen haben und die Verbraucher somit Energie in das Versorgungsnetz zurückspeisen, eine unterschiedliche Ansteuerung der Leistungsschaltereinheiten durch die Steuereinheit.

Zum Detektieren der Nulldurchgänge der Versorgungsspannung weist die Schaltungsanordnung vorzugsweise eine an die

Steuereinheit angeschlossene Spannungs-Messeinrichtung zum Messen und/oder zum Detektieren des Vorzeichens der an den Eingangsanschlüssen anliegenden Spannung auf, sowie zum Detektieren der Nulldurchgänge des Verbraucherstroms eine an die Steuereinheit angeschlossene Spannungs-Messeinrichtung zum Messen und/oder zum Detektieren des Vorzeichens der an der ersten Leistungsschaltereinheit abfallenden Spannung.

Besonders vorteilhaft ist die Steuereinheit dazu ausgebildet, zum Regeln der Ausgangsspannung die erste und zweite Leistungsschaltereinheit derart anzusteuern, dass in Phasen, in denen am ersten Eingangsanschluss relativ zum zweiten Eingangsanschluss eine positive Spannung anliegt und durch die Verbraucher ein Strom vom ersten Ausgangs- anschluss zum zweiten Ausgangsanschluss fliesst, die erste Leistungsschaltereinheit in Richtung vom ersten Eingangsanschluss zum ersten Ausgangsanschluss leitet, wenn der Betrag der Ausgangsspannung kleiner als der Betrag der Referenz-Wechselspannung ist, und sperrt, wenn der Betrag der Ausgangsspannung größer als der Betrag der Referenz- Wechselspannung ist, und in Gegenrichtung sperrt, und die zweite Leistungsschaltereinheit in Richtung vom zweiten Ausgangsanschluss zum ersten Ausgangsanschluss leitet und in Gegenrichtung sperrt, und in Phasen, in denen am ersten Eingangsanschluss relativ zum zweiten Eingangsanschluss eine negative Spannung anliegt und durch die Verbraucher ein Strom vom zweiten Ausgangsanschluss zum ersten Aus- gangsanschluss fliesst, die erste Leistungsschaltereinheit in Richtung vom ersten Ausgangsanschluss zum ersten Eingangsanschluss leitet, wenn der Betrag der Ausgangs- Spannung kleiner als der Betrag der Referenz-Wechselspannung ist, und sperrt, wenn der Betrag der Ausgangsspannung größer als der Betrag der Referenz-Wechselspannung ist, und in Gegenrichtung sperrt, und die zweite Leistungsschaltereinheit in Richtung vom ersten Ausgangsanschluss zum zweiten Ausgangsanschluss leitet und in Gegenrichtung sperrt.

In den Phasen der Energieaufnahme durch die Verbraucher wird auf diese Weise die ausgangsseitig angeordnete Induktivität mittels der ersten Leistungsschaltereinheit wechselweise mit dem ersten Eingangsanschluss verbunden und von diesem getrennt, um so die Ausgangsspannung und damit die Leistungsaufnahme zu regeln. Zu Zeiten, während die Induktivität mit dem ersten Eingangsanschluss verbunden ist, baut sich in der Induktivität ein magnetischer Fluss auf, durch dessen Abbau zu Zeiten, während die Induktivität von dem ersten Eingangsanschluss getrennt ist, der Stromfluss durch die Verbraucher mittels der zweiten Leistungsschaltereinheit aufrecht erhalten wird, bis sich der magnetische Fluss in der Spule abgebaut hat.

Die Schaltungsanordnung nutzt somit besonders vorteilhaft das Verhalten der Induktivität bei Auf- und Abbau des magnetischen Flusses aus, um mittels der Leistungsschalter- einheiten eine Absenkung der Ausgangsspannung gegenüber der Versorgungsspannung zu erzielen, ohne dabei eine wesentliche Phasenverschiebung zwischen Eingangs- und Ausgangsspannung zu erzeugen.

Für Phasen der Energierückspeisung durch die Verbraucher, wenn also die Versorgungsspannung und der Verbraucherstrom ein entgegengesetztes Vorzeichen aufweisen, sieht die Schaltungsanordnung vorzugsweise zwei alternative Varianten für die Ansteuerung der ersten und zweiten Leistungsschaltereinheiten vor. In der ersten Variante erfolgt in diesen Phasen vorteilhaft ebenfalls eine Regelung der

Ausgangsspannung, wobei zu diesem Zweck die Induktivität mittels der zweiten Leistungsschaltereinheit wechselweise mit dem zweiten Eingangsanschluss, d.h. mit dem Netzbezugspunkt, verbunden bzw. getrennt wird.

Dementsprechend ist die Steuereinheit vorteilhaft dazu ausgebildet, zum Regeln der Ausgangsspannung die erste und zweite Leistungsschaltereinheit derart anzusteuern, dass in Phasen, in denen am ersten Eingangsanschluss relativ zum zweiten Eingangsanschluss eine positive Spannung anliegt und durch die Verbraucher ein Strom vom zweiten Ausgangs- anschluss zum ersten Ausgangsanschluss fliesst, zumindest zeitweise die erste Leistungsschaltereinheit in Richtung vom ersten Ausgangsanschluss zum ersten Eingangsanschluss leitet und in Gegenrichtung sperrt, und die zweite

Leistungsschaltereinheit in Richtung vom ersten Ausgangsanschluss zum zweiten Ausgangsanschluss leitet, wenn der Betrag der Ausgangsspannung größer als der Betrag der Referenz-Wechselspannung ist, und sperrt, wenn der Betrag der Ausgangsspannung kleiner als der Betrag der Referenz- Wechselspannung ist, und in Gegenrichtung sperrt, und in Phasen, in denen am ersten Eingangsanschluss relativ zum zweiten Eingangsanschluss eine negative Spannung anliegt und durch die Verbraucher ein Strom vom ersten Ausgangs- anschluss zum zweiten Ausgangsanschluss fliesst, zumindest zeitweise die erste Leistungsschaltereinheit in Richtung vom ersten Eingangsanschluss zum ersten Ausgangsanschluss leitet und in Gegenrichtung sperrt, und die zweite Leistungsschaltereinheit in Richtung vom zweiten Ausgangsanschluss zum ersten Ausgangsanschluss leitet, wenn der Betrag der Ausgangsspannung größer als der Betrag der Referenz-Wechselspannung ist, und sperrt, wenn der Betrag der Ausgangsspannung kleiner als der Betrag der Referenz- Wechselspannung ist, und in Gegenrichtung sperrt.

Die zweite vorteilhafte Variante der Ansteuerung in Phasen der Energierückspeisung durch die Verbraucher sieht eine direkte Ankopplung der Verbraucher an das Versorgungsnetz vor.

Zu diesem Zweck ist die Steuereinheit vorteilhaft dazu ausgebildet, die erste und zweite Leistungsschaltereinheit derart anzusteuern, dass in Phasen, in denen am ersten Eingangsanschluss relativ zum zweiten Eingangsanschluss eine positive Spannung anliegt und durch die Verbraucher ein Strom vom zweiten Ausgangsanschluss zum ersten Ausgangsanschluss fliesst, zumindest zeitweise die erste Leistungsschaltereinheit in Richtung vom ersten Ausgangsanschluss zum ersten Eingangsanschluss leitet, und die zweite Leistungsschaltereinheit in beiden Richtungen sperrt, und in Phasen, in denen am ersten Eingangsanschluss relativ zum zweiten Eingangsanschluss eine negative

Spannung anliegt und durch die Verbraucher ein Strom vom ersten Ausgangsanschluss zum zweiten Ausgangsanschluss fliesst, zumindest zeitweise die erste Leistungsschaltereinheit in Richtung vom ersten Eingangsanschluss zum ersten Ausgangsanschluss leitet, und die zweite Leistungsschaltereinheit in beiden Richtungen sperrt.

Die oben beschriebenen Varianten der Ansteuerung der Leistungsschaltereinheiten können in den Phasen der Energierückspeisung alternativ oder in Kombination eingesetzt werden. Besonders vorteilhaft kann eine Auswahl der Variante in Abhängigkeit des eingestellten Faktors, um den die Leistungsaufnahme reduziert werden soll, erfolgen. Bei einer geringen Leistungsreduzierung kann in den Phasen der Energierϋckspeisung auf eine Regelung der Ausgangsspannung verzichtet werden, ohne dass dies zu wesentlichen Verzerrungen des Ausgangsspannungsverlaufs führt, und dementsprechend vorzugsweise die zweite Variante eingesetzt werden, welche vorteilhaft einen geringeren Regelungsaufwand erfordert. Bei einer größeren Leistungsreduzierung wird dagegen vorzugsweise die erste Variante eingesetzt, um Verzerrungen der Ausgangsspannung zu vermeiden.

Vorteilhaft können bei einer größeren Leistungsreduzierung auch die erste und zweite Variante kombiniert werden, wobei zunächst eine Ansteuerung gemäß der zweiten Variante erfolgt und im weiteren zeitlichen Verlauf auf die erste Variante gewechselt wird, so dass die Regelung erst dann einsetzt, wenn sich bereits eine signifikante Spannungsdifferenz zwischen Referenz-Wechselspannung und Ausgangs- Spannung eingestellt hat. Die Grenze der Leistungsreduzierung für die Wahl der ersten Variante einerseits und der zweiten Variante oder einer Kombination aus beiden Varianten andererseits hängt von den Anforderungen an die Verzerrungsfreiheit der Ausgangs- Spannung ab und kann beispielsweise bei 5%, 10%, 20% oder 30% liegen.

Um die Schalthäufigkeit zu begrenzen, ist bei der Ansteuerung der ersten und zweiten Leistungsschalter- einheiten bei den in Abhängigkeit des Vergleiches des

Betrages der Ausgangsspannung mit dem Betrag der Referenz- Wechselspannung bewirkten Änderungen der Schaltzustände eine Hysterese vorgesehen. Vorzugsweise wird zu diesem Zweck ein Spannungswert als Hysteresewert festgelegt und in der Steuereinheit hinterlegt, wobei alle Schaltvorgänge, für die oben beschrieben wurde, dass diese ausgeführt werden, wenn der Betrag der Ausgangsspannung größer als der Betrag der Referenz-Wechselspannung ist, erst dann ausgeführt werden, wenn der Betrag der Ausgangsspannung größer als der Betrag der Referenz-Wechselspannung zuzüglich des Hysteresewertes ist, und alle Schaltvorgänge, für die oben beschrieben wurde, dass diese ausgeführt werden, wenn der Betrag der Ausgangsspannung kleiner als der Betrag der Referenz-Wechselspannung ist, erst dann ausgeführt werden, wenn der Betrag der Ausgangsspannung kleiner als der Betrag der Referenz-Wechselspannung abzüglich des Hysteresewertes ist .

Je nach Ausgestaltung der Steuereinheit liegt die Reaktionszeit, mit der diese die Änderung eines Schaltzustandes eines der Leistungsschaltereinheiten beim Erreichen der von der Referenz-Wechselspannung vorgegebenen Ausgangsspannung bewirkt, vorzugsweise unter 50 μs, insbesondere unter 5 μs, insbesondere unter 1 μs, insbesondere unter 500 ns, insbesondere unter 200 ns. In einer beispielhaften Ausführungsform liegt die Reaktionszeit der Steuereinheit bei etwa 430 ns .

Eine Änderung der Ausgangsspannung setzt sich während der Reaktionszeit der Steuereinheit noch ungeregelt fort, wird aber durch das Verhalten der ausgangsseitigen Induktivität gedämpft. Dementsprechend ist die Dimensionierung der

Induktivität vorzugsweise an die Reaktionszeit, mit der die Steuereinheit die Änderung eines Schaltzustandes eines der Leistungsschaltereinheiten bewirkt, angepasst.

Selbstverständlich hängt die Dimensionierung der ausgangsseitigen Induktivität ferner vorteilhaft von der eingestellten Hysterese, sowie von einer eingestellten Taktfrequenz, mit der die Ausgangsspannung gemessen und mit der Referenz-Wechselspannung verglichen wird, ab.

Mit besonderem Vorteil ist es hingegen aber nicht erforderlich, bei einem Einsatz der Schaltungsanordnung in bestehenden Verbrauchernetzen mit Gasentladungslampen als Verbraucher die Schaltungsanordnung in besonderer Weise an Art und Anzahl der angeschlossenen Verbraucher anzupassen. Insbesondere ist die Schaltungsanordnung für den Betrieb einer Mehrzahl von Leuchtmitteln, welche sowohl Gasentladungslampen als auch Glühlampen umfassen, ausgebildet. Vorzugsweise ist die ausgangsseitige Induktivität an die Ausgangsleistung, d.h. an die Leistung angeschlossener oder anzuschliessender Verbraucher angepasst. Die Schaltungsanordnung kann ferner vorteilhaft einen vorzugsweise eingangsseitig angeordneten Netzfilter umfassen, dessen Komponenten zur Reduzierung der Wirkung von Störungen aus dem Wechselspannungsnetz, insbesondere zur Glättung einer pulsförmigen Stromaufnahme aus dem Wechselspannungsnetz dienen.

Durch die Schaltungsanordnung werden ferner besonders vorteilhaft Über- und Unterspannungen der Versorgungs- Spannung ausgeglichen, so dass diese auf der Verbraucherseite nicht auftreten, wobei Unterspannungen nur insoweit ausgeglichen werden können, als diese nicht den Wert der Ausgangsspannung unterschreiten. Dementsprechend wird durch die Schaltungsanordnung ein Ausgleich von Überspannungen bzw. Spannungsspitzen auch dann ermöglicht, wenn keine Leistungsreduzierung vorgenommen wird, der Faktor zur Leistungsreduzierung somit auf 1 bzw. 100 % festgelegt wird.

Bei Verbrauchern mit nicht sinusförmiger Stromaufnahme kann vorteilhaft unter Verwendung von an die Steuereinheit angeschlossenen Strommessern zum Messen des Eingangs- und/oder Ausgangsstroms auf der Versorgungsseite und/oder auf der Verbraucherseite ein sinusförmiger Eingangs- bzw. Ausgangsstrom erzeugt werden. Zu diesem Zweck wird eine Referenz-Wechselspannung mit einem geeignet angepassten Verlauf vorgegeben. Als sinusförmiger Eingangs- bzw. Ausgangsstrom ist in diesem Zusammenhang ein Strom gemeint, der aus einer Vielzahl von Einzelimpulsen besteht, die in ihrer Gesamtheit einen sinusförmigen Verlauf ergeben. Mittels der Strommesser zum Messen des Eingangs- und Ausgangsstroms kann ferner vorteilhaft eine Überwachung der Leistungsaufnahme sowie eine Erkennung von Lampenausfällen erfolgen.

Ein erfindungsgemäßes Verfahren zur Steuerung der Leistungsaufnahme von zum Betreiben in einem Wechselspannungsnetz ausgebildeten Verbrauchern durch Regeln der Ausgangsspannung verwendet eine Schaltungsanordnung wie oben beschrieben. Das Verfahren sieht vor, dass zunächst ein Faktor zur Reduzierung der Leistungsaufnahme eingestellt und in Abhängigkeit dieses Faktors eine mit der Versorgungsspannung synchronisierte Referenz-Wechselspannung erzeugt wird, wobei die Amplitude der Referenz- Wechselspannung um den eingestellten Faktor gegenüber der Amplitude der Versorgungsspannung reduziert ist. Ferner sieht das Verfahren vor, die an den Ausgangsanschlüssen der Schaltungsanordnung anliegende Ausgangsspannung zu messen, diese mit der Referenz-Wechselspannung zu vergleichen und die Ausgangsspannung auf den Wert der Referenz- Wechselspannung durch Ansteuern der ersten und zweiten Leistungsschaltereinheiten mittels der Steuereinheit in Abhängigkeit des Vergleichsergebnisses zu regeln.

Das Verfahren kann vorteilhaft Schritte umfassen, welche analog zu den oben beschriebenen vorteilhaften Ausführungsformen einer erfindungsgemäßen Schaltungsanordnung ausgestaltet sind. Insbesondere umfasst das erfindungsgemäße Verfahren vorzugsweise das Ansteuern der ersten und zweiten Leistungsschaltereinheiten entsprechend der oben beschriebenen Phasen mittels der Steuereinheit. Ferner liegt auch eine Steuereinheit zur Verwendung in einer Schaltungsanordnung wie oben beschrieben, welche zum Ausführen des oben beschriebenen Verfahrens ausgebildet ist, im Rahmen der Erfindung.

Die Erfindung wird nachfolgend beispielhaft anhand bevorzugter Ausführungsformen und unter Bezugnahme auf die beigefügten Zeichnungen genauer beschrieben. Dabei bezeichnen gleiche Bezugszeichen in den Zeichnungen gleiche oder ähnliche Teile.

Es zeigen:

Fig. 1: eine schematische Darstellung einer Schaltungs- anordnung zur Veranschaulichung des Wirkprinzips einer bevorzugten Ausführungsform eines erfindungsgemäßen Verfahrens, Fig. 2: eine schematische Darstellung von Spannungs- und

Stromverläufen in der in Fig. 1 gezeigten Schaltungsanordnung,

Fig. 3: eine schematische Darstellung einer bevorzugten Ausführungsform einer erfindungsgemäßen Schaltungsanordnung mit daran angeschlossenen Verbrauchern, Fig. 4a: schematisch eine erste Ausführungsform einer

Leistungsschaltereinheit zur Verwendung in einer erfindungsgemäßen Schaltungsanordnung, Fig. 4b: schematisch eine zweite Ausführungsform einer

Leistungsschaltereinheit zur Verwendung in einer erfindungsgemäßen Schaltungsanordnung, Fig. 4c: schematisch eine dritte Ausführungsform einer

Leistungsschaltereinheit zur Verwendung in einer erfindungsgemäßen Schaltungsanordnung,

Fig. 4d: schematisch eine vierte Ausführungsform einer Leistungsschaltereinheit zur Verwendung in einer erfindungsgemäßen Schaltungsanordnung, und Fig. 4e: schematisch eine fünfte Ausführungsform einer

Leistungsschaltereinheit zur Verwendung in einer erfindungsgemäßen Schaltungsanordnung .

Fig. 1 zeigt eine prinzipielles Schaltbild zur Veranschaulichung des erfindungsgemäßen Wirkprinzips, in welchem eine erfindungsgemäße Schaltungsanordnung 100 über die Eingangsanschlüsse 11 und 12 mit einem Wechselspannungsnetz ver- bunden ist, wobei der zweite Eingangsanschluss 12 den Netzbezugspunkt bildet, wobei an die Ausgangsanschlüsse 21 und 22 der Schaltungsanordnung 100 Verbraucher 400 angeschlossen sind.

Prinzipiell bestehen die zum Ausführen eines erfindungsgemäßen Verfahrens erforderlichen Hardware-Komponenten aus vier elektronischen Schaltern 212, 222, 312 und 322 und einer Spule 190, wobei die Schalter jeweils paarweise parallel angeordnet sind und jeder Schalter 212, 222, 312 und 322 im seriellen Zweig jeweils mit einer Diode 210, 220, 310 bzw. 320 verbunden ist. Die Dioden 210 und 220, sowie 310 und 320 sind in gegensätzlicher Durchlassrichtung, bezogen auf die jeweilige parallele Anordnung, angeschlossen. Sind beide Schalter 212 und 222 bzw. 312 und 322 einer parallelen Anordnung geschlossen, kann der Strom in beide Richtungen fließen. Wird nur ein Schalter geschlossen, kann der Strom nur in die Richtung fließen, die von der jeweiligen Diode vorgegeben ist. Die reale Anordnung der Leistungsschalter kann von der in Fig. 1 schematisch dargestellten abweichen. Die Funktionsweise bleibt aber unverändert. Die Schalter 212 und 222 bilden mit den Dioden 210 und 220 eine erste Leistungsschaltereinheit 200, und die Schalter 312 und 322 bilden mit den Dioden 310 und 320 eine zweite Leistungsschaltereinheit 300. Von den zwei Anschlüssen der ersten Leistungsschaltereinheit 200 ist einer mit dem ersten Eingangsanschluss 11 und der andere über die Spule 190 mit dem ersten Ausgangs- anschluss 21 verbunden, während von den zwei Anschlüssen der zweiten Leistungsschaltereinheit 300 einer über die Spule 190 mit dem ersten Ausgangsanschluss 21 und der andere mit dem zweiten Eingangsanschluss 12 und damit mit dem zweiten Ausgangsanschluss 22 verbunden ist. In der weiteren Beschreibung werden die Schalter 212, 222, 312 und 322 auch gemäß den in Fig. 1 angegebenen Beschriftungen, Schalter 212 als P+, Schalter 222 als P-, Schalter 312 als F- und Schalter 322 als F+, bezeichnet.

Eine bevorzugte Ausführungsform einer erfindungsgemäßen Schaltungsanordnung 100 ist in Fig. 3 dargestellt. Typischerweise ist die Schaltungsanordnung als separates Gerät 100 ausgebildet.

Wie bereits beschrieben, wird bei dieser Erfindung die Leistungsaufnahme von Verbrauchern reduziert, indem die Ausgangsspannung, im Folgenden auch als U _out bezeichnet, vermindert wird. Hierfür wird eine Referenz-Sinusspannung, im Folgenden auch als U _ref bezeichnet, generiert und mit der Versorgungsspannung, im folgenden auch als U _1n bezeichnet, synchronisiert. Wenn keine Leistungsreduzierung erfolgt, entspricht die Referenzspannugn U _ref somit im Wesentlichen der Versorgungsspannung Ui _n . Ist zum Beispiel eine Absenkung der Ausgangsspannung U _out um 20 % gewünscht, wird die Referenzspannung U _ref um diesen Betrag vermindert und über die in Fig. 3 dargestellte Steuereinheit 160 als Sollwertvorgabe für die Ausgangsspannung U _ou t verwendet.

In der in Fig. 3 dargestellten beispielhaften Ausführungsform ist in das Gerät 100 eingangsseitig ein Netzfilter 110 integriert, der bewirkt, dass die pulsförmige Stromaufnahme aus dem Versorgungsnetz geglättet wird. Der Netzfilter umfasst zu diesem Zweck eine mit L _N bezeichnete Netzfilterspule 116, sowie mit C _N i und C _N2 bezeichnete Netzfilterkondensatoren 112 und 114.

Die in Fig. 3 dargestellte Steuereinheit 160 umfasst vorzugsweise eine spezielle Hardware mit einem Controller, an die mehrere Messwertaufnehmer angeschlossen sind. Die Funktion der Steuereinheit 160 lässt sich grundlegend in vier Phasen aufteilen, die im Folgenden beschrieben werden.

Wieder bezugnehmend auf die Fig. 1 wird als Verbraucher 401 und 402 ein Netz oder Strang von mehreren Gasentladungslampen 421 und 422 mit entsprechender Beschaltung betrachtet, wobei die Beschaltung jeweils eine mit der Gasentladungslampe 421 bzw. 422 in Reihe geschaltete Vorschaltdrossel 411 bzw. 412, sowie einen parallel zu dieser Reihenschaltung geschalteten Kondensator 431 bzw. 432 umfasst. Als zusätzlicher Verbraucher 501 ist in dem in Fig. 1 dargestellten Beispiel eine Glühlampe 511 vorgesehen. Die sich hieraus ergebende Leistungsaufnahme besteht aus einer induktiven, kapazitiven und ohmschen Last, wobei die Gesamtlast einen induktiven Charakter aufweist. Die Wechselspannung eilt somit dem Wechselstrom voraus. Die entsprechenden Verläufe der Eingangsspannung Ui _n , der geregelten Ausgangsspannung U _ontr welche im Wesent- liehen der Referenzspannung U _ref entspricht, sowie des

Ausgangsstroms I _out und des sich ohne Leistungsreduzierung einstellenden Ausgangsstromes I _Out * sind in Fig. 2 dargestellt.

Durch die Nulldurchgänge der Eingangsspannung Ui _n und des Ausgangsstroms I _out werden die vier zeitlichen Phasen 610, 620, 630 und 640 definiert, in denen vorzugsweise eine unterschiedliche Ansteuerung der ersten und zweiten Leistungsschaltereinheiten 200 und 300 durch die Steuer- einheit 160 erfolgt. Die einzelnen Phasen werden im

Folgenden beschrieben. Dabei werden für unterschiedliche Phasen der Ansteuerung die Bezeichnungen Phase 1, Phase 2A, Phase 2B, Phase 3, Phase 4A, sowie Phase 4B verwendet. Die Ansteuerungs-Phase 1 erfolgt während der in Fig. 2 dargestellten Phase 610. Die Ansteuerungs-Phasen 2A und 2B erfolgen alternativ oder kombiniert während der in Fig. 2 dargestellten Phase 620. Die Ansteuerungs-Phase 3 erfolgt während der in Fig. 2 dargestellten Phase 630. Die Ansteuerungs-Phasen 4A und 4B erfolgen alternativ oder kombiniert während der in Fig. 2 dargestellten Phase 640.

Phase 1:

Die Phase 1 beginnt mit der positiven Flanke von I _out/ d.h. dem Nulldurchgang vom negativen zum positiven Strom bzw. dem Zeitpunkt, zu dem kein negativer Stromfluss mehr detektiert wird. Es werden die Schalter P- und F- geöffnet. Der Schalter F+ wird geschlossen. Wenn die Spannung U _out kleiner als die Referenzspannung U _re f, also der Sollwertvorgabe, ist, wird der Schalter P+ geschlossen. Geöffnet wird dieser, wenn U _out größer als U _re f ist. Die Phase 1 wird von der Phase 2A oder 2B beendet.

Phase 2A:

Die Phase 2A beginnt mit der negativen Flanke von U _in ,d.h. dem Nulldurchgang von der positiven Spannung zur negativen. Es werden die Schalter F+ und F- geöffnet und der Schalter P+ geschlossen. Je nach Anforderung kann auch der Schalter P- geschlossen werden. Die Phase 2A wird von der Phase 3 beendet.

Phase 2B: Die Phase 2B beginnt mit der negativen Flanke von Ui _n . Es werden die Schalter F- und P- geöffnet. Der Schalter P+ wird geschlossen. Wenn die Spannung U _out kleiner als die Referenzspannung U _ref ist, wird der Schalter F+ geschlossen. Geöffnet wird dieser, wenn U _out größer als U _rβ f ist. Die Phase 2B wird von der Phase 3 beendet. Je nach Bedarf kann die Phase 2B anstatt der Phase 2A eingesetzt werden, auch eine Kombination der beiden Phasen ist möglich.

Phase 3: Die Phase 3 beginnt mit der negativen Flanke von I _outf d.h. dem Nulldurchgang vom positiven zum negativen Strom bzw. dem Zeitpunkt, zu dem kein positiver Stromfluss mehr detektiert wird. Es werden die Schalter P+ und F+ geöffnet.

Der Schalter F- wird geschlossen. Wenn die Spannung U _out größer als die Referenzspannung U _ref ist, wird der Schalter

P- geschlossen. Geöffnet wird dieser, wenn U _out kleiner als

U _r ef ist. Die Phase 3 wird von der Phase 4A oder 4B beendet. Phase 4A:

Die Phase 4A beginnt mit der positiven Flanke von Ui _n . Es werden die Schalter F- und F+ geöffnet und der Schalter P- geschlossen. Je nach Anforderung kann auch der Schalter P+ geschlossen werden. Die Phase 4A wird von der Phase 1 beendet.

Phase 4B: Die Phase 4B beginnt mit der positiven Flanke von Ui _n . Es werden die Schalter F+ und P+ geöffnet. Der Schalter P- wird geschlossen. Wenn die Spannung U _ou t größer als die Referenzspannung U _ref ist, wird der Schalter F- geschlossen. Geöffnet wird dieser, wenn U _out kleiner als U _re f ist. Die Phase 4B wird von der Phase 1 beendet. Je nach Bedarf kann die Phase 4B anstatt der Phase 4A eingesetzt werden, auch eine Kombination der beiden Phasen ist möglich.

In allen oben beschriebenen Phasen wird die Schalthäufig- keit vorzugsweise durch eine integrierte Hysterese begrenzt .

In der obigen Beschreibung der einzelnen Phasen wird die Stellung jedes Schalters beschrieben. Bei einem Phasen- Übergang sind jedoch selbstverständlich nur die Schaltzustände der Schalter zu ändern, die nicht in der für die nächste Phase geforderten Position (Ein/Aus) stehen.

An die in Fig. 3 dargestellte Steuereinheit 160, die zur Ansteuerung der ersten und zweiten Leistungsschaltereinheiten 200 und 300 mit diesen verbunden ist, sind ferner die Messwertaufnehmer 130, 140, 150, 170 und 180 angeschlossen.

Im Folgenden wird die Funktion der einzelnen Messwert- aufnehmer beschrieben:

Mit dem als V ₁ bezeichneten Vorzeichendetektor 140 wird der Nulldurchgang zur positiven oder negativen Versorgungsspannung ermittelt. Er dient zur Aktivierung der Phasen 2 A/B und 4 A/B. Anstatt des Detektors kann auch ein Spannungsmesser verwendet werden.

Der als V ₂ bezeichnete Vorzeichendetektor 150 wird für die Bestimmung des Stromflusses über die Leistungsschalter- einheit 200 verwendet. Mit ihm wird das Vorzeichen des

Spannungsabfalls über den Komponenten innerhalb der Einheit 200 gemessen und so die Stromrichtung bestimmt. Sind beide Leistungsschalter geöffnet, kann durch das Vorzeichen der Spannung, die sich zwischen den Anschlüssen der Einheit 200 ergibt, auf die zukünftige Richtung des Stromflusses geschlossen werden. Der Detektor 150 aktiviert die Phase 1 oder 3, wenn zuvor die Phase 4A oder 2A aktiv war. Alternativ ist auch die Verwendung eines Spannungsmessers möglich.

Mit dem als V ₃ bezeichneten Spannungsmesser 180 wird die Spannung auf der Verbraucherseite ermittelt. Dieser Wert dient als Istwert der Spannungsregelung und wird mit dem für den jeweiligen Zeitpunkt berechneten Sollwert verglichen. Die Spannungsmesswerte werden für die Phasen 1, 2B, 3 und 4B verwendet. Der Spannungsmesser dient auch zur indirekten Messung der Richtung des Stromflusses I _out von der Spule 190 zum Verbraucher 400. Hier wird der Effekt ausgenutzt, dass während der Energierückspeisung der Betrag der Verbraucherspannung ansteigt, wenn sie nicht an die Versorgungsspannung und nicht an den Netzbezugspunkt gekoppelt ist. Folglich kann durch die Beobachtung des

Spannungswerts mittels des Spannungsmessers 180 innerhalb einer bestimmten Zeit auf die Flussrichtung des Stroms geschlossen werden. Die indirekte Strommessung wird für die Aktivierung der Phase 1 oder 3 verwendet, wenn zuvor die Phase 4B oder 2B aktiv war.

Mit dem als Ai bezeichneten Strommesser 130 kann in Verbindung mit dem Spannungsmesser 140 die Leistungsaufnahme bezüglich Wirk-, Blind- und Scheinleistung der Verbraucher gemessen werden. Ferner wird der Strommesser 130 für die Erzeugung eines sinusförmigen Eingangsstroms auf der Versorgungsseite bei Verbrauchen mit nicht sinusförmiger Stromaufnahme eingesetzt.

Für die Erzeugung eines sinusförmigen Ausgangsstroms auf der Verbraucherseite bei Verbrauchern mit nicht sinusförmiger Stromaufnahme wird der Strommesser als A2 bezeichnete Strommesser 170 eingesetzt. Zusätzlich kann mit den Strommessern 130 und 170 eine Überwachung des Strom- flusses erfolgen.

Grundsätzlich beruht das Verfahren auf den Eigenschaften der Spule 190. Sie dient zur Absenkung der sinusförmigen Versorgungsspannung, ohne dass eine nennenswerte Phasen- Verschiebung zwischen der Eingangs- und Ausgangsspannung entsteht. Zur Realisierung der unterschiedlichen Spannungsebenen wird das Verhalten der Spule bei dem Aufbau und Abbau des magnetischen Flusses genutzt. Im Folgenden wird zum einen der Zeitbereich betrachtet, der dem Verbraucher die Energie zuführt und zum anderen der Bereich, in dem der Verbraucher Energie zurückspeist:

In dem Zeitbereich, in dem der Verbraucher 400 Energie aufnimmt, also in den Phasen 1 und 3, besitzen Spannung und Strom das gleiche Vorzeichen. Betrachtet man den Fall, dass eine Reduzierung der Ausgangsspannung U _out von 20% vorgegeben ist, wird ein Spannungswert U _re f berechnet, der dem Wert der Versorgungsspannung U _in , verringert um 20%, zu einem bestimmten Zeitpunkt entspricht. Dieser Wert U _re f wird mit der Ausgangsspannung U _out verglichen. Ist | U _out I , also der Betrag von U _out/ kleiner als | U _re f I , so wird die Spule 190 mit Ui _n verbunden, bis I U _out | gleich bzw. größer | U _re f I ist. Auf die Spule 190 bezogen bedeutet dies, dass sich der magnetische Fluss aufbaut und zu Beginn die Spannungsdifferenz zwischen Ui _n und U _ou t über der Spule 190 abfällt. Im weiteren zeitlichen Verlauf verringert sich die Differenz, bis | U _out I dem Wert von I U _re f I entspricht. Nach dem Erreichen dieses Zustandes wird die Spule 190 von Ui _n getrennt. Der magnetische Fluss in der Spule 190 bewirkt einen Vorzeichenwechsel der Spulenspannung und gegebenenfalls eine Spannungserhöhung. Durch dieses Verhalten kann der Strom I _out über die Schalter F+ oder F- (je nach Vorzeichen von U _out ) weiter fliessen, bis sich der magnetische Fluss abgebaut hat oder eine erneute Koppelung an Ui _n auftritt.

In dem Zeitbereich, in dem der Verbraucher 400 Energie in das Versorgungsnetz zurückspeist, also in den Phasen 2A/2B und 4A/4B, besitzen Spannung und Strom gegensätzliche Vorzeichen. Eine Abkopplung der Verbraucherseite von dem Gerät 100 bzw. von dem Versorgungsnetz hat die Erhöhung des Betrages der Verbraucherspannung zufolge.

Betrachtet man für die Phasen 2B und 4B auch den Fall, dass eine Reduzierung der Ausgangsspannung U _out von 20% vorgegeben ist, wird ein Spannungswert U _re f berechnet, der dem Wert der Versorgungsspannung Ui _n , verringert um 20%, zu einem bestimmten Zeitpunkt entspricht. Dieser Wert ü _re f wird mit der Ausgangsspannung U _out verglichen. Ist I U _O ut I #• also der Betrag von U _out? größer als |U _ref l, so wird die Spule 190 mit dem Netzbezugspunkt N, also dem zweiten Eingangs- anschluss 12, verbunden, bis I U _out I gleich bzw. kleiner I U _ref I ist. Auf die Spule 190 bezogen bedeutet dies, dass sich der magnetische Fluss aufbaut und zu Beginn die

Spannungsdifferenz zwischen N und U _out über der Spule 190 abfällt. Im weiteren zeitlichen Verlauf verringert sich die Differenz, bis I U _ou t I dem Wert von I U _re f I entspricht. Nach dem Erreichen dieses Zustandes wird die Spule 190 von N getrennt. Der magnetische Fluss in der Spule 190 bewirkt ein Vorzeichenwechsel der Spulenspannung und gegebenenfalls eine Spannungserhöhung. Durch dieses Verhalten kann der Strom I _out über die Schalter P+ oder P- (je nach Vorzeichen von U ₀ Ut) weiter fliessen, bis sich der magnetische Fluss abgebaut hat oder eine erneute Koppelung an N auftritt.

In den Phasen 2a und 4A wird U _out über die Spule 190 direkt mit U _1n verbunden. Folglich ist U _out gleich U _in , abgesehen von dem Spannungsabfall über den Bauteilen.

Die Wahl des Phasentyps, d.h. Phase 2A oder 2B bzw. Phase 4A oder 4B, hängt zum einen von dem Grad der Reduzierung ab und zum anderen von dem Zeitpunkt im Zeitbereich der Phase 2 oder 4.

Der Phasentyp A wird vorzugsweise dann gewählt, wenn die eingestellte Reduzierung gering ist. Der sinusförmige

Verlauf der Ausgangsspannung U _out bleibt erhalten, da die Spannungsunterschiede zwischen Ui _n und U _re f klein sind. Ist eine größere Reduzierung eingestellt, wird vorzugsweise der Phasentyp B verwendet. Würde in diesem Fall der Typ A gewählt, wäre der Verlauf von U _out nicht mehr sinusförmig, da er ü _in entspricht und am Ende der Phase ein Spannungssprung von U _0Ut auftritt.

Auch bei einer größeren Reduzierung der Ausgangsspannung kann es von Vorteil sein, zu Beginn der Phase 2 bzw. 4 den Typ A zu verwenden und im weiteren zeitlichen Verlauf auf den Typ B zu wechseln. Durch dieses Vorgehen wird der Vergleich zwischen den Spannungen U _out und U _re f erst aktiviert, wenn ein signifikanter Unterschied besteht.

In den Figuren 4a bis 4e sind verschiedene vorteilhafte Ausführungsformen für die Leistungsschaltereinheiten 200 und 300 dargestellt, wobei die in Fig. 4a gezeigte Ausführungsform derjenigen entspricht, die in der in Fig. 3 dargestellten beispielhaften Ausführungsform des Gerätes 100 für die erste und zweite Leistungsschaltereinheit 200 und 300 verwendet wird.

Die in Fig. 4a dargestellte Ausführungsform einer Leistungsschaltereinheit umfasst zwei Leistungsschalter 712a und 722a, welche jeweils mit einer der Dioden 720a bzw. 710a parallel geschaltet sind, wobei die sich dadurch bildenden Parallelschaltungen in Reihe zwischen den Anschlüssen 1 und 2 geschaltet sind. Die Leistungsschalter 712a und 722a sind vorzugsweise als elektronischer Halbleiterschalter, insbesondere als Leistungstransistor, beispielsweise als IGBT (Insulated Gate Bipolar

Transistor) , ausgebildet, und weisen dementsprechend eine definierte Durchlassrichtung auf. Bezogen auf die Anschlüsse 1 und 2 weisen der Schalter 712a und die Diode 710a sowie der Schalter 722a und die Diode 720a die gleiche Durchlassrichtung auf. Die Dioden 710a und 720a sind ferner so angeordnet, dass diese bezüglich der Anschlüsse 1 und 2 eine unterschiedliche Durchlassrichtung aufweisen. Um die Leistungsschaltereinheit in Richtung vom Anschluss 1 zum Anschluss 2 leitend oder sperrend zu schalten, dient der Schalter 712a, für die Gegenrichtung dient der Schalter

722a. Der Aufbau entspricht somit einer Parallelschaltung des Schalters 712a in Reihe mit Diode 710a und des Schalters 722a in Reihe mit Diode 720a.

Alternativ können auch die in den Figuren 4b, 4c, 4d und 4e dargestellten Typen eingesetzt werden.

Bei der in Fig. 4b dargestellten Leistungsschaltereinheit hat einen zu der in Fig. 4a gezeigten Ausführungsform analogen Aufbau, wobei die jeweiligen Durchlassrichtungen der Dioden 710b und 720b, sowie der Schalter 7122b und 722b umgedreht sind.

Die in den Figuren 4c, 4d und 4e dargestellten Ausführungs- formen weisen jeweils zwei parallel zwischen ihren beiden Anschlüssen 1 und 2 angeordnete Schaltungszweige auf, die jeweils eine Diode 710c, 720c, 71Od, 72Od, 71Oe bzw. 72Oe und einen mit der jeweiligen Diode in Reihe geschalteten Leistungsschalter 712c, 722c, 712d, 722d, 712e bzw. 722e aufweisen, wobei die Diode in dem einen Schaltungszweig und die Diode in dem anderen Schaltungszweig in entgegen- gesetzter Durchlassrichtung angeordnet sind. Bei den in den Figuren 4c, 4d und 4e dargestellten Ausführungsformen ist ferner die Verwendung von Freilaufdioden 714c, 724c, 714d, 724d, 714e bzw. 724e zum Schutz der jeweiligen Leistungsschalter 712c, 722c, 712d, 722d, 712e bzw. 722e vorgesehen.

Die Implementierung der Leistungsschaltereinheiten in das Gerät 100 kann sowohl von Bezugspunkt 1 zum Bezugspunkt 2 als auch umgekehrt, also um 180° gedreht, erfolgen.

Mit der vorliegenden Erfindung ist es besonders vorteilhaft möglich, ein kostengünstiges Gerät zu entwickeln, das sich einfach in vorhandene Wechselstromnetze mit Leuchtmitteln als Verbraucher integrieren lässt. Aufwendige Umbauarbeiten an den einzelnen Lampen entfallen und verschiedene Lampenarten können in einem gemeinsamen Netz betrieben werden.

Zudem sind durch die vorgeschlagene neue Art der Spannungsabsenkung die Leistungsverluste bei einem erfindungsgemäßen Verfahren zum Steuern der Leistungsaufnahme gering, da nur ein Spannungsabfall über den Dioden und Leistungsschaltern entsteht. Bei aus dem Stand der Technik bekannten Verfahren, die in diesem Bereich eingesetzt werden, treten im Gegensatz dazu in nachteiliger Weise zusätzliche Verluste bei der Gleichrichtung der Wechselspannung und im Gleichstromzwischenkreis auf.