导言
高压钠灯（HPS）是一种高强度气体放电灯（HID），因其光效率高、显色性好而倍受人们的喜爱。其电子镇流器作为“绿色照明工程”的重要组成部分，日益成为人们研讨的热门。但发动问题却是整个电路规划的难点。原因在于：
1、需求一个幅值在3kV～5kV，脉宽在2μs左右且具有满足能量的电压来触发。幅值和脉宽过小，灯都无法完结汤姆逊放电→过渡放电→辉光放电→弧光放电进程。幅值过大，将对灯及电路发生巨大的冲击，影响运用寿命；
2、有必要确保谐振电路呈理性，以利于续流二极管和并联电容完结功率管的软开关，减小损耗；
3、尽量减小电流，避免因电感饱满而使谐振电压和电流激增，冲击开关管，影响整个电路的正常作业；
4、能有用避开老化对发动的影响，使电路具有必定的自习惯才能。
依据上述理由，依据LCC串并联谐振理论，本文提出了LCC谐振网络滑频软发动的处理计划，对此计划进行了理论剖析和研讨，并给出了工程规划办法。
LCC串并联谐振理论剖析
选用LCC谐振电路的逆变器及其作业原理
在中小功率的高压钠灯电子镇流器中，考虑到本钱等要素，常常运用如图1所示的半桥逆变电路。
该逆变电路使用高压钠灯在谐振前后阻抗的改变特性来完结。首要，功率开关管Q1和Q2在PWM芯片的驱动下，以频率f替换注册和关断，LCC谐振电路就得到了幅值为Uab的高频方波。隔直电容Cs再将输入电压中的直流重量滤除。然后，LC在驱动频率f邻近发生串联谐振，发生瞬时高压将HPS灯击穿点亮；因为HPS具有负阻特性，钠灯支路从谐振前的开路变为短路。所以，电容Cr被放电电弧短接，LC天然失谐，震动中止。电路因为电感的限流效果而进入安稳作业状况。
理论剖析
图2给出了LCC谐振半桥逆变器的简化等效电路。其间，Lr和Cr为谐振电感和电容，Cs为隔直电容，Rlamp为HPS的等效电阻，Uab为谐振腔输入的高频方波电压。电路具体剖析如下：
谐振电压剖析
高频方波Uab由傅立叶级数打开可得：
从方波的傅立叶级数分化能够看出，高次谐波的幅值远远低于基波电压的幅值。加之电容Cr对高次谐波的抑制效果，所以
仅考虑基波时：
考虑基波和3次谐波时：
由Lr Cr串联谐振可得天然谐振角频率
LC谐振时，理性或容性无功电压与总电压之比称为电路的品质因数。如下所示：
假定HPS灯两头电压为输出，则可得到电路的传递函数：
幅频特性为：
相频特性为：
当截止频率介于基波和3次谐波之间时，将（2）式代入
灯端电压：
当截止频率介于3次和5次谐波之间时，将（3）式代入
灯端电压：
经过仿真可知，高次谐波发生的谐振电压与基波邻近，电流比基波发生的电流小。因而，基波与高次谐波迭加的办法常常被用于大功率数字操控高压钠灯电子镇流器中。而在中小功率的钠灯镇流器中，因为所需发动电压相对较低，往往直接用基波就能够满足要求。一起，因为没有高次谐波，所以灯端电压波形更接近于正弦波。
谐振电流剖析
在LCC网络谐振时，因为开关管Q1和Q2的寄生电容较小，且谐振电流较大，因而，能够以为开关管Q1和Q2的回路电流和电感Lr上的谐振电流根本保持一致。所以，减小开关管上的回路电流也便是减小电感Lr上的谐振电流。而关于电感Lr上的电流：
可解得模
；相角
将（7）式代入后可得：
如式（12）所示，在钠灯功率必定的状况下，能够经过调整频率f来减小谐振电流Ir，假如频率现已选定，则能够经过选取Cr将高次谐波引进谐振网络，削减开关管Q1和Q2的电流，使开关管长时间作业在安全裕量之内，进步镇流器的运用寿命。
软开关的完结
LCC谐振网络具有显着的低通滤波器的特性，Q越大，谐振电压Ur越大。依据（11）式研讨0、ω／ω0、Q之间的联系，可得：当Q《1时，谐振电路在整个作业频率内都呈理性；当Q》1，ω《ω0时，谐振电路呈容性；当ω》ω0时，谐振电路呈理性。当电路呈现容性时，电流超前于电压，功率管存在注册损耗。当电路呈理性时，电流滞后于方波电压，因为续流二极管和并联电容Cm的效果，功率管完结了零电压注册（ZVS）和零电流关断（ZVS），减小了损耗。
定频带滑频软发动
实践工程中，电感、电容、灯等元器件参数的不一致性，使得规划的驱动频率与谐振频率刚好保持一致是适当困难的。假如驱动频率违背天然谐振频率较远时，依据LC串联谐振理论：必定的谐振频率对应必定的谐振电压，则或许呈现谐振电压缺乏，难以驱动灯的状况。为此，提出了定频带滑频软发动的办法，以处理灯的有用触发问题。
定频带滑频软发动是指在LCC谐振网络的天然谐振频率ω0邻近选取一个频带（ω1→ω2对应f1→f2），让作业频率从一点滑到另一点。依据LCC电压增益特性，HPS灯两头的谐振电压将逐步升高，直至抵达某一点，负载端电压刚好能够将灯内部的等离子体击穿，完结放电进程。
电压增益的最大值一般发生在固有频率ω0邻近偏左边。为了减小LCC网络在ω0处发生谐振发生的高压对元件的冲击，一起，也为了习惯灯、电容，以及电感等元件的老化、离散等形成的发动毛病，最好将滑频带f1→f2选取在固有频率f0的右侧。这样有助于完结软开关。
电路完结及试验波形
电路完结
依据以上的理论剖析，规划了如图3所示的滑频软发动电路。其作业原理如下：
在QD端为低电平时，三极管Q1处于截止状况，PWM操控芯片的输出驱动频率由R1、R2、R3和C1决议。
跟着QD端电压升高，电解电容C2被缓慢充电，Q1的基级电压也逐步增大，Q1由截止区，经放大区变到饱满区。当Q1抵达饱满区时，电阻R3等效于被三极管Q1短接。此刻，得到滑频发动的截止频率为
便是滑频软发动所设定的频带。
电子镇流器从fmin发动，经电容充电进程，驱动频率滑到fs（设fs为起振频率），fs经OutA和OutB口输出PWM波，驱动如图1所示的开关管Q1和Q2，发生高频方波。谐振网络的Lr和Cr在驱动频率滑到f处发生串联谐振，在HPS两头发生一个瞬时高压将灯点亮。一起，电容Cr也被负载短路，LC天然失谐。整个高压钠灯的LCC谐振滑频软发动进程完结。
试验波形
依据这个思路规划了70W太阳能高压钠灯电子镇流器，并进行了重复试验。试验结果表明，该发动办法安稳牢靠。图4为该镇流器LCC谐振滑频软发动电路的实测波形。从图中能够看到显着的滑频软发动进程。
结语
本文针对LCC谐振网络进行了深化地剖析和阐释，给出了高压钠灯电子镇流器滑频软发动的规划计划，并在太阳能高压钠灯电子镇流器进步行了试验。结果表明，该发动电路安稳牢靠，能够很好地处理各种中小功率高强度气体放电灯电子镇流器的发动问题。
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