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金卤灯电子镇流器的新式操控办法

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提出了一种两级无声谐振金卤灯电子镇流器的新型控制方法。镇流器包括功率因数校正、一个带降压功能的半桥

金卤灯电子镇流器的新式操控办法


提出了一种两级无声谐振金卤灯电子镇流器的新式操控办法。镇流器包含功率因数校对、一个带降压功用的半桥逆变电路和焚烧电路。这种新式的操控办法使灯作业于400Hz的低频方波作业状况,确保不呈现声谐振的发作。还提出了一种新颖且简略的办法,战胜了逆变电路换向瞬间的电流过冲问题,下降了灯作业电流的波峰系数。70W金卤灯电子镇流器的样机验证了这种操控办法的可行性
关键词:金卤灯电子镇流器;低频逆变;恒流源;电流过冲


0 导言
    现在,高强度气体放电灯因为它的发光功率高、色温好、寿命长等长处,现已被广泛地应用于广场、路途照明等场合。而其间的金属卤化物灯因为具有许多长处更被认为是最好的人工光源之一。可是,因为金卤灯的负阻特性和特别的发动要求,有必要和与之相匹配的镇流器一起运用。比照于传统的电感式镇流器,电子镇流器有着许多长处,对它的研讨和开发也是电力电子职业的一大热门。


    为了确保金卤灯不呈现声谐振,电子镇流器一般作业于低频方波状况。传统的低频方波电子镇流器包含3级结构:功率因数校对电路、降压电路和全桥逆变电路。这种结构非常杂乱而且造成了镇流器的本钱贵重。简化电路、下降本钱现已成为现在研讨的要点。一种办法便是把前两级功率因数校对和降压电路组成一级。这种办法能够减小镇流器的体积,可是或许随同带来的问题便是下降了功率因数校对电路的体现,添加了开关器材的应力等不利因素。另一种办法便是把降压电路和逆变电路组合在一起。这种办法能够下降镇流器的体积和本钱,可是操控办法或许相对杂乱。


    组合降压电路和半桥逆变电路在一起的计划是现在比较盛行而且可行的办法。因为这种办法的电路相对最为简略,本钱最低。为了促进这种计划的广泛应用,简化它的操控办法,战胜这种电路的缺陷,进步它的可靠性就成为研讨的要点。


    本文对此种电路提出了一种新式操控办法,而且提出一种简略有用的办法战胜此电路在输出电流换向时发作的电流过冲问题,下降了波峰系数。


1 电路描绘
    电路的结构框图如图1所示。




1.l 电路作业模态的剖析
    S1、S2的门极信号如图2所示。当S1作业于高频状况时,S2被断开。此刻,电路等效于一个Buck电路,S1适当于主功率开关,而S2的体二极管适当于Buck的二极管。两个开关管的作业状况会以400Hz的一个频率替换改变。这样,就能够得到一个低频的方波电流输出供应灯。




    二极管关断时存在一个反向恢复问题,这会大大添加器材的开关损耗。为了防止这种状况的发作,咱们让电路作业在电流断续状况下。图3是逆变级Buck电感电流的状况示意图。




    当S1作业于高频状况而S2断开时,电路作业于3种作业形式。


1.l.l 形式1
    S1注册,电流流过C1、S1、Rs、灯、焚烧电感和Lc图4是这种形式的等效电路图。其间焚烧电感的电感量远远小于电感L的电感量,假定电容C上的电压在每个开关周期中坚持不变,电感L上的电压VL为




l.1.2 形式2
    S1断开。因为电感电流不能骤变,电流流过Rs、灯、焚烧电感、L、C2和D2o。图5是此种形式的等效电路图。电感L的电压为




1.1.3 形式3
    S1依然处于断开状况。可是电感£的电流降为零。此刻,电容C给灯供给能量,电流流过C、Rs、灯和焚烧电感。图6是此种作业形式的等效电路图。假定电容足够大,电容上的电压坚持不变,咱们能够从式(1)、式(2)中得到输出的灯电压为


   
    式中:系数k1与电感电流下降时间有关,在图3中有着清晰的表明。


    当S1断开,S2作业于高频开关状况时,电路的作业进程根本上和上面的剖析共同。


    依据上面的剖析,在每半个低频周期内半桥逆变电路能够等效为一个Buck降压电路。然后一个半桥逆变电路既能够供给应灯一个适宜的T作电压又能使灯作业于低频方波状况。




1.2 闭环操控
    因为金卤灯的负阻特性,为此咱们操控镇流器的输出呈现为电流源的特性,以确保灯的安稳作业。图7是半桥电路的操控办法框图。通过Rs采样灯电流。采样电阻Rs上的电压是一个低频的方波信号。首要通过运放l把这个信号扩大,然后通过一个整流电路把这个沟通的方波信号整流成直流,再通过RC滤波后进行PI调理,调理输出为一个恒流源。可见这种操控办法等效于DC/DC的操控办法,简略且有用。




1.3 电流过冲
    可是,这个电路存在一个严重问题便是在每个输出电流换向的瞬间会有很大的电流过冲。这样的尖峰电流会大大下降灯的运用寿命。本文提出了一种简略有用的办法战胜这个问题。


图8是半桥驱动门极信号的发作电路,其间的D触发器、两个与门和两个或非门组合在一起用来减小驱动信号的占空比。而这个功用由操控脚(CP)来操控,当CP为高时,驱动的占空比就能够减小为大约本来的一半。这样咱们就能够在每个输出电流换向的瞬间给CP一个高电平,减小驱动的占空比,以大大减小乃至消除过冲电流。图9为一个简略CP操控信号的产牛电路。图10为脚CP信号与低频逆变信号的时序图。






2 试验成果
    选用上述操控办法的一个70W金卤灯电子镇流器样机现已完结。电路主要参数如下。
    L=380 μH;
    C=1μF;
    Vo=200V;
    fh=100 kHz;
    f1=400Hz。


    其间:fh为半桥电路驱动的高频和低频频率;
    f1为半桥电路驱动的低频频率。


    图11显现了输出电流换向时驱动信号的改变。图12为输出电流换向时电感电流的改变,能够看到电流的过冲适当小。图13为焚烧脉冲,因为焚烧是在低频状况下进行,所以焚烧成功率很高。图14为灯正常作业时的电流和电压波形,能够看出灯电流根本没有电流过冲的状况发作。整机功率约为90%,波峰系数为1.1。




3 结语
    本文提出了一种用于两级低频方波金卤灯电子镇流器的新式操控办法。它调理输出为恒流源,确保了灯的安稳运转。一起战胜了电路存在的电流过冲问题。比较与传统的3级低频方波电子镇流器,这种电路和操控办法简略而有用。

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