純固態(tài)新hid燈電子鎮(zhèn)流器的數(shù)控方法及電路的制作方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明涉及純固態(tài)新HID燈電子鎮(zhèn)流器的數(shù)控方法及電路。
【背景技術(shù)】
[0002] HID燈是"高強(qiáng)度氣體放電燈"的簡(jiǎn)稱(chēng)，例如：氣燈、金鹵燈、高壓汞燈、高壓鈉燈、 鉈釩納燈......等等，已有成熟的工藝及大量工業(yè)化生產(chǎn)設(shè)備進(jìn)行大批量生產(chǎn)。有行業(yè)標(biāo) 準(zhǔn)、部標(biāo)、國(guó)標(biāo)等規(guī)范文件。至今HID仍是全球大功率公共照明性?xún)r(jià)比優(yōu)選主力軍。
[0003] 盡管LED光效已提升到每瓦303流明，但高光效LED太昂貴，而且大功率LED燈失 去了點(diǎn)光源的優(yōu)勢(shì)；而HID燈和新HID燈均是性?xún)r(jià)比優(yōu)異的大功率點(diǎn)光源，控光性極好。LED 燈與HID燈、新HID燈相比顯得嬌氣，不耐高溫、不耐感應(yīng)雷電浪涌，所以，至今LED仍未能 全面取代大功率HID燈和新HID燈。
[0004] 新HID燈是在傳統(tǒng)成熟的HID燈基礎(chǔ)上的創(chuàng)新：為了提高效率，人為加高了HID 燈電弧管內(nèi)高強(qiáng)度氣體壓力，提升HID燈電弧電壓；在同等燈功率的情況下，燈電弧電流下 降，使燈電極損耗下降，比傳統(tǒng)HID燈壽命更長(zhǎng)；一只HID燈泡內(nèi)并聯(lián)兩支HID電弧管，燈壽 命超過(guò)5萬(wàn)小時(shí)，足可比美LED壽命；尤其是溫度較高工作環(huán)境條件下，HID耐高溫性能優(yōu) 于LED燈；改變HID燈電弧管氣體配方，優(yōu)化HID電弧管內(nèi)鹵丸的配方，使HID燈顯色性接 近太陽(yáng)光，可操作性?xún)?yōu)于LED。但新HID燈啟輝困難，熱啟輝更難，燈電弧及燈功率穩(wěn)定的控 制難度大，潛在聲共振危難。
[0005] 目前，新HID燈電子鎮(zhèn)流器須適應(yīng)在全球電源交流100伏至280伏工業(yè)電源通用， 能穩(wěn)定可靠的讓燈電壓250伏或更高的新HID燈啟輝，穩(wěn)定、恒功率運(yùn)行，技術(shù)難度頗大?？?靠的老辦法沿用BOOST升壓型APFC的拓?fù)?，可以得到穩(wěn)壓400伏母線(xiàn)直流，供電給全橋或 半橋推挽驅(qū)動(dòng)新HID燈，這是國(guó)內(nèi)外常用的方案，但性?xún)r(jià)比難有大的突破，所以目前新HID 燈電子鎮(zhèn)流器價(jià)格降不下來(lái)。有必要?jiǎng)?chuàng)新性?xún)r(jià)比更好的方法。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0006] 本發(fā)明要解決的技術(shù)問(wèn)題是提供一種適應(yīng)在全球交流100伏至280伏工業(yè)電源通 用，能兼容傳統(tǒng)的氣體放電燈，能穩(wěn)定可靠的讓250伏或更高燈電壓的新HID燈啟輝且能穩(wěn) 定恒功率運(yùn)行，消除聲共振危害，可靠性高，降低諧波干擾THD%和EMC干擾，電功效率Eff高 的純固態(tài)新HID燈電子鎮(zhèn)流器的數(shù)控方法及電路。
[0007] 為解決上述技術(shù)問(wèn)題，本發(fā)明采用如下技術(shù)方案：
[0008] 純固態(tài)新HID燈電子鎮(zhèn)流器的數(shù)控方法，
[0009] 新HID燈的供電回路中串聯(lián)輸入交流電源~UIN，形成強(qiáng)電直饋新HID燈的AC-AC 拓?fù)洌?br>[0010] 新HID燈啟輝前，在交流電正半波，輸入交流電源~UIN通過(guò)AC-DC倍電壓整流向 第一儲(chǔ)能電容C1充電；在交流電負(fù)半波，輸入交流電源~UIN通過(guò)AC-DC倍電壓整流向第 二儲(chǔ)能電容C2充電，直流母線(xiàn)電壓是第一儲(chǔ)能電容C1的直流電壓UC1和第二儲(chǔ)能電容C2 的直流電壓UC2正向串聯(lián)疊加而成，用于啟輝新HID燈；
[0011] 當(dāng)新HID燈啟輝后，第一電力電子開(kāi)關(guān)S1和第二電力電子開(kāi)關(guān)S2分別受控于單 片機(jī)MCU推挽工作，由直流電壓UC1串聯(lián)輸入交流電源~UIN實(shí)現(xiàn)新HID燈電流高頻正半 波供電，由直流電壓UC2串聯(lián)輸入交流電源~UIN實(shí)現(xiàn)新HID燈電流高頻負(fù)半波供電；每 當(dāng)上述兩個(gè)電力電子開(kāi)關(guān)均截止的死區(qū)時(shí)間為續(xù)流過(guò)程，該續(xù)流過(guò)程為有源功率因數(shù)校正 APFC過(guò)程，使新HID燈恒功率運(yùn)行；
[0012] 第一差模電感L1和第二差模電感L2分別串聯(lián)在新HID燈電流高頻正半波供電回 路和新HID燈電流高頻負(fù)半波供電回路中，二者的互感作用形成倍電流效應(yīng)分別作用于上 述的推挽工作過(guò)程和續(xù)流過(guò)程。
[0013] 還包括穩(wěn)定輸入電功率的方法：由第一單片機(jī)MCU1分別取樣輸入交流電源~UIN 的輸出電流和輸出電壓，經(jīng)與設(shè)定的額定輸入功率進(jìn)行對(duì)比運(yùn)算，將比對(duì)結(jié)果輸送到單片 機(jī)MCU，單片機(jī)MCU根據(jù)比對(duì)結(jié)果分別對(duì)驅(qū)動(dòng)第一電力電子開(kāi)關(guān)S1和第二電力電子開(kāi)關(guān)S2 的占空比信號(hào)作動(dòng)態(tài)調(diào)節(jié)，使輸入電功率穩(wěn)定。
[0014] 還包括穩(wěn)定燈功率的方法：第二單片機(jī)MCU2分別取樣燈電流和燈電壓，經(jīng)與設(shè)定 的燈額定功率進(jìn)行對(duì)比運(yùn)算，將比對(duì)結(jié)果輸送到單片機(jī)MCU，單片機(jī)MCU根據(jù)比對(duì)結(jié)果分別 對(duì)驅(qū)動(dòng)第一電力電子開(kāi)關(guān)S1和第二電力電子開(kāi)關(guān)S2的占空比信號(hào)作動(dòng)態(tài)調(diào)節(jié)，使燈功率 穩(wěn)定。
[0015] 所述新HID燈電流高頻正半波供電回路包括依次串聯(lián)的第一儲(chǔ)能電容C1、第一電 力電子開(kāi)關(guān)S1、第一差模電感L1、輸入交流電源~UIN、新HID燈、高頻限流電感Lr、高頻限 流電容CS與限流電阻RS的并聯(lián)支路；
[0016] 新HID燈電流高頻負(fù)半波供電回路包括依次串聯(lián)的第二儲(chǔ)能電容C2、高頻限流電 容CS與限流電阻RS的并聯(lián)支路、高頻限流電感Lr、新HID燈、輸入交流電源~UIN、第二差 模電感L2、第二電力電子開(kāi)關(guān)S2。
[0017] 所述第一差模電感L1的異名端和第二差模電感L2的同名端連接。
[0018] 采用所述的純固態(tài)新HID燈電子鎮(zhèn)流器的數(shù)控方法的電路，包括AC-DC倍電壓整 流充電回路和推挽工作電流回路；
[0019] ①、AC-DC倍電壓整流充電回路工作于電力電子開(kāi)關(guān)S1和S2均未動(dòng)作之前，包 括：
[0020] 第一儲(chǔ)能電容C1的充電閉合回路：當(dāng)輸入交流電源~UIN的正半波，交流電由輸 入交流電源~UIN的L端輸出后分成兩路，一路從第一差模電感L1的異名端到同名端，再 經(jīng)第一整流二極管D1整流后向第一儲(chǔ)能電容C1充電；另一路從第二差模電感L2的同名端 到異名端，再經(jīng)第三整流二極管D3整流后向第一儲(chǔ)能電容C1充電；第一儲(chǔ)能電容C1的充 電電流依次流經(jīng)高頻限流電容CS與限流電阻RS的并聯(lián)支路、啟輝電容CP和啟輝電阻RP 的并聯(lián)支路，回到輸入交流電源~UIN的N端，使第一儲(chǔ)能電容C1得到直流電壓UC1 ;
[0021] 第二儲(chǔ)能電容C2的充電閉合回路：當(dāng)輸入交流電源~UIN的負(fù)半波，交流電由輸 入交流電源~UIN的N端輸出，依次流經(jīng)啟輝電容CP和啟輝電阻RP的并聯(lián)支路、高頻限流 電容CS與限流電阻RS的并聯(lián)支路，向第二儲(chǔ)能電容C2充電后分成兩路，一路經(jīng)第二整流 二極管D2整流后從第二差模電感L2的異名端到同名端再回到輸入交流電源~UIN的L端； 另一路經(jīng)第四整流二極管D4整流后從第一差模電感L1的同名端到異名端再回到輸入交流 電源~UIN的L端；使第二儲(chǔ)能電容C2得到直流電壓UC2 ;
[0022] 直流母線(xiàn)電壓是直流電壓UC1和直流電壓UC2正向串聯(lián)疊加而成，用于啟輝新HID 燈；
[0023] ②、推挽工作電流回路為第一電力電子開(kāi)關(guān)S1和第二電力電子開(kāi)關(guān)S2分別受控 于單片機(jī)MCU推挽工作時(shí)的電流回路，包括新HID燈電流高頻正半波供電回路、第一續(xù)流回 路、新HID燈電流高頻負(fù)半波供電回路和第二續(xù)流回路；
[0024] 新HID燈電流高頻正半波供電回路包括：當(dāng)?shù)谝浑娏﹄娮娱_(kāi)關(guān)S1導(dǎo)通而第二電力 電子開(kāi)關(guān)S2截止時(shí)，第一脈沖電流從第一儲(chǔ)能電容C1的正端流出，依次流經(jīng)第一電力電子 開(kāi)關(guān)S1、第一差模電感L1的同名端到異名端、安規(guī)電容Cx與輸入交流電源~UIN的并聯(lián)支 路、新HID燈、高頻限流電感Lr、高頻限流電容CS與限流電阻RS的并聯(lián)支路，回到第一儲(chǔ)能 電容C1的負(fù)端；
[0025] 第一續(xù)流回路包括：當(dāng)?shù)谝浑娏﹄娮娱_(kāi)關(guān)S1由導(dǎo)通轉(zhuǎn)為截止且第二電力電子開(kāi) 關(guān)S2仍截止的死區(qū)時(shí)間，由第四整流二極管D4給第一差模電感L1續(xù)流，續(xù)流電流從第四 整流二極管D4的負(fù)極流出，依次流經(jīng)第一差模電感L1的同名端到異名端、安規(guī)電容Cx與 輸入交流電源~UIN的并聯(lián)支路、新HID燈、高頻限流電感Lr、高頻限流電容CS與限流電阻 RS的并聯(lián)支路，再向第二儲(chǔ)能電容C2充電，最后回到第四整流二極管D4的正極；
[0026] 新HID燈電流高頻負(fù)半波供電回路包括：當(dāng)?shù)诙娏﹄娮娱_(kāi)關(guān)S2導(dǎo)通而第一電力 電子開(kāi)關(guān)S1截止時(shí)，第二脈沖電流從第二儲(chǔ)能電容C2的正端流出，依次流經(jīng)高頻限流電容 CS與限流電阻RS的并聯(lián)支路、高頻限流電感Lr、新HID燈、安規(guī)電容Cx與輸入交流電源~ UIN的并聯(lián)支路、第二差模電感L2的同名端到異名端、第二電力電子開(kāi)關(guān)S2,回到第二儲(chǔ)能 電容C2的負(fù)端；
[0027] 第二續(xù)流回路包括：當(dāng)?shù)诙娏﹄娮娱_(kāi)關(guān)S2由導(dǎo)通轉(zhuǎn)為截止且第一電力電子開(kāi) 關(guān)S1仍截止的死區(qū)時(shí)間，由第三整流二極管D3給第二差模電感L2續(xù)流，續(xù)流電流從第三 整流二極管D3的負(fù)極流出，向第一儲(chǔ)能電容C1充電后，依次流經(jīng)高頻限流電容CS與限流 電阻RS的并聯(lián)支路、高頻限流電感Lr、新HID燈、第二差模電感L2的同名