[实用新型]太阳光模拟器驱动电源

说明书

技术领域

本实用新型涉及电力电子技术，具体涉及一种太阳光模拟器驱动电源，用于大功率氙灯或氪灯组构成的太阳电池阵光照设备的氙灯、氪灯等非线性气体放电灯的驱动。

背景技术

太阳辐照条件的模拟技术是研究模拟太阳光辐照特性的一门技术，其中包括了不同大气质量条件下的太阳光谱特性，太阳总辐照度、太阳光准直角、辐照不均匀度和辐照不问度等。国内外已有的太阳电池阵光照设备中，其光源多采用短弧氙灯、碘钨灯等光源来模拟不同辐照条件，通常存在结构复杂、成本高或色温偏低等问题。而且对于大面积辐照来说，在某种程度上光源的辐射效率、太阳常数都会受到一定限制，不能满足测试要求。而使用长弧氙灯作为光源则可以解决上述光源的不足。

传统长弧氙灯驱动电源是通常由磁饱和变压器、电抗器或者通过可控制硅相控整流的方式对氙灯进行驱动。此类电源驱动氙灯因为采用的通常为工作频率为工业低频或者中频对氙灯电流进行调节，调整精度不高。且调整元件体积庞大，效率低下。

近些年随着电力电子技术的发展，在大功率氙灯驱动领域出现了采用现代电力电子器件的高频逆变方案，一定程度上改善了的氙灯驱动电源的调整精度，大幅减轻了电源驱动器的体积和重量。但其都采用了离线式的开关电源进行逆变，效率很难达到在70％以上。这使得在总输出功率达上百kW量级的氙灯组驱动场合，逆变效率难以进一步提高成为制约应用现场供电容量的一个较严重的瓶颈。

在常规采用高频逆变的大功率氙灯驱动电源中，均采用了离线式的变换结构。在高频逆变的开关电源中，整机的大量损耗由以下三点构成：

1).DC-AC环节：开关器件的开启、关断和截止漏电流损耗，以及开关管的通态损耗；

2).高频磁路传输环节：高频开关变压器的磁芯损耗以及线圈损耗；

3).AC-DC环节：整流器件的反向恢复损耗及通态损耗。

通常技术中的预电离方式采用工频升压、整流，再加上功率电阻限流的方法实现氙灯的预燃。该方法的优点在于电路结构简单，最大的问题在于工频升压变压器提供了所有氙灯预燃以及限流电阻所需的损耗功率，变压器体积较大。且输出电路输出无法调整，氙灯预燃以后电阻消耗的大量电能甚至超过氙灯预燃本身。电路效率非常低下。而且通常限流电阻为大功率电阻，而且电阻通常处于高电位，所以使用该电路方式会给整机需要紧凑化的结构设计带来较大负担。

随着开关电源技术的普及，越来越多的场合开始采用开关模式的预电离电路。该电路的特点为：电路输出的电压较高，通常可达1-3kV；当氙灯点火并进入预燃状态以后电路进入开关调整的恒流模式。但是该电路的引入对与氙灯驱动电源需要增加一套完整的恒流模式开关电源，成本较高。

氙灯是一种由惰性气体构成的气体放电光源。氙这种元素通常条件下非常稳定，因此氙灯在产生驱动电流前的点火、预燃成为了氙灯应用的一个难点。在常规的氙灯点火方式中所采用串联触发、并联触发以及灯管外缠绕触发丝的外触发三种点火方式。不管采用哪种点火方式，都需要控制一只功率可控硅对储能电容进行触发放电把足够的点火能量送入高压点火变压器对氙灯进行点火。在氙灯点燃以后，该点火电路仍会反复工作，或者设置专门检测电路将其关闭。而对于大功率氙灯组的点火，由于点火能量较高，反复点火的工作过程极易损坏点火用可控硅。

在采用以上任意一种点火方式时都需要配以一个具有稳流特性的预燃电路。在氙灯被高压点火脉冲击穿后迅速捕捉氙灯击穿过程在氙灯中形成一个较小电流的预燃电流，把氙灯阻抗降到足够低以使主逆变电源能够驱动氙灯。这个附加的预燃电路需要具有稳流特性，特别是对于大功率的氙灯组需要消耗一定的连续功率。增加了氙灯驱动电路的复杂性，降低了整机效率。

发明内容

针对上述现有技术中存在的问题，本实用新型的目的在于提供一种太阳光模拟器驱动电源，该电源获得驱动主回路的高效率，并减小驱动电源的体积、重量，适应氙灯负载复杂变化的伏-安特性，以获得高稳定度的驱动电流。

本实用新型为实现其目的所采取的技术方案为：本实用新型充分利用负载氙灯无需与供电电网隔离，采用最简单、最高效的BUCK电路结构进行高频高效变换得到匹配负载所需的电源输出，所述BUCK电路与准预电离相并联、与点火电路相串联并输出到负载。