[发明专利]具有改进的过零检测的两线调光器

说明书

相关申请的交叉参考

本申请要求于2012年9月14日提交的美国临时专利申请No.61/700,964以及2013年3月11日提交的美国专利申请No.13/793,245的优先权。

背景技术

负载控制装置和系统控制从交流电流(AC)电源传递到电负载的功率量，例如，诸如照明负载。这种照明控制系统通常采用可控导通装置，例如，诸如晶闸管或双向晶闸管，用于控制照明负载的强度。该可控导通装置响应于在控制输入接收的触发信号在AC电源的每个半周期期间的相位角被导通。这样，在每半周期，建立功率被传递到负载的导通周期和功率没有被传递到负载的非导通周期。

在典型的正向相位控制系统中，触发信号的产生与AC线路电压同步。在检测到AC线路电压的过零之后的一段时间，产生触发信号，并且可控导通装置被导通。可控导通装置在AC半周期的其余部分保持导通。在检测过零和生成触发信号之间的时间间隔期间，可控导通装置是不导通的。此时间间隔也可以被称为系统的相位角或触发角。通过改变此时间间隔，传递到负载的有效功率改变。通常，响应于用户调整调光旋钮或滑块和/或响应于调光信号电平，改变该时间间隔。

图1A-1D描绘了对可控导通装置测量的示例AC电压波形。当可控导通装置是不导通的，显示装置的完整AC电压波形，如图1中所示。在相对低的光度级，如图1B所示，可控导通装置在半周期的第一持续时间102(即，从AC电压波形的当前半周期的过零到半周期内的点)是不导通的。生成触发信号(示为点“A”)。然后，可控导通装置在半周期的第二持续时间104是导通的。图1C和1D分别示出了50％光度级和相对高的光度级的波形。

在低水平传输功率，如在图1B中描绘，即使相位角(以及因此的导通期间)的小变化，通常在传递到负载的总RMS功率的百分比中表示相对大的变化。在这些低功率水平，AC周期之间或时间段上相位角的任何变化可能表现为恼人和不能接受的强度变化，包括光源的可见闪烁。由于相位角依赖过零的检测，因此过零检测的准确性和可靠性是至关重要的。但是，AC线路状态很少是理想的。并且，小于理想状态会导致过零检测不准确，具有随之而来的强度变化和/或抖动，以及其它问题，特别是在低水平传输功率时。可能会导致强度变化和/或闪烁的一种情况是AC线路上的间歇性和/或周期性的电噪声。

图2A-2C示出具有噪声的示例AC电压波形。例如，如图2A所示，可以在AC线路上施加电压峰值，当如大型电机负载的重型设备被接通和断开时可能发生。AC线路上的电噪声，如这些尖峰，可能会被调光电路错误地解释为AC线路路电压的一个或多个过零。这样的错误解释可能导致照明负载中不稳定的强度变化和/或闪烁。AC线路上的电噪声的另一个共同特征可以包括不平或波状变形，如图2B所示，这也可能导致错误的过零检测。AC线路上的AC基波的谐波的存在是另一个可能会导致错误的过零检测的情况。谐波的存在可以将AC线路电压波形的形状从纯正弦波改变为大致正弦波形，具有扁平的峰，而不是圆形的峰，如图2C所示。

一种减轻噪声对AC线路的影响的方法包括：执行过零检测之前对AC线路电压滤波。例如，实时照明稳定系统(RTISS)使用滤波器，以提高调光系统的性能。在共同转让的2000年7月18日公开的美国专利No.6,091,205以及2002年4月30日公开的美国专利No.6,380,692中描述了该RTISS技术，两者均题为具有有源滤波器的相控调光系统，用于防止闪烁和不期望的强度变化，该申请的全部公开内容通过引用并入本文。

三线调光系统及两线调光系统都可以采用RTISS技术。图3A示出三线调光系统300的示例。图3B示出两线调光系统302的示例。这两种调光系统都具有电耦接在AC电源308和电负载310之间的调光器开关304、306。调光器开关304、306通过第一线312(也被称为“热”线)连接到AC电源308，并且通过第二线314(也被称为“调光热”线)负载310。然而，三线调光器开关304还具有第三线316(也被称为“中性”线)，它提供返回到AC电源308的返回侧的路径。两线调光器开关306不连接到中性线316。