[发明专利]纯固态新HID灯电子镇流器的数控方法及电路

说明书

技术领域

本发明涉及纯固态新HID灯电子镇流器的数控方法及电路。

背景技术

HID灯是“高强度气体放电灯”的简称，例如：氙灯、金卤灯、高压汞灯、高压钠灯、铊钒纳灯......等等，已有成熟的工艺及大量工业化生产设备进行大批量生产。有行业标准、部标、国标等规范文件。至今HID仍是全球大功率公共照明性价比优选主力军。

尽管LED光效已提升到每瓦303流明，但高光效LED太昂贵，而且大功率LED灯失去了点光源的优势；而HID灯和新HID灯均是性价比优异的大功率点光源，控光性极好。LED灯与HID灯、新HID灯相比显得娇气，不耐高温、不耐感应雷电浪涌，所以，至今LED仍未能全面取代大功率HID灯和新HID灯。

新HID灯是在传统成熟的HID灯基础上的创新：为了提高效率，人为加高了HID灯电弧管内高强度气体压力，提升HID灯电弧电压；在同等灯功率的情况下，灯电弧电流下降，使灯电极损耗下降，比传统HID灯寿命更长；一只HID灯泡内并联两支HID电弧管，灯寿命超过5万小时，足可比美LED寿命；尤其是温度较高工作环境条件下，HID耐高温性能优于LED灯；改变HID灯电弧管气体配方，优化HID电弧管内卤丸的配方，使HID灯显色性接近太阳光，可操作性优于LED。但新HID灯启辉困难，热启辉更难，灯电弧及灯功率稳定的控制难度大，潜在声共振危难。

目前，新HID灯电子镇流器须适应在全球电源交流100伏至280伏工业电源通用，能稳定可靠的让灯电压250伏或更高的新HID灯启辉，稳定、恒功率运行，技术难度颇大。可靠的老办法沿用BOOST升压型APFC的拓扑，可以得到稳压400伏母线直流，供电给全桥或半桥推挽驱动新HID灯，这是国内外常用的方案，但性价比难有大的突破，所以目前新HID灯电子镇流器价格降不下来。有必要创新性价比更好的方法。

发明内容

本发明要解决的技术问题是提供一种适应在全球交流100伏至280伏工业电源通用，能兼容传统的气体放电灯，能稳定可靠的让250伏或更高灯电压的新HID灯启辉且能稳定恒功率运行，消除声共振危害，可靠性高，降低谐波干扰THD％和EMC干扰，电功效率E_ff高的纯固态新HID灯电子镇流器的数控方法及电路。

为解决上述技术问题，本发明采用如下技术方案：

纯固态新HID灯电子镇流器的数控方法，

新HID灯的供电回路中串联输入交流电源～UIN，形成强电直馈新HID灯的AC-AC拓扑；

新HID灯启辉前，在交流电正半波，输入交流电源～UIN通过AC-DC倍电压整流向第一储能电容C1充电；在交流电负半波，输入交流电源～UIN通过AC-DC倍电压整流向第二储能电容C2充电，直流母线电压是第一储能电容C1的直流电压UC1和第二储能电容C2的直流电压UC2正向串联叠加而成，用于启辉新HID灯；

当新HID灯启辉后，第一电力电子开关S1和第二电力电子开关S2分别受控于单片机MCU推挽工作，由直流电压UC1串联输入交流电源～UIN实现新HID灯电流高频正半波供电，由直流电压UC2串联输入交流电源～UIN实现新HID灯电流高频负半波供电；每当上述两个电力电子开关均截止的死区时间为续流过程，该续流过程为有源功率因数校正APFC过程，使新HID灯恒功率运行；

第一差模电感L1和第二差模电感L2分别串联在新HID灯电流高频正半波供电回路和新HID灯电流高频负半波供电回路中，二者的互感作用形成倍电流效应分别作用于上述的推挽工作过程和续流过程。

还包括稳定输入电功率的方法：由第一单片机MCU1分别取样输入交流电源～UIN的输出电流和输出电压，经与设定的额定输入功率进行对比运算，将比对结果输送到单片机MCU，单片机MCU根据比对结果分别对驱动第一电力电子开关S1和第二电力电子开关S2的占空比信号作动态调节，使输入电功率稳定。

还包括稳定灯功率的方法：第二单片机MCU2分别取样灯电流和灯电压，经与设定的灯额定功率进行对比运算，将比对结果输送到单片机MCU，单片机MCU根据比对结果分别对驱动第一电力电子开关S1和第二电力电子开关S2的占空比信号作动态调节，使灯功率稳定。

所述新HID灯电流高频正半波供电回路包括依次串联的第一储能电容C1、第一电力电子开关S1、第一差模电感L1、输入交流电源～UIN、新HID灯、高频限流电感Lr、高频限流电容CS与限流电阻RS的并联支路；