专利名称：无电解电容hid灯电子镇流器的控制方法
技术领域：
本发明涉及开关电源领域，特别涉及一种专为HID灯匹配的无电解电容的 电子镇流器的控制方法。
背景技术：
电光源经历了第一代通电钨丝发热至白炽高温放光的白炽灯泡时代；第二 代是光效比较白炽灯泡高数倍的荧光灯(包括直管荧光灯和节能灯)时代；第 三代是控光性好且光效很高的点光源高强度气体放电灯(HID灯)时代；第四 代是发光二极管(LED灯)时代。
白炽灯泡由于光效低，已经为当代节能减排大潮所淘汰。世界己进入高光 效节能的绿色照明时代，其中，HID灯由于技术成熟，单灯功率远远超过荧光 灯和半导体发光二极管(LED灯)所以，年产量数以亿计大批量工业化生产。 但HID灯不能够像白炽灯泡那样直接联接电源点亮，必须要经过与HID灯适配 的HID灯镇流器(电感镇流器或者电子镇流器)才能连接电源点亮HID灯，近 年由于铜和铁材料升价，给HID灯电子镇流器发展提供了市场空间，从各方面 比较而言，HID灯电感镇流器在耗电能、耗铜、耗铁、体积、重量、异常保护、 IT数控方面，远远比不上HID灯电子镇流器；电感镇流器对交流电频率敏感， 更不能用于直流电源，而电子镇流器可以用于直流电源，对交流电频率及电压适应范围很宽，这都是电感镇流器比不上的。
但是，HID灯电感镇流器的可靠性超过HID灯电子镇流器。 据"木桶理论"分析HID灯电子镇流器的可靠性，取决于其中可靠性最 差的零件——电解电容——电解电容的不可靠性来源于其内部的电解质，除了 客观上可能存在电解质化学污染之外；电解质的沸点温度制约了电解电容的工 作温度(一般民品85'C，工业品105。C，特殊用途125'C)，电解质对电容极板 的电化学作用，使其寿命较短(一般小于0.3万小时，特殊定制昂贵优质的也 难突破l万小时)，所有电解电容顶端刻有K字形凹纹，就是允许一旦电解电容 爆炸时从K字形部位爆开，因为电解电容温度上升到电解质沸点时，如同高压 锅盖的排气阀喷气相似，电解质沸腾蒸气必然冲破K字凹纹部位，可见，电解 电容生产制造者，对于电解电容可能爆炸的不可靠性，也是清楚的。要提升HID 灯电子镇流器的可靠性，首先必须根本上取消这些可能爆炸的电解电容。
HID灯工作时，是由高气压玻璃密封灯泡内短电弧放电而发出弧光，据电弧 理论及实测证实，HID灯动态特性是负电阻特性，为了使HID灯稳定工作，必 须维持HID灯电弧稳定，为此要求HID灯电子镇流器电路直流母线电压稳定且 纹波很小。
发明内容
本发明的目的是提供一种无电解电容HID灯电子镇流器的控制方法。 本发明以如下技术方案，解决上述无电解电容HID灯电子镇流器的技术问
题
采用单片机软件方法，产生多相高频方波脉冲群，用多组不同相位的高频 方波脉冲，分别控制多相位电力电子开关的"通"和"断"，实现多相高频APFC(有源功率因数补偿)方法，来实现用有源微分电能来抑平直流母线纹波的有 源方法，来替代传统用无源电解电容贮存电荷抑平直流母线纹波的方法。
电解电容是一个固定电容量，贮存电荷有限，其抑平直流母线纹波的功能是
有限的；而用多组不同相位变脉宽的有源微分电能，来抑平直流母线纹波的能 力是可大可小机动灵活可控的；用数码方法控制多相APFC(有源功率因数补偿) 的方法，可以不用电解电容，而能够实现与有电解电容相似或更优良的纹波系 数。
当电源电压波动下浮时，直流母线电压下浮，看作谷值纹波增大时，自动 负反馈数码系统迅即增加APFC的相数，增大脉宽，提高频率，即用增加有源微 分电能，来填平下陷的谷值纹波。
反之，当电源电压波动上浮时，直流母线电压上浮，看作峰值纹波增大时， 自动负反馈数码系统迅即减少APFC的相数，縮小脉宽，降低频率，即用减少有 源微分电能，来削平上涨的峰值纹波。
对于小功率或成本要求严格时，不一定用多组高频多相APFC (有源功率因 数补偿)方法，还可以用低成本的单相高频APFC，再增加复合移相九十度电角 度的辅助APFC，即合成人为"双拍APFC"实现移峰填谷有源电力电子技术方法 来抑平纹波，也是取代传统电解电容贮能的方法。
本发明采用了高频整流，特别是多组多相高频APFC (有源功率因数补偿) 方法，或者附加辅助以主频移相位九十度电角度的APFC移峰填谷电力电子学有 源方法，即增加或减小有源微分电能的方法，来取代传统电解电容贮能的无源 方法，实现无电解电容HID灯电子镇流器的目标。
本发明的有益效果是，采用本技术方案的HID灯电子镇流器的可靠性大幅度提升，并且总体性价比超越传统有电解电容的HID灯电哮镇流器。
图1无电解电容HID灯电子镇流器的控制方法示意图。 图2为无电解电容HID灯电子镇流器拓扑原理图。
具体实施方式
结合图1说明本发明的实施方式如下
从电解电容在传统有电解电容HID灯电子镇流器之中的功能看，电解电容 是主要的作用，是把电力高峰值+Au。的电荷，贮存于电解电容之中，称为"充
电"。然后，在电力下陷低谷值-Au。时释放出电荷，称为"放电"；电解电容用
"充电"来吸收峰值纹波，又用"放电"来填谷值纹波，起着平滑直流母线电
压U0纹波的作用。
一般无源等效，是用没有电解质的长寿命电容一微法，来取代有电解质的 短寿命电解电容一微法，这种等电容替代方法，是实现无电解电容最基本的但 是消极的策略之一，治标不治本，带来成本增加，体积增大，实用性差。
本发明提供更积极的方法是用数码技术，产生多相高频脉冲群，每相控
制一路电力电子的"开"或"关"，进行APFC (有源功率因数补偿)的实质， 是获得足够多的高频有源微分电能，来调控HID灯电子镇流器直流母线的纹波， 或者，用单相高频波形移相九十度电角度移峰填谷辅助APFC的电力电子学有源 方法，来取代电解电容，实现根本不用可靠性最差的电解电容，从根本上解决 传统电子镇流器器可靠性差的问题，是提升可靠性的积极方法。
本发明基于电力电子学的方式，提供不用电解电容的高可靠性、耐高温、 寿命长达数万小时的电子镇流器，实现与HID灯泡本身寿命匹配，或更长寿命的HID灯电子镇流器控制方法。
本发明采用的具体措施为
(1) 根据HID灯功率、灯电压、灯电流，用数码方法，而非传统摸拟方法， 设计与HID灯泡稳定工作所需要的稳压直流母线，为恒定灯电流的数控手段创 造基础条件。
(2) 用单片机软件方法而非传统摸拟方法，产生多相高频方波脉冲群。
(3) 用多组不同相位高频方波脉冲，分别控制多相电力电子开关的"ON" (通)和"OFF"(断)，实现多相APFC (有源功率因数补偿)的有源方法，来
抑平纹波，而不是用非电解电容一微法，等量替代电解电容一微法的消极的无 源等电容替代方法，因为非电解电容的电容量是固定的，该电容来抑平直流母 线纹波的能力是有限的，且不可控的。
(4) 当电源电压波动使直流母线-Au。下浮时，上述APFC (有源功率因数 补偿)的数码控制系统，迅即增加高频APFC的相数、增加脉宽、提高频率，即 用增加有源微分电能来填平-Au。的谷值纹波。
(5) 当电源电压波动使直流母线+Au。上浮时，上述APFC (有源功率因数 补偿)的数码控制系统，迅即减少高频APFC的相数、縮小脉宽、降低频率，即 用减少有源微分电能来削平+Au。的峰值纹波。
结合图2说明本发明的实施方式如下
以单片机智能数码控制为核心，用软件的方法，而非传统摸拟方法，产生 三相(或更多相)的高频矩形脉冲；这些高频矩形脉冲的相数O、脉冲宽度D，、 频率f、均受控于输入电源电压UIN、电子镇流器直流母线电压Uo、灯电流Io， 镇流器温度rc，以及各种异常保护和各种时控、群控等功能控制，通过数码控制软件，实现满足HID灯电弧恒流工作为主导的恒功率控制。
当输出灯电流1。太大，灯功率超上限时，单片机智能数码控制指令压縮脉 冲宽度，或减少APFC的相数，直到HID灯电流和灯功率下降回归额定值，然后 维持电力电子开关工作参数不变，实现HID灯恒流恒功率输出。
当输出灯电流1。太小，灯功率超下限时，单片机智能数码控制指令扩展脉 冲宽度，或增加APFC的相数，直到HID灯电流和灯功率上升回归额定值，之后 维持电力电子开关工作参数不变，实现HID灯恒流恒功率工作。
当环境温度上升超过某上限时，单片机智能数码控制指令开动冷风冷却； 当环境温度下降到某下限时，单片机智能数码控制指令开动热风升温；目的是 使HID灯电子镇流器在允许温度范围内工作。
当需要夜间分时段降低照明功率，以节约照明用电时，也由单片机实现智 能化时段控制节约用电。
当需要照明实现"有人或有车开来才足够功率照明，无人或无车通过时降 低照明功率节约电能"，也由传感器侦知有人或有车，传递指令通过单片机实现 智能化管理HID灯功率。
当需要照明系统群控时，由系统主令控制单片机，实现整个照明网络的智 能化群控。
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权利要求
1、一种无电解电容HID灯电子镇流器的控制方法，由高频方波脉冲控制电力电子开关的“通”和“断”，进行高频有源功率因数补偿，来抑平直流母线纹波，高频有源功率因数补偿的步骤为，当电源电压波动下浮谷值纹波增大时，增加APFC的相数，增大脉宽，提高频率，填平下陷的谷值纹波；当电源电压波动上浮峰值纹波增大时，减少APFC的相数，缩小脉宽，降低频率，削平上涨的峰值纹波，所述控制方法为采用多相高频方波脉冲分别控制多相电力电子开关，进行多相高频有源功率因数补偿。
2、 如权利要求1所述的无电解电容HID灯电子镇流器的控制方法，采用单相高频方波脉冲控制单相电力电子开关，进行单相高频有源功率因数补偿，并 同时以复合移相九十度电角度的为辅助的另一单相有源功率因素补偿联合输出 来抑平直流母线纹波。
全文摘要
本发明提供一种HID灯匹配的无电解电容的电子镇流器的控制方法，本技术方案采用单片机软件，产生多相高频方波脉冲群，用多组不同相位的高频方波脉冲，分别控制多相位电力电子开关的“通”和“断”，实现多相高频APFC(有源功率因数补偿)方法，来实现用有源微分电能来抑平直流母线纹波的有源方法，来替代传统用无源电解电容贮存电荷抑平直流母线纹波的方法。采用本技术方案的HID灯电子镇流器的可靠性大幅度提升，总体性价比超越传统有电解电容的HID灯电感镇流器。
文档编号H05B41/26GK101309538SQ20081007361
公开日2008年11月19日 申请日期2008年6月13日 优先权日2008年6月13日
发明者王桂光, 王桂风, 同 甘 申请人:深圳唐微科技发展有限公司