专利名称：一种解决高压钠灯高频驱动声谐振问题的方法
技术领域：
本发明属于照明技术领域，具体涉及到高压钠灯在高频驱动时会产生声谐振的问题。
背景技术：
高压钠灯和其它气体放电灯一样,其外加驱动电源的频率增加能提高光效,达到节电目的；同时还能减少阴极的损耗，提高寿命。但是高压钠灯在高频(10KHz^200KHz)驱动工作时会发生声谐振现象，此时电弧弯曲、断裂，灯熄灭甚至爆破。为了避免声谐振，现在的高频电子镇流器产品都不愿选择40KHz以上的工作频率，从而不能很好的利用高压钠灯高频驱动下的优点
发明内容
本发明提供一种在闻频工作、提闻光效、节省电能、延长寿命、简单易行的解决闻压钠灯高频驱动声谐振问题的方法。为解决上述技术问题，本发明采用的技术方案是提供一种解决高压钠灯高频驱动声谐振问题的方法，包括嵌入式电子镇流器，在电子镇流器的变频控制器中加入跳频程序，所述解决高压钠灯高频驱动声谐振问题的方法包括以下步骤
步骤I，检测声谐振的初期症状；
步骤2，采用跳频方式脱离当前的工作频率，工作到另一个频率上。进一步地，所述步骤I中检测的采样周期为数十微秒级。进一步地，所述步骤2中新的工作频率由基频Fb和一个跳频系数k确定，即新的工作频率为F=Fb (1+k)，其中跳频系数k是一组固化的整百分数，非均匀排列，顺序取值，循环链接。更进一步地，所述跳频系数k为以下一组数5%、11%、20%、31%、23%、14%、7%、0%。进一步地，所述步骤I检测声谐振的初期症状包括检测电流、电压和功率值。进一步地，所述步骤I中的检测数据经过滤波处理。高压钠灯是靠电子镇流器驱动的，其工作频率也是由电子镇流器决定的。本发明能够使电子镇流器工作在不会使高压钠灯产生声谐振的频率上，实现高压钠灯的高频(IOOKHz以上)驱动。本发明实现无谐振高频驱动所采用的关键技术是跳频技术，即在检测到即将发生声谐振的情况下立即大幅度地改变当前的运行频率，使高压钠灯在另一个非谐振的高频频段稳定工作。声谐振有很大的随机性，即使同一厂家、同一规格的高压钠灯产品，其发生声谐振的频率也不尽相同。但是有一个共同的规律，即声谐振是按照频段分布的，在发生声谐振的某个频率的相近频率都有可能发生谐振；其二是高压钠灯的声谐振频段宽度(几KHz)远远小于非谐振频段，即跳过这个狭窄的谐振频段后会有相对更宽的非谐振频段。本发明的关键特点就是在检测到即将发生声谐振时跳过邻近高危频段、寻找到安全的工作频率。
由于声谐振发生时加载在高压钠灯上的电流、电压、功率会发生异常的变化，因此通过对这三者或其一的检测就可判断出有可能即将发生声谐振事件。声谐振的作用时间在数十毫秒量级以上，只要采样周期在几十微秒范围内就不会放过每一次可能的声谐振现象。本发明的有益效果是实现高压钠灯在200Khz以内的高频状态下安全运行，提高光效、节约电能、延长高压钠灯的使用寿命。
图I是电子镇流器结构示意 图2是跳频流程 图3是跳频程序处理示意图。
具体实施例方式下面结合附图和具体实施方式
对本发明作进一步地详细说明。本发明需用在一个采用嵌入式控制的电子镇流器中，其核心部件最好是具有定时器、AD转换器、PWM输出控制器的DSP或单片机之类。该电子镇流器具有常规的整流、PFC(功率因数校正)、对负载(高压钠灯)的恒流或恒功率控制、DC/AC变频控制。本发明作为变频控制的一个环节加入其中。本发明的实现方法是在正常运行过程中不断地对声谐振现象进行检测，一旦检测到声谐振的初期症状，立即跳跃到另一个频率工作。具体方法是嵌入式控制器以数十微妙级的采样周期不断读取输出(即加载到钠灯上的)电压、电流，为了防止因干扰造成的偶然误差引发错误判断，对采样数据要进行滤波处理。如果检测到的电压或电流或功率，比正常值偏差很多(大于或小于额定值的30%以上)，即认为已进入声谐振的初期阶段，立即采用跳频方式脱离当前的工作频率，工作到另一个相距较远的频率上。新的工作频率由基频Fb(初始工作频率，如120KHz)和一个跳频系数k确定F=Fb (1+k)。跳频系数k是一组固化的整百分数，非均匀排列，顺序取值，循环链接。使工作频率能够以不同的间隔跳跃，最大可达到基频的I. 5倍，最后回归基频。图I给出了一种能够解决高频声谐振问题的电子镇流器结构原理示意图。整个电路由DSP控制，当然也可以采用其他单片机或嵌入式处理器。DSP控制APFCX有源功率因数校正)电路实现功率因数接近于I ;控制BUCK电路在点火阶段提供较高的电压，在正常运行时实现对高压钠灯的恒功率驱动。通过对全桥电路(半桥电路同样有效)的控制实现DC/AC的转换，由软件实现很大范围任意频率(如在400KHz以内)的变化，这也是实现跳频的基本条件。通过对加载在高压钠灯上的电压、电流检测实现点火过程监测、正常运行恒流调节、声谐振症状检测。图3中给出了声谐振的检测和跳频的具体处理流程，这段程序可插入主循环程序的任意位置。图中“变频延时标志=1”表明刚执行跳频处理，目前还处在等待稳定阶段，此时不进行新的声谐振诊断。这段延时为几秒钟，在变频开始时设置“变频延迟时间=n”，在定时器中断处理程序中对该值进行减计数。当变频延迟时间=0时表明延时结束，此时令变频延时标志=0。
在“变频延时标志=0”的情况下，不断进行声谐振检测。在声谐振检测流程中，从存放最新电压、电流的存储器中读取当前电压、电流，该值是由AD中断服务程序存入、并经过滤波处理的。由电压、电流、及计算出来的功率判断是否出现异常即声谐振现象。若检测到这三个数据任一异常(需滤波)说明已出现声谐振的症状并立即进行变频处理。再进行跳频控制时，新的频率通过一个循环表确定，该表存放一组非均匀的百分比系数值，数值从小到大，再从大到小，恢复到基频。计算公式为F=Fb(l+Ki%)，Fb是基频，如120KHz。数组长度为8或16，用一个模8或模16的指针i指向当前的系数Ki的位置。以8个系数为例5、11、20、31、23、14、7、0，是一组验证过的数据。需要说明的是实现跳频控制并非一定要采用从表格取值的方法，也可以采用公式计算的方法；采用表格取值的方法也并非限定是模8或模16的数组。
以上所述仅为本发明的一个实例，并非因此限制本发明的专利范围，凡是利用本发明说明书及附图内容所作的等效结构或流程变换，或直接或间接运用在其他相关的技术 领域，均同理包括在本发明的专利保护范围内。
权利要求
1.一种解决高压钠灯高频驱动声谐振问题的方法，包括嵌入式电子镇流器，其特征是，在电子镇流器的变频控制器中加入跳频程序，所述解决高压钠灯高频驱动声谐振问题的方法包括以下步骤 步骤I，检测声谐振的初期症状； 步骤2，采用跳频方式脱离当前的工作频率，工作到另ー个频率上。
2.根据权利要求I所述的解决高压钠灯高频驱动声谐振问题的方法，其特征是，所述步骤I中检测的采样周期为数十微秒级。
3.根据权利要求I所述的解决高压钠灯高频驱动声谐振问题的方法，其特征是，所述步骤2中新的工作频率由基频Fb和一个跳频系数k确定，即新的工作频率为F=Fb (Ι+k)，其中跳频系数k是ー组固化的整百分数，非均匀排列，顺序取值，循环链接。
4.根据权利要求3所述的解决高压钠灯高频驱动声谐振问题的方法，其特征是，所述跳频系数 k 为以下ー组数5%、11%、20%、31%、23%、14%、7%、0%。
5.根据权利要求I所述的解决高压钠灯高频驱动声谐振问题的方法，其特征是，所述步骤I检测声谐振的初期症状包括检测电流、电压和功率值。
6.根据权利要求I所述的解决高压钠灯高频驱动声谐振问题的方法，其特征是，所述步骤I中的检测数据经过滤波处理。
全文摘要
本发明提供一种在高频工作、提高光效、节省电能、延长寿命、简单易行的解决高压钠灯高频驱动声谐振问题的方法，包括嵌入式电子镇流器，其特征是，在电子镇流器的变频控制器中加入跳频程序，所述解决高压钠灯高频驱动声谐振问题的方法包括以下步骤步骤1，检测声谐振的初期症状；步骤2，采用跳频方式脱离当前的工作频率，工作到另一个频率上。
文档编号H05B41/28GK102833928SQ20121034848
公开日2012年12月19日 申请日期2012年9月19日 优先权日2012年9月19日
发明者马利明, 史斌宁, 郑寿森, 王飞 申请人:中山大学