滑頻觸發(fā)點(diǎn)火和光衰檢測(cè)控制定時(shí)調(diào)光電子鎮(zhèn)流器的制造方法
【專(zhuān)利摘要】本實(shí)用新型公開(kāi)了滑頻觸發(fā)點(diǎn)火和光衰檢測(cè)控制定時(shí)調(diào)光電子鎮(zhèn)流器，包括整流電路、功率因數(shù)校正電路、驅(qū)動(dòng)電路、逆變功率輸出電路、負(fù)載電路、單片機(jī)中央控制電路、諧振回路取樣電路、光衰檢測(cè)電路和低壓供電電路；該電子鎮(zhèn)流器結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、使用方便、可使高壓鈉燈安全、可靠地完成點(diǎn)火過(guò)程，本實(shí)用新型能使電子鎮(zhèn)流器的質(zhì)量、壽命和節(jié)能等方面有本質(zhì)上的提高。本實(shí)用新型按需用電，精細(xì)管理，以達(dá)到節(jié)能減排的目的。
【專(zhuān)利說(shuō)明】滑頻觸發(fā)點(diǎn)火和光衰檢測(cè)控制定時(shí)調(diào)光電子鎮(zhèn)流器
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本實(shí)用新型采用諧振參數(shù)自適應(yīng)滑頻觸發(fā)點(diǎn)火技術(shù)和光衰檢測(cè)控制技術(shù)的高壓氣體放電燈數(shù)字化定時(shí)調(diào)光電子鎮(zhèn)流器。
【背景技術(shù)】
[0002]高壓氣體放電燈(后面簡(jiǎn)稱(chēng)HID燈)大多需要一個(gè)2500V左右的高壓觸發(fā)點(diǎn)火脈沖使燈管電離擊穿進(jìn)入弧光放電放光。用半橋或全橋作為DC/AC變換功率驅(qū)動(dòng)，工作頻率在幾十KHZ至幾百KHZ。HID燈是通過(guò)LC匹配網(wǎng)絡(luò)與逆變橋連接的HID燈電子鎮(zhèn)流器。
[0003]目前基本上都是用成本較低的LC串聯(lián)諧振方法產(chǎn)生觸發(fā)點(diǎn)火高壓。傳統(tǒng)的方案是逆變橋先輸出一個(gè)頻率在設(shè)計(jì)或生產(chǎn)時(shí)就確定了的起始驅(qū)動(dòng)方波，然后以一定的速率或步長(zhǎng)降低頻率，向同樣是設(shè)計(jì)及生產(chǎn)時(shí)就確定了的終止頻率滑動(dòng)，期望在滑動(dòng)過(guò)程中使Lr、Cr//Cw回路的串聯(lián)諧振逐步加強(qiáng)，電容Cr/VCw上的諧振電壓逐漸升高最終觸發(fā)點(diǎn)亮HID燈。
[0004]由于在生產(chǎn)、使用電子鎮(zhèn)器的過(guò)程中，逆變橋的等效負(fù)載的自由振蕩頻率值并不是固定的，而是一個(gè)會(huì)隨電感元件、電容元件的誤差及溫度系數(shù)、連接燈管的輸出連線(xiàn)的類(lèi)型及長(zhǎng)度所構(gòu)成的等效電容以及元器件老化引起的參數(shù)變化等而在動(dòng)態(tài)改變的，因而使這種電子鎮(zhèn)流器在實(shí)際工作中的滑頻參數(shù)與輸出回路自由振蕩頻率不匹配，逆變橋功率開(kāi)關(guān)管在滑頻點(diǎn)火過(guò)程中會(huì)經(jīng)歷電流、電壓都非常大的硬開(kāi)關(guān)狀態(tài)，造成逆變橋功率開(kāi)關(guān)管的燒毀，這正是目前這類(lèi)HID燈電子鎮(zhèn)器在觸發(fā)點(diǎn)火階段容易損壞，進(jìn)而導(dǎo)致至今未能推廣使用的重要原因。HID燈在使用過(guò)程中會(huì)隨著使用時(shí)間發(fā)生不同程度的光衰，發(fā)生光衰的HID燈會(huì)使電能的使用效率降低，這是大多數(shù)電子鎮(zhèn)流器沒(méi)有考慮到的一個(gè)問(wèn)題。
實(shí)用新型內(nèi)容
[0005]本實(shí)用新型的目的是提供了結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、使用方便、可使高壓鈉燈安全、可靠地完成點(diǎn)火過(guò)程的滑頻觸發(fā)點(diǎn)火和光衰檢測(cè)控制定時(shí)調(diào)光電子鎮(zhèn)流器。
[0006]為了實(shí)現(xiàn)上述目的，本實(shí)用新型的技術(shù)方案為:提供滑頻觸發(fā)點(diǎn)火和光衰檢測(cè)控制定時(shí)調(diào)光電子鎮(zhèn)流器，包括整流電路、功率因數(shù)校正電路、驅(qū)動(dòng)電路、逆變功率輸出電路、負(fù)載電路、單片機(jī)中央控制電路、諧振回路取樣電路、光衰檢測(cè)電路和低壓供電電路；所述整流電路的輸出端與功率因數(shù)校正電路的輸入端連接，功率因數(shù)校正電路的輸出端與逆變功率輸出電路的輸入端連接，逆變功率輸出電路的輸出端與負(fù)載電路的輸入端連接；所述整流電路與低壓供電電路的輸入端連接，所述功率因數(shù)校正電路、驅(qū)動(dòng)電路、逆變功率輸出電路、單片機(jī)中央控制電路、諧振回路取樣電路、光衰檢測(cè)電路均與低壓供電電路的輸出端連接；所述驅(qū)動(dòng)電路、諧振回路取樣電路和光衰檢測(cè)電路均與單片機(jī)中央控制電路連接。
[0007]所述逆變功率輸出電路由逆變開(kāi)關(guān)管、續(xù)流二極管和緩沖電容組成。
[0008]所述驅(qū)動(dòng)電路的輸入端與單片機(jī)中央控制電路連接，驅(qū)動(dòng)電路的輸出端與逆變功率輸出電路的逆變開(kāi)關(guān)管連接。[0009]所述負(fù)載電路由扼流電感、諧振電容、無(wú)源橋臂電容、電流互感器、等效電容和HID燈組成。
[0010]本實(shí)用新型屬于新型數(shù)字化定時(shí)調(diào)光高壓鈉燈電子鎮(zhèn)流器，該鎮(zhèn)流器實(shí)用新型了數(shù)字化諧振參數(shù)自適應(yīng)滑頻觸發(fā)點(diǎn)火技術(shù)和光衰檢測(cè)控制技術(shù)。數(shù)字化諧振參數(shù)自適應(yīng)滑頻觸發(fā)點(diǎn)火技術(shù)，在滑頻觸發(fā)點(diǎn)火前，先實(shí)時(shí)、精確測(cè)量出等效負(fù)載回路的自由振蕩頻率，據(jù)此算出滑頻觸發(fā)點(diǎn)火的起始、終止頻率及確定滑頻速率或步長(zhǎng)。該電子鎮(zhèn)流器可使高壓鈉燈安全、可靠地完成點(diǎn)火過(guò)程。點(diǎn)火過(guò)后，高壓鈉燈開(kāi)始發(fā)光，電子鎮(zhèn)流器啟動(dòng)檢測(cè)功能，輸出功率會(huì)從零逐漸升到額定輸出功率，此時(shí)高壓鈉燈亮度為100%，此亮度保持3分鐘，在這小段時(shí)間中，系統(tǒng)中的光衰檢測(cè)模塊讀取高壓鈉燈的光衰數(shù)據(jù)值，并將這些數(shù)據(jù)送給單片機(jī)中央控制系統(tǒng)，通過(guò)與數(shù)據(jù)庫(kù)中數(shù)據(jù)對(duì)比，得出最佳的輸出功率。3分鐘過(guò)后，檢測(cè)完畢，電子鎮(zhèn)流器根據(jù)單片機(jī)控制系統(tǒng)中出廠時(shí)設(shè)定好的調(diào)光模式運(yùn)行，調(diào)光模式中設(shè)定不同時(shí)間段不同的亮度，根據(jù)不同道路情況推薦一種最佳的調(diào)光模式，但也可以根據(jù)具體要求設(shè)定。定時(shí)調(diào)光電子鎮(zhèn)流器的調(diào)光模式一般在出廠前完成設(shè)置。在運(yùn)行過(guò)程中，單片機(jī)控制系統(tǒng)對(duì)高壓鈉燈的電壓、電流進(jìn)行實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)，如果出現(xiàn)異常，單片機(jī)控制系統(tǒng)會(huì)通過(guò)自動(dòng)調(diào)節(jié)功能將電壓、電流穩(wěn)定在規(guī)定范圍內(nèi)。
[0011]本實(shí)用新型能使電子鎮(zhèn)流器的質(zhì)量、壽命和節(jié)能等方面有本質(zhì)上的提高。本實(shí)用新型按需用電，精細(xì)管理，以達(dá)到節(jié)能減排的目的。
【專(zhuān)利附圖】

【附圖說(shuō)明】
[0012]圖1為本實(shí)用新型滑頻觸發(fā)點(diǎn)火和光衰檢測(cè)控制定時(shí)調(diào)光電子鎮(zhèn)流器的電路結(jié)構(gòu)原理示意圖。
【具體實(shí)施方式】
[0013]為了詳細(xì)說(shuō)明本實(shí)用新型滑頻觸發(fā)點(diǎn)火和光衰檢測(cè)控制定時(shí)調(diào)光電子鎮(zhèn)流器的技術(shù)內(nèi)容、構(gòu)造特征、以下結(jié)合實(shí)施方式并配合附圖作進(jìn)一步說(shuō)明。
[0014]如圖1所示，本實(shí)用新型滑頻觸發(fā)點(diǎn)火和光衰檢測(cè)控制定時(shí)調(diào)光電子鎮(zhèn)流器，包括整流電路、功率因數(shù)校正電路、驅(qū)動(dòng)電路、逆變功率輸出電路、負(fù)載電路、單片機(jī)中央控制電路、諧振回路取樣電路、光衰檢測(cè)電路和低壓供電電路；所述整流電路的輸出端與功率因數(shù)校正電路的輸入端連接，功率因數(shù)校正電路的輸出端與逆變功率輸出電路的輸入端連接，逆變功率輸出電路的輸出端與負(fù)載電路的輸入端連接；所述整流電路與低壓供電電路的輸入端連接，所述功率因數(shù)校正電路、驅(qū)動(dòng)電路、逆變功率輸出電路、單片機(jī)中央控制電路、諧振回路取樣電路、光衰檢測(cè)電路均與低壓供電電路的輸出端連接；所述驅(qū)動(dòng)電路、諧振回路取樣電路和光衰檢測(cè)電路均與單片機(jī)中央控制電路連接。
[0015]本實(shí)用新型主要由以下幾部分:
[0016]1、整流電路:輸入交流電、整流后輸出脈動(dòng)直流電壓Vdc到功率因數(shù)校正電路。
[0017]2、功率因數(shù)校正電路:使輸入功率因數(shù)接近1，向逆變功率輸出電路提供直流工作電壓Vbus。
[0018]3、驅(qū)動(dòng)電路:接受單片機(jī)中央控制電路的控制信號(hào)，向逆變功率輸出電路發(fā)出開(kāi)關(guān)控制信號(hào)。驅(qū)動(dòng)電路的輸入端與單片機(jī)中央控制電路連接，驅(qū)動(dòng)電路的輸出端與逆變功率輸出電路的逆變開(kāi)關(guān)管連接。
[0019]4、逆變功率輸出電路:包含的元件有逆變開(kāi)關(guān)管Ql、Q2，續(xù)流二極管Dl、D2，緩沖電容Cl、C2。接受驅(qū)動(dòng)電路輸出的開(kāi)關(guān)控制信號(hào)，向負(fù)載電路輸出方波驅(qū)動(dòng)信號(hào)。
[0020]5、負(fù)載電路:包含的元件有帶取樣繞組的扼流電感Lr，串聯(lián)諧振電容Cr，無(wú)源橋臂電容Cbl、Cb2，燈電流取樣電流互感器Tl，還有輸出引線(xiàn)等效電容Cw和HID燈。其中Cbl=Cb2, Cbl遠(yuǎn)遠(yuǎn)大于Cr和Cw的并聯(lián)值Crw。
[0021]6、單片機(jī)中央控制電路:核心是運(yùn)算速度達(dá)10MIPS的單片機(jī)，通過(guò)驅(qū)動(dòng)電路控制逆變功率輸出電路的DA/AC變換，檢測(cè)負(fù)載電路的自由振蕩頻率，監(jiān)控交流輸入電壓、HID燈的電流和電壓、鎮(zhèn)流器溫度和執(zhí)行其它狀態(tài)控制。
[0022]7、諧振回路取樣電路:連接到負(fù)載電路的扼流電感Lr上的一個(gè)繞組Lrl上，取樣信號(hào)送到單片機(jī)中央控制電路。
[0023]8、光衰檢測(cè)電路:讀取HID燈光衰數(shù)據(jù)，如HID燈兩端的電壓、電流等，并將獲取的數(shù)據(jù)送到單片機(jī)中央控制電路。
[0024]9、低壓供電電路:產(chǎn)生+5V、+15V直流電壓，提供給功率因數(shù)校正電路、單片機(jī)中央控制電路及驅(qū)動(dòng)電路。
[0025]實(shí)施步驟:
[0026]步驟1:基本初始化。
[0027]上電復(fù)位單片機(jī)后，單片機(jī)先設(shè)置自身的內(nèi)部控制器、寄存器及輸入輸出端口，然后初始化單片機(jī)中央控制電路的其它功能電路，設(shè)置驅(qū)動(dòng)電路的初始狀態(tài)并關(guān)斷Q1，Q2，檢測(cè)確認(rèn)整流電路的脈動(dòng)直流電壓Vdc、功率因數(shù)校正電路的輸出直流電壓及低壓供電電的路輸出電壓在正常范圍等等。復(fù)位后無(wú)源橋臂電容Cbl、Cb2的中點(diǎn)電壓VB=0.5Vbus。
[0028]步驟2:負(fù)載回路初始化。
[0029]電容Crw負(fù)電壓初始化。開(kāi)通Q2，保持這個(gè)狀態(tài)的時(shí)間須遠(yuǎn)遠(yuǎn)大于允許范圍內(nèi)的負(fù)載回路的自由振蕩周期，目的是初始化結(jié)束時(shí)電容Crw上的電壓Vcb= - 0.5Vbus和電感Lr的電流基本為零。
[0030]步驟3:測(cè)量自由振蕩頻率。
[0031]關(guān)Q2，稍延時(shí)后開(kāi)通Q1，負(fù)載回路就進(jìn)入一個(gè)電容Crw上的初始電壓Vra=—
0.5Vbus和電感Lr的初始電流為零，在幅度是Vab=0.5Vbus的階躍脈沖作用下的階躍響應(yīng)過(guò)程。由于HID燈還沒(méi)有被觸發(fā)而呈現(xiàn)高阻，Q1、Q2沒(méi)有進(jìn)一步的開(kāi)關(guān)動(dòng)作，回路的Q值是比較高的，負(fù)載回路開(kāi)始衰減自由振蕩，這個(gè)自由振蕩的頻率就是包含了各種變化因素的負(fù)載回路的自由諧振頻率。在電感Lr的取樣繞組上感應(yīng)出頻率與自由振蕩完全相同的脈沖?？焖賳?dòng)單片機(jī)中央控制電路的捕捉功能，檢測(cè)、取樣存儲(chǔ)脈沖的變化，然后關(guān)Ql。經(jīng)單片機(jī)的數(shù)據(jù)處理，就能準(zhǔn)確得到負(fù)載回路自由振蕩的頻率值。如果沒(méi)有捕獲到自由振蕩的脈沖樣值或數(shù)據(jù)處理結(jié)果頻率值超出合理范圍，就可能是負(fù)載回路出現(xiàn)異常，轉(zhuǎn)異常處理。這個(gè)方案的特點(diǎn)是自由振蕩電流是由Vab=0.5Vbus的負(fù)載電路零狀態(tài)響應(yīng)和Vcb= - 0.5Vbus的負(fù)載電路零輸入響應(yīng)兩個(gè)過(guò)渡過(guò)程疊加而成，這兩個(gè)分量頻率、相位基本相同，回路電流振蕩幅度大，同條件下的多次測(cè)量的自由振蕩電流重復(fù)性非常好，便于捕獲到有效的取樣脈沖。
[0032]步驟4:由單片機(jī)計(jì)算滑頻觸發(fā)點(diǎn)火的起始頻率Π和終止頻率f2。[0033]步驟5:滑頻觸發(fā)點(diǎn)火。
[0034]單片機(jī)中央控制電路通過(guò)驅(qū)動(dòng)電路使逆變功率輸出電路以fl頻率向負(fù)載電路輸出起始驅(qū)動(dòng)脈沖，按一定的速率及步長(zhǎng)，逐漸降低驅(qū)動(dòng)頻率滑向f2進(jìn)行滑頻觸發(fā)點(diǎn)火。過(guò)程中單片機(jī)中央控制電路監(jiān)控HID燈的電流、電壓，燈被觸發(fā)點(diǎn)亮后停止滑頻觸發(fā)點(diǎn)火，轉(zhuǎn)入燈亮后的狀態(tài)控制。若驅(qū)動(dòng)頻率到了 f2后HID燈還沒(méi)有被點(diǎn)亮，或HID燈電流、端電壓超出正常值，停止滑頻觸發(fā)點(diǎn)火。這可能是HID燈處在熱燈狀態(tài)、燈管失效、輸出連線(xiàn)或燈頭不良、輸出引線(xiàn)短路等原因引起的，可延時(shí)后從第二步“負(fù)載回路初始化”重新執(zhí)行觸發(fā)點(diǎn)火步驟。經(jīng)若干次還是沒(méi)有觸發(fā)成功，單片機(jī)轉(zhuǎn)入故障處理。
[0035]步驟6:點(diǎn)火過(guò)后，光衰檢測(cè)電路讀取HID燈的光衰相關(guān)數(shù)據(jù)，并將數(shù)據(jù)送回單片機(jī)中央控制系統(tǒng)，與數(shù)據(jù)庫(kù)中的光衰數(shù)據(jù)對(duì)比，確定當(dāng)前燈泡的光衰值，然后根據(jù)當(dāng)前燈泡的光衰值在保證光通量不變的情況下制定一個(gè)最佳的輸出功率，這可以節(jié)省因光衰消耗的無(wú)功功率。
[0036]以上所揭露的僅為本實(shí)用新型的較佳實(shí)施例而已，當(dāng)然不能以此來(lái)限定本實(shí)用新型之權(quán)利范圍，因此依本實(shí)用新型權(quán)利要求所作的等同變化，仍屬于本實(shí)用新型所涵蓋的范圍。
【權(quán)利要求】
1.滑頻觸發(fā)點(diǎn)火和光衰檢測(cè)控制定時(shí)調(diào)光電子鎮(zhèn)流器，其特征在于:包括整流電路、功率因數(shù)校正電路、驅(qū)動(dòng)電路、逆變功率輸出電路、負(fù)載電路、單片機(jī)中央控制電路、諧振回路取樣電路、光衰檢測(cè)電路和低壓供電電路；所述整流電路的輸出端與功率因數(shù)校正電路的輸入端連接，功率因數(shù)校正電路的輸出端與逆變功率輸出電路的輸入端連接，逆變功率輸出電路的輸出端與負(fù)載電路的輸入端連接；所述整流電路與低壓供電電路的輸入端連接，所述功率因數(shù)校正電路、驅(qū)動(dòng)電路、逆變功率輸出電路、單片機(jī)中央控制電路、諧振回路取樣電路、光衰檢測(cè)電路均與低壓供電電路的輸出端連接；所述驅(qū)動(dòng)電路、諧振回路取樣電路和光衰檢測(cè)電路均與單片機(jī)中央控制電路連接。
2.如權(quán)利要求1所述的滑頻觸發(fā)點(diǎn)火和光衰檢測(cè)控制定時(shí)調(diào)光電子鎮(zhèn)流器，其特征在于:所述逆變功率輸出電路由逆變開(kāi)關(guān)管、續(xù)流二極管和緩沖電容組成。
3.如權(quán)利要求2所述的滑頻觸發(fā)點(diǎn)火和光衰檢測(cè)控制定時(shí)調(diào)光電子鎮(zhèn)流器，其特征在于:所述驅(qū)動(dòng)電路的輸入端與單片機(jī)中央控制電路連接，驅(qū)動(dòng)電路的輸出端與逆變功率輸出電路的逆變開(kāi)關(guān)管連接。
4.如權(quán)利要求1所述的滑頻觸發(fā)點(diǎn)火和光衰檢測(cè)控制定時(shí)調(diào)光電子鎮(zhèn)流器，其特征在于:所述負(fù)載電路由扼流電感、諧振電容、無(wú)源橋臂電容、電流互感器、等效電容和HID燈組成。
【文檔編號(hào)】H05B41/288GK203563253SQ201320744632
【公開(kāi)日】2014年4月23日 申請(qǐng)日期:2013年11月22日 優(yōu)先權(quán)日:2013年11月22日
【發(fā)明者】楊文慶 申請(qǐng)人:海南伊萬(wàn)諾智能照明控制系統(tǒng)開(kāi)發(fā)有限公司