用於高強度放電燈的穩定驅動器的製作方法
2023-09-19 14:47:35
專利名稱：用於高強度放電燈的穩定驅動器的製作方法
技術領域：
本發明涉及用於運行高強度放電燈的一種電路布置。
背景技術：
這種電路布置被稱為燈鎮流器，並且例如用於運行高強度放電燈(HID)或者超高壓(UHP)燈。在已知的方式中，具有方形波時間相關性的電流提供給UHP燈，在燈電流的連續半周期期間，使燈的電極交替地用作陰極和陽極。結果，防止電極之一的過早腐蝕。為了產生這種方形波電流，用於運行HID燈的電路常常使用包括全橋電路的換向器(commutator)。
由於燈和電路的相互作用，所以燈電流的每次換向會導致瞬變行動。這種所謂的燈電流循環導致燈的光輸出的明顯擾動。
現存的燈驅動器使用前饋控制來成形電流。該電流波形記錄在μ處理機存儲器內的查找表中。憑經驗調諧每個燈-鎮流器組合的這種記錄波形以獲得穩定的燈電流。但是，在燈的使用期內，燈動態特性經受大的變化。因此，使用查找表的前饋控制不能在整個燈的壽命期間保證令人滿意的性能。而且，對於廣大的燈家族來說，需要相等數量的專用燈鎮流器，因為對於每個燈-鎮流器組合，必須憑經驗調諧μ處理機表。反饋控制也一樣，因為隨著實際的和假定的燈動態特性之間的差別增加，它的控制性能將降低。
通常通過所謂的電弧「扁平」脈衝式運行來獲得HID燈中的電弧穩定。以脈衝方式運行的HID燈的缺陷是它們沒有釋放恆定的光。對於投影應用，需要恆定的或者清晰的亮度級。該燈電流、功率和相關的光通常不穩定，並經受亞臨界的衰減。
因為要控制的系統強烈改變的動態特性，典型的前饋或者反饋控制方案的性能嚴重地受到限制，並且僅僅能在高強度放電燈使用壽命的一小部分時間內和僅僅對於一種特定類型的燈，可以保證這種性能指標。
因此，需要一種燈鎮流器系統和運行這種系統的方法，在它們壽命中的大部分時間甚至是整個時間內，根據很多種燈的定位點信號(setpoint signal)產生穩定的燈電流。這通過根據本發明的電路布置和方法來實現。
發明內容
根據本發明運行高強度放電燈的電路布置包括可調變換器裝置，適合從供電電壓產生振幅可調整的電流；換向器裝置，用於換向該電流並包括燈接線端子；定位點信號發生器裝置，適合產生用於該電流的主要定位點信號；和校正定位點信號發生器裝置，適合產生調整主要定位點信號的校正定位點信號以形成已校正定位點信號。該校正定位點信號發生器裝置包括存儲器裝置、用於校正定位點信號的輸出裝置、適合獲得輸入信號的輸入裝置以及適合根據輸入信號和存儲在存儲器裝置中的信號周期性地再計算校正定位點信號的計算裝置。該電路布置還包括適合使校正定位點信號發生器與主要定位點信號同步的相位同步裝置。在另一個優選實施例中，公開了一種運行高強度放電燈驅動器的方法。根據另一個優選實施例的方法包括在給定時間周期內產生主要定位點信號；在給定時間周期內獲得對應於實際輸出電流的信號；確定在給定時間周期內主要定位點信號和實際輸出電流信號之間的差值信號；根據該差值信號確定該給定時間周期的隨後的時間周期的校正定位點信號；和在隨後的時間周期內用該校正定位點信號調整該主要定位點信號。
這種配置允許校正應用於設備即應控制的系統的主要定位點信號。設備的輸出信號是要根據主要定位點信號進行控制的信號。根據本發明的電路布置可以和前饋控制環和反饋控制環媲美。前饋控制環的優點是它們的快速、低複雜性和成本。尤其是如果存在擾動或者系統動態特性改變時，它的缺陷是不良的控制結果，這是現在的應用中的情況。反饋控制環可以處理受控系統輸出端的擾動，但是仍然遭受不良的控制，導致系統動態特性變化的情況。反饋控制環還受到它們需要能處理高帶寬的情況的影響，換句話說它們需要是快速的。本發明具有一種前饋控制迴路作為基本結構。在高強度放電燈燈驅動器的相關應用領域中，變化的系統動態特性是主要的問題。為了增加燈電流前饋控制的穩定性，確定修改主要定位點信號的校正定位點信號。這是通過以下方法實現的，即將校正定位點信號應用於主要定位點信號產生的已校正定位點信號以最佳的方式激勵受控系統，這意味著儘管受控系統的激勵信號即已校正定位點信號可以顯著地不同於主要定位點信號，但是受控系統的輸出將接近甚至於等同於主要定位點信號。對於根據本發明的電路布置或者方法，高強度放電燈是受控系統的一部分。更具體地，高強度放電燈和電路布置的部件一起形成動態系統。具體而言，高強度放電燈和電路布置的部件的組合可以以二次共振動態特性(second order resonant dynamics)為特徵。電路布置中最容易對受到監視的動態性狀有影響的部件是變換器裝置和高強度放電燈的點火器(igniter)，它通常是換向器裝置的一部分，因為它們都包括能量儲存器(電容器和/或電感器)。該系統根據已校正定位點信號由變換器驅動。因此，該變換器必須相對於已校正定位點信號進行調整，這意味著變換器產生振幅可調整的電流。在變換器的容量範圍內，這種振幅可以或快或慢地改變，因而能產生幾乎任意的電流演變，只要電流保持正的。提供換向器裝置以反轉電流方向。該變換器裝置和該換向器裝置可以是分離的或者彼此集成為一件。該變換器裝置可以是DC-DC變換器裝置或者AC-DC變換器裝置。該換向器周期性地反轉電流方向。因此變換器裝置和換向器裝置的組合可以被認為是DC-AC變換器或者AC-AC變換器。在該電路布置中設置兩個定位點信號發生器主要定位點信號發生器和校正定位點信號發生器。每個定位點信號發生器產生相應的定位點信號。主要定位點信號是具有特定周期的重複信號。校正定位點信號更複雜，因為它由校正定位點信號發生器周期性地再計算。考慮到這一點，校正定位點信號發生器包括計算裝置。因為校正定位點信號的再計算基於輸入信號和存儲的信號，所以校正定位點信號發生器還具有輸入裝置和存儲器裝置。該輸入裝置允許該校正定位點信號發生器從其它的部件獲得信號。該存儲器裝置允許該校正定位點信號發生器作為當前和過去的信號的函數計算該校正定位點信號。可以使用通用的非易失性存儲器技術例如ROM、PROM、EPROM和EEPROM作為存儲器裝置的非易失性部分。例如在半導體的管芯工藝期間或者通過快速編程(flash programming)來編程(programmed)這些非易失性存儲器。該存儲器裝置的另一部分是可更新的，因而也可以使用易失性存儲器，例如RAM、SRAM或者DRAM。在該電路布置中，相位同步裝置允許校正定位點信號可以和主要定位點信號發生器同步，這對於該電路布置的適當功能是重要的。事實上，因為校正定位點信號是要校正主要定位點信號，所以它必須應用於後者，使得兩個信號的相應部分同時出現。
在相關的實施例中，存儲在存儲器裝置中的信號是當前周期的校正定位點信號，因此校正定位點信號發生器適合於進行校正定位點信號的迭代計算。校正定位點信號的迭代計算是有益的，因為在先前周期期間獲得的結果提供了良好的推測，以進一步完善校正定位點信號。在在先的周期期間，那個在先的周期的信號因此臨時存儲在存儲器裝置中，直到在當前周期內使用它進行計算。
在一個實施例中，該存儲器裝置存儲用於迭代計算的更新矩陣Lu和Ly。更新矩陣Lu和Ly用於確定在迭代計算中過去和當前的各自貢獻。
在一個實施例中，計算裝置適合於接受當作輸入的是來自存儲器裝置的當前周期的校正定位點信號和來自存儲器裝置的實際輸出電流的平均信號，實際輸出電流是流過高強度放電燈並相應於到輸入裝置的輸入信號的電流，平均信號是通過疊加至少一個當前周期和一個或多個在先周期的實際輸出電流信號計算的。關於根據本發明方法的實施例，迭代確定是給定時間周期的主要定位點信號，由該給定時間周期的校正定位點信號調整的主要定位點信號、流過高強度放電燈的實際輸出電流的平均信號，通過疊加和按比例縮放所述給定時間周期和一個或多個在先周期中至少一個的實際輸出電流信號而計算的該平均信號的函數。這種允許該計算裝置使用在先周期的校正定位點信號和實際輸出電流的平均信號以用於迭代計算。實際輸出電流的平均信號比僅僅一個周期的實際輸出電流的信號更穩定，這在迭代計算的收斂過程中可能導致更大的擾動。平均信號也是具有一個周期的長度的信號。它通過加上應該考慮的所有周期的實際輸出電流的信號然後除以所考慮周期的數目來確定。因此它不同於在整個這些周期中輸出電流的平均值，該平均值是單個數值。
在本發明的一個實施例中，電路布置還包括適合加和主要定位點信號和校正信號以形成已校正定位點信號的求和點。該受控系統可以認為大致是線性的。因此，輸入信號的疊加將導致輸出信號的疊加。因此，可以確定校正定位點信號，使得它抵消了受控系統輸出上即實際輸出電流中的不需要信號。此外，求和點容易在模擬和數字環境中實現。
在本發明的一個實施例中，計算裝置適合於計算主要定位點信號和相應於實際輸出電流的信號的差值信號。主要定位點信號和相應於實際輸出電流的信號的差值信號是控制偏差信號，並且指示控制的質量和性能。它還包含計算下一個校正定位點信號的有價值信息。因為這種差值信號代表實際輸出電流信號中不需要的成分，所以該校正定位點信號可被調整從而儘量使這些成分為零。
在相關的實施例中，主要定位點信號、校正定位點信號、相應於所述實際輸出電流的信號和存儲在存儲器裝置或者存儲器中的信號分別用所述主要定位點信號的離散序列、校正定位點信號的離散序列、相應於實際輸出電流的信號的離散序列和存儲在存儲器裝置中的信號的離散序列表示。每個離散序列通過多個值代表各個信號，每個值相應於特定情況下各個信號的瞬時值。通過將離散表示用於存在於電路布置中的各種連續信號，可以數字地進行迭代計算。此外離散序列可以比連續信號更容易地存儲。如果離散化並且因此信號的兩個連續的離散樣品之間的時間間距足夠小，則離散序列就可以被認為是信號的精確表示，因此不必擔心精度降低。通常通過所謂的採樣和保持電路進行連續信號到離散序列的轉換。
在相關的實施例中，對於第k個周期，通過計算裝置遵循下述等式來進行迭代計算ΔUk＝Ly(Rk-Yk)+LuUkUk+1＝Uk+ΔUk，ΔUk是校正定位點信號變化的離散序列，Rk是主要定位點信號的離散序列，Yk是實際輸出電流的離散序列，Uk和Uk+1分別是所述第k個周期和隨後的周期k+1的所述校正定位點信號的離散序列，更新矩陣Ly是在Rk和Yk之間的差值信號的序列的算符，以及更新矩陣Lu是校正定位點信號的序列的算符。
在這個校正定位點信號的序列的更新定律中，進行兩個矩陣向量乘法。第一個乘法涉及由(Rk-Yk)表示的控制偏差。用控制偏差信號的離散表示乘以矩陣Ly。第二個矩陣向量乘法涉及第k個周期的校正定位點信號。加和同樣是矢量的兩個乘積，以得到校正定位點信號矢量的變化。因此更新矩陣Lu和Ly分別是迭代增量和誤差增量。由在周期k中的校正定位點信號矢量和校正定位點信號矢量確定的變化的總和計算下一個周期k+1的新校正定位點信號。雖然該迭代定律可以是寫入單個等式中，但是迭代定律的建議定義是便於理解的表示法。
在進一步相關的實施例中，由系統的動態特性的估計來確定更新矩陣Ly和Lu。在根據本發明方法的相應實施例中，迭代確定是受控系統動態性能估計的函數，該系統包括高強度放電燈、變換器和換向器。在一個實施例中，迭代確定還是多個憑經驗確定的系統動態特性的組合的函數。建議的控制方案的一個目的是預測對特定的激勵到某種程度的系統特性，從而適時地調整好對系統可能進行的不希望的反應的對策。這至少需要對系統特性近似值的認識。可以通過估計燈的代表性選擇而在生產燈驅動器之前就獲得這種近似。燈的代表性選擇可以包括在不同的年代的不同的燈類型。估計代表性選擇中每個燈的系統動態特性並影響迭代定律。因此，用系統動態特性的幾個估計來計算更新矩陣Ly和Lu，這種計算通常但不是必須脫機進行。例如在生產電路布置期間，更新矩陣就已經以永久的方式存儲到校正定位點信號發生器的存儲器裝置中。因此，該系統動態特性的估計應該是將可能遇到的大多數動態系統的代表。但是即使估計的系統動態特性不是與實際系統的系統動態特性精確匹配，由於迭代更新定律，本發明的控制方案也仍然以穩定的方式起作用。只要實際的系統動態特性至少類似於用於確定更新矩陣Ly和Lu的系統動態特性，實際輸出電流就仍然將收斂到主要的定位點。這使得所提出的電路布置的形式的燈驅動器對HID燈的種類、它的使用時間以及對系統動態特性有影響的其它因素非常不敏感。因此，該燈驅動器適合於各種類的HID燈，並且在HID燈的整個使用壽命期間保持它的控制性能。作為系統動態特性的預先估計的代替，還可以在現場進行估計，即在電路布置本身內進行估計。這可以通過用預定信號激勵系統和分析系統響應來完成。
在一個實施例中，存儲器裝置適合於存儲包含對應於一個周期的校正定位點信號序列的前饋表格。在對應的方法實施例中，對應於一個周期的校正定位點信號序列存儲在前饋表格中。該前饋表格適合於與校正定位點信號發生器的輸出裝置一起使用，因此前饋表格中的序列是用於到輸出裝置的樣本的寫入樣本。
在一個實施例中，定位點信號發生器適合於產生周期性重複的信號。主要定位點發生器產生的周期性重複的信號允許高效地預測主要定位點信號，因為可以在幾個周期內監視和分析系統的動態響應。這使得可以通過逐漸試圖改善系統響應而使迭代計算收斂。
在一個實施例中，受控系統還包括輔助反饋控制。在相關的實施例中，該輔助反饋控制包括電壓反饋和/或電流反饋。如果系統輸出處出現擾動，具有輔助反饋控制就是有利的，該擾動不會持續幾個連續的周期，但是偶爾會發生。它因此逃脫被該校正定位點信號取消，因為在獲得收斂之前它就已經消失。輔助反饋控制可以關注這種擾動，因為它不取決於定位點信號的周期性，因而就不會等待下一個周期以啟動抵消擾動。電壓和/或電流反饋檢測這種擾動，該擾動被輸出電壓和/或電流的數值轉化為定位點信號。對於輔助反饋控制，定位點信號對應於已校正控制信號。
在另一個優選實施例中，高強度放電燈驅動器包括上述電路布置。尤其是燈驅動器可以受益於該提出的電路布置，因為它解決用於HID燈的燈驅動器的重要問題，即關於變化的燈動態特性的傳統燈驅動器的不良穩定性。
在相關實施例中，電路布置和/或校正定位點信號發生器是用於高強度放電燈驅動器的附加裝置。作為附加裝置，不需要高強度放電驅動器的改良。該附加裝置可以和多種高強度放電驅動器類型一起使用。
在一個實施例中，該方法包括以下步驟測量系統動態特性，存儲測量的系統動態特性，和從測量的系統動態特性推論更新矩陣Lu和Ly。例如通過記錄系統的階躍響應，可以在HID燈運行期間測量該系統動態特性。然後進行關於特性性能的分析。由此，可以確定更新矩陣Lu和Ly。這具有以下優點，將以該更新定律為基礎的系統動態特性基本上和實際的系統動態特性一致，導致用於控制實際電燈電流的方法的改善的性能。可以利用這種方法以給定燈驅動器運行的可接受HID燈的範圍甚至更大。
在一個實施例中，主要定位點信號和對應於實際輸出電流的信號的兩個序列的差序列漸近地接近零序列。如果該差序列接近零序列，對應於實際輸出的信號收斂到主要定位點信號。因此它是運行HID燈的方法正常運行的指示器，可以用作給使用者的信號，警告他所採用的HID燈與燈驅動器的規格不匹配。
本發明的一個實施例涉及投影系統，該投影系統包括高強度放電燈和根據上述說明的電路布置。高強度放電燈的組合，尤其是超高壓(UHP)型放電燈的組合，常常用於投影系統，如上所述的電路布置由於光輸出的高穩定性而適合於投影系統。這導致投影系統幾乎無閃爍的操作，因此有助於投影影象的穩定顯現。還改善了光輸出的長期穩定性，高強度放電燈的必要更換變得更不頻繁。
藉助於實例，將參考附圖來解釋根據本發明的電路布置和方法的實施例。在附圖中圖1a示出根據現有技術的前饋控制環；圖1b示出根據現有技術的反饋控制環；圖2示出本發明的控制方案；圖3示出在兩個周期內圖2的控制方案中的各種信號；圖4示出離散校正定位點信號Δu；和圖5示出該系統輸出的五個連續階躍響應。
具體實施例方式
圖1a示出系統或者設備16(P，plant)的前饋控制。基準信號r直接施加給設備16，它根據它的系統動態特性用系統輸出信號y響應。在所表示的情況下，施加給設備16的控制信號和基準信號r一致。如果系統輸出y要求遵循特定的時間相關性，則基準信號r和由此的控制信號就必須預測設備的動態特性。基準輸入具有數字11，系統輸出具有數字17。代替已經預測基準信號r中設備的動態特性，可以在對系統的輸入處提供前饋控制器(未示出)。這種前饋控制器根據系統動態特性變更該基準信號以產生應用於系統輸入的控制信號。理論上，前饋控制器使系統動態特性為零。但是，作為原因系統的前饋控制器只能響應基準信號。
圖1b示出根據現有技術的反饋控制。該反饋控制環包括用於基準信號r的基準輸入11、確定基準信號r和系統輸出y之間的差值的求和點12、傳遞控制偏差給控制器14(C)的控制器輸入端13。通過控制信號線15連接控制器14的輸出端，傳送控制信號給設備16的輸入端。再次在系統輸出17上呈現該系統輸出信號y。控制器14儘量通過調整控制信號使其輸入端13的控制偏差e為零。根據設備16的複雜度，可以或快或慢地實現這種目的。控制偏差e等於零是指系統輸出y精確地跟隨基準信號r。
圖2示出與用於給高強度放電燈提供方波形電流並包括變換器和換向器的電路布置結合實現的本發明的控制方案。定位點信號發生器(SSG)22產生基準信號r，也稱為定位點信號。為了更清楚，這個定位點信號將稱為主要定位點信號。它施加給求和點。到求和點的另一個輸入是校正定位點信號u。主要定位點信號r和校正定位點信號u的總和得出在求和點和設備16之間的連接15上呈現的控制信號。容易理解，如果校正定位點信號u是零，就僅僅主要定位點信號r施加給設備16作為控制信號。在這種特殊情況中，圖2的控制方案類似於圖1a的控制方案。但是，在一般情況下，校正定位點信號u將不等於零。它在校正定位點信號發生器(CSSG)26中確定。校正定位點信號發生器26通過連接27連接到上述求和點的輸入端之一。到校正定位點信號發生器26的輸入是在第二求和點和校正定位點信號發生器26之間的連接13上的控制偏差e。校正定位點信號發生器26能夠產生校正定位點信號u，該校正定位點信號u在某一時段內是預定的。換句話說，在那個時間周期重放存儲的信號。同步器(SYNC)24保證定位點信號發生器和校正定位點信號發生器之間的同步。在主要定位點信號r和校正定位點信號u之間精確的同步對於該控制方案的功能是決定性的。同步器24到定位點信號發生器22的同步信號通過連接23傳送，而從同步器24到校正定位點信號發生器26的同步信號通過連接24傳送。校正定位點信號發生器26包括存儲器、模擬或數字輸出、模擬輸入埠和計算器。該輸入埠連接到連接13並獲得控制偏差e。在採樣保持方式中，輸入埠獲得在一個時間周期內多種情況下控制偏差e的瞬時值。這導致控制偏差值信號e的樣本的離散序列，它可以存儲在校正定位點信號發生器26的存儲器中。在相反的方式中，校正定位點信號發生器26的輸出埠導致校正定位點信號u的樣本的離散序列並依次在連接27上傳送這些樣本給求和點。在一個樣本的時間內，輸出埠保持用於校正定位點信號Δu的恆定值，這導致在一個周期上校正定位點信號的階躍的演變。通過計算器在整個周期完成校正定位點信號u的計算。對於這個計算，控制偏差e的輸入序列和校正定位點信號u的輸出序列可以認為是長度等於一個周期中的樣本數目的矢量。它還可以認為是僅僅計算每個周期的一小部分的校正定位點信號。在換向器的換向事件之後，輸出電流經歷其最強變化，而在每個周期的剩餘部分內，輸出電流相對穩定。圍繞換向事件將校正定位點信號限制為每個周期的一部分具有以下優點，即需要進行更少的計算並且需要更少的存儲器來存儲該矩陣。相應於不同信號的矢量用相應的大寫字母表示，因此Uk是包含屬於周期k的校正定位點信號u的樣本的矢量。同樣，Ek表示在周期k中的控制偏差的序列，Uk+1表示周期k+1的已校正定位點信號的序列，該周期k+1是周期k之後的一個周期。計算器進行的迭代計算遵循等式ΔUk＝Ly(Rk-Yk)+LuUkUk+1＝Uk+ΔUk。
這意味著由兩個加數的總和計算校正定位點信號矢Uk。第一加數依賴於也可以表示為Rk-Yk的控制偏差。這種控制偏差矢量通過更新矩陣Ly來變更。第二加數依賴於包含校正定位點信號的矢量。這種第二加數代表由上述公式給出的更新定律的迭代敵手(iterativeopponent)。另一個第一矩陣Ly是用於控制偏差矢量Ek＝Rk-Yk的算符。另一個更新矩陣Lu是用於校正定位點信號矢量Uk的算符。優選那些更新矩陣Ly和Lu反映設備16的動態特性，並且選擇更新矩陣Ly和Lu以使控制偏差Ek＝Rk-Yk最終接近零序列，其意味著設備輸出精確地跟隨主要定位點。如果主要定位點信號是周期信號，可以考慮也利用一個或多個在先的周期，以獲得設備輸出信號的平均值序列，它在當前情況下是實際燈輸出電流。如果考慮兩個周期k和k-1，這種平均值序列就通過計算在周期k中的第一樣本和在周期k-1中的第一樣本的平均值、在周期k中的第二樣本和在周期k-中的第二樣本的平均值等等來確定。實際輸出電流的平均值序列比實際輸出電流的單個序列更穩定。
圖3示出在長度為T的兩個周期內五個不同信號的演變。最上面的信號代表具有主要為方波狀形態的燈電流的主要定位點信號r。在氣體放電燈應用中，由於燈的照明特性曲線，優選具有基本上方波狀形狀的燈電流。然而，略微地偏離精確的方形波是有益的，從而獲得HID或者UHP燈更優化的照明特性曲線。例如，接近每個半周期末端時提高燈電流的絕對值是有益的，這使氣體放電燈內部的箱子(ark)更穩定，從而減少閃爍。這種抗閃爍(anti-flickering)脈衝畫為虛線。但是，本發明不受存在或者不存在這種抗閃爍電流脈衝或者對主要定位點信號形狀的其它改良的影響。如從兩個連續周期可以看出，主要定位點信號是周期性的。
圖3中的第二信號是設備輸出信號y。這個相應於實際的燈電流。代替跟隨該主要定位點信號，在主要定位點信號的每一換向之後，燈電流發生振蕩。發生振蕩的頻率、響應時間和過衝(overshoot)決定於系統的動態特性。同樣，接近每個半周期末端對抗閃爍脈衝的響應畫為虛線。
圖3中的第三信號代表由r和y的差值形成的控制偏差e。在控制偏差e中燈電流信號y的振蕩顯著。該控制方案的目標是使這種信號為零。
圖3中的第四信號是校正定位點信號u。如上所述，確定一個周期的該信號作為控制偏差e和在先的周期的已校正定位點信號的函數。因為校正定位點信號u應該儘量預測特定輸入信號的系統特性，所以它也可能是估計的系統動態特性的函數。校正定位點信號u的預測性能通過以下事實來反映，即通過甚至在主要定位點信號達到它的換向瞬間之前就施加計數器(counter)信號給設備的輸入端，校正定位點信號u抵消系統響應中預期的不希望的一部分。這是可能的，因為由於主要定位點信號r的周期性而已知下一個推薦的主要定位點信號的時刻。相反，校正定位點信號u不是周期性的，因此只要系統沒有收斂，它在逐個周期中都不相同。根據收斂速度，在一個周期中的校正定位點信號u與相鄰周期中的相同信號之間的差值或多或少的大，並且最終消失。
圖3中的最下部信號表示已校正定位點信號r+u，它確定為主要定位點信號r和校正定位點信號u的總和。施加這種已校正定位點信號r+u給設備16逐漸改善設備輸出，即實際的電燈電流。在幾個周期之後，系統應該已經收斂，因此從那個時刻開始，所有的信號將在逐個周期基本相同。
現在轉到圖4，示出長度為T的一個周期的校正定位點信號u。校正定位點信號u表示為分段恆量函數。在該校正定位點信號發生器26內部，校正定位點信號u存儲為一個或多個周期的矢量。對於持續時間τ保持對應於那個校正定位點信號中的每個元素(element)的值，這得到校正定位點信號u的這種分段恆量性能。持續時間τ還稱為採樣周期。可以看出校正定位點信號u表示在主要定位點信號r的上升邊42和下降邊44附近的特定行為。
在圖5中，示出五個連續的半周期，它們都從上升沿開始。考慮五個連續的周期T1、T2...T5。儘管yT1表示的在周期T1中的實際燈電流信號在換向之後仍然顯示大的振蕩，但是在隨後的四個周期振蕩逐漸消失。與周期T1的信號yT1相比，在第五周期T5中的信號yT5已經顯示強收斂。
權利要求
1.一種用於運行高強度放電燈的電路布置，所述電路布置包括適合由供電電壓產生振幅可調整的電流的可調整變換器裝置，用於換向該電流並包括燈接線端子的變換器裝置，適合產生用於所述電流的主要定位點信號的定位點信號發生器裝置，適合產生調整所述主要定位點信號以形成已校正定位點信號的校正定位點信號的校正定位點信號發生器裝置，所述校正定位點信號發生器裝置包括存儲器裝置，用於所述校正定位點信號的輸出裝置，適合獲得輸入信號的輸入裝置，以及適合根據所述輸入信號和存儲在所述存儲器裝置內的信號周期性地再計算所述校正定位點信號的計算裝置，並且所述電路布置還包括相位同步裝置，該相位同步裝置適合使所述校正定位點信號發生器與所述主要定位點信號同步。
2.根據權利要求1的電路布置，其中存儲在所述存儲器裝置中的所述信號是當前周期的所述校正定位點信號，因此所述校正定位點信號發生器適合於進行所述校正定位點信號的迭代計算。
3.根據權利要求1或2的電路布置，其中所述存儲器裝置存儲用於所述迭代計算的更新矩陣Lu和Ly。
4.根據權利要求2和/或3的電路布置，其中所述計算裝置適合於接受當作輸入來自所述存儲器裝置的所述當前周期的所述校正定位點信號，和來自所述存儲器裝置的實際輸出電流的平均信號，所述實際輸出電流是流過所述高強度放電燈並相應於到所述輸入裝置的所述輸入信號的電流，所述平均信號是通過疊加和按比例縮放所述當前周期和一個或多個在先的周期中至少一個的實際輸出電流信號計算的。
5.根據權利要求1到4中任何一個的電路布置，還包括適合加和所述主要定位點信號和所述校正信號以形成所述已校正定位點信號的求和點。
6.根據權利要求3到5中任何一個的電路布置，其中所述計算裝置適合於計算所述主要定位點信號與對應於所述實際輸出電流的所述信號的差值信號。
7.根據權利要求6的電路布置，其中所述主要定位點信號、所述校正定位點信號、所述相應於所述實際輸出電流的信號、和存儲在所述存儲器裝置中的所述信號，分別由所述主要定位點信號的離散序列、所述校正定位點信號的離散序列、對應於所述實際輸出電流的所述信號的離散序列和存儲在所述存儲器裝置中的所述信號的離散序列代表，每個離散序列通過多個值代表各自的信號，每個值相應於在特定的情況下各自的信號的瞬時值。
8.根據權利要求7的電路布置，其中對於第k個周期，由所述計算裝置遵循以下等式進行所述迭代計算，對於第k個周期，ΔUk＝Ly(Rk-Yk)+LuUXUk+1＝Uk+ΔUk，ΔUk是所述校正定位點信號變化的離散序列，Rk是所述主要定位點信號的離散序列，Yk是所述實際輸出電流的離散序列，Uk和Uk+1分別是所述第k個周期和隨後的周期k+1的所述校正定位點信號的離散序列，所述更新矩陣Ly是在Rk和Yk之間的所述差值信號的序列的算符，所述更新矩陣Lu是所述校正定位點信號的所述序列的算符。
9.根據權利要求8的電路布置，其中所述更新矩陣Ly和Lu由系統動態特性的估計來確定。
10.根據權利要求1到9中任何一個的電路布置，其中所述存儲器裝置適合於存儲包含相應於一個周期的所述校正定位點信號序列的前饋表格。
11.根據權利要求1到10的電路布置，其中所述主要定位點信號發生器適合於產生周期性重複的信號。
12.根據權利要求3到11中任何一個的電路布置，其中所述電路布置還包括輔助反饋控制。
13.根據權利要求12的電路布置，其中所述輔助反饋控制包括電壓反饋和/或電流反饋。
14.包括根據權利要求1到13中任何一個的電路布置的高強度放電燈驅動器。
15.根據權利要求14的高強度放電燈驅動器，其中所述電路布置是附加裝置。
16.包括根據權利要求1到13中任何一個的電路布置作為附加裝置的高強度放電燈驅動器。
17.用於運行高強度放電燈驅動器的方法，所述方法包括對於給定時間周期產生主要定位點信號；對於所述給定時間周期獲得相應於實際輸出電流的信號；確定在所述給定時間周期所述主要定位點信號和所述實際輸出電流信號之間的差值信號；根據所述差值信號確定所述給定時間周期的隨後的時間周期的校正定位點信號；用所述隨後的時間周期的所述校正定位點信號調整所述主要定位點信號。
18.根據權利要求15的方法，其中迭代地進行所述校正定位點信號的所述確定。
19.根據權利要求16的方法，其中所述迭代確定是受控系統動態性能估計的函數，所述系統包括所述高強度放電燈、變換器和換向器。
20.根據權利要求17的方法，其中所述迭代確定是所述給定時間周期的所述主要定位點信號、由所述給定時間周期的所述校正定位點信號調整的所述主要定位點信號、流過所述高強度放電燈的實際輸出電流的平均信號，通過疊加和按比例縮放所述給定時間周期和一個或多個在先的周期中至少一個的實際輸出電流信號而計算的所述平均信號的函數。
21.根據權利要求18的方法，其中所述迭代確定還是多個憑經驗確定的系統動態特性的組合的函數。
22.根據權利要求19的方法，其中所述主要定位點信號、所述校正定位點信號、相應於所述實際輸出電流的所述信號和存儲在所述存儲器中的所述信號，分別由所述校正定位點信號的離散序列、所述主要定位點信號的離散序列、對應於所述實際輸出電流的所述信號的離散序列，和存儲在所述存儲器中的所述信號的離散序列代表，每個離散序列通過多個值代表相應的信號，每個值相應於在特定的情況下相應信號的瞬時值。
23.根據權利要求20的方法，其中所述迭代確定遵循等式ΔUk＝Ly(Rk-Yk)+LuUkUk+1＝Uk+ΔUk，對於第k個周期，ΔUk是所述校正定位點信號變化的序列，Rk是所述主要定位點信號的序列，Yk是所述實際輸出電流信號的序列，Uk和Uk+1分別是所述第k個周期和隨後的周期k+1的所述校正定位點信號的離散序列，Ly是所述差值信號的序列的算符，Lu是所述校正定位點信號的序列的算符。
24.根據權利要求21的方法，其中Ly和Lu是由系統動態特性的估計來確定的矩陣。
25.根據權利要求21到22中任何一個的方法，其中相應於一個周期的所述校正定位點信號序列存儲在前饋表格中。
26.根據權利要求22到23的方法，其中通過定位點信號發生器產生周期性重複的信號。
27.根據權利要求15到23的方法，還包括以下步驟測量系統動態特性，存儲所述測量的系統動態特性，和從所述測量的系統動態特性推論所述更新矩陣Lu和Ly。
28.根據權利要求21到25中任何一個的方法，其中所述受控系統還包括輔助反饋控制。
29.根據權利要求26的方法，其中所述輔助反饋控制包括電壓反饋和/或電流反饋。
30.根據權利要求21到27中任何一個的方法，其中所述校正定位點信號發生器是普通高強度放電燈驅動器的附加裝置。
31.根據權利要求22到28中任何一個的方法，其中所述主要定位點信號和相應於所述實際輸出電流的所述信號的所述兩個序列的所述差值序列漸近地接近零序列。
32.包括高強度放電燈和根據權利要求1到13中的一個或多個的電路布置的投影系統。
全文摘要
一種高強度放電燈驅動器的電路布置和運行方法，它確保高強度放電燈持久的穩定運行，而與燈的類型或者使用時間無關。這通過根據在給定時間周期的主要定位點信號和實際輸出電流信號之間的差值信號而確定給定時間周期的校正定位點信號來實現。然後通過確定的校正定位點信號調整該主要定位點信號。
文檔編號H05B41/28GK101053285SQ200580037549
公開日2007年10月10日 申請日期2005年10月24日 優先權日2004年10月29日
發明者D·H·J·范卡斯特倫, R·L·託薩因 申請人:皇家飛利浦電子股份有限公司