用於高強度氣體放電燈的電子鎮流器恆功率控制方法
2023-05-22 01:47:41
專利名稱：用於高強度氣體放電燈的電子鎮流器恆功率控制方法
技術領域：
本發明涉及一種高壓鈉燈、金屬滷化物燈等高強度氣體放電燈的電子鎮流 器的控制方法，特別地，涉及一種高強度氣體放電燈的電子鎮流器恆功率控制方法。
背景技術：
高強度氣體放電燈由於其高發光效率、長壽命得到了越來越廣泛的應用。 但是高強度氣體放電燈所呈現的負阻特性，使得不能單純地將其接入電網，只 有和鎮流器配合使用才能用於日常照明。而傳統的電感式鎮流器體積大而笨重， 且存在一些諸如汙染電網的嚴重問題，因此它必將為另一種新穎的鎮流器所取 代，這種鎮流器即電子鎮流器。電子式鎮流器需確保燈工作在恆功率狀態，使 光輸出穩定、並延長燈的壽命。主要原因有以下三點其一，同種規格的高強 度氣體放電燈的工作特性存在著很大差異，單純的恆壓或者恆流控制的電子鎮 流器接到不同的燈上時可能出現很大的功率差異，使其偏移額定功率，造成燈 壽命的下降。其二，高強度氣體放電燈並非等效於一個純阻，在恆壓或者恆流 控制下，功率也會隨機浮動，使光輸出不穩定並降低燈的壽命。其三，隨著使 用時間的推移，燈兩端的額定電壓會有上升趨勢，傳統的恆壓或者恆流控制方 法會使得燈工作在非額定功率下。使光輸出不穩定並降低燈的壽命。
電子鎮流器有著許多的優點，其中之一就是可以控制燈工作在恆功率狀態 下，提高照明質量、延長燈的壽命。高強度氣體放電燈電子鎮流器的恆功率控 制方法大致分為兩類數字恆功率控制和模擬恆功率控制。模擬恆功率控制電 路複雜、移植性差、成本高、控制精度相對較低、對電路參數的敏感性比較大。' 而數字恆功率控制電路簡單、成本低、可靠性高，由於其中有數字控制的部分， 因此控制精度高、移植性好。現有的數字恆功率技術一般是單獨採集燈電流來 控制燈電壓或者採集燈電壓來控制燈電流。這樣的控制方法在燈泡電流換向時 會存在正反饋的現象。比如採樣燈電壓來控制燈電流的方法，當燈電流換向時 電流會變小，燈電壓由於換向而產生一個過衝。此時採集的燈電壓上升，從而控制燈電流減小，而燈電流減小會導致燈泡能量維持不上而發生重點火的現象， 這樣電壓又要上升，形成一個正反饋使電路不穩定。同樣，採樣燈電流控制燈 電壓的方法也會存在這種問題。
發明內容
本發明的目的在於針對現有技術的不足，提供一種用於高強度氣體放電燈 的電子鎮流器恆功率控制方法。
本發明的目的是通過以下技術方案來實現的 一種用於高強度氣體放電燈 的電子鎮流器恆功率控制方法，鎮流器的主電路包括直流直流變換電路和全橋 逆變電路；控制系統包括微控制器和驅動晶片，微控制器帶有模擬數位訊號轉 換器的高速P麵發生器。其特徵在於，該方法包括以下步驟 (1 )控制器內部自帶的模擬數字轉換器採集鎮流器主電路上的電壓信號電流 信號，從而得到燈泡的當前功率值；
(2) 數字PI調節採用增量式算法對功率值進行PI調節；
(3) 產生數字P麗信號微控制器內部自帶高速P麗發生器根據PI調節的結 果跟內部自帶的三角波信號進行比較，產生P麗信號；
(4) P麗信號通過驅動晶片直接控制直流直流變換電路，調節其輸出電壓，從 而達到恆功率控制。
進一步地，通過以下方程對功率值進行PI調節 力,=7/「i + (,p+M) e廣Ae卜i ，
式中力為PI調節器的第k次輸出值；
力—為PI調節器的第々一1次輸出值； ^為第A次採樣時，給定量和反饋量之間的差值；
,為第A—l次採樣時，給定量和反饋量之間的差值； ^為積分係數，Kp為比例係數，均根據具體的控制系統人工設定。 本發明的有益效果是，本發明通過同時採集燈電流和燈電壓進行調節，達 到恆功率的控制，恆功率控制的實時性好，精度高，同時保證在燈泡的各個狀 態下都能穩定運行。
圖1是本發明電子鎮流器恆功率控制方法的應用電路結構框圖； 圖2是本發明電子鎮流器恆功率控制方法的流程圖。
具體實施例方式
下面根據附圖詳細說明本發明，本發明的目的和效果將變得更加明顯。 如圖1所示，本發明電子鎮流器恆功率控制方法的控制系統包括一個微控 制器和一個驅動晶片；微控制器帶有模擬數位訊號轉換器的高速P麗發生器。 鎮流器的主電路包括直流直流變換電路和全橋逆變電路。直流直流變換電路把 直流電壓升壓得到一個適合燈泡工作的直流電壓Vlamp，這個直流電壓再經過全 橋逆變電路變成一個交流電壓供給燈泡，使其正常工作。微控制器直接採集全 橋逆變電路前的直流電壓和電流信號，進行乘法計算；兩個直流的信號相乘是 功率值。這樣計算出來的是前級直流直流變換電路的輸出功率。考慮到全橋逆 變電路的損耗非常小，所以近似認為這個功率值就是燈的功率值。然後微控制 器對這個功率信號進行數字PI (比例積分)調節，根據PI調節的結果輸出對應 佔空比的PWM(脈寬調製)信號，此PWM信號經驅動晶片給到直流直流變換電路， 調節Vlamp，從而達到恆功率控制的目的。
圖2示出了本發明用於高強度氣體放電燈的電子鎮流器恆功率控制方法的
流程，主要分以下步驟
1 、 採樣電流和電壓信號並進行計算
微控制器內部自帶的模擬數字轉換器先將電壓信號釆集進來，然後切換通 道採集電流信號，對這兩個信號的轉換值進行乘法計算，得到燈泡的當前功率值。
2、 數字PI調節
微控制器採樣增量式算法，對功率值進行PI控制，方程如下
式中力為PI調節器的第k次輸出值；
力一,為PI調節器的第A—l次輸出值； ft為第A次採樣時，給定量和反饋量之間的差值；
,為第A—l次採樣時，給定量和反饋量之間的差值； 《為積分係數，Kp為比例係數，均根據具體的控制系統人工設定。
3、 產生數字P麗信號微控制內部自帶高速P麵發生器，PI調節的結果跟內部自帶的三角波信號 進行比較產生P麵信號。
4、 PWM信號通過驅動晶片直接控制直流直流變換電路，調節其輸出電壓，從而
達到恆功率控制。
權利要求
1. 一種用於高強度氣體放電燈的電子鎮流器恆功率控制方法，鎮流器的主電路包括直流直流變換電路和全橋逆變電路；控制系統包括微控制器和驅動晶片，微控制器帶有模擬數位訊號轉換器的高速PWM發生器。其特徵在於，該方法包括以下步驟(1)微控制器內部自帶的模擬數字轉換器採集鎮流器主電路上的電壓信號電流信號，從而得到燈泡的當前功率值。(2)數字PI調節微控制器採用增量式算法對功率值進行PI調節。(3)產生數字PWM信號微控制器內部自帶高速PWM發生器根據PI調節的結果跟內部自帶的三角波信號進行比較，產生PWM信號。(4)PWM信號通過驅動晶片直接控制直流直流變換電路，調節其輸出電壓，從而達到恆功率控制。
2. 根據權利要求1所述的電子鎮流器恆功率控制方法，其特徵在於，通過以下方程對功率值進行PI調節Ja二7/'- i + (《+《A) 《e卜！ ， 式中力為PI調節器的第k次輸出值；7H為PI調節器的第A—l次輸出值； ft為第A次採樣時，給定量和反饋量之間的差值； e^為第A—l次採樣時，給定量和反饋量之間的差值； &為積分係數，Kp為比例係數，均根據具體的控制系統人工設定。
全文摘要
本發明公開了一種用於高強度氣體放電燈的電子鎮流器恆功率控制方法，鎮流器的主電路包括直流直流變換電路和全橋逆變電路，控制系統包括微控制器和驅動晶片，微控制器內部自帶的模擬數字轉換器採集鎮流器主電路上的電壓信號電流信號，從而得到燈泡的當前功率值，並採用增量式算法對功率值進行PI調節，微控制器內部自帶高速PWM發生器根據PI調節的結果跟內部自帶的三角波信號進行比較，產生PWM信號，PWM信號通過驅動晶片直接控制直流直流變換電路，調節其輸出電壓，從而達到恆功率控制。本發明通過同時採集燈電流和燈電壓進行調節，達到恆功率的控制，恆功率控制的實時性好，精度高，同時保證在燈泡的各個狀態下都能穩定運行。
文檔編號H05B41/36GK101304627SQ20081006203
公開日2008年11月12日 申請日期2008年5月23日 優先權日2008年5月23日
發明者許建炳 申請人:許建炳