[發(fā)明專利]基于雙向BUCK功率因數(shù)校正和LCC高頻諧振軟開關技術的單相單級HID高頻電子鎮(zhèn)流器

有效

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• 申請日: 2016-01-12
• 公開（公告）號: CN105491769B
• 公開（公告）日: 2019-06-18
• 發(fā)明（設計）人: 張國安
• 申請（專利權(quán)）人: 武漢鑫雙易科技開發(fā)有限公司
• 主分類號: H05B41/288
• 分類號: H05B41/288
• 代理公司: 武漢東喻專利代理事務所(普通合伙) 42224
• 代理人: 趙偉

本發(fā)明公開了一種基于雙向BUCK功率因數(shù)校正和LCC高頻諧振軟開關技術的單相單級HID高頻電子鎮(zhèn)流器，包括功率主電路和控制電路，所述功率主電路是一個雙向BUCK電路拓撲，由LC濾波電路、雙向開關電路與LCC諧振電路組成，所述LC濾波電路設置在輸入端，與輸入電源連接，所述LCC諧振電路設置在輸出端，連接外部的HID燈具。所述功率主電路把電能從輸入電源的工頻市電變換成HID燈等照明適用的高頻交流電。所述控制電路包括輔助電源、同步電路、取樣電路、調(diào)理電路、單片機、PFM產(chǎn)生電路、邏輯電路與驅(qū)動電路。本發(fā)明結(jié)構(gòu)簡單，器件少而小，性能優(yōu)越，只用一級功率變換電路直接把輸入電源的工頻市電變換成高頻交流電。

【技術領域】

本發(fā)明涉及HID燈等照明領域，特別涉及一種基于雙向BUCK功率因數(shù)校正和LCC高頻諧振軟開關技術的單相單級HID高頻電子鎮(zhèn)流器。

【背景技術】

HID燈由于顯色性好、亮度高、節(jié)能效果好、透光性好等優(yōu)點在照明領域得到廣泛推廣應用，但是為確保HID燈可靠工作，需要專用電子鎮(zhèn)流器。但是，直到目前為止，市場上技術成熟的電子鎮(zhèn)流器主要是兩級結(jié)構(gòu)和三級結(jié)構(gòu)電路形式，先把輸入的交流電變成直流電，再把直流電變換成交流電輸出。前級電路是功率因數(shù)校正電路，把輸入的交流電變成直流電，主要功能是實現(xiàn)輸入電源側(cè)高功率因數(shù)。后級電路是逆變電路，把直流電逆變成低頻或高頻交流電，輸出滿足HID燈照明所需要的交流電源。三級結(jié)構(gòu)電路形式，是在上述前后級電路之間再加一級直流電壓變換電路，實現(xiàn)輸入和輸出電壓之間的匹配。由于多級電路結(jié)構(gòu)形式，造成電子鎮(zhèn)流器的電路結(jié)構(gòu)復雜、成本高、效率較低，并且為了實現(xiàn)輸入電源側(cè)高功率因數(shù)，增加的功率因數(shù)校正電路還會帶來FCC等電磁兼容問題。

路秋生等在文獻《高頻交流電子鎮(zhèn)流技術發(fā)展與應用》、徐曄在文獻《新型HID燈電子鎮(zhèn)流器的研究》分別介紹了幾種單級電子鎮(zhèn)流器，各有優(yōu)缺點和用途，但是性能還不夠完善。徐曄在文獻《新型HID燈電子鎮(zhèn)流器的研究》還提出了一種基于交流斬波技術的新型單級電子鎮(zhèn)流器。該鎮(zhèn)流器的功率開關管工作在硬開關，開關損耗大，功率因數(shù)低，諧波大，輸出是低頻斷續(xù)方波或高頻斷續(xù)正弦波，存在輸入電源電流過零時HID燈再點火，也會帶來電磁兼容問題，且其斬波輸出電壓有效值低，僅可以用于小功率低電壓的HPS，不能應用到大功率高電壓的HPS，并且還需增加點火裝置。

【發(fā)明內(nèi)容】

有鑒于此，為克服現(xiàn)有技術的不足，本發(fā)明提供一種基于雙向BUCK功率因數(shù)校正和LCC高頻諧振軟開關技術的單相單級HID高頻電子鎮(zhèn)流器，結(jié)構(gòu)簡單，性能優(yōu)越，能直接進行交交變頻，只用一級功率變換電路就可以直接把輸入的工頻交流電變換成高頻交流電，為HID燈照明提供適用的高頻交流電源，同時滿足HID燈自啟動、輸入電源側(cè)高功率因數(shù)、整機高效率和滿足FCC等電磁兼容的要求。

為實現(xiàn)上述目的，本發(fā)明的技術方案如下：

基于雙向BUCK功率因數(shù)校正和LCC高頻諧振軟開關技術的單相單級HID高頻電子鎮(zhèn)流器，包括功率主電路和控制電路，所述功率主電路是一個雙向BUCK電路拓撲，由LC濾波電路、雙向開關電路與LCC諧振電路組成，所述LC濾波電路設置在輸入端，與輸入電源連接，所述雙向開關電路的輸入端連接所述LC濾波電路，其輸出端連接所述LCC諧振電路，所述LCC諧振電路設置在輸出端，連接外部的HID燈具。

所述雙向開關電路由四個高頻功率開關管構(gòu)成，采用調(diào)頻控制方法和合適的控制邏輯，控制所述四個高頻功率開關管適時開通或關斷，對輸入電源斬波，給輸出端LCC諧振電路供電，所述功率主電路以負載串聯(lián)準諧振方式工作，使得功率開關管實現(xiàn)了軟開關，降低了功率開關管在開關過程帶來的電磁干擾，降低了電路開關損耗，提高整機效率。

所述輸出LCC諧振電路以準諧振方式工作，輸出波形接近正弦波，頻率單一，易于滿足電磁兼容要求。

所述輸入端的LC濾波電路對后級電路的電流脈沖進行濾波，濾波電感中的電流連續(xù)，且跟隨輸入電壓變化，實現(xiàn)輸入電源側(cè)功率因數(shù)接近于1。