專利名稱：具有非對(duì)稱逆變器控制的電子鎮(zhèn)流器的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及用于至少一個(gè)放電燈的交流操作的電子燈鎮(zhèn)流器(EVG )。
背景技術(shù)：
從現(xiàn)有技術(shù)可知，對(duì)用于交流JMt的電子燈鎮(zhèn)流器的逆變器半橋的兩個(gè)通常對(duì)稱受控(即利用具有50%脈沖占空比的方波信號(hào))的功率晶體管 進(jìn)行燈電流的極性反轉(zhuǎn)所需的非對(duì)稱控制，有助于阻止填充氣體內(nèi)運(yùn)轉(zhuǎn)層 的出現(xiàn)以及由此而引起的燈的閃爍。為此目的，施加脈沖占空比為非對(duì)稱 的控制信號(hào)，該占空比為在值0%到100%范圍內(nèi)不同于50%的值。然而，其缺點(diǎn)是直流電壓分量施加于燈上，結(jié)果，例如由于離子化金 屬原子或氣體原子在兩個(gè)電極之一的方向上的遷移而導(dǎo)致對(duì)操作過程的 干擾。EP 1 269 801 Bl涉及用于對(duì)設(shè)置有熒光燈的照明裝置進(jìn)行調(diào)光的鎮(zhèn) 流器以及有關(guān)方法，其中鎮(zhèn)流器通過燈燃亮電壓的檢測(cè)來自動(dòng)識(shí)別一定的 燈類型，并依照操作數(shù)據(jù)寄存器來設(shè)置與目前位于光源中的燈類型相關(guān)的 操作數(shù)據(jù)。在EP 1 095 543 Bl中，揭示了一種具有逆變器半橋的用于至少一個(gè) 氣體放電燈的電子燈鎮(zhèn)流器，該逆變器半橋由直流電壓源供電，并由彼此 串聯(lián)連接的兩個(gè)功率晶體管構(gòu)成。因此，其提供了一種依賴于在每種情況 下設(shè)置的調(diào)光等級(jí)的非對(duì)稱模式，其中用于逆變器半橋第一和第二功率開 關(guān)的控制信號(hào)的脈沖占空比通過控制電路以周期順序發(fā)生變化，且由此達(dá) 到在0%到100%范圍內(nèi)且不等于50%的值。W0 99/34650描述了用于至少一個(gè)氣體放電燈交流操作的電子鎮(zhèn)流 器，具有利用整流的供電電壓來操作的逆變器半橋，以及用于控制氣體放 電燈操作的控制電路。逆變器半橋的兩個(gè)半導(dǎo)體功率開關(guān)被控制電珞控制 為4吏得逆變器半橋在輸出側(cè)產(chǎn)生可變頻率的交流電壓。EP 0 390 285 Bl等揭示了用于水銀蒸氣放電燈的交流操作的調(diào)光電子鎮(zhèn)流器，具有用于，尤其是在低調(diào)光等級(jí)，穩(wěn)定燈運(yùn)轉(zhuǎn)層行為的集成可 調(diào)節(jié)直流電壓源。該直流電壓源從而傳遞疊加在燈的交流供電電壓上的直 流電壓偏移，其電壓電平被調(diào)節(jié)為使得在調(diào)光操作期間燈產(chǎn)生的光通量保 持恒定。在美國4，251， 752中，描述了一種用于至少一個(gè)熒光燈的交流JMt的 電子鎮(zhèn)流器，具有作為諧波濾波器工作的直流電壓上變換器形式的有源功 率因子校正電路，其用于使對(duì)主諧波的干擾最小化，以及用于通過補(bǔ)償由 燈吸收的無功功率來提高功率因子。發(fā)明目的從上面提到的現(xiàn)有技術(shù)狀態(tài)入手，本發(fā)明致力于更靈活地配置對(duì)燈的 控制以使其更適于即時(shí)工作條件的目的。根據(jù)本發(fā)明，該目的通過獨(dú)立權(quán)利要求的特征來實(shí)現(xiàn)。示例性實(shí)施例 在從屬權(quán)利要求中進(jìn)行限定，其進(jìn)一步擴(kuò)展了本發(fā)明的觀念。發(fā)明內(nèi)容本發(fā)明揭示了 一種用于至少 一個(gè)燈的交流操作的電子燈鎮(zhèn)流器。逆變 器半橋的兩個(gè)半導(dǎo)體功率開關(guān)通過控制信號(hào)來控制，該控制信號(hào)的脈沖占 空比是可隨時(shí)間變化調(diào)節(jié)的，例如可根據(jù)所檢測(cè)的燈的工作^lt來調(diào)節(jié)。 兩個(gè)逆變器開關(guān)從而被非對(duì)稱地控制，其中控制的非對(duì)稱性可通過對(duì)控制 信號(hào)的規(guī)定來限定，該控制信號(hào)具有在0%到100%之間的值的可隨時(shí)間變 化的脈沖占空比。此外，本發(fā)明還涉及至少一個(gè)燈的交流操作的方法，其中可設(shè)置可預(yù) 先確定的時(shí)鐘頻率的控制信號(hào)的非對(duì)稱脈沖占空比，該控制信號(hào)用作對(duì)串 聯(lián)連接到逆變器半橋的、彼此可分別控制的兩個(gè)半導(dǎo)體功率開關(guān)的控制， 所述逆變器用于供給燈交流電流。因此，依照本發(fā)明，兩個(gè)逆變器控制信 號(hào)的非對(duì)稱脈沖占空比是可隨時(shí)間變化調(diào)節(jié)的，或者依賴于至少一個(gè)反饋 信號(hào)而可調(diào)節(jié)的，尤其是關(guān)于其非對(duì)稱性。因此，兩個(gè)逆變器控制信號(hào)的非對(duì)稱脈沖占空比可以通過逆變器控制 信號(hào)的脈寬調(diào)制M則時(shí)鐘周期變化。其替選方式是，兩個(gè)逆變器控制信號(hào)的非對(duì)稱脈沖占空比可以通過逆變器控制信號(hào)的脈寬調(diào)制，依賴于所檢測(cè)的燈操作的工作^ (例如燈電 流、燈電壓，或者在每種情況下其直流分量，燈電阻......)、燈操作狀態(tài)(例如點(diǎn)燃前/后)或者環(huán)境M (溫度等)而被適應(yīng)性地改變。在后一種情況下，首先預(yù)先確定兩個(gè)非對(duì)稱脈沖占空比的值，且用作 逆變器控制的兩個(gè)控制信號(hào)的脈沖寬度根據(jù)兩個(gè)脈沖占空比的預(yù)定值來 調(diào)節(jié)。在這之后，檢測(cè)到表示燈的有效有功功率吸收的工作^的直流信 號(hào)分量(由所執(zhí)行的脈沖寬度設(shè)置所引起)。然后，所涉及的工作^被 傳遞到調(diào)節(jié)和控制模塊，在該模塊中，兩個(gè)脈沖占空比的預(yù)定值依賴于所 檢測(cè)的工作參數(shù)而被重新調(diào)節(jié)，使得前面提到的直流信號(hào)分量，在前述若 干時(shí)鐘周期上取平均后，基本上等于零。根據(jù)本發(fā)明，作為調(diào)節(jié)^來考慮的工作M可以是燈^lt和/或環(huán)境^，例如燈燃亮電壓(burning voltage) n"的直流信號(hào)分量和/或 交流信號(hào)分量的有效值或校正值，或者流經(jīng)燈的l流Ila的直流信號(hào)分量 和/或交流信號(hào)分量的有效值或校正值，傳遞到正在燃亮或在調(diào)光操作中 的燈的有效有功功率Pw,eff,在燈電流的正半波或負(fù)半波處計(jì)算的燈阻抗 &A，或者用于檢測(cè)燈閃爍的檢測(cè)器輸出信號(hào)，損害調(diào)節(jié)穩(wěn)定性的不恰當(dāng)高 的溫度升高或干擾因子(例如，由過載而導(dǎo)致的干擾電壓峰值升高)。因 此，根據(jù)本發(fā)明的脈沖占空比的調(diào)節(jié)還可以依賴于能量供應(yīng)的操作模式 (正常操作或緊急電流操作)來實(shí)現(xiàn)。此外，根據(jù)本發(fā)明可提供，為了調(diào) 節(jié)由燈所吸收的有效有功功率，燈電流Iu的確切的信號(hào)演進(jìn)以數(shù)字化形 式被檢測(cè)、取樣、量化和估計(jì)，因?yàn)檫@對(duì)ir在燃亮操作和調(diào)光操作中的操 作行為均有決定性影響。根據(jù)本發(fā)明的一種變形，對(duì)由燈吸收的有效有功功率的調(diào)節(jié)可以這樣 來實(shí)現(xiàn)，即，4吏得將直流分量強(qiáng)加在燈電流上的情況下在可預(yù)先確定的時(shí) 間段上取平均的直流分量基本上等于零。因此，所述直流分量的產(chǎn)生借助 于非對(duì)稱半橋控制、通過具有更優(yōu)選高的時(shí)鐘速率和相應(yīng)的小的取樣間隔 的數(shù)字控制信號(hào)來實(shí)現(xiàn)，從而使該直流分量保持適當(dāng)?shù)牡?，因?yàn)閷?duì)于某些 燈類型，即4^1相對(duì)小的直流分量，對(duì)于燈的運(yùn)轉(zhuǎn)層行為也是很重要的。根據(jù)本發(fā)明，兩個(gè)逆變器控制信號(hào)的脈沖占空比可遵循時(shí)變函數(shù)演進(jìn) (time-dependent function development)(該時(shí)變函數(shù)演;ii^每種情況 下都由逆變器控制信號(hào)的脈寬調(diào)制來預(yù)先確定)，或者呈現(xiàn)在0%到100% 范圍內(nèi)除值50%的短期隨機(jī)值。由這些隨機(jī)脈沖占空比引起的被燈吸 收的有效有功功率的短期變化在可預(yù)定數(shù)量的時(shí)鐘周期過去之后被再次
補(bǔ)償，原因在于對(duì)應(yīng)的改變后的脈沖占空比被i殳置。因此，根據(jù)本發(fā)明能夠提供，兩個(gè)逆變器控制信號(hào)的脈沖占空比彼此 獨(dú)立地被調(diào)節(jié)，或者彼此相關(guān)，即以函數(shù)關(guān)系彼此依賴。脈沖占空比可以依賴于燈的調(diào)光等級(jí)來調(diào)節(jié)。另外，本發(fā)明還涉及用于實(shí)施上述方法的控制模塊。此外，本發(fā)明還涉及用于至少一個(gè)放電燈的交流操作的電子鎮(zhèn)流器，所逸故電燈具有逆變器，該逆變器^L饋以直流電壓，用于向燈提供交流 電流，且為兩個(gè)半導(dǎo)體功率開關(guān)的形式，該兩個(gè)半導(dǎo)體功率開關(guān)串聯(lián)連接 到半橋，并且彼此單獨(dú)可控；以及控制模塊，用于利用可預(yù)先確定時(shí)鐘頻 率的兩個(gè)數(shù)字逆變器控制信號(hào)來單獨(dú)控制兩個(gè)半導(dǎo)體功率開關(guān)，其中這些 逆變器控制信號(hào)的脈沖占空比具有非對(duì)稱值。為了能夠控制救故電燈吸收 的有效有功功率，根據(jù)本發(fā)明，兩個(gè)逆變器控制信號(hào)的非對(duì)稱脈沖占空比 是隨時(shí)間可變化調(diào)節(jié)的。前述的電子鎮(zhèn)流器因此可具有功率因子校正電路，所述逆變器半橋的 連接上游，所述功率因子校正電路與其供電電壓輸入連接，具有由脈寬調(diào) 制功率因子控制信號(hào)控制的集成半導(dǎo)體功率開關(guān)，用于在燃亮或調(diào)光操作 中補(bǔ)償由放電燈吸收的無功功率。為了能夠控制被燈吸收的功率的功率因 子，根據(jù)本發(fā)明提供功率因子控制信號(hào)通過脈寬調(diào)制依賴于所檢測(cè)的燈 ^Mt的工作M而自適應(yīng)地改變。


以下參考附圖和對(duì)本發(fā)明實(shí)施例的詳細(xì)描述對(duì)本發(fā)明的進(jìn)一步的特 征和優(yōu)勢(shì)進(jìn)行解釋。圖l示出了電子燈鎮(zhèn)流器(EVG)的電膝度圖；圖2示出了具有依據(jù)現(xiàn)有技術(shù)的功率因子校正電路的圖1中所示的電 子燈鎮(zhèn)流器(EVG)的電路實(shí)現(xiàn)；圖3a+b示出了兩個(gè)電壓-時(shí)間圖，其中圖示了在兩個(gè)連續(xù)時(shí)鐘周期期 間產(chǎn)生的兩個(gè)脈沖寬度調(diào)制控制信號(hào)的時(shí)間演進(jìn)，所述信號(hào)用于控制逆變 器半橋的兩個(gè)功率晶體管；圖3c示出了電壓-時(shí)間圖，其中圖示了在兩個(gè)連續(xù)時(shí)鐘周期期間產(chǎn)生 的脈沖寬度調(diào)制控制信號(hào)的時(shí)間演進(jìn)，該信號(hào)用于控制有功功率因子校正
電路中的功率開關(guān)；圖3d示出了電壓-時(shí)間圖，其中圖示了沿時(shí)間軸位移的近似正弦曲線，該曲線為燈燃亮電壓隨兩個(gè)脈沖寬度調(diào)制控制信號(hào)的脈沖占空比的變化的演進(jìn)，所述控制信號(hào)用于控制逆變器半橋的^Mt所需的兩個(gè)功率晶體 管；以及圖4示出了脈沖占空比("占空因數(shù)")的隨時(shí)間變化的示例。
具體實(shí)施方式
在以下部分中將參考附圖對(duì)本發(fā)明的實(shí)施例進(jìn)行詳細(xì)描述。圖1中示出了根據(jù)本發(fā)明的電子燈鎮(zhèn)流器(EVG)的電漆度圖；其用 于調(diào)節(jié)通過該EVG控制的交流操作放電燈的操作。由此，具有串聯(lián)連接的驅(qū)動(dòng)器且標(biāo)明為"PWM模塊"的脈寬調(diào)制器用 于控制被供以直流電壓^并用于燈LA的交流供電的逆變器DC/AC。借助 于脈寬調(diào)制器PWM,對(duì)于半橋逆變器的兩個(gè)開關(guān)的控制端子的兩個(gè)控制電 壓^和仏2可有不同的脈沖寬度teinl和tein2 ，，由此具有不同的脈沖占空比 di和d2。因此，脈沖寬度調(diào)制器P麗的控制依賴于兩個(gè)數(shù)字控制變量來實(shí) 現(xiàn)，所述數(shù)字控制變量從標(biāo)明為"R&S模塊"的數(shù)字調(diào)節(jié)和控制裝置的兩 個(gè)數(shù)字輸出端傳出。所涉及的分接工作^lt的測(cè)量信號(hào)傳遞至該數(shù)字調(diào)節(jié) 和控制裝置作為調(diào)節(jié)^L這些測(cè)量信號(hào)例如可以是兩個(gè)測(cè)量電壓^和&，其每個(gè)與流經(jīng)兩個(gè)燈電極(Wi和W2)的線團(tuán)電流Im和lM2中的一個(gè)成比例。因此，針對(duì)在燃亮操作或調(diào)光操作中待由放電燈LA產(chǎn)生的輻射功率， 調(diào)節(jié)和控制裝置根據(jù)所檢測(cè)的測(cè)量信號(hào)以及根據(jù)通過輸入期望值而可預(yù) 先確定的命令變量，來調(diào)節(jié)前述兩個(gè)控制變量。在確定測(cè)量電壓Im或MM2 (所述測(cè)量電壓經(jīng)由電子燈鎮(zhèn)流器的負(fù)載電路LK分接)與表示前述期i值Cl)LA， s。U的參考電壓仏ef之間的調(diào)節(jié)偏差，之后，調(diào)節(jié)和控制裝置改變控制逆變器半橋DC/AC ^需的控制電壓^和 仏2的頻率和/或脈沖占空比di或d2，使得至少近似地實(shí)現(xiàn)該期望值。根據(jù)本發(fā)明，標(biāo)明為"功率因子調(diào)節(jié)電路"的另外的功率調(diào)節(jié)電路 LRK3 (其調(diào)節(jié)5M^由功率因子校正電路PFC構(gòu)成)，用于整個(gè)電路功率因 子的穩(wěn)定，通過功率因子校正電路PFC增加到接近1的值，目的是降低 燃亮操作或調(diào)光操作中被燈吸收的無功功率。因此，集成到功率因子校正電路PFC中的半導(dǎo)體功率開關(guān)被使用脈寬調(diào)制控制電壓仏3加以控制，該 控制電壓也被具有串聯(lián)連接的驅(qū)動(dòng)器IC的前述脈寬調(diào)制器來傳遞。因此，脈寬調(diào)制器PWM提供由驅(qū)動(dòng)器IC產(chǎn)生的脈沖寬度tein3的變化，以及由此 而產(chǎn)生的用于控制所述半導(dǎo)體功率開關(guān)的控制電壓^3的脈沖占空比(13的變化。根據(jù)本發(fā)明，脈沖寬度調(diào)制器PWM的控制依賴于從數(shù)字調(diào)節(jié)和控制裝置傳遞的數(shù)字控制變量，以及該數(shù)字調(diào)節(jié)和控制裝置的附加數(shù)據(jù)輸出來 實(shí)現(xiàn)。調(diào)節(jié)和控制設(shè)備根據(jù)調(diào)節(jié)參數(shù)以及命令變量①u, S。U來調(diào)節(jié)前述的控制變量，所述調(diào)節(jié)M可以例如是在功率因子校正電路PFC的輸出處可得 到的逆變器DC/AC的供電電壓豆v，或者功率因子校正電路PFC的輸出電流； 所述命令變量①u, SDll在前述^望值輸入處可預(yù)先確定，用于將在放電燈 LA的燃亮或調(diào)光^Mt中產(chǎn)生的輻射功率。LA。確定通過功率因子校正電路PFC的輸出分接的調(diào)節(jié)^和表示前述 命令變量c^A, s。u的參考電壓^f之間的調(diào)節(jié)偏差之后，調(diào)節(jié)和控制裝置改 變需用于控制集成于功率因孕校正電路PFC中的半導(dǎo)體功率開關(guān)的控制 電壓仏3的脈沖占空比d3，從而至少近似地獲得所述期望值。如在圖1中所示，根據(jù)本發(fā)明的EVG經(jīng)由開關(guān)電源電路OWF連接到交 流電源，該開關(guān)電源電路OWF用于無線電干擾抑制以及電源諧波的過濾。 諧波濾波器OWF的經(jīng)過濾的輸出信號(hào)被傳遞給整流電路AC/DC，其將電源 交流電壓轉(zhuǎn)換成整流中間電路電壓，并將該電壓經(jīng)由前述功率因子校正電 路PFC傳遞給逆變器電路DC/AC作為供電電壓yv，所述功率因子校正電路 PFC用于由整流器電路AC/DC傳遞的電壓的諧^過濾和平滑，以及用于補(bǔ) 償在燃亮或調(diào)光^Mt中燈吸收的無功功率。因此，逆變器電路DC/AC用作 可控交流電壓源，其將借助于充電電容器C平滑的整流中間電路電壓轉(zhuǎn)換 成頻率可調(diào)節(jié)的高頻交流電壓，該高頻交流電壓用于放電燈LA的操作。逆變器DC/AC的輸出與負(fù)載電路LK連接，由EVG操控的放電燈LA 經(jīng)由該負(fù)載電路LK得到控制。負(fù)載電路LK由此包^t振電路SRK，通過 該諧振電路，逆變器電路DC/AC輸出處的高頻交流電壓被傳遞給放電燈 LA。為了延長(zhǎng)燈的壽命，根據(jù)本發(fā)明的EVG還可以可選地具有加熱電路 HzK，用于預(yù)熱兩個(gè)燈電極Wi和W2。該加熱電路可以例如包括由初級(jí)繞組 和兩個(gè)分離的次級(jí)繞組構(gòu)成的加熱變壓器HzTr,其中的次級(jí)繞組W和LS2，
例如如圖2所示，被串聯(lián)連接到放電燈LA的燈電極Wi和W2，其電極被構(gòu) 成線圏。電子鎮(zhèn)流器具有控制模塊n C，其監(jiān)測(cè)電子鎮(zhèn)流器的各種工作參數(shù)， 并產(chǎn)生用于逆變器DC/AC的控制信號(hào)，從而調(diào)節(jié)由此產(chǎn)生的交流電壓的頻 率，或者調(diào)節(jié)其控制信號(hào)的脈沖寬度。由此控制模塊pC可以監(jiān)測(cè)例如燈燃亮電壓llu、預(yù)熱電壓仏、燈操作 電流工"、負(fù)載電路LK的阻抗^，和/或由整流器電路AC/DC所提供的整流中間電路電壓^，并調(diào)節(jié)逆i器的輸出頻率或其控制信號(hào)的脈沖寬度，使得所檢測(cè)的各個(gè)工作^lt不超過或低于預(yù)先確定限值，從整流器AC/DC 吸收的功率盡可能的恒定，以及盡可能恒定的燈電流Iu流經(jīng)放電燈LA, 或者盡可能恒定的燈燃亮電壓^被施加在燈上。電子鎮(zhèn)流器可因此具有多個(gè)誤差檢測(cè)器，其監(jiān)測(cè)尤其是負(fù)栽電路LK 的EVG的某些工作^，并且在檢測(cè)到確定的誤差條件后，引起對(duì)逆變器 DC/AC的相應(yīng)控制，以便例如阻止在放電燈LA處出現(xiàn)過電壓。由此，電子鎮(zhèn)流器的控制模塊n C用于控制具有串聯(lián)連接的驅(qū)動(dòng)器IC 的脈寬調(diào)制器，該脈寬調(diào)制器產(chǎn)生用于所述兩個(gè)逆變器開關(guān)1\和L的控 制信號(hào)，由此控制信號(hào)的脈沖占空比，且尤其是其對(duì)稱性可以隨時(shí)間可變 地調(diào)節(jié)。與逆變器的頻率變化相比，脈沖占空比的變化緩慢地實(shí)現(xiàn)。隨時(shí)間的變化可能突然地實(shí)現(xiàn)("硬切換")，或逐漸地，即以斜坡形 式實(shí)現(xiàn)("軟切換")。因此，在放電燈LA的燃亮和調(diào)光IMt中，優(yōu)選地，所輸出用于兩個(gè) 逆變器開關(guān)的控制信號(hào)具有非對(duì)稱脈沖占空比。通過該控制信號(hào)，尤其是 將在低調(diào)光等級(jí)中被觀察到的燈LA的運(yùn)轉(zhuǎn)層效應(yīng)被減小，而在燈LA的預(yù) 熱和點(diǎn)燃^Mt中，優(yōu)選地利用對(duì)稱控制信號(hào)來工作。在圖2中示出了在圖1中描述的電子燈鎮(zhèn)流器的可能的電路實(shí)現(xiàn)，其 具有以半橋電路形式提供的逆變器電路DC/AC，所述半橋電路由彼此串聯(lián) 連接的兩個(gè)可控半導(dǎo)體功率開關(guān)構(gòu)成，其功率開關(guān)L和T2通過被標(biāo)明為 "驅(qū)動(dòng)器IC"的橋驅(qū)動(dòng)器由兩個(gè)脈沖寬度調(diào)制控制信號(hào)Mn或^來控制。 兩個(gè)逆變器開關(guān)l和T2的串聯(lián)連接因此被連接在功率因子校正電路PFC 的電壓傳送輸出線和EVG的地節(jié)點(diǎn)之間。經(jīng)由充電電容器C將平滑、整流 的電源交流電壓l傳遞給逆變器半橋DC/AC作為供電電壓Uv。在本實(shí)施例中，由在兩個(gè)可控半導(dǎo)體功率開關(guān)L、 L和地節(jié)點(diǎn)之間的 連接節(jié)點(diǎn)構(gòu)成的逆變器半橋DC/AC的輸出柵極，經(jīng)由結(jié)合到負(fù)載電路LK中且由諧振電感Les和串聯(lián)連接到該電感的諧振電容"s構(gòu)成的串聯(lián)諧振電路，與設(shè)置為線圍的兩個(gè)燈電極Wi和W2中的一個(gè)連接。另一燈電極(WJ經(jīng)由耦合電容CV連接到諧振電感Lres的遠(yuǎn)離逆變器半橋DC/AC的輸出的一端，由此耦合電容CK和由放電燈LA構(gòu)成的負(fù)載阻抗Zu的串聯(lián)連接被并聯(lián)連接到串聯(lián)諧振電路SRK的諧振電容Cres。在該實(shí)施例中，借助于以周期順序交替操作的兩個(gè)電子可控功率開關(guān)1\和T2的開和關(guān)，逆變器半橋DC/AC的供電電壓^被轉(zhuǎn)換成高頻交流電 壓，所述高頻交流電壓被逆變器DC/AC輸出到串聯(lián)諧振電路SRK。其中諧 振電容Cm具有點(diǎn)燃電容的功能。為了點(diǎn)燃燈，由逆變器DC/AC傳遞的交 流電壓的頻率被移位到串聯(lián)諧振電路SRK的諧振頻率f。=(2JI)—^ (LresCres) —附近。因此，在施加于點(diǎn)燃電容Cres處的電壓中出現(xiàn)電壓下沖，放電燈LA由此被點(diǎn)燃。另夕卜，在根據(jù)圖2中略示的本發(fā)明的EVG的實(shí)施例中，用于阻止向能 量供應(yīng)電源加載無功功率的功率因子校正電路PFC被實(shí)現(xiàn)為根據(jù)現(xiàn)有技 術(shù)的直流電壓上變換器("升壓變換器"或"步升變換器")構(gòu)成的有功功 率校正電路。該直流電壓上變換器由電源整流器AC/DC，連接整流器的電 壓傳送輸出端并作為限流儲(chǔ)存扼流器(storage choke )的電感L，與該電感串聯(lián)連接的二極管D，以及與二極管D串聯(lián)連接用于輸出電壓豆aus升壓的輸出側(cè)充電電容器C。由此，電感L經(jīng)由前述的脈寬調(diào)制器PWM連接到 地，該脈寬調(diào)制器具有控制半導(dǎo)體功率開關(guān)的串聯(lián)連接的驅(qū)動(dòng)器IC，所 述開關(guān)可以被實(shí)現(xiàn)為柵極關(guān)斷可控硅整流器，或如圖2所示，實(shí)現(xiàn)為自阻 塞n溝道M0S場(chǎng)效應(yīng)晶體管T3，其被并聯(lián)連接到二極管D和充電電容C 的串聯(lián)連接。在先施加輸入直流電壓M"n之后，充電電容C經(jīng)由二極管D被充電到電壓互。，該電壓y。是功率因子校正電路PFC的輸出電壓yaus。在穩(wěn)定操作狀態(tài)下，半導(dǎo)體功率開關(guān)s3隨后被切換到通過操作，持續(xù)接通時(shí)間t^=d3/f,d3 T3,該接通時(shí)間可以通過由脈寬調(diào)制器設(shè)置的脈沖占空比 d3和用于控制半導(dǎo)體功率開關(guān)S3的控制信號(hào)的時(shí)鐘頻率fa產(chǎn)l/T3來i殳置，從而使得二極管D和充電電容C與與其串聯(lián)連接的負(fù)載阻抗^的并聯(lián)電 路的負(fù)載電路LK被短路持續(xù)t^3時(shí)間。因此，在電感L處的金流輸入電壓仏in3下降，而流經(jīng)電感L的輸入電流L^If (1/j(OL)'^以及因此存
儲(chǔ)在電感L中的磁能WL=1/2L 'I工l12增加。在這段時(shí)間期間，阻塞電壓n。--仏 被施加在二極管處。在到達(dá)預(yù)先確定的最大電流值之后，半導(dǎo)體功率開關(guān)S3被切換到阻塞操作并持續(xù)關(guān)斷時(shí)間段taus3 (該時(shí)間段由表達(dá)式taus產(chǎn)T產(chǎn)tein產(chǎn)T3 (l-d3)給出)，使得在電感L和二極管D的連接節(jié)點(diǎn)K處相對(duì)于地的電壓快速地 增加，直到其超過存儲(chǔ)在充電電容器C中的電壓n。，從而二極管D導(dǎo)通 (open),線圏電流L隨后整流i^二極管D，并經(jīng)由負(fù)栽電路進(jìn)一步流 動(dòng)，由此電感L的磁場(chǎng)衰竭，且充電電容C被進(jìn)一步充電。因此，UD=0且通過充電電容c的短時(shí)間的再充電，輸出電壓n咖增加到值M咖^^- jCOL . Iein 從而輸出電流工aus減小到工咖=1^= ( 1^一互咖)/ j W L。在電感L處的電壓降]^ jcoL . L的時(shí)間平均值從而為0。因此，功率因子校正電路pfc在其輸出柵極處:降遞限定的直流電壓仏us，其幅度大于在整流器AC/DC的輸入處的瞬時(shí)交流電壓！U，的幅度"^值。由于電路本身既不 能防止短路，又不能無負(fù)載運(yùn)行，因此其必須或者確切地適配于負(fù)載電路 LK的負(fù)載阻抗^，或者如當(dāng)前示例，半導(dǎo)體功率開關(guān)T3必須經(jīng)由調(diào)節(jié)電 路加以控制，以防止在功率因子校正電路PFC的輸出處的過電壓或過電 流。在圖3a和3b中圖示了兩個(gè)電壓-時(shí)間圖，其中在兩個(gè)連續(xù)時(shí)鐘周期 期間產(chǎn)生、并施加到兩個(gè)逆變器功率開關(guān)1\和1"2的控制電極上的兩個(gè)脈 沖寬度調(diào)制控制電壓^和&2的時(shí)間演ii借助于兩個(gè)計(jì)時(shí)的方波電壓形式 的示例來示出。這兩個(gè)數(shù)字控制電壓的"高"電平和"低"電平從而以由 逆變器的時(shí)鐘頻率預(yù)先確定的次序來交替變化，其中電壓^在^的關(guān)斷時(shí)間內(nèi)呈現(xiàn)其"高"電平，而電壓&在yd的關(guān)斷時(shí)間內(nèi)呈現(xiàn)其"高"電平。這樣，逆變器半橋DC/AC的兩;功單晶體管L和T2被如下控制，即 使得L阻塞的同時(shí)T2導(dǎo)通，反之亦然。如從這兩個(gè)圖中粗的雙向箭頭所理解，矩形控制電壓^的下降時(shí)鐘 沿和矩形控制電壓n^的上升時(shí)鐘沿在周期長(zhǎng)度L和T2內(nèi)可沿時(shí)間軸在兩 個(gè)方向上移動(dòng)(所i周期長(zhǎng)度L和T2由這些信號(hào)的相應(yīng)時(shí)鐘周期來預(yù)先確定)，從而使得由兩個(gè)控制電壓^和仏2的相應(yīng)接通時(shí)間Ua和Uw以及 時(shí)鐘周期T產(chǎn)teim+ta^和T產(chǎn)t^+taus2給出的脈沖占空比d產(chǎn)teim/T產(chǎn)l-U"/L 以及d產(chǎn)Uin2/T產(chǎn)l-taus2/T2在每個(gè)時(shí)鐘周期內(nèi)能夠呈現(xiàn)0%到100%之間除值50%之外的其它值。因此，根據(jù)本發(fā)明還可以實(shí)現(xiàn)在由這些信號(hào)的相應(yīng)時(shí)鐘周期預(yù)先確定的時(shí)鐘周期長(zhǎng)度L和T2內(nèi)，沿時(shí)間軸移動(dòng)控制電壓n"的上升時(shí)鐘沿，以 及矩形控制電壓仏2的下降時(shí)鐘沿，或者兩個(gè)控制電壓的上升和下降時(shí)鐘 沿。使得山和d2呈現(xiàn)前述值范圍中的值。在每個(gè)時(shí)鐘周期之后或者在可預(yù)定數(shù)量的時(shí)鐘周期之后，新執(zhí)行的^和仏2脈沖占空比的設(shè)置因此可以彼此獨(dú)立地實(shí)現(xiàn)或者彼此耦合地實(shí)現(xiàn)，其中—在后一情況下，d2可以被設(shè)置為山的函數(shù)，或者可以被設(shè)置成與山相同的值。因此，根據(jù)本發(fā)明，dl和d2變化的數(shù)量和方向被控制為使得由非對(duì)稱半橋控制所產(chǎn)生的燈電流Ila的直流分量在可預(yù)定數(shù)量的時(shí)鐘周期內(nèi)的平均基本上等于零。圖3c示出了電壓-時(shí)間圖，其中圖示了在兩個(gè)連續(xù)時(shí)鐘周期期間產(chǎn)生的脈寬調(diào)制控制電壓仏3的時(shí)間演進(jìn)，其用于控制在被實(shí)現(xiàn)為直流電壓上變換器的有功功率因不校正電路PFC中的集成半導(dǎo)體功率開關(guān)L的控制 電極。在圖3c中，所述控制電壓被圖示為具有50%脈沖占空比的方波電 壓。然而，根據(jù)本發(fā)明，還可以提供矩形控制電壓仏3的下降和/或上升 時(shí)鐘沿可以在由該信號(hào)的相應(yīng)時(shí)鐘周期預(yù)先確定的周^長(zhǎng)度T3內(nèi)沿時(shí)間 軸位移，使得在每個(gè)時(shí)鐘周期內(nèi)或在可預(yù)定數(shù)量的時(shí)鐘周期之后，由控制電壓仏3的接通時(shí)間Uo和時(shí)鐘周期T產(chǎn)Wn3+taus3給出的脈沖占空比 d產(chǎn)te^/T產(chǎn)l-taus3/T3可以獲得0%到1 00%之間除5 0%之外的其它值。圖3d示出了電壓-時(shí)間圖，其中圖示了沿時(shí)間軸位移的近似正弦曲線，燈燃亮電壓仏A隨在兩個(gè)脈寬調(diào)制控制信號(hào)^和yM的脈沖占空比di和/或山的變化的演進(jìn)，所述控制信號(hào)用于操作i^變器半橋DC/AC控制所 需的兩個(gè)半導(dǎo)體功率開關(guān)L和T2。如圖3d所示，Hu沿時(shí)間軸的位移大小 與在之前緊鄰的時(shí)鐘周期內(nèi)所執(zhí)行的兩個(gè)脈沖占空比dl和d2的變化的和 I Adl| + | Ad2l成比例。如從圖4中可看出，脈沖占空比以時(shí)間平均來看，優(yōu)選為50%。脈沖 占空開始幾乎示穩(wěn)定的，且超過50%， 1^該脈沖占空比可能會(huì)突然下降， 或者，如所圖示，以斜坡形式逐漸低于50%，之后再次依序從該近似穩(wěn)定 值開始上升到超過50t
權(quán)利要求
1. 用于操作至少一個(gè)燈(LA)的方法，所述燈的功率吸收可通iW 兩個(gè)數(shù)字控制信號(hào)(Md和豆C2)的脈沖占空比(山和d2)的指定來調(diào)節(jié)， 所述兩個(gè)數(shù)字控制信號(hào)用于控制逆變器(DC/AC)的串聯(lián)連接到半橋且彼 此可單獨(dú)控制的兩個(gè)半導(dǎo)體功率開關(guān)(L和T2)，所述逆變器用于向所述 燈(LA)供應(yīng)交流電流，其特征在于，所述兩個(gè)逆變器控制信號(hào)(^和]^)的# 沖占空比(A和d2)是可 隨時(shí)間變化調(diào)節(jié)的。
2. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于所述兩個(gè)逆變器控制信號(hào)(^和的優(yōu)選非對(duì)稱脈沖占空比(di和d2)借助于所述逆變器控制信號(hào)(^和yC2)的脈寬調(diào)制，被以規(guī)則的 時(shí)鐘周期改變。
3. 根據(jù)權(quán)利要求2所述的方法，其特征在于所述兩個(gè)脈寬調(diào)制逆變器控制信號(hào)(Htu和仏2)的優(yōu)選非對(duì)稱脈沖占 空比(山和d2)被調(diào)節(jié)到一數(shù)組的值，所述數(shù)組由以周期順序重現(xiàn)的在值 0%到100%之間除值50%以外的若干值構(gòu)成。
4. 根據(jù)權(quán)利要求2所述的方法，其特征在于所述兩個(gè)逆變器控制信號(hào)(H"和U的優(yōu)選非對(duì)稱脈沖占空比(di和d2)通過所述逆變器控制信號(hào)(]^和的脈寬調(diào)制，根據(jù)所述燈操作的工作M適應(yīng)性地改變。
5. 根據(jù)權(quán)利要求4所述的方法，其中，通過至少一個(gè)調(diào)節(jié)電路(LRL和LRK2)適應(yīng)性地改變所述脈沖 占空比。
6. 根據(jù)權(quán)利要求4所述的方法，其中所述脈沖占空比通過至少一個(gè)調(diào)節(jié)環(huán)路以及在所述逆變器的驅(qū) 動(dòng)電路中死時(shí)間的設(shè)置而改變。
7. 根據(jù)權(quán)利要求4所述的方法，其特征在于以下步驟-指定兩個(gè)非對(duì)稱脈沖占空比(A和d2)的值以及i殳置用于控制所述 逆變器(DC/AC)的兩個(gè)控制信號(hào)(&和^)的脈沖寬度，以及-檢測(cè)由所執(zhí)行的所述脈沖寬度設(shè)置引起的工作參數(shù)的直流信號(hào)分量，-其中，根據(jù)所檢測(cè)的工作參數(shù)來調(diào)節(jié)所述兩個(gè)脈沖占空比(di和 d2)的非對(duì)稱性，使得前述直流信號(hào)分量的時(shí)間平均值基本上等于O。
8. 根據(jù)權(quán)利要求4至7中任何一個(gè)所述的方法，其特征在于所述燈操作的工作^lfcA所述燈燃亮電壓(n")的直流信號(hào)分量和/ 或交流信號(hào)分量的有效值或整流值，或者是流經(jīng)所述燈的電流(ILA)的直 流信號(hào)分量和/或交流信號(hào)分量的有效值或整流值，在燃亮或調(diào)i^Mt中傳遞給所述燈的有效有功功率(Pw,eff)，在所述燈電流(工LA)的正或負(fù)半波處的燈阻抗(^a)，和/或用于檢測(cè)所述燈(LA)的閃爍的檢測(cè)器輸出信號(hào)，損害所述調(diào)i穩(wěn)定性的不適當(dāng)高的溫度升高或過載電壓。
9. 根據(jù)權(quán)利要求4至8中任何一個(gè)所述的方法，其特征在于調(diào)節(jié)所述燈(LA)吸收的所述有效有功功率(Pw,。ff)，使得所述直流 分量(Idc)的時(shí)間平均值基本上等于0。
10. 根據(jù)前述任何一個(gè)權(quán)利要求所述的方法，其特征在于所述兩個(gè)逆變器控制信號(hào)(^和He2)的所述脈沖占空比(山和d2) 分別遵循由所述逆變器控制信號(hào)(Mw和ne2)的脈寬調(diào)制預(yù)先確定的時(shí)變 函數(shù)演進(jìn)。
11. 根據(jù)權(quán)利要求10所述的方法，其中 一漸變函數(shù)演進(jìn)被預(yù)定用于從第 一例如穩(wěn)定脈沖占空比到第二 例如穩(wěn)定脈沖占空比的轉(zhuǎn)換。
12. 根據(jù)前述任何一個(gè)權(quán)利要求所述的方法，其特征在于所述兩個(gè)逆變器控制信號(hào)(^和的所述脈沖占空比(山和d2) 在短期內(nèi)呈現(xiàn)0%到100%之間除50%以外的隨機(jī)值，且在可預(yù)定數(shù)量的時(shí) 鐘周期過去之后，由這些隨機(jī)脈沖占空比(山和d2)引起的由所述燈吸收 的所述有效有功功率(Pw,eff)的短期變化再次被補(bǔ)償，被相應(yīng)調(diào)節(jié)的脈沖 占空比(山和d2)被設(shè)置。
13. ^m據(jù)前述任何一個(gè)權(quán)利要求所述的方法，其特征在于 彼此獨(dú)立地調(diào)節(jié)所述兩個(gè)脈寬調(diào)制逆變器控制信號(hào)(^和仏2)的所 述脈沖占空比((^和(12)。
14. 根據(jù)前述任何一個(gè)權(quán)利要求所述的方法，其特征在于所述兩個(gè)脈寬調(diào)制逆變器控制信號(hào)(n"和^)的所述脈沖占空比(c^和d2)通過函數(shù)關(guān)系而彼此依賴。
15. 根據(jù)前述任何一個(gè)權(quán)利要求所述的方法，其特征在于所述兩個(gè)逆變器控制信號(hào)(Bd和的所述脈沖占空比(山和d2) 可根據(jù)所述燈的調(diào)光等級(jí)來調(diào)節(jié)。
16. 控制模塊，用于實(shí)施根據(jù)前述任何一個(gè)權(quán)利要求的方法。
17. 用于放電燈(LA)的電子鎮(zhèn)流器，具有-逆變器(DC/AC)，用于向燈(LA)供以交流電流，其為串聯(lián)連接到 半橋的兩個(gè)開關(guān)(L和T2)的形式，以及-控制模塊(liC)，用于利用兩個(gè)脈寬調(diào)制逆變器控制信號(hào)(&和 Ic2)來控制所述兩個(gè)開關(guān)(L和T2)，其中這兩個(gè)逆變器控制信號(hào)的所述 脈沖占空比(山和d2)優(yōu)選具有非對(duì)稱值，其特征在于，所述兩個(gè)逆變器控制信號(hào)(^和的所述脈沖占空比(山和d2) 是可隨時(shí)間變化調(diào)節(jié)的。
18. 根據(jù)權(quán)利要求17所述的電子鎮(zhèn)流器，其特征在于，所述兩個(gè)逆變器控制信號(hào)(^和的所述優(yōu)選非對(duì)稱脈沖占空比 (c^和d2)借助于所述兩個(gè)逆變器控命y信號(hào)(^和ye2)的脈寬調(diào)制，是可以始現(xiàn)則的時(shí)鐘周期變化的。
19. 根據(jù)權(quán)利要求18所述的電子鎮(zhèn)流器，其特征在于，所述逆變器控制信號(hào)(^和的所述優(yōu)選非對(duì)稱脈沖占空比(di 和d2 )可被調(diào)節(jié)到一數(shù)組的值，所述數(shù)組由以周期順序重現(xiàn)的在0%到100% 之間除50%以外的若干值構(gòu)成。
20. 根據(jù)權(quán)利要求17所述的電子鎮(zhèn)流器，其特征在于，借助于所述逆變器控制信號(hào)(^和ye2)的脈寬調(diào)制，所述兩個(gè)逆變器控制信號(hào)(n"和Mm)的脈沖占空比(山和d2)經(jīng)由兩個(gè)單獨(dú)、閉合的 調(diào)節(jié)電路(LRK1和LRK2 )、依賴于所ii^操作的工作M可適應(yīng)性地改變。
21. 根據(jù)權(quán)利要求17至20中的任何一個(gè)所述的電子鎮(zhèn)流器，具有連接在所述逆變器半樹DC/AC )上游的功率因子校正電路(PFC )， 所述功率因子校正電路(PFC)連接到其供電電壓輸入，具有通過脈寬調(diào) 制的功率因子控制信號(hào)(^)控制的集成半導(dǎo)體功率開關(guān)(T3)，用于補(bǔ) 償在燃亮^^作或調(diào)光操作+被所^電燈吸收的無功功率(Pb),其特征在于，借助于脈寬調(diào)制，所述功率因子控制信號(hào)可根據(jù)檢測(cè)的所述燈 操作的工作^lt適應(yīng)性地改變。
22. 根據(jù)權(quán)利要求20或21所述的電子鎮(zhèn)流器， 其特征在于，所述燈^Mt的所述工作^l^l所述燈燃亮電壓(M")的直流信號(hào)分量 和/或交流信號(hào)分量的有效值或整流值，或者是流經(jīng)戶i述燈的電流(工la) 的直流信號(hào)分量和/或交流信號(hào)分量的有效值或整流值，在燃亮或調(diào)^操 作中傳遞給所述燈的有效有功功率(Pw.eff)，在所述燈電流(U的正或 負(fù)半波處的燈阻抗(&a)，和/或用于檢測(cè)所述燈(LA)的閃爍的檢測(cè)器輸 出信號(hào)，損害所述調(diào)i穩(wěn)定性的不適當(dāng)高的溫度升高或過載電壓。
23. 根據(jù)權(quán)利要求17至21中的任何一個(gè)所述的電子鎮(zhèn)流器，其中所述控制模塊才艮據(jù)所述燈的調(diào)光等級(jí)來調(diào)節(jié)所述兩個(gè)逆變器控 制信號(hào)(H"和U的脈沖占空比U和d2)。
全文摘要
本發(fā)明涉及用于至少一個(gè)放電燈(LA)的交流操作的電子鎮(zhèn)流器，其用于調(diào)節(jié)被燈吸收的功率，以便補(bǔ)償燈的運(yùn)轉(zhuǎn)層效應(yīng)，由此確保燃亮和調(diào)光操作盡可能免于閃爍，同時(shí)具有向燈的近似正弦曲線、無功功率補(bǔ)償?shù)碾娏鞴┙o。
文檔編號(hào)H05B41/28GK101146392SQ200710145699
公開日2008年3月19日 申請(qǐng)日期2007年9月13日 優(yōu)先權(quán)日2006年9月14日
發(fā)明者斯特凡·祖德雷爾-科赫, 馬庫斯·邁爾霍費(fèi)爾 申請(qǐng)人:三多尼克愛特克兩合股份有限公司