CN103458593A - 一种闭环可控的调光无极灯电子镇流器及其调节无极灯亮度的方法 - Google Patents

一种闭环可控的调光无极灯电子镇流器及其调节无极灯亮度的方法 Download PDF

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李令言
左涛
葛玲
姜岩
杨玉玲
侯光泽
黄富传
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Abstract

本发明涉及一种闭环可控的调光无极灯电子镇流器及其调节无极灯亮度的方法，该镇流器包括滤波整流电路，APFC电路，光控电路，高频逆变电路。其中光控电路采用负反馈控制方式，接收到光度调节指令后，通过电压调理电路采样APFC电路输出电压，并调理输出到MCU控制器，然后经过MCU中的控制策略输出一个合理的控制量到控制电压调理电路，然后输出电压控制信号到APFC新品的输出电压反馈端，来调节APFC输出电压即高频逆变电路电源电压，这样就能够调节逆变电路的电压幅度，从而达到调节无极灯功率和亮度的目的。

Description

一种闭环可控的调光无极灯电子镇流器及其调节无极灯亮度的方法
技术领域
本发明涉及无极灯技术领域，特别是无极灯电子镇流器电路及其调节无极灯亮度的方法。
背景技术
无极灯是无电极电磁感应灯的简称，由电子镇流器、耦合器和灯泡组成，分为高频无极灯(工作频率2.65MHz)和低频无极灯(250KHz)，具有寿命长、光效高、高显色性、节能等优点，被称为未来取代金卤灯和高压钠灯的第四代绿色照明光源。在节能减排的当今社会，综合考虑具体应用场合的照度和时间(后半夜路灯照明)等因素，调节灯的照度，可以节约电力，增加经济效益，达到节能减排的目的。实现单光源的数字控制和光控成为国家“十二五”绿色照明工程规划重点支持的项目之一。因此实现无极灯的光控功能具有重要的意义。无极灯的光控一股有调压法和调频法，调频法一股要求对电子镇流器电路本身的EMI电路具有较高的要求，否则难以满足灯具的电磁兼容指标；现存的调压法一股采用开路的电压控制式，不注重自动控制算法的应用，很难达到连续、快速、精确的控制效果。
发明内容
针对上述现有技术中存在的问题，本发明的目的在于提供了一种闭环可控的调光无极灯电子镇流器，其可以准确、快速实现灯泡功率控制。
本发明采用了以下技术方案：本发明包括滤波整流电路，APFC电路，光控电路和高频逆变电路。其中，滤波整流电路输入端连接市电，APFC电路输入端连接滤波整流电路的输出端，AFPC电路的输出端分别与光控电路的输入端和高频逆变电路的输入端连接，光控电路的输出端与APFC电路的另一输入端(输出电压反馈)连接，高频逆变电路4输出端连接到灯泡。光控电路3还包括电压采样调理电路、MCU控制器和控制电压调理电路，电压采样调理电路的输入端与APFC电路2的输出端连接，电压采样调理电压的输出端与MCU的输入端连接，MCU输出端与控制电压调理电路输入端连接，控制电压调理电路与APFC电路2的电压反馈端连接。
所述MCU控制器接收无极灯调光指令。
所述电路通过控制APFC电路2输出电压的方法，控制高频逆变电路4输出的高频电压信号的幅度，从而控制电子镇流器的输出功率来调节灯泡亮度。
所述电路采用反馈控制的方法来控制APFC电路2的输出电压幅度，其中：
电压采样调理电路采样APFC电路2输出的电压，提供反馈电压，输出到MCU控制器。
MCU控制器接收电压采样调理电路输出的反馈电压，并通过调光控制策略输出控制量信
号到控制电压调理电路。
控制电压调理电路接收MCU控制器输出的控制量信号，输出控制电压控制信号到APFC电路2中APFC芯片的电压反馈控制端，控制APFC电路2的输出电压幅值。
所述电压采样调理电路采样APFC电路2的输出电压，并调理为MCU可接收的信号形式。
所述MCU控制器接收调光指令，并转换为反映亮度的电压量，接收样电压调理电路输出的信号，采用合适的控制算法，输出一个控制量到控制电压调理电路。
所述控制电压调理电路接收MCU输出的控制量信号，根据APFC电路2中的APFC芯片规定的反馈电压端电压标准，调理为APFC可以接收的电压信号，从而控制APFC电路2的输出电压。
本发明的另一目的还提供一种调节无极灯亮度的方法：
MCU控制器接收调光指令信号。
MCU控制器根据调光指令信号确定电子镇流器的输出功率，根据功率确定APFC电路2的输出电压目标值。
MCU控制器接收电压采样调理电路的输出值，该输出值反映了APFC电路2的实际输出电压值，根据APFC电路2输出的目标值和实际值的误差，通过控制算法计算出控制量，并通过控制电压调理电路输出控制电压信号到执行机构APFC芯片，将APFC电路2输出电压控制到目标电压值。
本发明具有以下有益效果：采用负反馈的控制方式，通过MCU控制器实现控制策略，以APFC电路2为执行机构，可以实现无极灯的数字化控制和对亮度的准确。快速控制。
附图说明
图1为本发明的电路结构示意框图。
具体实施方式
下面结合附图和实施例对本发明做进一步描述：
本发明包括：滤波整流电路1，具有EMI滤波和整流功能，交流电源连接到EMI滤波电路，通过其共模滤波和差模滤波，抑制高次谐波传导和防止对电网的电力质量的污染，以达到电磁兼容国家标准；整流电路为桥式整流电路，其输入端与EMI滤波电路的输出端相连接，对交流电源进行整流后输出到APFC电路2。
APFC电路2，主要由APFC芯片及其外围电路构成，APFC芯片可以为FAN7257B或者MC33262，为高频逆变电路提供稳定的直流电压和高功率因子。
光控电路3，包括电压采集调理电路、MCU控制器和控制电压调理电路，其中电压采集调理电路的输入端与APFC电路2的输出端相连接，采集APFC电路2的实际电压，并调理为MCU可以处理的信号形式传递给MCU控制器；MCU控制器分别接收亮度调节指令和电压采样调理电路输出的信号，将亮度调节指令转换为APFC电路2输出目标电压，采用自动控制算法处理目标电压值和实际输出电压值，计算出合理的控制量信号输出到控制电压调理电路；控制电压调理电输入端与MCU输出端相连接，输出APFC芯片规定的信号形式到APFC电路2。
高频逆变电路4，包括半桥逆变电路、谐振电路和异常保护电路，其中，半桥逆变电路输入端与APFC电路2输出端连接，输出端与谐振电路连接，为无极灯工作提供点火电压和高频信号；谐振电路输入端与半桥逆变电路输出端连接，输出端与灯泡相连接，具有选频的功能，为无极灯泡提供一定频率和幅值的高频电压信号；异常保护电路输入端与谐振电路的高频电压反馈端相连接，输出端与半桥逆变电路相连接，用于灯泡漏气、损坏、功率激增等异常保护。
本发明调节无极灯亮度的方法如下：
通过调节APFC电路2输出电压，控制高频逆变器输出功率，从而调节高频无极灯的亮度。电子镇流器采用负反馈的方式控制APFC电路2的输出电压。MCU控制器接收亮度调节指令，并转换为反应无极灯功率大小的APFC电路2目标输出值SV。
MCU控制器接收电压采样调理电路输出的信号，并转换为与目标值SV量纲相同的值PV，来反映APFC电路2的实际输出电压值。
MCU控制器采用PID控制算法，根据PV和SV的误差来计算输出控制量UV到控制电压调理电路得到APFC控制信号，从而实现对APFC芯片的控制，获得目标APFC电路2输出电压值，最后达到调节无极灯亮度的目的。
本发明的保护范围不限于实施例所列举的范围，本发明的保护范围以权利要求为准。

Claims (6)

1.一种闭环可控的调光无极灯电子镇流器，其特征在于：包括滤波整流电路（1），APFC电路（2），光控电路（3）和高频逆变电路（4）；其中，所述滤波整流电路（1）输入端连接市电，APFC电路（2）输入端连接滤波整流电路（1）的输出端，AFPC电路（2）的输出端分别与光控电路（3）的输入端和高频逆变电路（4）的输入端连接，所述光控电路（3）的输出端与APFC电路（2）的另一输入端即输出电压反馈连接，高频逆变电路（4）输出端连接到灯泡；所述光控电路（3）包括电压采样调理电路、MCU控制器和控制电压调理电路，电压采样调理电路的输入端与APFC电路（2）的输出端连接，电压采样调理电路的输出端与MCU控制器的输入端连接，MCU控制器的输出端与控制电压调理电路输入端连接，控制电压调理电路与APFC电路（2）的电压反馈端连接。
2.根据权利要求1所述的闭环可控的调光无极灯电子镇流器的调节无极灯亮度的方法，其特征在于包括下述步骤：
（1）MCU控制器接收无极灯调光指令；
（2）MCU控制器根据调光指令信号确定电子镇流器的输出功率，根据功率确定APFC电路（2）的输出电压目标值；
（3）MCU控制器接收电压采样调理电路的输出值，该输出值反映了APFC电路（2）的实际输出电压值，根据APFC电路（2）输出的目标值和实际值的误差，通过控制算法计算出控制量，并通过控制电压调理电路输出控制电压信号到执行机构APFC芯片，将APFC电路（2）输出电压控制到目标电压值；
（4）通过控制APFC电路（2）输出电压，控制高频逆变电路（4）输出的高频电压信号的幅度，从而控制电子镇流器的输出功率来调节灯泡亮度。
3.根据权利要求2所述的调节无极灯亮度的方法，其特征在于：所述步骤（4）中，采用反馈控制的方法来控制APFC电路（2）的输出电压幅度，其中：
电压采样调理电路采样APFC电路（2）输出的电压，提供反馈电压，输出到MCU控制器；
MCU控制器接收电压采样调理电路输出的信号，并通过调光控制策略输出控制量信号到控制电压调理电路；
控制电压调理电路接收MCU控制器输出的控制量信号，输出控制信号到APFC电路（2）中APFC芯片的电压反馈控制端，控制APFC电路（2）的输出电压幅值。
4.根据权利要求3所述的调节无极灯亮度的方法，其特征在于：所述的电压采样调理电路采样APFC电路（2）的输出电压，并调理为MCU控制器可接收电压范围的电压信号。
5.根据权利要求3所述的调节无极灯亮度的方法，其特征在于：所述步骤（1）中，MCU接收调光指令，并转换为反映亮度的电压量，接收电压调理电路输出的信号，采用合适的控制算法，输出一个控制量到控制电压调理电路。
6.根据权利要求3所述的调节无极灯亮度的方法，其特征在于：所述控制电压调理电路接收MCU输出的控制量信号，根据APFC电路（2）中的APFC芯片规定的反馈电压端电压标准，调理为APFC可以接收的电压信号，从而控制APFC电路（2）的输出电压。
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