CN105188241A

CN105188241A - 一种电磁兼容性能优良的大功率hid电子镇流器

Info

Publication number: CN105188241A
Application number: CN201410234455.XA
Authority: CN
Inventors: 刘敏; 武青; 李能
Original assignee: HUBEI HUIWEI SCI&TECH CO Ltd
Current assignee: HUBEI HUIWEI SCI&TECH CO Ltd
Priority date: 2014-05-30
Filing date: 2014-05-30
Publication date: 2015-12-23

Abstract

一种电磁兼容性能优良的大功率HID电子镇流器，包括输入交流电源1，PFC升压拓扑电路3，高压直流母线5，高频变换输出电路6，HID灯泡7，直流控制电源8，其特征在于，还包括：一个多重滤波整流电路2，用于将输入交流电源转换为直流电源，同时隔离处理本发明设备与输入交流电源之间的电磁噪声，并将其直流电源输给PFC升压拓扑电路3和直流控制电源8；一个摆频控制电路9，利用内置的三角波发生器和PFC控制器，实现摆频控制，将得到的直流电源包络升压输出，破除定频PFC电路的强谐波噪声，获得均匀分布的弱噪声；一个高频吸收回路4，用于降低高压直流母线5上的高频谐波和直流纹波，提高输出的高压直流电源质量。

Description

一种电磁兼容性能优良的大功率HID电子镇流器

技术领域

大功率HID电子镇流器，又称驱动电源，是高压气体放电灯（HID）启动和正常工作的重要配件。本发明涉及一种电磁兼容性能优良的大功率HID电子镇流器，属于照明电器领域，可配套于高压钠灯、金卤灯、高压汞灯、镝灯等不同管电压的HID灯泡，用于城市路灯照明，高速公路照明，车站、码头、广场、体育场馆照明，以及工业照明、农业照明、商业照明等。

背景技术

HID是当前本照明领域内大功率照明的主光源，由于其高光效、高显色性、低色温等优点，在LED光源飞速发展的今天，仍以穿透性和舒适性好以及安全照明、节能照明等不可取代的特殊优点，成为本照明领域大规模照明的主体。但HID特点是需要高压启动和恒功率控制，必须有好的镇流器、触发器才能正常工作。大功率HID电子镇流器具有高功率因数、高流明系数、恒功率输出，具备多项安全保护功能以及便于控制，体积小等一系列优点，将逐步取代目前市场上传统的电感式镇流器，成为本照明领域的主流。

电子镇流器多为开关电源结构，电路中的谐波、噪声及辐射是不可避免的，因此，电子镇流器会对周围环境及网络造成电磁噪声污染，尤其是大功率电子镇流器，处于高频下工作，随着功率增大，频率提高，这种电磁噪声污染会剧烈增强；同时，若大批量电子镇流器聚在一起同时工作，这种电磁噪声污染则更为严重，对于解决HID电子镇流器电磁噪声污染问题，一直是业界十分关注，也十分头疼的问题。另一方面，HID电子镇流器也会处在一个电磁噪声污染的环境中工作，抑制其污染对自身的影响而维持正常工作，也是HID电子镇流器面临的问题。

为规范电磁环境，所有发达国家和一些发展中国家都制定了电气电子产品的电磁兼容性标准，我国也出台了一系列电气设备的电磁兼容标准，对电磁兼容性试验及其限值进行了规定。

所述电磁兼容性（ElectroMagneticCompatibility，简称EMC），其定义为“设备和系统在电磁环境中能正常工作且不对环境中任何事物构成不能承受的电磁骚扰的能力”，即首先该设备应能在一定的电磁环境下正常工作，具备一定的电磁抗扰度（EMS），同时该设备自身产生的电磁骚扰不能对其它电子产品产生过大的影响，即电磁骚扰（EMI），欧共体2004年发布EMC指令，规定所有电气电子产品必须通过EMC认证；美国联邦法典CFR47/FCCRules对EMC也提出严格要求，同时规定凡进入美国的电子类产品都需要进行电磁兼容性认证，即FCC（FederalCommunicationsCommission，美国联邦通信委员会）认证，并在FCCpart18中对电子镇流器EMC认证提出明确规定。

大功率HID电子镇流器销入美国市场，产品必须通过FCC认证。为了营造更好的电磁环境，自2013年以来，FCC提高了其产品的电磁兼容性标准，规定产品必须通过FCC18305：2014和FCC18307：2014新标准检测认证，标准提高以后，除本公司外，目前国内厂商尚无一家通过。

本企业生产的HID电子镇流器，是主销美国市场的产品，面对严峻的市场形势，为求企业生存和发展，必须尽快改变现有技术，突破EMC技术难点。

发明内容

本发明的目的是为提高大功率HID电子镇流器的EMC性能，并通过美国2014标准的FCC认证。为达到上述目的，本发明的构想是：采用多种技术手段，优化电路设计，通过合理配置EMI滤波参数，最大限度地去除电路中存在的共模、差模噪声；通过调整与电路工作频率相适应的的滤波参数，最大限度地降低电路的噪声；用摆频方式通过周期性变换电路工作频率，将电路中的定频强噪声均匀地分布成一定频率范围的弱噪声，从而实现本发明的目的。

本发明的技术方案是：本发明包括输入交流电源1，用于提供电路电源；PFC升压拓扑电路3，用于将干净的直流电源转变为高压直流电源；高压直流母线5，用于将优质的高压直流电源输给高频变换输出电路6，高频变换输出电路6将得到的高压直流电源转化为高频交流电源，供HID灯泡7工作；直流控制电源8，将从多重滤波整流电路2得到的直流电源经过调制，输出低压直流电源供PFC摆频控制电路9使用；其特征在于它还包括：一个与输入交流电源相连接的多重滤波整流电路2，用于将输入交流电源转换为直流电源，同时处理并多重隔离本发明设备与输入交流电源1之间的电磁干扰与电磁噪声，产生干净的直流电源并输出给PFC升压拓扑电路3和直流控制电源8使用；一个与直流控制电源8和PFC升压拓扑电路3相连接的PFC摆频控制电路9，它通过PFC升压拓扑电路3将多重滤波整流电路2输出的干净的直流电源包络升压输出高压直流电源，并通过高频吸收回路4传给直流母线5，同时利用其控制电路不断改变电路的开关频率，实现摆频控制，破除定频PFC控制电路的强谐波噪声，改变成一定范围均匀分布的弱噪声；一个与PFC升压拓扑电路3和高压直流母线5相连接的高频吸收回路4，用于降低高压直流母线上的高频谐波和直流纹波成分，提高高压直流母线5为后级电路输出的高压直流电源的质量。

本发明的有益效果是：采用多重滤波电路，有效滤除和隔离输入交流电源所产生的电磁骚扰及噪声；采用摆频PFC控制模式，有效降低电路的谐波噪声源；通过高频吸收回路，大幅度降低高压直流母线上的高频谐波和直流纹波；多种技术的优化组合，有效地实现本发明一种电磁兼容性能优良的大功率HID电子镇流器的优良的电磁兼容性能。本发明技术设计制造的产品，1000W大功率HID电子镇流器，其EMC性能达到国内领先水平，并于近期首家通过了美国权威机构NorthwestEMC的传导及辐射FCC认证测试，取得了产品出口美国市场的必要技术资质。

附图说明

图1为本发明的电原理框图。

图2为本发明多重滤波整流电路原理示意图。

图3为本发明PFC摆频控制电路电原理拓扑示意图。

具体实施方式

图1所示，一种电磁兼容性能优良的大功率HID电子镇流器，它由输入交流电源1，多重滤波整流电路2，直流控制电源8，PFC摆频控制电路9，PFC升压拓扑电路3，高频吸收回路4，高压直流母线5，高频变换输出电路6及HID灯泡7组成，输入交流电源1，电压可以是75至275VAC，频率50/60Hz，多重滤波整流电路2将输入交流电源1转换为直流电源，同时处理并多重隔离本发明设备与输入交流电源1之间的电磁干扰与电磁噪声，将干净的直流电源输出给PFC升压拓扑电路3和直流控制电源8，直流控制电源8并接于多重滤波整流电路2之后，它将干净的直流电源经过开关调制，产生用于系统控制的低压直流电源，供整个电路控制系统使用；PFC升压拓扑电路3在PFC摆频控制电路9的控制下，将从多重滤波整流电路2得到的干净的直流电源包络升压输出高压直流电源，经过高频吸收回路4传给高压直流母线5，降低高压直流母线5上的高频谐波和直流纹波成分，高压直流母线5为高频变换输出电路6提供高质量高压直流电源，高频变换输出电路6将优质高压直流电源变换为适合HID正常工作用的高频交流电源，并输送给HID灯泡7使用。

图2所示的多重滤波整流电路，10为高频滤波器，11为安规电路，12为EMI滤波器，13为整流滤波电路，高频滤波器10与输入交流电源1、安规电路11相连接，处在本发明设备的最前端，用于将HID传导的高频谐波噪声隔离在本发明的HID电子镇流器内部，防止其高频谐波噪声污染电网；安规电路11用于对本发明设备进行安全防护；与安规电路11相连接的EMI滤波器12，用于有效滤除电路上的低频噪声，同时将两次滤波处理后的输入交流电源输送给整流滤波电路13，整流滤波电路13将输入交流电变换为直流电，并再次滤波处理后分别输送给直流控制电路8和PFC升压拓扑电路3使用，经过多重滤波整流电路，有效地控制减少电磁噪声，输出干净的直流电源。

图3所示的PFC摆频控制电路9，直流控制电源8将从整流滤波电路13得到的干净的直流电源经过开关调制变换为低压直流电源供整个系统的控制电路使用，并分别输送给PFC控制器和三角波发生器，PFC摆动控制电路9内置有三角波发生器和PFC控制器，三角波发生器从直流控制电源8获得低压直流控制电源，产生三角波电压，PFC控制器的工作频率随三角波发生器输出的三角波电压变换，其电压升高频率提高，电压降低频率下降，通过不断随三角波发生器输出电压变化而变换的PFC摆频控制电路9的开关频率，来达到破除定频PFC控制电路的强谐波噪声，并将其改变为一定范围均匀分布的弱噪声，从而达到降低PFC开关电路的谐波噪声强度，本发明PFC摆频控制电路9所述的三角波发生器，输出作为PFC控制器工作频率基准的电压基准信号，所述的PFC控制器实现PFC控制，给出PFC拓扑电路的开关控制信号，并实时监测PFC拓扑电路的电流及电压控制参数，以保证PFC的工作及保护。

本发明所述高频吸收回路4，是高电压、大容量的高频吸收电路，它泄放掉PFC拓扑电路输出的高压直流电源中的高频谐波成分，同时，最大限度地滤除高压直流电源中的纹波成分，安装于PFC升压拓扑电路3和高压直流母线5之间。

Claims

1.一种电磁兼容性能优良的大功率HID电子镇流器，包括输入交流电源（1），用于提供电路电源；PFC升压拓扑电路（3），用于将干净的直流电源转变为高压直流电源；高压直流母线（5），用于将优质的高压直流电源输给高频变换输出电路（6），高频变换输出电路（6）将得到的高压直流电源转化为高频交流电源，供HID灯泡（7）工作；直流控制电源（8），将从多重滤波整流电路（2）得到的直流电源经过调制，输出低压直流电源供PFC摆频控制电路（9）使用；其特征在于它还包括：一个与输入交流电源相连接的多重滤波整流电路（2），用于将输入交流电源转换为直流电源，同时处理并多重隔离本发明设备与输入交流电源（1）之间的电磁干扰与电磁噪声，产生干净的直流电源并输出给PFC升压拓扑电路（3）和直流控制电源（8）使用；一个与直流控制电源（8）和PFC升压拓扑电路（3）相连接的PFC摆频控制电路（9），它通过PFC升压拓扑电路（3）将多重滤波整流电路（2）输出的干净的直流电源包络升压，输出高压直流电源，并通过高频吸收回路（4）传给直流母线（5），同时利用其控制电路不断改变电路的开关频率，实现摆频控制，破除定频PFC控制电路的强谐波噪声，将改变成一定范围均匀分布的弱噪声；一个与PFC升压拓扑电路（3）和高压直流母线（5）相连接的高频吸收回路（4），用于降低高压直流母线上的高频谐波和直流纹波成分，提高高压直流母线（5）为后级电路输出的高压直流电源的质量。

2.根据权利要求1所述的一种电磁兼容性能优良的大功率HID电子镇流器，其特征在于：多重滤波整流电路（2）由高频滤波器（10），安规电路（11），EMI滤波器（12），整流滤波电路（13）组成，高频滤波器（10）与输入交流电源（1）、安规电路（11）相连接，处在本发明设备的最前端，用于将HID传导的高频谐波噪声隔离在本发明的HID电子镇流器内部，防止其高频谐波噪声污染电网；安规电路（11）用于对本发明设备进行安全防护；与安规电路（11）相连接的EMI滤波器（12），用于滤除电路上的低频噪声，同时将两次滤波处理后的输入交流电源输送给整流滤波电路（13），整流滤波电路（13）将输入交流电变换为直流电，并再次滤波处理后分别输送给直流控制电路（8）和PFC升压拓扑电路（3）使用，经过多重滤波整流电路，有效地控制减少电磁噪声，输出干净的直流电源。

3.根据权利要求1所述的一种电磁兼容性能优良的大功率HID电子镇流器，其特征在于：PFC摆频控制电路（9），内置有三角波发生器和PFC控制器，由直流控制电源（8）低压直流供电，三角波发生器从直流控制电源（8）获得低压直流电源，产生三角波电压，PFC控制器的工作频率随三角波发生器输出的三角波电压变换，其电压升高频率提高，电压降低频率下降，通过不断随三角波发生器输出电压变化而变换的PFC摆频控制电路（9）的开关频率，来达到破除定频PFC控制电路的强谐波噪声，并将其改变为一定范围均匀分布的弱噪声，从而达到降低PFC开关电路的谐波噪声强度，本发明PFC摆频控制电路（9）所述的三角波发生器输出作为PFC控制器工作频率基准的电压基准信号，所述的PFC控制器实现PFC控制，给出PFC拓扑电路的开关控制信号，并实时监测PFC拓扑电路的电流及电压控制参数，以保证PFC的工作及保护。

4.根据权利要求1所述的一种电磁兼容性能优良的大功率HID电子镇流器，其特征在于：所述高频吸收回路（4），是高低压、大容量的高频吸收回路，它泄放掉PFC拓扑电路输出的高压直流电流中高频谐波成分，同时最大限度地滤除高压直流电源中的纹波成分，安装于PFC升压拓扑电路（3）和高压直流母线（5）之间。