CN1316855C - 具有sepic变换器的灯运行设备 - Google Patents

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Abstract

灯用的拥有实施为SEPIC变换器前置级的电子运行设备。通过以具有非连续性电流曲线的模式来运行的SEPIC变换器，可以将一种缓慢的微控制器采用于调节。

Description

具有SEPIC变换器的灯运行设备
技术领域
本发明从一种电子运行设备出发，它尤其是涉及调节电子运行设备前置级的实施。
背景技术
从文献WO96/03017(Krummel)中公开了用于灯运行的，拥有两级构造的一种电子运行设备。一个前置级由整流过的电网电压运行，并且提供一种直流电压。用此直流电压运行一个逆变器，此逆变器生成用于灯运行的，相对于电网电压的频率为高频的交流电压。前置级有以下的任务：为了将电网电流谐波降低到符合规范(IEC1000-3-2)的值，前置级必须修正电网方面的功率因数。此外前置级必须提供在很大程度上不受电网电压波动影响的一种直流电压。
在上述文献中将前置级实施为增压器(Hochsetzer)。这种很广泛的解决方案有这种优点，即它用少数几个元件可以满足要求，并且达到了相当高的效率。具有增压器的前置级却呈现以下的缺点：所提供的直流电压总是大于电网电压的最大值；它产生强烈的无线电干扰；接通电流是高的，并且为了调节需要一种调节器，此调节器要么模拟式工作，要么如果它数字化工作的话，则具有比电网频率高得多的扫描速率。最后的缺点有以下的背景：增压器是一种有时钟节拍的变换器。这意味着，它拥有其占空因数主要影响输入电流的一种开关。在占空因数之下一般表示开关接通的时间与开关断开的时间的比例。为了达到高的功率因数，必须按电网电压跟踪占空因数。
在前置级中很少广泛采用所谓的SEPIC变换器。在以下的文献中描述此SEPIC变换器：
R.Antonio等著：″作为电子镇流器用途中的功率因数修正级的升压、SEPIC和CUK布局的评价″，IEEE功率电子会议CIEP，墨西哥，1994。SEPIC变换器虽然需要较多的元件，可是能够避免上面所提及增压器的缺点。在上述文献中所描述的具有非连续电流曲线的模式在此起着重要的作用：在此模式下用恒定的占空因数在含有在SEPIC变换器中的开关上，可以实现导至一种符合规范的电网电流谐波的功率因数。
发明内容
本发明的任务在于提供按照以下技术方案的电子镇流器，这种电子运行设备以成本有利的方式利用SEPIC变换器的优点，以及操作这种电子镇流器的输入级的方法。
在上述文献中将一种模拟式调节器采用于输出电压的调节，和用于SEPIC变换器的功率因数的调定。按本发明将一种数字式调节器采用于SEPIC变换器的调节。此外上述的互相关联在调节主导市场的增压器时建议，在采用数字式调节器时这种调节器必须具有能够分辨电网频率的一种扫描。在此关联中在模拟式调节器之下理解为时间连续地读入和处理实际值的，并且输出调节值的一种调节器。数字式调节器时间离散地工作。仅在扫描区间位于其间的离散时刻上扫描实际值。同样在离散的时刻上进行一个新调节值的输出。因而产生了在其之内调节值为常数的调节区间。对于增压器已发规，扫描区间和调节区间必须小于电网频率周期的1％，以便满足上述有关规范的要求。
本发明利用SEPIC变换器的上述特性，使得在具有非连续性电流曲线的模式下在恒定的占空因数时能够达到足够好的功率因数。不按瞬间的电网电压来跟踪占空因数，而是仅仅调节SEPIC变换器的输出电压。不需要在区间中扫描短于电网频率周期1％的输出电压。调节区间，即占空因数在其中保持常数的时间，按本发明现在是至少像电网频率周期的1％那样长的。对于例如50Hz的电网频率因此得出至少0.2ms长的一个调节区间。
根据本发明的一种用于运行至少一个灯的电子镇流器，包括：输入级，用于接收整流的主电压并用于提供基本上直流(DC)的输出电压，所述主电压具有一个主频率，其中所述输入级包括：(a)一个SEPIC变换器，它以一个非连续电流分布的模式操作，所述SEPIC变换器包括一个具有控制电极的半导体开关；和(b)一个微控制器，用于控制所述SEPIC变换器，其中所述微控制器操作于：(i)在取样间隔对所述DC输出电压取样，该取样间隔至少是所述主频率的周期的1％长度；并且(ii)向所述半导体开关的控制电极提供信号，该信号具有随所述取样的DC输出电压而变化的占空比，以为所述DC输出电压提供一个预定的希望值。
根据本发明的一种用于控制运行至少一个灯的电子镇流器的输入级的方法，所述方法包括以下步骤：(i)提供一个SEPIC变换器，用于接收整流的主电压，其中所述主电压具有一个主频率；(ii)以一个非连续电流分布的模式操作所述SEPIC变换器，其中所述SEPIC变换器以一个占空比操作；和(iii)在各时间间隔改变所述SEPIC变换器的占空比，该时间间隔至少是所述主频率的周期的1％长度。
用于实施电子运行设备前置级的按本发明调节器的一种灵活解决方案，是一种市上通常的微控制器。因为按照本发明与增压器调节相比较仅要求长的扫描区间，所以可以选择一种成本有利的微控制器。
附图说明
图展示具有所连接灯的，和具有用由微控制器调节的按本发明前置级的一种电子运行设备。
具体实施方式
应借助一个实施例详述本发明。
以下通过分别跟随一个数字的字母C表示电容器，通过字母L表示电感，通过字母D表示二极管，和通过字母S表示开关。
周以其负接头位于机壳电位M上的已整流的电网电压V1给电子运行设备馈电。在已整流电网电压V1的正接头上连接了电感L1和开关S1的串联电路。S1是与机壳电位M连接的。它优先实施为半导体开关。在L1和S1的连接点上连接着电容C1和电感L2的串联电路。L2是与机壳电位M连接的。可以耦合L1和L2。因此在电网输电线上使所产生的无线电干扰降低。在C1和L2的连接点上连接着二极管D1和电容C2的串联电路。C2是与机壳电位M连接的。括号中的范围P表示电子运行设备的前置级。此前置级含有形成一个SEPIC变换器的元件L1，L2，C1，C2，S1和D1。SEPIC变换器在C2上提供用其给逆变器W馈送的一个直流电压。在逆变器W的输出端上连接了灯Lp。逆变器W优先实施为半桥逆变器。它含有灯Lp的耦合电路。
安排了一个微控制器UC用于调节前置级P。它在电位DC上扫描前置级P的输出电压，并且将具有一种占空因数的信号给到开关S1的控制电极G1上，此占空因数在电位DC上导至直流电压的一个所希望的额定值。按本发明以至少像电网频率周期1％那样长的扫描区间，通过微控制器UC进行电位DC的扫描。因此调节区间也至少像电网频率周期的1％那样长。
连接线路B位于微控制器UC和逆变器W之间。控制器UC也因此可以承担逆变器W的控制和调节任务。在成本有利的微控制器UC上这一点也尤其如此变为可能，即微控制器UC按本发明只须以长的扫描区间执行前置级P的调节任务。
本实施例只装备了一个灯。本发明却也可套用到具有多个灯的用途上。

Claims (2)

1.一种用于运行至少一个灯的电子镇流器，包括：
输入级，用于接收整流的主电压并用于提供基本上直流(DC)的输出电压，
所述主电压具有一个主频率，
其中所述输入级包括：
(a)一个SEPIC变换器，它以一个非连续电流分布的模式操作，所述SEPIC变换器包括一个具有控制电极的半导体开关；和
(b)一个微控制器，用于控制所述SEPIC变换器，其中所述微控制器操作于：
(i)在取样间隔对所述DC输出电压取样，该取样间隔至少是所述主频率的周期的1％长度；并且
(ii)向所述半导体开关的控制电极提供信号，该信号具有随所述取样的DC输出电压而变化的占空比，以为所述DC输出电压提供一个预定的希望值。
2.一种用于控制运行至少一个灯的电子镇流器的输入级的方法，所述方法包括以下步骤：
(i)提供一个SEPIC变换器，用于接收整流的主电压，其中所述主电压具有一个主频率；
(ii)以一个非连续电流分布的模式操作所述SEPIC变换器，其中所述SEPIC变换器以一个占空比操作；和
(iii)在各时间间隔改变所述SEPIC变换器的占空比，该时间间隔至少是所述主频率的周期的1％长度。
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