CN1340287A - 电路装置 - Google Patents
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Abstract
在用于并行操作两个或多个放电灯的电路装置中,包括在该谐振负载电路中的一个变压器,这些灯的每一个是该灯与电容器的串联装置的部分,选择该工作频率低于在该负载电路中的电压与电流之间的相移为最小时的频率。在工作中,在该负载电路中的电流幅度较低,故使在该负载电路中的功率耗散也很低。
Description
本发明涉及一种用于对放电灯进行点火和供电的电路装置,包括:
倒相器,用于从直流电源电压产生频率为f的高频输出电压,设有用于连接供给直流电压的DC电源的倒相器输入端,和倒相器输出端;
谐振电路,连接到该倒相器输出端,并包括第一电感元件和第一电容元件的串联装置;
负载电路,与该第一电容元件并联,包括具有初级绕组和次级绕组的变压器,装有灯连接端与第二电容元件的串联装置,并与该第二绕组并联。
从US5781418中可知道这类电路装置。该已知的电路装置通常装有一组灯电路,每个与该次级绕组并联,并由电容元件和灯连接端的串联装置构成。选择该已知电路装置的标准使得,在灯工作期间,横跨该变压器的次级绕组的电压具有比每个灯两端的电压幅度显著高的幅度。在灯工作期间,当从相关的灯电路中去掉一个放电灯时,该次级绕组两端的这个电压几乎不变。在这个放电灯点火之前将另一个放电灯置入该相关的电路时,则在这个放电灯两端的电压幅度等于该次级绕组两端的电压幅度。在这个电压的影响之下,放在该电路中的该新的放电灯实际上立即点火。在点火以后,该放电灯,并从而与其串联的电容元件传送电流。这样来标定每个灯电路,即使得在该放电灯的工作期间,在该电容元件两端的电压幅度明显大于该放电灯两端的电压幅度。因此这种已知电路装置的第一个显著优点是,在该电路装置的工作期间由该电路装置供电的放电灯可以更换。第二个优点是,如果由于故障一个放电灯不再传输电流,该其它放电灯继续稳定地工作。然而,该已知电路装置的缺点是,以给定的灯功率损耗,在该倒相器中和在该谐振电路中的电流幅度比较高,故损耗较大。
本发明的目的是提供一种对放电灯供电的电路装置,其中在工作期间,在该谐振电路和该倒相器中只产生比较少的损耗,而同时保持上述的优点。
根据本发明,在开始段落描述的这类电路装置的特征在于,在灯的稳定工作期间频率f具有比f的最小值更低的值,对此在该谐振电路中的电流与该谐振电路两端的电压之间的相移是最小的。
通常认为在开始段落所述的电路装置在该谐振电路中的电流与该谐振电路两端的电压之间较低的相移上,在该倒相器中将产生较大的功率耗散。这个作为频率f的函数的相移对于频率f的最小值具有一个最小值。如果将工作频率选择近似为f的最小值,则在该倒相器中的功率耗散比较高。通过将该电路装置的工作频率选择为明显高于f的最小值或明显低于f的最小值就可很好地避免这个高的功率耗散。在该已知的电路装置中,将该电路装置的工作频率选择在比f的最小值高的值上。这种选择与这样的事实有关。即,在它进入工作之后该已知电路装置立即在一个明显高于灯稳定工作的频率的频率上振荡。接着,在给定的时间间隔该频率减小到稳定灯工作的值。在该频率的这个减小期间,在点火之前该放电灯两端的电压的幅度增加。因为在稳定灯工作的情况下该频率明显高于f的最小值,故在该频率的减小期间避免了在该倒相器中的高功率耗散。然而,在根据本发明的电路装置中,该稳定工作频率低于f的最小值。事实上,将该稳定工作频率选择在比f最小值低得多的值上,以避免在该倒相器中的高功率耗散。已发现,在这些情况和在相等灯功率之下,在该倒相器和该谐振电路中的电流比对于明显高于f最小值的频率具有一个明显低的幅度,正如在该已知电路装置中所用的。结果,使在该倒相器和该谐振电路中的功率耗散比较低。
在根据本发明的电路装置的最佳实施方案中,该倒相器还设有一个电路部分I,用于在该电路装置进入工作后提升该频率f的值。在该电路装置的这个最佳实施方案进入工作状态后,该工作频率就具有较低值。在该工作频率的这个较低值上,连接到该电路装置的放电灯两端的电压是较低的,故使该放电灯不点火。例如,通过在第一时间间隔期间将该工作频率保持在这个较低的值上,可以将该放电灯的电极预热。(如果该电路装置包括用于加热该电极的装置)。随后,在第二时间间隔期间该频率升到在稳定灯工作上的值。在这个增加期间,在点火之前在该放电灯两端的电压逐渐增加。已发现,在这种点火模式中该放电灯具有比较长的寿命,特别是将该电极预热时。因为在整个第二时间间隔该频率明显低于f最小值,故在这个第二时间间隔中在该倒相器中没有较高的功率耗散。
对于根据本发明电路装置的实施方案得到了满意的结果,其中该倒相器设有:
—两个开关元件的串联装置;
—连接到这些开关元件的控制电路,以频率f使该开关元件交替地导通和不导通,且其中该电路部分I构成该控制电路的部分。
对于其中还包括下述部件的该电路装置的那些实施方案发现了更为明显的满意结果,即包括:
—整流器装置,具有:连接到该倒相器输入端的整流器输出端;和连接端,用于连接到从AC电源电压产生DC电源电压的AC电源的端点;
—缓存器电路,包括一个第三电容元件并互连这些倒相器输入端;
—第一反馈电路,包括第一单向元件与第二单向元件的串联装置,并连接整流器输出端到倒相器输入端;和
其中该开关元件的公共点经过第一电感元件和经过负载电路连接到第一和第二单向元件的公共点。可从该AC电源对这些实施方案供电。没有补偿措施,该第三电容元件的存在将显著地减少该电路装置的功率因数。然而,通过功率反馈可将这个影响补偿到相当大的程度,这种功率反馈在本实施方案中是由第一反馈电路,谐振电路和负载电路实现的。已发现其优点是将该第二单向元件与包括第四电容元件的电容电路并联。因为该第一反馈电路被包括第三单向元件和第四单向元件的串联装置的第二反馈电路分路,并且该第三和第四单向元件的公共点被连到该谐振电路的一端,故可改善在这些实施方案中的功率反馈。在这些实施方案中的功率反馈是由第1~4单向元件,负载电路和该谐振电路实现的。好像是通过调整在该谐振电路中的电流与在该负载电路中的电流之间的相位差可以最佳化该功率反馈。通过选定变压器和灯电路的组件可调整这个相位差。这个选择确定了变压器和灯电路的组件的阻抗。更具体地,通过适当地选择该变压器的磁感可调整这个阻抗。
通过下面参考实施例的描述,本发明的这些和其它方面将更加清楚。在图中:
图1概略地表示根据本发明电路装置的第一实施方案,具有连接到其上的两个放电灯;
图2表示与图1所示的实施方案一起的该谐振电路和该负载电路的作为频率f的函数的总的阻抗;
图3表示作为频率f函数的在图1中所示的电路装置的谐振电路中的电流与该谐振电路两端的电压之间的相移;和
图4概略地表示根据本发明电路装置的第二实施方案,具有连接到其上的两个放电灯。
在图1中,标号K3和K4表示用于连接到AC电源的连接端。连接端K3和K4构成了由二极管D5-D8组成的二极管桥路的输入端。在这个实施方案中,该二极管桥路构成了整流器装置。用于从AC电源电压产生DC电源电压。该二极管桥路的整流器输出端K5和K6分别连到倒相器输入端K1和K2。倒相器输入端K1和K2被构成本实施方案中的第三电容元件和缓存器电路的电容C3连接。电容C3与开关元件S1和S2的串联装置并联。开关元件的各个控制电极连接到电路部分SC的各个输出。在这个实施方案中,电路部分SC构成一种控制电路,用于以频率f交替地使开关S1和S2导通和不导通。该控制电路包括一个电路部分I,用于在该电路装置进入工作后提升该频率f的值。开关元件S1和开关元件S2的公共点N1和远离N1的开关元件S2的末端N2构成了这个实施方案中的倒相器输出。通过电容Cdc,线圈L1和电容C1的串联装置将该倒相器输出端N1和N2互连。在这个实施方案中,线圈L1和电容C1分别构成了第一电感元件和第一电容元件。Cdc是隔直电容,相对于电容C1具有比较高的电容值。电容C1与变压器T的主绕组Lprim并联。Lsec是次绕组,构成变压器T的一部分,磁耦合到主绕组Lprim。次绕组Lsec与电放电灯La1和电容器C2的串联装置构成的第一灯电路和由放电灯La2和电容器C2’的串联装置构成的第二灯电路并联。在这个实施例中,两个电容器C2和C2’的每一个构成一个第二电容元件。放电灯La1和La2,电容器C2和C2’及变压器T一起构成了与电容器C1并联的负载电路。
图1中所示实施方案的操作如下:
如果将连接端K3和K4连接到供给AC电源电压的电源。由该二极管桥路将这个电源电压整流为具有基本上恒定幅度的DC电压,供给电容器C3的两端。电路部分SC使开关元件S1和S2以频率f交替地导通和不导通。结果,将以频率f的幅度等于电容器D3两端电压幅度的基本上的方波电压供给两个开关元件的该公共点N1。在这个基本上为方波电压的影响下,以频率f的交流流过该谐振电路和该负载电路。在该电路装置进入工作后,该频率f就有一个较低的值。以这个较低的值,使灯La1和La2两端的电压比较低,故使它们不点火。在第一时间间隔可保持该频率f的这个较低值。在这个第一间隔中,利用预热该电极的装置(未示出)可预热该灯的电极。然而,也可将该第一时间间隔选择为基本上等于0。接着,在第二时间间隔提升该频率f的值。在该频率的这个增加期间,在这些灯点火之前,这些灯两端的电压幅度增加。在该增加期间,对于所覆盖频率范围的每一值,在该谐振电路中的电流与在输出端N1上的电压之间的相移高得足以避免在该倒相器中的比较大的功率耗散。该频率f的最高值是在稳定的灯工作期间由该电路部分SC保持的值。这个频率低于该谐振电路中的电流与该谐振电路两端的电压之间的相移为最小时的频率。结果,在该谐振电路中的电流具有比较低的幅度,使得在该倒相器和该谐振电路中的功率耗散比较低。
应注意,可以利用这种方式来选择该负载电路,以使在稳定工作频率上的该阻抗为近似欧姆性的。更具体地,通过这种变压器结构可实现这个选择,即其磁感具有其负载电路的阻抗为欧姆性的一个值。
在图2中,将该工作频率f以对数表示在水平轴上。将图1中所示的电路装置的输入阻抗Zin用对数的任意单位表示在垂直轴上。在水平轴上所示的频率f1和f2,由该电路装置供电的放电灯的功率损耗是相等的。在这时,f1用作在该已知电路装置中的工作频率,而f2用作在本发明的电路装置中的工作频率。然而,可以看出该电路装置的输入阻抗Zin在频率f2时明显高于在频率f1,使得在该倒相器和该谐振电路中的功率耗散在频率为f2时明显的低。
在图3中,将该工作频率f以对数表示在水平轴上。将通过如图1中所示的电路装置的该谐振电路的电流与该谐振电路两端的电压之间的相移以度表示在垂直轴上。同样如图2,将频率f1和f2表示在水平轴上。可以看出,对于在频率f2与f1之间工作频率值的大部分,该相位差是如此之小,使得在该倒相器中产生明显的功率耗散。
图4中所示的实施方案部分地对应于图1中所示的实施方案。由同样的标号表示对应的部件和电路部分。在图4所示的实施方案中,提供了双功率反馈。由四个二极管D1-D4,谐振电路和负载电路实现这个双功率反馈。在这个实施方案中,二极管D1-D4构成第1-4单向元件。通过二极管D1和D2的串联装置将整流器输出端K6连接到倒相器输入端K2。在这个实施例中,二极管D1和D2的该串联装置构成第一反馈电路。将两个开关元件S1和S2的公共点N1经过第一电感元件和该负载电路连接到二极管D1和D2的公共点。二极管D2与电容C4并联,在这个实施方案中,后者构成一个电容电路和一个第四电容元件。二极管D1和D2的这个串联装置与二极管D3和D4的串联装置并联。这个串联装置构成这个实施方案中的第二反馈电路。将由远离线圈L1的电容器C1一侧构成的该谐振电路的一端连接到二极管D3和D4的公共点。
图4中所示实施方案的操作大都与图1中所示的实施方案对应。其双功率反馈如下进行操作。因为在该电路装置的工作期间频率为f的交流流过该谐振电路和该负载电路,将频率为f的脉冲电压提供在二极管D1和D2的公共点上,和二极管D3和D4的公共点上。由于这些脉动电压的提供,当该AC电源电压的瞬时幅度低于电容器C3两端的电压幅度时,该电路装置从该AC电源吸收电流。由于该双功率反馈的这个操作,图4中所示的该电路装置具有比较高的功率因数,且由该电路装置引起的谐波失真总的量(THD)较低。通过调整在该谐振电路中的电流与该负载电路中的电流之间的相移可将该功率反馈最佳化。更具体地,通过适当地选择该变压器的磁感可影响这个相移。发现,图4中所示的电路装置的许多实际实施方案的功率因数为高于0.9,而THD小于10%。
Claims (6)
1.一种用于对放电灯点火和供电的电路装置,包括:
—一个倒相器,用于从DC电源电压产生频率为f的高频输出电压,设有用于连接供给DC电源电压的DC电源的倒相器输入端,和倒相器输出端;
—一个谐振电路,连接到该倒相器输出端,包括第一电感元件和第一电容元件的串联装置;
—一个负载电路,与第一电容元件并联,包括具有主绕组和次绕组的一个变压器,和一个设有灯连接端与第二电容元件的串联装置的灯电路,与该项绕组并联;
其特征在于,在稳定的灯操作期间该频率f具有的值低于在该谐振电路中的电流与该谐振电路两端的电压之间的相移为最小时的f最小值。
2.根据权利要求1的电路装置,其中该倒相器还设有一个电路部分I,用于在该电路装置进入工作后提升该频率f的值。
3.根据权利要求1或2的电路装置,其中该倒相器设有:
—两个开关元件的串联装置;
—控制电路,连接到这些开关元件,用于使这些开关元件以频率f交替地导通和不导通,且其中该电路部分I构成该控制电路的一部分。
4.根据权利要求3的电路装置,其中该电路装置还包括:
—整流器装置,具有连接到该倒相器输入端的整流器输出端,和连接端,用于连接到从AC电源电压产生DC电源电压的AC电源的端点;
—缓存器电路,包括第三电容元件,并互连该倒相器输入端;
—第一反馈电路,包括第一单向元件与第二单向元件的串联装置,连接整流器输出端到倒相器输入端;和
其中将这些开关元件的公共点经过第一电感元件和负载电路连接到该第一和第二单向元件的公共点。
5.根据权利要求4的电路装置,该第二单向元件与包括第四电容元件的电容电路并联。
6.根据权利要求5或6的电路装置,其中,第一反馈电路与包括第三单向元件和第四单向元件的串联装置的第二反馈电路并联,第三和第四单向元件的公共点连到该谐振电路的一端。
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Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
C06 | Publication | ||
PB01 | Publication | ||
C10 | Entry into substantive examination | ||
SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
C12 | Rejection of a patent application after its publication | ||
RJ01 | Rejection of invention patent application after publication |