CN201957315U

CN201957315U - 太阳能电源八推挽振荡高压钠灯

Info

Publication number: CN201957315U
Application number: CN2011201101232U
Authority: CN
Inventors: 阮树成
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 2011-04-03
Filing date: 2011-04-03
Publication date: 2011-08-31
Anticipated expiration: 2021-04-03

Abstract

本实用新型涉及电子技术领域，是一种太阳能电源八推挽振荡高压钠灯。包括由太阳能电池阵列、过压检测控制器、欠压检测控制器、电压配接器、蓄电池组成的太阳能电源和逆变器与灯管，还包括逆变器由调频信号发生器、八个推挽振荡器，七个相加耦合器、灯管电路及过载检测保护电路组成，八推挽振荡功率合成调频抑制“声共振”灯光闪烁，输出功率接入灯管电路产生稳定的高光效，本实用新型电路独特、高效，广泛用于汽车、火车、船只无交流市电或供电不便的场合大功率高压钠灯照明。

Description

太阳能电源八推挽振荡高压钠灯

技术领域

本实用新型涉及电子技术领域，具体是一种太阳能电源八推挽振荡高压钠灯。

背景技术

汽车、火车、船只太阳能电源供电的高压钠灯HID，光电转换效率高，可产生强光照明，适于车船内外照明，如汽车前灯照明。高压钠灯是一种高强度气体放电发光，工作电压在数百伏，点火启动电压通常在3KV以上才能引燃。太阳能直流低压电源供电高压钠灯电子核心是一个DC-AC逆变器。灯负载功率在25W左右时，采用大功率三极管或MOS场效应管推挽振荡方式工作，获取较好的效果。但是，高压钠灯功率都较大，驱动电流相应较大，这时逆变器功率器件功耗急剧增大，由于车船内部空间所限散热器体积不能做大发热升温很高会烧坏元器件，不能正常工作。此外，高压钠灯高频电源供电极易产生“声共振”灯光闪烁，灯管内压力波脉冲从管壁反射与高频电流谐波相位相同时形成驻波，导致放电电弧不稳定灯光闪烁，对人眼产生晕眩。

发明内容

本实用新型的目的是提供太阳能电源供电，拖动大功率灯负载的一种太阳能电源八推挽振荡高压钠灯。

本实用新型技术解决方案为：包括由太阳能电池阵列、过压检测控制器、欠压检测控制器、电压配接器、蓄电池组成的太阳能电源和逆变器与灯管，还包括逆变器由调频信号发生器、八个推挽振荡器、七个相加耦合器、灯管电路及过载检测保护电路组成，七个相加耦合器分为第一相加耦合器、第二相加耦合器、第三相加耦合器、第四相加耦合器、第五相加耦合器、第六相加耦合器、第七相加耦合器，八个推挽振荡器分为推挽振荡器6a、推挽振荡器6b、推挽振荡器6c、推挽振荡器6d、推挽振荡器6e、推挽振荡器6f和推挽振荡器6g、推挽振荡器6h，分别由八个铁氧体磁性变压器T1、T2、T3、T4和T5、T6、T7、T8初级电感并联电容为谐振回路，其电感中心抽头经高频扼流电感和旁路电容接入太阳能电源，调频信号发生器电源端接入太阳能电源，谐振回路两端分别并接两个大功率振荡管集电极，发射极串联电阻接地，谐振回路两端还并联交叉耦合对管基极电阻静态偏置和电容正反馈构成推挽振荡器，两个大功率振荡管基极并接控制信号接口管集电极，接口管基极、集电极接电压负反馈偏置电阻，发射极接地，推挽振荡器6a和推挽振荡器6b输出功率由铁氧体磁性变压器T1、T2次级电感反相接入第一相加耦合器初级电感一阶功率合成，推挽振荡器6c和推挽振荡器6d输出功率由铁氧体磁性变压器T3、T4次级电感反相接入第二相加耦合器初级电感一阶功率合成，推挽振荡器6e和推挽振荡器6f输出功率由铁氧体磁性变压器T5、T6次级电感反相接入第三相加耦合器初级电感一阶功率合成，推挽振荡器6g和推挽振荡器6h输出功率由铁氧体磁性变压器T7、T8次级电感反相接入第四相加耦合器初级电感一阶功率合成，第一相加耦合器和第二相加耦合器次级电感反相接入第五相加耦合器初级电感二阶功率合成，第三相加耦合器和第四相加耦合器次级电感反相接入第六相加耦合器初级电感二阶功率合成，第五相加耦合器和第六相加耦合器次级电感反相接入第七相加耦合器初级电感三阶功率合成，次级电感升压接入灯管电路，调频信号发生器输出接入推挽振荡器6h接口管，由振荡管极间电容调制振荡频率抑制灯光闪烁，过载检测保护电路由灯负载电流经磁环电感感生电压二极管检波，检测电压接入接口管控制振荡管；

其中，调频信号发生器由运算放大器A1、A2与电阻、电容构成自激多谐振荡器和有源带通滤波器，A1偏置电阻和反馈电阻取值相同，电容充放电时间相同，构成对称翻转的自激多谐振荡器，A2由电阻、电容RC单T选频网络构成负反馈式有源带通滤波器，A1输出信号经A2有源带通滤波接入推挽振荡器6h接口管，由振荡管极间电容调制振荡频率抑制灯光闪烁；

灯管电路经电容串接灯管接入第七相加耦合器次级电感，并经限流电阻接双向可控硅阳极，另由电阻对电容充电连接双向触发二极管触发双向可控硅门极，双向可控硅阳极和阴极并接在与放电电容串联的脉冲点火变压器初级线圈，脉冲点火次级线圈接灯管，双向可控硅阴极、充电电容和脉冲点火线圈初级、次级连接点接入第七相加耦合器次级电感接地端；

太阳能电源过压检测控制器由运算放大器A3同相输入端接稳压二极管基准电压，反相输入端接蓄电池电压，输出经三极管电流放大接继电器线圈，常闭触点切换太阳能电池阵列充电过压控制；欠压检测控制器由运算放大器A4反相输入端接稳压二极管基准电压，同相输入端接蓄电池电压，输出经三极管电流放大接继电器线圈，常开触点切换太阳能电池阵列放电欠压控制。

本实用新型产生积极效果是：太阳能电源供电八推挽振荡三阶功率合成调频抑制灯光闪烁，获取大功率灯负载高光效，阻容交叉耦合八推振荡功率合成不仅高效，振荡十分强烈，偶次谐波相互抵消，降低逆变功率器件功耗，广泛用于没交流电源或供电不便的场合照明。

附图说明

图1本实用新型技术方案原理方框图

图2推挽振荡器电路

图3八推振荡功率合成及过载检测保护电路

图4调频信号发生器电路

图5灯管电路

图6太阳能电源过压和欠压检测控制器电路

具体实施方法

参照图1、2、3(图2以推挽振荡器6a电路为例，其余推挽振荡器电路均相同)和图6，本实用新型具体实施方法和实施例：包括由太阳能电池阵列1a、过压检测控制器1b、欠压检测控制器1c、电压配接器1d、蓄电池E组成的太阳能电源1和逆变器与灯管，还包括逆变器由调频信号发生器2、八个推挽振荡器6、七个相加耦合器5、灯管电路4及过载检测保护电路3组成，七个相加耦合器5分为第一相加耦合器5a、第二相加耦合器5b、第三相加耦合器5c、第四相加耦合器5d、第五相加耦合器5e、第六相加耦合器5f、第七相加耦合器5g，八个推挽振荡器6分别为推挽振荡器6a、推挽振荡器6b、推挽振荡器6c、推挽振荡器6d、推挽振荡器6e、推挽振荡器6f和推挽振荡器6g、推挽振荡器6h，分别由八个铁氧体磁性变压器T1、T2、T3、T4和T5、T6、T7、T8初级电感L1并联电容C3为谐振回路，其电感中心抽头经高频扼流电感L2和旁路电容C5接入太阳能电源1，调频信号发生器2电源端接入太阳能电源1，谐振回路两端分别并接两个大功率振荡管Q1、Q2集电极，发射极串联电阻R3、R6接地，谐振回路两端还并联交叉耦合到对管基极电阻R1、R2静态偏置和电容C1、C2正反馈构成推挽振荡器，两个大功率振荡管Q1、Q2基极并接控制信号接口管Q3、Q4集电极，Q3、Q4基极、集电极接电压负反馈偏置电阻R4、R5，发射极接地，推挽振荡器6a和推挽振荡器6b输出功率由铁氧体磁性变压器T1、T2次级电感反相接入第一相加耦合器5a初级电感一阶功率合成，推挽振荡器6c和推挽振荡器6d输出功率由铁氧体磁性变压器T3、T4次级电感反相接入第二相加耦合器5b初级电感一阶功率合成，推挽振荡器6e和推挽振荡器6f输出功率由铁氧体磁性变压器T5、T6次级电感反相接入第三相加耦合器5c初级电感一阶功率合成，推挽振荡器6g和推挽振荡器6h输出功率由铁氧体磁性变压器T7、T8次级电感反相接入第四相加耦合器5d初级电感一阶功率合成，第一相加耦合器5a和第二相加耦合器5b次级电感反相接入第五相加耦合器7e初级电感二阶功率合成，第三相加耦合器5c和第四相加耦合器5d次级电感反相接入第六相加耦合器5f初级电感二阶功率合成，第五相加耦合器5e和第六相加耦合器5f次级电感反相接入第七相加耦合器5g初级电感三阶功率合成，次级电感升压接入灯管电路4，调频信号发生器2输出信号经电容C4、电阻R7、R10接入推挽振荡器6h接口管，由振荡管Q1、Q2极间电容调制振荡频率抑制灯光闪烁。

过载检测保护电路3由灯负载电流经磁环电感L3感生电压二极管VD3检波，检测电压经电容滤波C6、电阻R18，限流电阻R8、R9接入接口管Q3、Q4控制振荡管Q1、Q2，当灯管接触不良或灯负载短路产生大电流，过载检测电压使Q3、Q4饱和导通，Q1、Q2截止停振，起保护作用。二极管VD1、VD2防止高反压击穿振荡管。

阻容交叉耦合推挽振荡器实际是输出直接连到输入的LC选频两级放大器，两个大功率振荡管Q1、Q2轮流处于饱和与截止，以零静态电流半个周期导通，振荡十分强烈，集电极电流相位相反三阶和高阶奇次谐波为零，不仅高效，并具有偶次谐波相互抵消，降低逆变功率器件热功耗，为此，更低抑制在谐振电感中心抽头馈接电源串入高频扼流电感和旁路电容，使灯负载输出为纯正弦波。

通用大功率三极管构成推挽振荡输出功率匹配30W左右的灯管，要求更大输出功率，例如匹配200W灯负载时，仅几只器件直接并联运用不能令人满意，采用八推挽振荡功率合成效果显著，其输出功率叠加能满足技术要求，通过七个相加耦合器分别将八推振荡输出功率相互反相激励功率合成，升压引燃大功率灯管发光。平衡电阻R11、R12、R13、R14、R15和R16、R17在功率合成的两个电流相等时，无功率损耗。

图4，调频信号发生器由运算放大器A1为多谐振荡器，偏置电阻R19、R20和负反馈R21、R22取值相同，电容C7充、放电时间相同，输出对称方波，经运算放大器A2与电阻R23、R24、R25和电容C8、C9组成负反馈RC单T选频网络有源带通滤波器滤除高次谐波，输出低频正弦波接入推挽振荡器6h接口管Q3、Q4，由振荡管Q1、Q2极间电容调制振荡频率，低频正弦波围绕振荡中心频率不断变化，灯电弧无法形成驻波共振点，避免“声共振”灯光闪烁。

图5，灯管电路在启动开灯的瞬间第七相加耦合器5g次级电感高压，由电容C10、电阻R26对电容C11充电使双向触发二极管VD4导通，进而触发双向可控硅VS1门极使其导通，电流经限流电阻R27、放电电容C12和脉冲点火初级线圈L4，感应到次级线圈L5升压成高压脉冲，点火触发高压钠灯G气体击穿导通，使高压钠灯启动引燃发光。

图6，太阳能电源过压检测控制器1b当蓄电池E电压高于稳压二极管VD6基准电压时，A3输出为低电平，三极管Q5驱动继电器J1释放J1-1常闭触点切断充电回路，保护蓄电池E过压充电，蓄电池E电压随着照明耗电下降低于VD6基准电压时，A3反相输入电位低于同相基准电压，输出为高电平，继电器J1吸合J1-1常闭触点接通充电回路。欠压检测控制器1c当蓄电池E电压低于稳压二极管VD9基准电压时，A4输出为低电平，三极管Q6驱动继电器J2释放J2-1常开触点切断放电回路，保护蓄电池E欠压放电，蓄电池E随着充电电压上升高于VD9基准电压时，A4同相输入电位高于反相基准电压，输出为高电平，继电器J2吸合J2-1常开触点接通放电回路。电阻R28、R29、R30和R33、R34、R35及电位器RP1、RP2分压分别接入运算放大器同相和反相输入端。调整运算放大器电压负反馈电阻R31、R36和电位器RP1、RP2达到切换门限值。电阻R32、R37起限流作用。

二极管VD5防反充电，利用单向导电避免太阳能电池阵列1a晚间或下雨天不发电时或出现短路时蓄电池E向太阳能电池阵列1a放电。二极管VD8防蓄电池反接，当蓄电池E极性接反时导通，产生大电流将熔丝F快速熔断，起到防护作用。二极管VD7、VD10吸收继电器J1、J2线圈反向电势，防护击穿三极管Q5、Q6。电压配接器1d连接八推挽振荡器6和调频信号发生器2电源端。

实施例太阳能电源电压34V，八推挽振荡器频率67KHZ，调频信号260HZ，调频偏移范围2.8KHZ抑制灯光闪烁，输出匹配250W高压钠灯，逆变效率83％，振荡管散热器温升低于30℃，灯光稳定不闪。

Claims

1.一种太阳能电源八推挽振荡高压钠灯，包括由太阳能电池阵列、过压检测控制器、欠压检测控制器、电压配接器、蓄电池组成的太阳能电源和逆变器与灯管，其特征在于：还包括逆变器由调频信号发生器、八个推挽振荡器、七个相加耦合器、灯管电路及过载检测保护电路组成，七个相加耦合器分为第一相加耦合器、第二相加耦合器、第三相加耦合器、第四相加耦合器、第五相加耦合器、第六相加耦合器、第七相加耦合器，八个推挽振荡器分为推挽振荡器(6a)、推挽振荡器(6b)、推挽振荡器(6c)、推挽振荡器(6d)、推挽振荡器(6e)、推挽振荡器(6f)和推挽振荡器(6g)、推挽振荡器(6h)，分别由八个铁氧体磁性变压器(T1)、(T2)、(T3)、(T4)和(T5)、(T6)、(T7)、(T8)初级电感并联电容为谐振回路，其电感中心抽头经高频扼流电感和旁路电容接入太阳能电源，同时，调频信号发生器电源端接入太阳能电源，谐振回路两端分别并接两个大功率振荡管集电极，发射极串联电阻接地，谐振回路两端还并联交叉耦合对管基极电阻静态偏置和电容正反馈构成推挽振荡器，两个大功率振荡管基极并接控制信号接口管集电极，接口管基极、集电极接电压负反馈偏置电阻，发射极接地，推挽振荡器(6a)和推挽振荡器(6b)输出功率由铁氧体磁性变压器(T1)、(T2)次级电感反相接入第一相加耦合器初级电感一阶功率合成，推挽振荡器(6c)和推挽振荡器(6d)输出功率由铁氧体磁性变压器(T3)、(T4)次级电感反相接入第二相加耦合器初级电感一阶功率合成，推挽振荡器(6e)和推挽振荡器(6f)输出功率由铁氧体磁性变压器(T5)、(T6)次级电感反相接入第三相加耦合器初级电感一阶功率合成，推挽振荡器(6g)和推挽振荡器(6h)输出功率由铁氧体磁性变压器(T7)、(T8)次级电感反相接入第四相加耦合器初级电感一阶功率合成，第一相加耦合器和第二相加耦合器次级电感反相接入第五相加耦合器初级电感二阶功率合成，第三相加耦合器和第四相加耦合器次级电感反相接入第六相加耦合器初级电感二阶功率合成，第五相加耦合器和第六相加耦合器次级电感反相接入第七相加耦合器初级电感三阶功率合成，次级电感升压接入灯管电路，调频信号发生器输出接入推挽振荡器(6h)接口管，由振荡管极间电容调制振荡频率抑制灯光闪烁，过载检测保护电路由灯负载电流经磁环电感感生电压二极管检波，检测电压接入接口管控制振荡管。

2.根据权利要求1所述的太阳能电源八推挽振荡高压钠灯，其特征在于：调频信号发生器由运算放大器A1、A2与电阻、电容构成自激多谐振荡器和有源带通滤波器，A1偏置电阻和反馈电阻取值相同，电容充放电时间相同，构成对称翻转的自激多谐振荡器，A2由电阻、电容RC单T选频网络构成负反馈式有源带通滤波器，A1输出信号经A2有源带通滤波接入推挽振荡器6h接口管，由振荡管极间电容调制振荡频率抑制灯光闪烁。

3.根据权利要求1所述的太阳能电源八推挽振荡高压钠灯，其特征在于灯管电路经电容串接灯管接入第七相加耦合器次级电感，并经限流电阻接双向可控硅阳极，另由电阻对电容充电连接双向触发二极管触发双向可控硅门极，双向可控硅阳极和阴极并接在与放电电容串联的脉冲点火变压器初级线圈，脉冲点火次级线圈接灯管，双向可控硅阴极、充电电容和脉冲点火线圈初级、次级连接点接入第七相加耦合器次级电感接地端。

4.根据权利要求1所述的太阳能电源八推挽振荡高压钠灯，其特征在于：太阳能电源过压检测控制器由运算放大器A3同相输入端接稳压二极管基准电压，反相输入端接蓄电池电压，输出经三极管电流放大接继电器线圈，常闭触点切换太阳能电池阵列充电过压控制；欠压检测控制器由运算放大器A4反相输入端接稳压二极管基准电压，同相输入端接蓄电池电压，输出经三极管电流放大接继电器线圈，常开触点切换太阳能电池阵列放电欠压控制。