CN208258155U - 电子镇流器 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种船舶用电子镇流器，包括依次顺序连接的电磁干扰和电磁兼容电路、全桥软启动整流电路、功率因数校正及升压电路、逆变输出电路及灯管；外部二相380伏的交流电信号输入至电磁干扰和电磁兼容电路；全桥软启动整流电路将电磁干扰和电磁兼容电路输出的二相380伏的交流电信号整流为直流电信号；功率因数校正及升压电路用以提高输入电源的功率因数，且将逆变输出电路上的电压升到逆变输出电路需要的电压值；逆变输出电路产生灯管所需的点灯电流，以点亮灯管，且将输入的直流电转换为类正弦波交流电。本实用新型的电子镇流器提高了功率因数和工作效率，降低了生产成本，减小了整个电路占用的体积，延长了整个镇流器的使用寿命。

Description

电子镇流器

技术领域

本实用新型涉及中高压气体放电灯供电领域，更具体地涉及一种电子镇流器。

背景技术

在我国工频频率是50Hz，如图1所示是在工频频率下，传统变压器控制方式下灯管的输出能量波形图，由此很容易发现，其实传统控制方式下UV灯管(紫外线灯管)输出的能量是以50Hz的频率在零和最大值之间波动的，但是频率较低有一定的频闪现象，并且容易随电网电压波动而影响功率输出的稳定性。

另外，目前市面上大部分的镇流器前级采用简单的2相或3相380V直接整流作为母线电压，功率因数和电压都较低，输出电路一般采用单路谐振的方式，然后在镇流器输出级增加变压器升压，由于此种电路结构母线电压较低只有538V且随电网电压波动，并且输出由一路谐振电路传输能量，因此谐振电路的电流比较大，一般只能采用大电流IGBT模块驱动。IGBT模块价格都比较昂贵，并且IGBT的开关频率一般都比较低，因此输出级的变压器体积很难做小。并且由于IGBT的开关频率大多工作在10KHZ-20KHZ(人耳朵能听到的频率范围)的原因，输出变压器会伴随有高频噪音，要消除此噪音变压器的制作很困难，尤其是大功率时，此问题就更加突出了。

因此，有必要提供一种改进的电子镇流器来克服上述缺陷。

实用新型内容

本实用新型的目的是提供一种电子镇流器，本实用新型的电子镇流器提高了功率因数和工作效率，降低了生产成本，减小了整个电路占用的体积，延长了整个镇流器的使用寿命。

为实现上述目的，本实用新型提供了一种电子镇流器，其包括依次顺序连接的电磁干扰和电磁兼容电路、全桥软启动整流电路、功率因数校正及升压电路、逆变输出电路及灯管；外部二相380伏的交流电信号输入至所述电磁干扰和电磁兼容电路，所述电磁干扰和电磁兼容电路用以消除外部电网的高次谐波信号对电子镇流器的电磁干扰，以及消除电子镇流器内部产生的高频信号对外部电网的影响；所述全桥软启动整流电路将所述电磁干扰和电磁兼容电路输出的二相380伏的交流电信号整流为直流电信号；所述功率因数校正及升压电路用以提高输入电源的功率因数，且将逆变输出电路上的电压升到所述逆变输出电路需要的电压值；所述逆变输出电路产生所述灯管所需的点灯电流，以点亮灯管，且将输入的直流电转换为类正弦波交流电。

较佳地，所述逆变输出电路为LCC谐振拓扑输出结构。

较佳地，所述LCC谐振输出电路包括稳压直流单元、全桥逆变单元、LC谐振单元、分压检测单元、电流互感检测器、输出谐振电容单元、电压互感检测器及输出单元；所述稳压直流单元与所述功率因数校正及升压电路连接，所述功率因数校正及升压电路为所述稳压直流单元提供电压，以使所述稳压直流单元输出800V的直流电压；所述全桥逆变单元将稳压直流单元输出的800V直流电逆变为类正弦波交流电信号；所述LC谐振单元与所述全桥逆变电路配合产生所述电子镇流器所需的高频交流电信号；所述电流互感检测器、输出谐振电容单元及漏电检测单元均与所述分压检测单元连接，所述电流互感检测器用以检测负载的电流大小，所述电压互感检测器用以检测负载的电压大小，所述输出谐振电容单元在空载时在谐振点产生高压电压以点亮灯管；所述输出单元分别与所述输出谐振电容单元、分压检测单元及灯管连接，所述输出单元输出灯管所需的电流以点亮灯管。

较佳地，所述LCC谐振输出电路还包括隔离变压器及阻隔低频信号单元，所述隔离变压器分别与所述LC谐振单元、输出单元及阻隔低频信号单元连接，以电气隔离LC谐振单元与输出单元，所述阻隔低频信号单元还与所述电流互感检测器连接，以隔离低频信号对所述输出单元的影响。

较佳地，所述LCC谐振输出电路还包括漏电检测单元，所述漏电检测单元与所述分压检测单元连接，以检测负载至地的漏电情况。

较佳地，所述功率因数校正及升压电路为3倍频的功率因数校正及升压电路。

与现有技术相比，本实用新型的电子镇流器由于功率因数校正及升压电路采用了BOOST电路，保证前后级间直流母线电压的稳定性；由于逆变输出电路采用LCC谐振输出方式，使得全桥MOSFET管功率器件可以轻松工作于软开关状态，减小了功率器件的发热和硬开关对器件的冲击和伤害，提高了电源效率并延长了电子镇流器的使用寿命；同时由于所述逆变输出电路的结构为LCC谐振拓扑结构，使得在镇流器工作频率不变的情况下也能快速有效降低电源的输出增益曲线，保护镇流器输出级功率器件和灯管免受大电流冲击而损坏。

通过以下的描述并结合附图，本实用新型将变得更加清晰，这些附图用于解释本实用新型的实施例。

附图说明

图1为传统变压器控制方式下灯管的输出能量波形图。

图2为本实用新型电子镇流器的结构框图。

图3为本实用新型电子镇流器输出的波形图。

图4为本实用新型电子镇流器的LCC谐振输出电路的电路结构图。

图5为LCC谐振输出电路的增益曲线图。

具体实施方式

现在参考附图描述本实用新型的实施例，附图中类似的元件标号代表类似的元件。如上所述，本实用新型提供了一种电子镇流器，本实用新型的电子镇流器提高了功率因数和工作效率，降低了生产成本，减小了整个电路占用的体积，延长了整个镇流器的使用寿命。

请参考图2，图2为本实用新型电子镇流器的结构框图。如图所示，本实用新型的电子镇流器包括依次顺序连接的电磁干扰和兼容电路、全桥整流电路、功率因数校正及升压电路、逆变输出电路及灯管。外部二相380伏的交流电压信号输入至所述电磁干扰和兼容电路，具体地，输入至所述电磁干扰和兼容电路的为2根火线，额定电压为交流380V，且输入的电压范围为340～440V；所述电磁干扰和兼容电路用以消除外部电网中的高次谐波信号，从而保证镇流器免受外部电网各类高次谐波信号影响，同时也可以有效杜绝镇流器本身产生的干扰信号影响到外部电网的正常运行。所述全桥整流电路将所述电磁干扰和兼容电路输出的二相380伏的交流电信号整流为直流电信号，也即是，将2相的交流380V电信号直接整流为直流信号；且在本实用新型中，由于整流后母线上存在有大容量的电容器，因此为了减小上电瞬间对电容的浪涌电流冲击，在所述全桥整流电路中增加了电阻器和晶闸管(图未示)，使得在上电瞬间通过电容器前级串联电阻器减小浪涌电流，当电容器充电完成时通过晶闸管短路电阻器完成软启动。所述功率因数校正及升压电路(BOOST)对输入的电信号进行功率因数的校正，输出稳定的直流电信号；在本实用新型的优选实施方式中，所述功率因数校正及升压电路，采用了3倍频技术，也即是，在本实用新型的功率因数校正及升压电路中，通过计数器和分频器把功率因数校正电路的控制芯片产生的54KHZ信号，均匀分配到3路IGBT上，每路IGBT相隔120度轮流导通，降低了对IGBT的频率要求，提高了功率因数校正电路的工作频率，如此可以大大降低电感器件的体积，并且有效的减小了直流母线电压和电流的纹波；由于功率因数校正电路采用的是前级BOOST电路，提高了整流后直流母线的电压(本电子镇流器为800V)，在同样输出功率的情况下可以有效的减小输出电流对功率器件的要求；从而可以通过选用高压小电流的MOSFET管功率器件代替IGBT的方案，不但可以有效降低成本，而且由于工作频率更高(60KHZ-200KHZ)，并保证工作在软开关的模式下，可以大大提高电子镇流器的效率。所述逆变输出电路产生所述灯管所需的点灯电压，以点亮灯管；在本实用新型的优选实施例中，所述逆变输出电路的结构为LCC(电感-电容-电容)谐振拓扑输出结构，在该结构中，巧妙的利用了LCC空载输出增益很大的特点实现高压点灯功能，同时利用了LCC谐振电路的特性，使MOSFET等功率器件管始终工作于软开关状态，实现了高效率输出；另外，由于电子镇流器的输出频率高达60KHZ-200KHZ，因此消除了频闪现象，且由于前级的功率因数校正及升压电路采用了BOOST电路结构，使得前后级间的直流母线电压为800V相当稳定，不随外部电网电压而产生波动，因此灯管有相当稳定的能量输出，具体输出波形如图3所示。在本实用新型，灯管通常为汞灯，即为中压水银灯、卤素灯等各种气体放电灯，在实际使用中，并没有特别的限定。

综上，本实用新型的电子镇流器提高了功率因数和工作效率，降低了生产成本，减小了整个电路占用的体积，延长了整个镇流器的使用寿命。

具体地，请再结合参考图4，图4为本实用新型电子镇流器的LCC谐振输出电路的电路结构图。如图所示，所述LCC谐振输出电路包括稳压直流单元、全桥逆变单元、LC谐振单元、分压检测单元、电流互感检测器、输出谐振电容单元、电压互感检测器及输出单元；所述稳压直流单元与所述功率因数校正及升压电路连接，所述功率因数校正及升压电路为所述稳压直流单元提供电压，以使所述稳压直流单元输出800V的直流电压；所述全桥逆变单元将直流母线(稳压直流单元)稳定的800V直流电逆变为类正弦波交流电信号；所述LC谐振单元是谐振电路的储能元件，结合全桥逆变电路产生所述电子镇流器所需的高频类交流电信号；所述电流互感检测器、输出谐振电容单元及漏电检测单元均与所述分压检测单元连接，所述电流互感检测器用以检测负载的电流大小，所述电压互感检测器用以检测所述负载的电压大小，所述输出谐振电容单元是谐振电路的储能元件，参与整个LCC谐振输出电路的谐振，且在空载时在谐振点附近产生高压电压以点亮灯管；所述输出单元分别与所述输出谐振电容单元、分压检测单元及灯管连接，所述输出单元输出灯管所需的电流以点亮灯管。如图4所示，本实用新型的LCC谐振输出电路中很好地利用了LCC电路中的两个谐振点，空载输出时高频的谐振点附近会产生很高的电压(一般几千伏以上)用于点亮灯管；当灯管点亮之后电路快速变成了LC谐振电路，并且随着负载的突然增加，镇流器的品质因数Q值迅速增大，在镇流器工作频率不变的情况下也能快速有效降低电源的输出增益曲线，保护镇流器功率器件和灯管免受大电流冲击而损坏，具体增益曲线请参见图5；在图5中，虚线为所述电子镇流器空载时在谐振点处会产生高压用于点亮灯管的电压输出增益曲线，实线为点亮灯管成功后，电子镇流器LCC谐振拓扑输出电路的电压输出增益曲线。

作为本实用新型的优选实施例，所述LCC谐振输出电路还包括隔离变压器及阻隔低频信号单元；所述隔离变压器分别与所述LC谐振单元、输出单元及阻隔低频信号单元连接，以电气隔离LC谐振单元与输出单元，也即电气隔离整个LCC谐振输出电路的输入与输出，从而提高了整个电子镇流器使用过程中的用电安全性；所述阻隔低频信号单元还与所述电流互感检测器连接，以隔离低频信号对所述输出单元的影响，以保证输出单元输出的电压能正常点亮灯管。在本实用新型中，由于功率因数校正及升压电路采用3倍频BOOST电路，逆变输出频率很高，通常为60KHZ-200KHZ，因此电感和隔离变压器体积都可以做得更小巧，且避免了高频噪音的问题。更进一步地，所述LCC谐振输出电路还包括漏电检测单元，所述漏电检测单元与所述分压检测单元连接，以检测负载至地的漏电情况，以及时发现使用过程中负载单元漏电的情况，并采取对应的措施，从而进一步提高了使用的安全性。

以上结合最佳实施例对本实用新型进行了描述，但本实用新型并不局限于以上揭示的实施例，而应当涵盖各种根据本实用新型的本质进行的修改、等效组合。

Claims (6)

1.一种电子镇流器，其特征在于，包括依次顺序连接的电磁干扰和电磁兼容电路、全桥软启动整流电路、功率因数校正及升压电路、逆变输出电路及灯管；外部二相380伏的交流电信号输入至所述电磁干扰和电磁兼容电路，所述电磁干扰和电磁兼容电路用以消除外部电网的高次谐波信号对电子镇流器的电磁干扰，以及消除电子镇流器内部产生的高频信号对外部电网的影响；所述全桥软启动整流电路将所述电磁干扰和电磁兼容电路输出的二相380伏的交流电信号整流为直流电信号；所述功率因数校正及升压电路用以提高输入电源的功率因数，且将逆变输出电路上的电压升到所述逆变输出电路需要的电压值；所述逆变输出电路产生所述灯管所需的点灯电流，以点亮灯管，且将输入的直流电转换为类正弦波交流电。

2.如权利要求1所述的电子镇流器，其特征在于，所述逆变输出电路为LCC谐振拓扑输出结构。

3.如权利要求2所述的电子镇流器，其特征在于，所述LCC谐振输出电路包括稳压直流单元、全桥逆变单元、LC谐振单元、分压检测单元、电流互感检测器、输出谐振电容单元、电压互感检测器及输出单元；所述稳压直流单元与所述功率因数校正及升压电路连接，所述功率因数校正及升压电路为所述稳压直流单元提供电压，以使所述稳压直流单元输出800V的直流电压；所述全桥逆变单元将稳压直流单元输出的800V直流电逆变为类正弦波交流电信号；所述LC谐振单元与所述全桥逆变电路配合产生所述电子镇流器所需的高频交流电信号；所述电流互感检测器、输出谐振电容单元及漏电检测单元均与所述分压检测单元连接，所述电流互感检测器用以检测负载的电流大小，所述电压互感检测器用以检测负载的电压大小，所述输出谐振电容单元在空载时在谐振点产生高压电压以点亮灯管；所述输出单元分别与所述输出谐振电容单元、分压检测单元及灯管连接，所述输出单元输出灯管所需的电流以点亮灯管。

4.如权利要求3所述的电子镇流器，其特征在于，所述LCC谐振输出电路还包括隔离变压器及阻隔低频信号单元，所述隔离变压器分别与所述LC谐振单元、输出单元及阻隔低频信号单元连接，以电气隔离LC谐振单元与输出单元，所述阻隔低频信号单元还与所述电流互感检测器连接，以隔离低频信号对所述输出单元的影响。

5.如权利要求3所述的电子镇流器，其特征在于，所述LCC谐振输出电路还包括漏电检测单元，所述漏电检测单元与所述分压检测单元连接，以检测负载至地的漏电情况。

6.如权利要求1所述的电子镇流器，其特征在于，所述功率因数校正及升压电路为3倍频的功率因数校正及升压电路。