基于電流跟蹤控制的高壓鈉燈電子鎮(zhèn)流器研制

S₂和S₃的切換有兩種模式，分別是雙極性切換和單極性切換。雙極性切換時(shí)，無論給定電流i_g處于正半周期還是負(fù)半周期S₂與S₃都是互補(bǔ)通斷。單極性切換時(shí)，i_g正半周時(shí)，S₃始終關(guān)斷，S₂進(jìn)行斬波；負(fù)半周時(shí)，S₂關(guān)斷，S₃斬波。單極性切換原理分析見圖4，即在t₀～t₁時(shí)段，S₂導(dǎo)通，電流i_L增大；到t₁時(shí)刻，i_L增大到比〔i_g(t₁)＋ΔI〕/k略大一點(diǎn)，滯環(huán)比較器動(dòng)作，S₂關(guān)斷，電感L放電，i_L經(jīng)電容C₂，二極管D₃續(xù)流；直到t₂時(shí)刻，下降到比〔i_g(t₂)－ΔI〕/k稍小一點(diǎn)，S₂再一次導(dǎo)通，i_L又將增大。i_g處于負(fù)半周可作同樣的分析。與雙極性切換模式相比，單極性切換有以下優(yōu)點(diǎn)：

1）只有一只功率管動(dòng)作，開關(guān)損耗是雙極性切換的一半；

2）主電路各物理量的動(dòng)態(tài)應(yīng)力，如dv/dt及di/dt小于雙極性切換模式，因此，對(duì)控制電路的干擾小于雙極性電路。

但是單極性模式的控制電路要附加一些簡(jiǎn)單的邏輯控制電路。

電感L的大小與滯環(huán)寬度2ΔI決定了開關(guān)頻率的高低。當(dāng)其它條件一定時(shí)，開關(guān)頻率與電感L和滯環(huán)寬度的乘積成反比。因?yàn)楣β蔒OSFET的開關(guān)頻率很高，所以，用較小的電感即能滿足要求。

2 啟動(dòng)電路的設(shè)計(jì)

啟動(dòng)電路采用邏輯控制，不須采取高壓隔離措施，簡(jiǎn)化了主電路，并且能瞬時(shí)啟動(dòng)。工作原理如圖5所示。利用LC振蕩原理很容易產(chǎn)生高頻脈沖，主電路中續(xù)流電感L作為LC振蕩器的副邊，原副邊匝數(shù)比設(shè)為1∶20。原邊300V電壓來自控制輔助電源，理論上副邊能產(chǎn)生6kV的脈沖。因?yàn)?i>LC振蕩回路中串有晶閘管SCR，觸發(fā)時(shí)L兩端只能產(chǎn)生下正上負(fù)的觸發(fā)脈沖。M₁，M₂，M₃為三個(gè)邏輯控制信號(hào)，只有三個(gè)信號(hào)全為高電平時(shí)，才會(huì)產(chǎn)生高壓觸發(fā)脈沖。

圖5 觸發(fā)啟動(dòng)電路

M₁在C₃上的電壓被充到一定的值，變?yōu)楦唠娖健?

M₂用來判斷是否有燈電流，有燈電流時(shí)為低電平，禁止啟動(dòng)；而且M2上的信號(hào)具有延時(shí)功能，以避免燈熄滅后出現(xiàn)熱啟動(dòng)；在燈恢復(fù)冷態(tài)后，M₂變?yōu)楦唠娖?，允許啟動(dòng)。

M₃與功率管S₂驅(qū)動(dòng)信號(hào)同步，使得只有在S₂導(dǎo)通時(shí)才能產(chǎn)生觸發(fā)電壓。這樣當(dāng)L兩端產(chǎn)生高電壓時(shí)，S₂處于導(dǎo)通狀態(tài)，避免了觸發(fā)電壓對(duì)功率管的破壞。

3 實(shí)驗(yàn)結(jié)果

實(shí)驗(yàn)用鈉燈型號(hào)為NG400，市電電壓230V，動(dòng)態(tài)存儲(chǔ)示波器型號(hào)為TDS3012。進(jìn)線端電壓和電流波形如圖6所示。電子鎮(zhèn)流器的功率因數(shù)能達(dá)到0.97以上，諧波畸變也得到有效抑制，說明由UC3854構(gòu)成的APFC性能良好。圖7是穩(wěn)定工作時(shí)燈電流波形，基本上是所要求的正弦波，電流幅值為6.5A，有效值為4.6A。實(shí)測(cè)進(jìn)線段功率為412W，燈功率387W，所設(shè)計(jì)電子鎮(zhèn)流器效率達(dá)到0.94。

圖6 進(jìn)線端電壓電流波形