基于電流跟蹤控制的高壓鈉燈電子鎮流器的研制

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(wú)論給定電流ig處于正半周期還是負半周期S2與S3都是互補通斷。單極性切換時(shí)，ig正半周時(shí)，S3始終關(guān)斷，S2進(jìn)行斬波;負半周時(shí)，S2關(guān)斷，S3斬波。單極性切換原理分析見(jiàn)圖4，即在t0～t1時(shí)段，S2導通，電流iL增大;到t1時(shí)刻，iL增大到比〔ig(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，iL經(jīng)電容C2，二極管D3續流;直到t2時(shí)刻，下降到比〔ig(t2)-ΔI〕/k稍小一點(diǎn)，S2再一次導通，iL又將增大。ig處于負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(kāi)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)應力，如dv/dt及di/dt小于雙極性切換模式，因此，對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(kāi)關(guān)頻率的高低。當其它條件一定時(shí)，開(kāi)關(guān)頻率與電感L和滯環(huán)寬度的乘積成反比。因為功率MOSFET的開(kāi)關(guān)頻率很高，所以，用較小的電感即能滿(mǎn)足要求。

2 啟動(dòng)電路的設計

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，主電路中續流電感L作為L(cháng)C振蕩器的副邊，原副邊匝數比設為1∶20。原邊300V電壓來(lái)自控制輔助電源，理論上副邊能產(chǎn)生6kV的脈沖。因為L(cháng)C振蕩回路中串有晶閘管SCR，觸發(fā)時(shí)L兩端只能產(chǎn)生下正上負的觸發(fā)脈沖。M1，M2，M3為三個(gè)邏輯控制信號，只有三個(gè)信號全為高電平時(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?/p>

M2用來(lái)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上的信號具有延時(shí)功能，以避免燈熄滅后出現熱啟動(dòng);在燈恢復冷態(tài)后，M2變?yōu)楦唠娖?，允許啟動(dòng)。

M3與功率管S2驅動(dòng)信號同步，使得只有在S2導通時(shí)才能產(chǎn)生觸發(fā)電壓。這樣當L兩端產(chǎn)生高電壓時(shí)，S2處于導通狀態(tài)，避免了觸發(fā)電壓對功率管的破壞。

3 實(shí)驗結果

實(shí)驗用鈉燈型號為NG400，市電電壓230V，動(dòng)態(tài)存儲示波器型號為T(mén)DS3012。進(jìn)線(xiàn)端電壓和電流波形如圖6所示。電子鎮流器的功率因數能達到0.97以上，諧波畸變也得到有效抑制，說(shuō)明由UC3854構成的APFC性能良好。圖7是穩定工作時(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)測進(jìn)線(xiàn)段功率為412W，燈功率387W，所設計電子鎮流器效率達到0.94。

圖6 進(jìn)線(xiàn)端電壓電流波形