[发明专利]一种应用于光伏路灯照明系统中的高压钠灯电子镇流器

说明书

技术领域

本发明涉及一种高压钠灯电子镇流器，属于光伏发电技术领域，尤其是应用在采用高压钠灯作为光源的光伏路灯照明系统中。 

背景技术

独立的光伏照明系统已经在偏远无电地区等场合得到逐渐应用。但现有的独立光伏照明系统普遍照明功率不高，不适用于功能性照明，例如交通照明等。高压钠灯属于高压气体放电灯，是一种高效电光源。将高压钠灯应用于独立的光伏照明系统，可以显著提高其照明效率，从而能组成光伏路灯照明系统。光伏照明系统一般采用蓄电池储存电能，在夜间提供照明所需电力。在这种特定的工作条件下，如果采取先逆变升压到220V、50Hz工频交流电，再配合工频镇流器的高压钠灯供电方案，虽然各部分技术成熟，实施简单，但多次变换导致效率损失很大，对提高光伏照明系统的整体效率，降低其综合成本是十分不利的。 

高压钠灯是高强度气体放电灯。灯泡启动后，电弧管两端电极之间产生电弧，由于电弧的高温作用使管内的钠汞齐受热蒸发成为汞蒸气和钠蒸气，阴极发射的电子在向阳极运动过程中，撞击放电物质的原子，使其获得能量产生电离激发，然后由激发态回复到稳定态；或由电离态变为激发态，再回到电离态，多余的能量以光辐射的形式释放，便产生了光。 

同其他气体放电灯泡一样，高压钠灯工作在弧光放电状态，伏安特性曲线为负斜率，即灯泡电流上升，灯泡电压下降。在恒定电源条件下，为了保证灯泡稳定地工作，电路中必须串联一具有正阻特性的电路元件来平衡这种负阻特性，稳定工作电流，该元件称为镇流器或限流器。电阻器、电容器、电感器等均具有限流作用。目前与高压钠灯配套使用的镇流器普遍为电感性镇流器，其 缺点是较笨重、价格偏高和功率损耗比较大。 

另外，高压钠灯启动时需要在电弧管两端提供电压达到3000V，脉宽达到1us的高压脉冲，将放电气体击穿导电。因此配合高压钠灯工作需要一个启辉电路，在灯启动前发出固定间隔的高压脉冲；灯启动点燃后，应能立即停止脉冲，以免影响高压钠灯寿命。 

根据高压钠灯的负载特性，在工频50Hz、220V交流电压下，高压钠灯的工作原理图如图1所示。 

图1所示的工频高压钠灯供电电路中主要存在以下问题： 

(1)镇流电感笨重，铁损铜损较大，降低效率并导致发热； 

(2)存在噪音污染； 

(3)启辉高压频繁冲击镇流电感，影响其绝缘、寿命。 

发明内容

本发明的目的是克服现有技术的不足，提供一种应用在光伏路灯照明系统、适用于蓄电池供电，高效、低损耗、小体积的高压钠灯电子镇流器。 

为了实现上述目的，本发明提供了一种应用于光伏路灯照明系统中的高压钠灯电子镇流器，包括：高频镇流电感、高压钠灯启辉电路、高压钠灯的电流检测信号的形成电路，本发明电子镇流器的工作原理是：与高压钠灯配合工作，高压钠灯启辉前，启辉电路不断发出高压脉冲，直到将灯管内气体击穿；高压钠灯的电流检测信号的形成电路检测到其工作电流后，启辉电路立即停止工作，将电源工作频率提高到超出音频范围，可以是25kHz以上，一方面缩小了镇流电感体积、减小其功耗，一方面也消除了噪音污染。 

本发明采用的具体技术方案如下： 

高频镇流电感(T₁)，区别于一般的工频电感，采用高频磁芯绕制镇流电感；原边线圈(T₁₁)的一端连接高频交流方波的输入端(a)，该高频交流方波来自 于本发明电子镇流器的前级——50kHz逆变器的输出端；该原边线圈(T₁₁)的另一端连接高压钠灯(H)。 

高压钠灯启辉电路，包括： 

开关三极管(N)，该管的集电极与直流方波的输入端(c)相连接，该管的发射极与直流方波的另一个输入端(d)相连接； 

高频镇流电感(T₁)的感应线圈(T₁₂)，该感应线圈的两端分别与直流方波的两个输入端相连接； 

击穿保护支路，含有可控硅(S)和击穿二极管(D₂)。 

高压钠灯的电流检测信号的形成电路，包括： 

电流感应器(T₂)，原边线圈(T₂₁)的两端分别连接高频交流方波的输入端(b)、高压钠灯(H)的另一端(即没有连接高频镇流电感的原边线圈的一端)； 

限流电阻(R₃)，并接于电流感应器(T₂)的感应线圈(T₂₂)的两端；