[发明专利]逆变装置

说明书

本发明涉及一种逆变装置，它把交流电源经整流和平滑获得的直流电转换成高频电，并把该高频电提供给负载电路。

在一种已知的一般使用多个逆变电路的逆变装置中，一逆变电路被直接连接到全波整流器的直流输出端。在这种情况下，全波整流器的脉动输出电压被加到逆变电路上，所以当逆变电路的一个晶体管导通时，有电流流过全波整流器、晶体管、电感器、电容器和放电灯通路，并再回到全波整流器，而当该晶体管截止时，存储在电容器内的能量作为电源而释放，所以，有电流流过电容器、电感器、晶体管和放电灯，并回到该电容器。

对于这种电路结构，全波整流器的输入电流的波形电流的波形可以是一种谐波分量较少的正弦波。

经上述工作，输入电流的波形可以较接近正弦波，并带有较少的谐波分量。然而，在这种情况下，由于电源电压直接施加于开关元件，所以会产生这样一个问题，即流过放电灯的电流内有一零期间，使光发射效率变坏。

在现有的另一种结构中，进一步把一平滑电容器连接到全波整流器的直流输出端，所以输入到逆变电路的输入电压在其整个周期内基本上保持恒定，这是因为该电容器对输入电压进行了平滑。而且，由于流过放电灯La的电流的包络线变得基本上平直，所以可以使放电灯设备有一良好的光发射效率。然而，在这种情况下，有另一个问题，即由于开关操作几乎在恒电压下进行，所以输入到放电灯的输入电流也几乎恒定，而且交流电源的输入电流有一间隙期，导致了较低的输入功率因素。

为了避免这一问题，已经提出了这样一种逆变装置，在这种装置中，为了抑制谐波分量并提高输入功率因素，如美国专利No.5,274,540所揭示的，使输入电流接近为正弦波。在该美国专利的逆变装置中，用诸如二极管桥式整流器对市电一类交流电源电压Vs进行全波整流，并把一平滑电容器通过一二极管连接到该整流器的直流输出端，以把平滑电容器两端的电压作为直流电提供给逆变电路。逆变电路是这样配置的：第一和第二开关元件串联电路与平滑电容器并联，隔直电容器、谐振电感器和负载电路形成的串联电路与第二开关元件并联。第一和第二开关元件都由晶体管和反向并联在该晶体管集电极和发射极之间的二极管构成。负载电路包含一放电灯和一电容器。该电容器形成对放电灯的灯丝进行预热的一部分电流通路，还与电感器一起形成谐振电路的一部分。为了减少输入电流的谐波分量，改善其输入功率因素，在整流器的一个直流输出端(整流器和二极管的连接点)和负载电路的一端(电感器和放电灯之间的连接点)之间插入一阻抗元件，它包含电感器和电容器串联电路。

上述电路工作时，逆变电路的两个晶体管以高的开关频率交替导通和截止，并在控制电路(未示出)的控制下防止两晶体管同时导通。因此，当第一只晶体管导通时，电流从平滑电容器流过第一只晶体管、电容器、电感器和放电灯(还流过与放电灯并联的电容器)。

当第一只晶体管截止时，存储在电感器中的能量产生流过放电灯(电容器)、二极管和电容器的电流。此后，当第二只晶体管导通时，聚集在电容器中的电荷通过第二只晶体管、放电灯(电容器)和电感器这一通路放电；另一方面，当该晶体管截止时，存储在电感器中的能量和聚集在电容器内的电荷通过二极管、平滑电容器和放电灯(电容器)这一通路放电。即，第二只晶体管截止会使平滑电容器充电。当晶体管以这种方式交替导通和截止时，流过放电灯的电流的流动方向被反转，所以能向放电灯提供高频交流电流。

如从上述解释中清楚地了解的一样，阻抗元件并不影响逆变电路的基本工作。因此，即使在不设置阻抗元件的情况下，该逆变装置也能像逆变电路一样工作，但也存在如下问题。即，当忽略二极管的电压降时，交流电源不向整流器提供输入电流，而整流器的输出电压低于平滑电容器两端的电压，即，在交流电源电压的半周期间隔输入电流有一段不希望有的间隙期。换句话说，由于输入电流仅能在充电电流向平滑电容器充电期间流动，所以输入电流的波形显著地偏离了正弦波波形，增大了输入电流中的谐波分量。

在这种情况下，如果以上述方法设置一阻抗元件，则可以实现如下的操作。更详细地说，当第二只晶体管导通时，电流从整流器还流过电感器、电容器、电感器、电容器和第二只晶体管，此后，当该晶体管截止时，存储在电感器内的能量释放，电流流过电感器、电容器、电感器、电容器、二极管、平滑电容器和整流器这一通路。即，当第二只晶体管截止时，不仅仅存储在电感器中的能量和聚集在电容器中的电荷向平滑电容器充电，而且整流器的输出也向平滑电容器充电。而且，在该晶体管导通和截止期间，向电容器充电。