[发明专利]高功率因数电子镇流器

说明书

本发明总的说来涉及气体放电灯，更具体地说，涉及一种与金属卤化物放电灯配用的高功率因数镇流器。

气体放电灯需要镇流器来适应电气系统的电源。这类灯需要的是电流源，而电气系统的电源却是个电压源。镇流器的主要元件是与灯串联连接的阻抗，其作用是将电压源转换成电流源。电磁镇流器采用诸如变压器、电感线圈和电容器之类的无源元件来完成系统的适应工作。电子镇流器除无源元件外还包括有源元件，即晶体管和集成电路。电子镇流器能将电源的频率变换成另一种频率，或将灯电流的波形从正弦波形变换成矩形波形。采用普通的电磁镇流器来进行这些变换是不切实际的。荧光灯的电子镇流器将系统电源的频率变换成高得多的频率从而提高荧光灯单位耗电量的发光率。金属卤化物灯的电子镇流器传递的灯功率一般呈矩形波电流的形式，从而消除了闪光现象这个采用普通电磁镇流器时金属卤化物灯运行常遇到的问题。因此，电子镇流器将照明系统的价值提高到普通电磁镇流器力所不及的程度。

“静止式功率转换”一词是指不用转动设备而将功率从一种形式转换成另一种形式的过程。一般说来，静止式功率转换器中采用直流电流或直流作为电功率的中间形式。举例说，现有的电源是供电单位提供的低频交流电时可能希望给负荷提供高频交流电。这时，静止功率转换器首先把系统电源转换成直流电源，再将直流电源用电子变流电路转换成高频。这个中间直流电源叫做“直流环节”。直流环节通常有一个较大的储存直流电能的电容器叫做“直流环节电容器”或“储能电容器”这个电容器消除了下一级功率转换器所需要的直流环节瞬时功率与电气系统传送给直流环节的周期性功率之间的差别。

一般说来，电子镇流器是采用直流环节的静止式功率转换器。能将交流电转成直流电的最简单电路通常由一个固态整流器组成，整流器的直流输出端两端直接跨接有一直流储能电容器。这种交流变直流的功率转换电路到处可见，应用于电视接收机和收音机、计算机、录音机和录像机中，即应用于几乎所有的电子产品中。这些电子产品的电路需要直流工作电源。电子镇流器的电路也需要直流工作电源，其低功率逻辑起动电路工作时采用简单的整流器、电容器。然而，电子镇流器中的直流环节由于工业规程对照明系统注入到系统供电网的谐波电流容许电平有所限制，因而通常不能采用这种简单的电路。该工业规程并不适用于其它电子产品。采用简单的整流器/直流储能电容器组将交流电转换成直流电时，不希望有的谐波电流可以注入公用电气系统中。下面简单说明这个过程。首先，谐波只能从波形的畸变“看出来”。在理想情况下，公用电气系统任何负荷输入电流的波形应是公用系统交流电压正弦波形按比例形成的复制波形(可能相位有所偏移)。每当电流波形不能复制出电压波形时就会出现畸变和电流谐波分量，这正是采用整流器/电容器组时经常发生的。整流器防止电容器反向放电入交流电源从而使电容器的电压下降到其峰值以下时跟不上其瞬时交流电压。结果是，电流只在接近交流周期峰值短时间从交流电源流出。电流波形由于时间短且振幅比作为正弦波传递同样的平均功率时的大而高度畸变。电流(脉冲)变形表明有电流谐波分量出现。