專利名稱：全數(shù)字式高功率金屬鹵化物燈電子鎮(zhèn)流器的控制方法
技術領域：
本發(fā)明涉及一種電子鎮(zhèn)流器的控制方法，特別是一種全數(shù)字式高功率(千瓦級) 金屬鹵化物燈電子鎮(zhèn)流器的控制方法。
背景技術：
對于大功率的鎮(zhèn)流器而言，要實現(xiàn)高功率因數(shù)、低輸入電流諧波、燈功率調(diào)節(jié)等功 能，目前一般都采用模擬控制方案。隨著DSP等數(shù)字控制器成本的大大降低，基于全數(shù)控 系統(tǒng)的電子鎮(zhèn)流器是未來發(fā)展的方向。DSP數(shù)字控制系統(tǒng)具有靈活性和便于快速實現(xiàn)復雜 控制功能的特點，使得同一個控制系統(tǒng)可以根據(jù)燈的特性改變控制策略以適應不同燈的控 制。采用數(shù)字控制器的電子鎮(zhèn)流器與傳統(tǒng)的采用模擬控制器的電子鎮(zhèn)流器對比，前者 具有如下優(yōu)點(1)所需的外圍器件少，電路相對于模擬控制來說比較簡單；(2)對噪聲的抗干擾性比模擬電路好，而且不易老化；(3)適應性強，需要改變控制算法時不需要改變電路就可以實現(xiàn)，可實現(xiàn)模塊化設 計；(4) 一般說來，很多模擬控制的電子鎮(zhèn)流器的恒功率控制往往屬于近似恒功率控 制，不是真正的恒功率，控制精度比較低。此外模擬恒功率控制必需要使用外加模擬乘法 器，這樣就加大了電子鎮(zhèn)流器的成本。對于數(shù)字控制而言，DSP內(nèi)部有現(xiàn)成的高速乘法器， 易實現(xiàn)精確的恒功率控制；(5)可以對系統(tǒng)進行故障自檢和保護，實現(xiàn)顯示功能，并且可以與上位機進行通 訊，實現(xiàn)網(wǎng)絡化應用。數(shù)字式高功率(千瓦級)金屬鹵化物燈(簡稱金鹵燈)電子鎮(zhèn)流器是一種由DSP 控制器電路控制的電力電子系統(tǒng)，在DSP上運行的軟件控制著電子鎮(zhèn)流器的啟動和正常工 作兩種模式，DSP控制器電路發(fā)揮著主導作用，直接影響著金鹵燈工作時的安全性、穩(wěn)定性 及其工作性能。目前的高功率(千瓦級)金鹵燈中，即便以數(shù)字式控制的電子鎮(zhèn)流器，一般都缺少 功率因數(shù)校正控制和功率開槽控制?；谶@種電子鎮(zhèn)流器，其控制方法則存在以下缺陷控 制功能受限，通常應用于小功率的電子整流器中；鎮(zhèn)流器在電網(wǎng)接入端缺少功率因數(shù)校正 的控制，因此諧波非常大，對電力系統(tǒng)造成了諧波污染；在逆變器的死區(qū)內(nèi)，中間級Buck變 換電路輸出電壓會迅速增加，使得開關器件和無源器件的電壓應力增大，造成危險。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明所要解決的技術問題是，克服現(xiàn)有技術中的不足，提供一種全數(shù)字式高功 率金屬鹵化物燈電子鎮(zhèn)流器的控制方法。為解決上述技術問題，本發(fā)明提供的解決方案為將電子鎮(zhèn)流器的控制過程分為啟動過程和穩(wěn)態(tài)工作過程進行不同模式的控制。在電子鎮(zhèn)流器啟動過程中，在不同的時刻 對電子鎮(zhèn)流器的各個電路啟動，對PFC電路采用軟啟動控制，這樣配合解決鎮(zhèn)流器啟動過 程中對開關元器件的過壓和過流沖擊，以達到安全啟動和合理啟動鎮(zhèn)流器的目的。本發(fā)明中的全數(shù)字式高功率金屬鹵化物燈電子鎮(zhèn)流器的控制方法，包括電子鎮(zhèn)流 器的啟動過程的控制和穩(wěn)態(tài)工作的控制在所述的電子鎮(zhèn)流器的啟動過程中，包括以下步驟A.DSP控制器電路判斷是否為周期中斷，如是則執(zhí)行下一步驟；B.DSP控制器電路判斷是否為功率因數(shù)校正電路軟啟動時刻，如是則執(zhí)行下一步 驟；C.DSP控制器電路判斷功率因數(shù)校正電路軟啟動標志是否已置位，如是則執(zhí)行下
一步驟；D. DSP控制器電路判斷是否為Buck變換電路及單相全橋逆變電路啟動和燈觸發(fā) 時刻，如是則執(zhí)行下一步驟；E. DSP控制器電路判斷Buck變換電路啟動標志是否置位，如是則執(zhí)行下一步驟；F. DSP控制器電路判斷是否為燈觸發(fā)信號撤銷時刻，如是則執(zhí)行下一步驟；G. DSP控制器電路關閉周期中斷程序；在所述的電子鎮(zhèn)流器的穩(wěn)態(tài)工作中，包括以下步驟a、DSP控制器電路判斷是否為模數(shù)轉(zhuǎn)換中斷時刻，如是則執(zhí)行下一步驟；b、DSP控制器電路執(zhí)行模數(shù)轉(zhuǎn)換中斷程序，進入采樣程序，對功率因數(shù)校正電路輸 入電壓、功率因數(shù)校正電路輸入電流、功率因數(shù)校正電路輸出電壓、Buck變換電路輸出電 壓、Buck變換電路輸出電流和功率調(diào)節(jié)信號進行采樣；c、DSP控制器電路判斷是否進入保護控制程序，如是則執(zhí)行下一步驟；d、DSP控制器電路判斷是否進入功率因數(shù)校正電路軟啟動控制時刻，如是則執(zhí) 行；e、DSP控制器電路判斷是否進入功率因數(shù)校正電路正常穩(wěn)態(tài)運行控制時刻，如是 則執(zhí)行；f、DSP控制器電路判斷是否進入Buck變換電路啟動控制時刻，如是則執(zhí)行下一步 驟；g、DSP控制器電路執(zhí)行Buck變換電路控制程序，計算實時輸出功率，判斷進行恒 電流控制及執(zhí)行，或恒功率控制及執(zhí)行，或功率開槽控制及執(zhí)行，或調(diào)功調(diào)光控制。作為一種改進，本發(fā)明還包括DSP控制器電路根據(jù)步驟b中采樣所得的采樣值， 來判定是否執(zhí)行過壓、過流或欠壓保護控制。作為一種改進，在整個啟動過程中，DSP控制器電路對Buck變換電路實現(xiàn)恒流控 制；在穩(wěn)態(tài)運行過程中，DSP控制器電路對Buck變換電路實現(xiàn)恒功率控制。作為一種改進，在所述步驟b中，如功率因數(shù)校正電路輸出電壓值小于310V，則對 功率因數(shù)校正電路采取軟啟動控制；如該輸出電壓值大于310V，則對功率因數(shù)校正電路采 取功率因數(shù)校正控制。作為一種改進，在電子鎮(zhèn)流器穩(wěn)態(tài)工作過程中，當單相全橋逆變電路進入橋臂死 區(qū)時，DSP控制器電路先降低Buck變換電路的輸出功率，接著增加其輸出功率，即Buck變換電路的輸出功率在單相全橋逆變電路橋臂進入死區(qū)后呈“V型”變化規(guī)律，DSP控制器電 路在單相全橋逆變電路死區(qū)內(nèi)對Buck變換電路的輸出功率作開槽控制。作為一種改進，在啟動過程中，周期中斷和模數(shù)轉(zhuǎn)換中斷并列運行，并設置周期中 斷為高優(yōu)先級；當啟動過程結(jié)束后，DSP控制器電路將周期中斷關閉。作為一種改進，所述DSP控制器電路每40us發(fā)生一次模數(shù)轉(zhuǎn)換中斷，每次中斷發(fā) 生后，DSP控制器電路進入模數(shù)轉(zhuǎn)換中斷處理程序。作為一種改進，所述的DSP控制器電路有三個硬件定時器Tl、T3和T4 ；其中定時 器T1作為功率因數(shù)校正電路的驅(qū)動信號和Buck變換電路的PWM輸出信號的時基，在電子 鎮(zhèn)流器的穩(wěn)態(tài)工作過程中作為模數(shù)轉(zhuǎn)換的啟動器；定時器T3作為單相全橋逆變電路的PWM 輸出信號的時基；定時器T4作為電子鎮(zhèn)流器的啟動過程的啟動器。作為一種改進，每當定時器T1下溢時，啟動模數(shù)轉(zhuǎn)化；當模數(shù)轉(zhuǎn)換結(jié)束后，進入模 數(shù)轉(zhuǎn)換中斷程序。作為一種改進，在啟動過程中，DSP控制器電路的T4周期中斷每20ms發(fā)生一次， 每次進中斷后DSP控制器電路進行中斷處理。與現(xiàn)有技術相比，本發(fā)明所帶來的有益效果是高功率金鹵燈電子鎮(zhèn)流器電路中，功率因數(shù)校正電路輸入電壓采樣電路、功率因 數(shù)校正電路輸入電流采樣電路、功率因數(shù)校正電路輸出電壓采樣電路、Buck輸出電壓采樣 電路、Buck輸出電流采樣電路和功率調(diào)整信號的采樣電路、鎮(zhèn)流器啟動電路、功率因數(shù)校正 電路的啟動和控制電路、Buck變換電路、單相全橋逆變電路、保護電路均由DSP控制器電路 統(tǒng)一控制。通過對DSP控制器電路中的硬件計數(shù)器的設置和ADC的設置進行中斷驅(qū)動，DSP 控制器電路每驅(qū)動一個ADC中斷，則依次對電路中相應的電路模塊進行控制及執(zhí)行，從而 完成金鹵燈的啟動、關斷、恒功率工作、“V”型開槽工作的控制。本發(fā)明的控制方法在程序 上比較簡單，且容易被修改、更新和移植，從而減輕了開發(fā)人員的工作量。本發(fā)明提出的采用DSP控制器電路作為鎮(zhèn)流器的核心控制器，其控制功能強大， 可應用于高功率的電子鎮(zhèn)流器裝置的控制，對鎮(zhèn)流器的輸入級進行功率因數(shù)校正控制，降 低對電網(wǎng)的諧波污染；對Buck直流變換電路進行功率開槽控制，從而達到保護功率開關和 無源元器件的目的。此外DSP控制器電路通常具有16路ADC采樣和16路PWM，使得控制電 路設計簡單，可提升系統(tǒng)的可靠性和降低硬件成本。


圖1為本發(fā)明電路原理圖；圖2為本發(fā)明主程序流程圖，金鹵燈電子鎮(zhèn)流器系統(tǒng)控制流程圖；圖3為本發(fā)明中斷服務程序流程圖，功率因數(shù)校正(PFC)電路控制程序流程圖；圖4為本發(fā)明中斷服務程序流程圖，Buck變換電路控制程序流程圖；圖5為本發(fā)明中Buck變換電路控制系統(tǒng)原理圖；圖6為本發(fā)明中Buck變換電路的功率V型開槽控制示意圖。
具體實施例方式以下結(jié)合說明書附圖對本發(fā)明作進一步說明。
如圖1所示，本發(fā)明中的數(shù)字式高功率金鹵燈電子鎮(zhèn)流器，包括全橋整流電路1、 功率因數(shù)校正電路2、Buck變換電路3、單相全橋逆變電路4、啟動電路5、PFC輸入電壓采 樣電路7、PFC輸入電流采樣電路8、PFC輸出電壓采樣電路9、Buck輸出電流采樣電路10、 Buck輸出電壓采樣電路11、保護電路12、保護電路13、給定功率采樣電路14、采樣信號調(diào)理 電路15、隔離驅(qū)動電路16、輔助電源電路17和DSP控制器電路18。所述全橋整流電路1與輔助電源電路17連接，所述輔助電源電路17與DSP控制器 電路18、采樣信號調(diào)理電路15和隔離驅(qū)動電路16分別連接。所述功率因數(shù)校正電路2與 全橋整流電路1的輸出連接，所述Buck變換電路3與所述功率因數(shù)校正電路2的輸出端連 接。所述Buck變換電路3的輸出端與啟動電路5相連接，該啟動電路5與金鹵燈6連接。 全橋整流電路1對市電進行整流，功率因數(shù)校正電路2對全橋整流電路1的輸出電壓和電 流進行功率因數(shù)校正，并對輸出電壓進行控制，得到Buck變換電路3所需的直流電壓。所 述Buck變換電路3輸出端與單相全橋逆變電路4輸入端連接，單相全橋逆變電路4和金鹵 燈6連接，當金鹵燈被擊穿后，其作用相當于一大負載，Buck變換電路3輸出的直流電壓被 拉低到金鹵燈的正常工作電壓。所述的DSP控制器電路18設有三個硬件定時器T1、T3和T4，2個25kHz的PWM輸 出口和2個低頻(50Hz、60Hz或70Hz)的PWM輸出口，6個ADC輸入端口。T1定時器采用1 分頻，T1定時器作為功率因數(shù)校正電路2的驅(qū)動信號和Buck變換電路3的PWM輸出信號的 時基，T3定時器采用32分頻，T3定時器作為單相全橋逆變電路4的PWM輸出信號的時基， T4定時器采用20ms作為定時周期，T4計時鎮(zhèn)流器的軟啟動。所述功率因數(shù)校正電路2輸入端設有PFC輸入電壓采樣電路7和PFC輸入電流采 樣電路8，所述功率因數(shù)校正電路2輸出端設有PFC輸出電壓采樣電路9，所述Buck變換電 路3輸出端設有Buck輸出電壓采樣電路11和Buck輸出電流采樣電路10 ；所述PFC輸入 電壓采樣電路7、PFC輸入電流采樣電路8、PFC輸出電壓采樣電路9、Buck輸出電壓采樣電 路11和輸出電流采樣電路10、給定功率采樣電路14均通過采樣信號調(diào)理電路15與DSP控 制器電路18的6路ADC端口連接。DSP控制器電路18的4路PWM端口與隔離驅(qū)動電路16 連接。隔離驅(qū)動電路16分別通過一路25kHz的驅(qū)動信號與功率因數(shù)校正電路2和Buck變 換電路3連接，隔離驅(qū)動電路通過2路低頻(50Hz、60Hz或70Hz)驅(qū)動信號與單相全橋逆變 電路4連接。功率因數(shù)校正電路2輸入端與保護電路12連接，啟動電路5輸入端與保護電 路13連接。如圖2、3所示，鎮(zhèn)流器上電工作時，首先執(zhí)行步驟101-開始初始化，DSP控制器電 路18中的定時器(未標示)T1、T3和T4置為0，且所有標志位清0，并將TIP麗、P麗1、P麗7 和PWM8初始化強制為低，同時完成軟件的其余初始化設置。系統(tǒng)每運行20ms，DSP控制器 電路18執(zhí)行T4中斷程序計數(shù)器T加1，接著DSP控制器電路18執(zhí)行步驟205判斷計數(shù) 器T是否已經(jīng)達到25，若否則中斷返回；若是，則DSP控制器電路18繼續(xù)執(zhí)行206判斷PFC 軟啟動標志置位否，若否則繼續(xù)執(zhí)行114置PFC軟啟動標志并中斷返回；若是則繼續(xù)執(zhí)行 207判斷計數(shù)器T是否已經(jīng)達到65，若否則中斷返回；若是則DSP控制器電路18執(zhí)行208 判斷Buck變換電路啟動標志置位否，若否則繼續(xù)執(zhí)行115置Buck變換電路啟動標志和燈 觸發(fā)信號并中斷返回；若是則繼續(xù)執(zhí)行209判斷計數(shù)器T是否已經(jīng)達到100，若否則中斷返 回；若是執(zhí)行116，撤銷燈觸發(fā)信號，接著繼續(xù)執(zhí)行001，關閉T4周期中斷程序。DSP控制器電路18將T4中斷設置為高優(yōu)先級中斷。表1ST_FLAG相關標志位的定義
模數(shù)轉(zhuǎn)換ADC中斷設置為低優(yōu)先級中斷，其中斷程序包括PFC軟啟動程序、PFC控 制程序和Buck變換電路控制程序。上述三程序的相應開啟過程由寄存器ST_FLAG相應位 進行控制，如表1所示。T1下溢中斷標志啟動定時器，定時周期40us。當系統(tǒng)初始化后，每運行40us，進入 ADC中斷程序執(zhí)行102-PFC輸入電壓采樣，接著執(zhí)行103-PFC輸入電流進行采樣，接著執(zhí) 行104-PFC輸出電壓采樣，接著執(zhí)行105-Buck輸出電壓采樣，接著執(zhí)行106-Buck輸出電流 采樣，接著執(zhí)行107-給定功率采樣，接著執(zhí)行108-清ADC中斷標志，接著執(zhí)行109-保護程 序，接著執(zhí)行202判斷是否PFC軟啟動，若否則執(zhí)行111-PFC控制程序，若是則執(zhí)行110-PFC 軟啟動程序。執(zhí)行完111或110后，執(zhí)行203-判斷Buck啟動，若否則中斷返回；若是則執(zhí) 行112-Buck控制程序，接著中斷返回。T4的周期中斷優(yōu)先級高于模數(shù)轉(zhuǎn)換ADC中斷，系統(tǒng)在啟動運行過程中由T4周期 中斷決定每20ms進入中斷，并通過計數(shù)器T進行計數(shù)，每進一次T4周期中斷，T加1，當T 增加到25時，將PFC啟動標志置位，當T增加到65時，將Buck變換電路啟動標志和燈觸發(fā) 信號置位，當T增加到100時，將燈觸發(fā)信號撤銷，并關閉T4周期中斷，系統(tǒng)啟動過程結(jié)束。 當ADC中斷發(fā)生時，首先執(zhí)行采樣程序，接著清ADC中斷標志，然后進入保護程序；接著判斷 是否進行軟啟動，并執(zhí)行相應程序；接著判斷是否執(zhí)行Buck啟動，并執(zhí)行相應程序。在啟動 過程中ADC中斷和T4中斷是并行的，但ADC中斷的優(yōu)先級低于T4周期中斷，因此在啟動過 程中，T4中斷的發(fā)生優(yōu)先于ADC中斷；當啟動過程結(jié)束后，系統(tǒng)只有ADC中斷。當系統(tǒng)結(jié)束啟動過程后，軟件執(zhí)行PFC控制程序和Buck控制程序。PFC控制程序 如圖3所示，Buck控制程序如圖4所示。如圖3，進入PFC控制程序，DSP控制器電路18執(zhí)行301設置T1PWM低有效，接著 執(zhí)行302判斷PFC電流是否大于36A，若是則執(zhí)行304T1PWM強制低，接著結(jié)束PFC控制流 程；若302判斷為否則執(zhí)行303判斷PFC輸出電壓是否大于360V，若是則執(zhí)行304T1PWM強 制低；若303判斷結(jié)果為否，則DSP控制器電路18繼續(xù)執(zhí)行305-PFC電壓環(huán)控制，接著執(zhí)行 306-PFC電流環(huán)控制，緊接著結(jié)束PFC控制流程。如圖4，進入Buck控制程序，DSP控制器電 路18執(zhí)行401設置PWM1低有效，接著執(zhí)行402判斷Buck變換電路輸出電流是否大于32A， 若是則執(zhí)行403-PWM1強制低；若402判斷為否則執(zhí)行404判斷軟啟動是否結(jié)束，若否則執(zhí) 行408-設定參考功率值為軟啟動值，接著執(zhí)行406-Buck功率控制環(huán)，接著執(zhí)行407_Buck 電流控制環(huán)，接著結(jié)束Buck控制流程；若執(zhí)行404判斷結(jié)果為是，則接著執(zhí)行405-設定參考功率為給定值，接著執(zhí)行406-Buck功率控制環(huán)，接著執(zhí)行407-Buck電流控制環(huán)，接著結(jié) 束Buck變換電路的控制流程。圖3所示的DSP控制器電路執(zhí)行304，對功率因數(shù)校正電路的輸出電壓值進行閉 環(huán)控制，采用PI控制方案，輸出電壓為340V ；如圖3所示接著DSP控制器電路執(zhí)行305，對 PFC輸入電流進行電流閉環(huán)控制，采用PI控制方案，以304的電壓閉環(huán)控制輸出值和PFC輸 入電壓的采樣值的乘積作為PFC輸入電流的參考值，然后對PFC輸入電流值進行PI環(huán)的調(diào) 制。如圖3所示，在PFC程序開頭做了 PFC峰值電流控制，當電網(wǎng)電壓有效值為180V，輸出 功率4kW時，PFC輸入電流峰值為32A左右，所以設定PFC電流峰值控制值為36A。除此之 外還做了 PFC輸出電壓過壓保護控制，當PFC輸出電壓大于360V時，T1PWM信號強制為低， 對PFC電路進行保護。由于添加了上述設置T1PWM強制為低的程序，所以在每次進入PFC 程序的時候，要設置T1PWM為低有效，以開啟T1PWM，如圖3的301。如圖4，DSP控制器電路18執(zhí)行406-Buck功率控制環(huán)，接著執(zhí)行407_Buck電流控 制環(huán)，406和407的控制原理如圖5所示。圖5中Pref為Buck變換電路的參考輸出功率，IL是Buck變換電路的輸出電感的 電流，V。是Buck變換電路的輸出電壓值。DSP控制器電路18通過執(zhí)行圖2的105和106， 對輸出電壓和電流進行采樣，然后在圖4Buck控制程序執(zhí)行406和407，先進行功率環(huán)調(diào)制， 再進行電流環(huán)調(diào)制計算Buck變換電路的實際輸出功率，與參考功率作比較，進行PI控制， 對該輸出進行限幅；將功率環(huán)輸出作為電流環(huán)的參考，與輸出電流值進行比較，進行PI控 制，并對該PI控制的輸出進行限幅，然后去控制開關管的開通和關斷。金屬鹵化物燈從擊 穿啟動到達到設定功率這一段時間內(nèi)為金鹵燈的啟動過程，功率環(huán)飽和，對其輸出量限幅 在28A，進行恒電流控制。當金鹵燈的功率達到設定值時，功率環(huán)開始退飽和，Buck變換電 路的輸出電流開始下降，一直到燈的穩(wěn)態(tài)工作電流，實現(xiàn)正常調(diào)制。Buck啟動程序開始有 Buck輸出電流峰值控制，而后設置了 61個開關周期的Buck變換電路軟啟動，在這個軟啟動 過程中，Buck變換電路輸出功率的設定值逐漸增大，但不超過參考功率值。此外，當單相全橋逆變電路4的橋臂進行切換時，為防止橋臂直通設定了死區(qū)，為 減小死區(qū)期間對開關管的沖擊，對Buck變換電路的功率控制程序設計了功率開槽V型控 制。Buck變換電路的輸出功率開槽，即輸出功率先減小后再增大。如圖6所示，在單相全橋 逆變電路4的橋臂發(fā)生開關管切換時刻，先減小Buck的輸出參考功率，再增加至給定的參 考功率值。假定圖6中時刻tl為開槽的開始時刻，t2為開槽的結(jié)束時刻，t2-tl這段時間 區(qū)間定義為開槽的寬度；假定圖6中Pref為額定給定參考功率值，Pref’為開槽區(qū)間內(nèi)最 小的參考功率值，則Pref-Pref’定義為開槽的深度。為防止開槽后金鹵燈產(chǎn)生閃爍現(xiàn)象， 需合理設計開槽的深度和寬度，經(jīng)過反復調(diào)試，開槽的寬度為320us。此外需要說明不同頻 率周期值和比較值，開槽時刻都不相同。圖2所示的主程序流程中T4所設定的周期可以任意選定，PFC軟啟動標志置位、 Buck啟動標志位和燈觸發(fā)信號置位、燈觸發(fā)信號撤銷的時刻點可以選擇跟程序流程中不 同，只要保證鎮(zhèn)流器能夠正常和安全啟動即可。此外T1的周期是由開關周期決定的，不一 定要選擇40us，但是要符合功率因數(shù)校正電路2和Buck變換電路3所選擇的功率元器件的 開關周期條件要求。T3計時器的周期是由金屬鹵化物燈6決定的。T1、T3和T4三個計數(shù) 器的時間基準由DSP控制器電路18的晶振決定。
應當注意，在說明本發(fā)明的某些特征或者方案時所使用的特殊術語不應當用于表 示在這里重新定義該術語以限制與該術語相關的本發(fā)明的某些特定特點、特征或者方案。 總之，不應當將在隨附的權利要求書中使用的術語解釋為將本發(fā)明限定在說明書中公開的 特定實施例，除非上述詳細說明部分明確地限定了這些術語。因此，本發(fā)明的實際范圍不僅 包括所公開的實施例，還包括在權利要求書之下實施或者執(zhí)行本發(fā)明的所有等效方案。
權利要求
一種全數(shù)字式高功率金屬鹵化物燈電子鎮(zhèn)流器的控制方法，包括電子鎮(zhèn)流器的啟動過程的控制和穩(wěn)態(tài)工作的控制，其特征在于在所述的電子鎮(zhèn)流器的啟動過程中，包括以下步驟A.DSP控制器電路判斷是否為周期中斷，如是則執(zhí)行下一步驟；B.DSP控制器電路判斷是否為功率因數(shù)校正電路軟啟動時刻，如是則執(zhí)行下一步驟；C.DSP控制器電路判斷功率因數(shù)校正電路軟啟動標志是否已置位，如是則執(zhí)行下一步驟；D.DSP控制器電路判斷是否為Buck變換電路及單相全橋逆變電路啟動和燈觸發(fā)時刻，如是則執(zhí)行下一步驟；E.DSP控制器電路判斷Buck變換電路啟動標志是否置位，如是則執(zhí)行下一步驟；F.DSP控制器電路判斷是否為燈觸發(fā)信號撤銷時刻，如是則執(zhí)行下一步驟；G.DSP控制器電路關閉周期中斷程序；在所述的電子鎮(zhèn)流器的穩(wěn)態(tài)工作中，包括以下步驟a、DSP控制器電路判斷是否為模數(shù)轉(zhuǎn)換中斷時刻，如是則執(zhí)行下一步驟；b、DSP控制器電路執(zhí)行模數(shù)轉(zhuǎn)換中斷程序，進入采樣程序，對功率因數(shù)校正電路輸入電壓、功率因數(shù)校正電路輸入電流、功率因數(shù)校正電路輸出電壓、Buck變換電路輸出電壓、Buck變換電路輸出電流和功率調(diào)節(jié)信號進行采樣；c、DSP控制器電路判斷是否進入保護控制程序，如是則執(zhí)行下一步驟；d、DSP控制器電路判斷是否進入功率因數(shù)校正電路軟啟動控制時刻，如是則執(zhí)行；e、DSP控制器電路判斷是否進入功率因數(shù)校正電路正常穩(wěn)態(tài)運行控制時刻，如是則執(zhí)行；f、DSP控制器電路判斷是否進入Buck變換電路啟動控制時刻，如是則執(zhí)行下一步驟；g、DSP控制器電路執(zhí)行Buck變換電路控制程序，計算實時輸出功率，判斷進行恒電流控制及執(zhí)行，或恒功率控制及執(zhí)行，或功率開槽控制及執(zhí)行，或調(diào)功調(diào)光控制。
2.根據(jù)權利要求1所述的控制方法，其特征在于，還包括DSP控制器電路根據(jù)步驟b 中采樣所得的采樣值，來判定是否執(zhí)行過壓、過流或欠壓保護控制。
3.根據(jù)權利要求1所述的控制方法，其特征在于，在整個啟動過程中，DSP控制器電路 對Buck變換電路實現(xiàn)恒流控制；在穩(wěn)態(tài)運行過程中，DSP控制器電路對Buck變換電路實現(xiàn) 恒功率控制。
4.根據(jù)權利要求1所述的控制方法，其特征在于，在所述步驟b中，如功率因數(shù)校正 電路輸出電壓值小于310V，則對功率因數(shù)校正電路采取軟啟動控制；如該輸出電壓值大于 310V，則對功率因數(shù)校正電路采取功率因數(shù)校正控制。
5.根據(jù)權利要求1所述的控制方法，其特征在于，在電子鎮(zhèn)流器穩(wěn)態(tài)工作過程中，當單 相全橋逆變電路進入橋臂死區(qū)時，DSP控制器電路先降低Buck變換電路的輸出功率，接著 增加其輸出功率，即Buck變換電路的輸出功率在單相全橋逆變電路的橋臂進入死區(qū)后呈 "V型”變化規(guī)律，DSP控制器電路在單相全橋逆變電路的死區(qū)內(nèi)對Buck變換電路的輸出功 率作開槽控制。
6.根據(jù)權利要求1至5任意一項中所述的控制方法，其特征在于，在啟動過程中，周期 中斷和模數(shù)轉(zhuǎn)換中斷并列運行，并設置周期中斷為高優(yōu)先級；當啟動過程結(jié)束后，DSP控制器電路將周期中斷關閉。
7.根據(jù)權利要求1至5任意一項中所述的控制方法，其特征在于，所述DSP控制器電路 每40us發(fā)生一次模數(shù)轉(zhuǎn)換中斷，每次中斷發(fā)生后，DSP控制器電路進入模數(shù)轉(zhuǎn)換中斷處理程序。
8.根據(jù)權利要求1至5任意一項中所述的控制方法，其特征在于，所述的DSP控制器 電路有三個硬件定時器Tl、T3和T4 ；其中定時器T1作為功率因數(shù)校正電路的驅(qū)動信號和 Buck變換電路的PWM輸出信號的時基，在電子鎮(zhèn)流器的穩(wěn)態(tài)工作過程中作為模數(shù)轉(zhuǎn)換的啟 動器；定時器T3作為單相全橋逆變電路的PWM輸出信號的時基；定時器T4作為電子鎮(zhèn)流器 的啟動過程的啟動器。
9.根據(jù)權利要求8所述的控制方法，其特征在于，每當定時器T1下溢時，啟動模數(shù)轉(zhuǎn) 化；當模數(shù)轉(zhuǎn)換結(jié)束后，進入模數(shù)轉(zhuǎn)換中斷程序。
10.根據(jù)權利要求8所述的控制方法，其特征在于，在啟動過程中，DSP控制器電路的定 時器T4周期中斷每20ms發(fā)生一次，每次進中斷后DSP控制器電路進行中斷處理。
全文摘要
本發(fā)明涉及電子鎮(zhèn)流器的控制方法，旨在提供一種全數(shù)字式高功率金屬鹵化物燈電子鎮(zhèn)流器的控制方法。包括包括電子鎮(zhèn)流器的啟動過程的控制和穩(wěn)態(tài)工作的控制，通過對DSP控制器電路中的硬件計數(shù)器的設置和ADC的設置進行中斷驅(qū)動，DSP控制器電路每驅(qū)動一個ADC中斷，則依次對電路中相應的電路模塊進行控制及執(zhí)行，從而完成金鹵燈的啟動、關斷、恒功率工作、“V”型開槽工作的控制。本發(fā)明可應用于高功率的電子鎮(zhèn)流器裝置的控制，對鎮(zhèn)流器輸入級進行功率因數(shù)校正控制，降低對電網(wǎng)諧波污染；對Buck變換電路進行功率開槽控制，從而達到保護功率開關和無源元器件的目的；DSP控制器電路具有16路ADC采樣和16路PWM，使得控制電路設計簡單，可提升系統(tǒng)的可靠性和硬件成本。
文檔編號H05B41/36GK101848588SQ20101020153
公開日2010年9月29日 申請日期2010年6月12日 優(yōu)先權日2010年6月12日
發(fā)明者劉森森, 呂征宇, 吳小康, 杭麗君, 陳基鋒 申請人:浙江大學