專利名稱：太陽能電源八推挽振蕩高壓鈉燈的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實(shí)用新型涉及電子技術(shù)領(lǐng)域，具體是一種太陽能電源八推挽振蕩高壓鈉燈。
背景技術(shù)：
汽車、火車、船只太陽能電源供電的高壓鈉燈HID，光電轉(zhuǎn)換效率高，可產(chǎn)生強(qiáng)光照明，適于車船內(nèi)外照明，如汽車前燈照明。高壓鈉燈是一種高強(qiáng)度氣體放電發(fā)光，工作電壓在數(shù)百伏，點(diǎn)火啟動(dòng)電壓通常在3KV以上才能引燃。太陽能直流低壓電源供電高壓鈉燈電子核心是一個(gè)DC-AC逆變器。燈負(fù)載功率在25W左右時(shí)，采用大功率三極管或MOS場效應(yīng)管推挽振蕩方式工作，獲取較好的效果。但是，高壓鈉燈功率都較大，驅(qū)動(dòng)電流相應(yīng)較大，這時(shí)逆變器功率器件功耗急劇增大，由于車船內(nèi)部空間所限散熱器體積不能做大發(fā)熱升溫很高會(huì)燒壞元器件，不能正常工作。此外，高壓鈉燈高頻電源供電極易產(chǎn)生“聲共振”燈光閃爍， 燈管內(nèi)壓力波脈沖從管壁反射與高頻電流諧波相位相同時(shí)形成駐波，導(dǎo)致放電電弧不穩(wěn)定燈光閃爍，對人眼產(chǎn)生暈眩。
發(fā)明內(nèi)容本實(shí)用新型的目的是提供太陽能電源供電，拖動(dòng)大功率燈負(fù)載的一種太陽能電源八推挽振蕩高壓鈉燈。本實(shí)用新型技術(shù)解決方案為包括由太陽能電池陣列、過壓檢測控制器、欠壓檢測控制器、電壓配接器、蓄電池組成的太陽能電源和逆變器與燈管，還包括逆變器由調(diào)頻信號(hào)發(fā)生器、八個(gè)推挽振蕩器、七個(gè)相加耦合器、燈管電路及過載檢測保護(hù)電路組成，七個(gè)相加耦合器分為第一相加耦合器、第二相加耦合器、第三相加耦合器、第四相加耦合器、第五相加耦合器、第六相加耦合器、第七相加耦合器，八個(gè)推挽振蕩器分為推挽振蕩器6a、推挽振蕩器6b、推挽振蕩器6c、推挽振蕩器6d、推挽振蕩器6e、推挽振蕩器6f和推挽振蕩器6g、推挽振蕩器，分別由八個(gè)鐵氧體磁性變壓器Tl、T2、T3、T4和T5、T6、T7、T8初級(jí)電感并聯(lián)電容為諧振回路，其電感中心抽頭經(jīng)高頻扼流電感和旁路電容接入太陽能電源，調(diào)頻信號(hào)發(fā)生器電源端接入太陽能電源，諧振回路兩端分別并接兩個(gè)大功率振蕩管集電極，發(fā)射極串聯(lián)電阻接地，諧振回路兩端還并聯(lián)交叉耦合對管基極電阻靜態(tài)偏置和電容正反饋構(gòu)成推挽振蕩器，兩個(gè)大功率振蕩管基極并接控制信號(hào)接口管集電極，接口管基極、集電極接電壓負(fù)反饋偏置電阻，發(fā)射極接地，推挽振蕩器6a和推挽振蕩器6b輸出功率由鐵氧體磁性變壓器T1、T2次級(jí)電感反相接入第一相加耦合器初級(jí)電感一階功率合成，推挽振蕩器6c和推挽振蕩器6d輸出功率由鐵氧體磁性變壓器T3、T4次級(jí)電感反相接入第二相加耦合器初級(jí)電感一階功率合成，推挽振蕩器6e和推挽振蕩器6f輸出功率由鐵氧體磁性變壓器T5、T6次級(jí)電感反相接入第三相加耦合器初級(jí)電感一階功率合成，推挽振蕩器6g和推挽振蕩器他輸出功率由鐵氧體磁性變壓器T7、T8次級(jí)電感反相接入第四相加耦合器初級(jí)電感一階功率合成，第一相加耦合器和第二相加耦合器次級(jí)電感反相接入第五相加耦合器初級(jí)電感二階功率合成，第三相加耦合器和第四相加耦合器次級(jí)電感反相接入第六相加耦合器初級(jí)電感二階功率合成，第五相加耦合器和第六相加耦合器次級(jí)電感反相接入第七相加耦合器初級(jí)電感三階功率合成，次級(jí)電感升壓接入燈管電路，調(diào)頻信號(hào)發(fā)生器輸出接入推挽振蕩器接口管，由振蕩管極間電容調(diào)制振蕩頻率抑制燈光閃爍，過載檢測保護(hù)電路由燈負(fù)載電流經(jīng)磁環(huán)電感感生電壓二極管檢波，檢測電壓接入接口管控制振蕩管；其中，調(diào)頻信號(hào)發(fā)生器由運(yùn)算放大器Al、A2與電阻、電容構(gòu)成自激多諧振蕩器和有源帶通濾波器，Al偏置電阻和反饋電阻取值相同，電容充放電時(shí)間相同，構(gòu)成對稱翻轉(zhuǎn)的自激多諧振蕩器，A2由電阻、電容RC單T選頻網(wǎng)絡(luò)構(gòu)成負(fù)反饋式有源帶通濾波器，Al輸出信號(hào)經(jīng)A2有源帶通濾波接入推挽振蕩器他接口管，由振蕩管極間電容調(diào)制振蕩頻率抑制燈光閃爍；燈管電路經(jīng)電容串接燈管接入第七相加耦合器次級(jí)電感，并經(jīng)限流電阻接雙向可控硅陽極，另由電阻對電容充電連接雙向觸發(fā)二極管觸發(fā)雙向可控硅門極，雙向可控硅陽極和陰極并接在與放電電容串聯(lián)的脈沖點(diǎn)火變壓器初級(jí)線圈，脈沖點(diǎn)火次級(jí)線圈接燈管， 雙向可控硅陰極、充電電容和脈沖點(diǎn)火線圈初級(jí)、次級(jí)連接點(diǎn)接入第七相加耦合器次級(jí)電感接地端；太陽能電源過壓檢測控制器由運(yùn)算放大器A3同相輸入端接穩(wěn)壓二極管基準(zhǔn)電壓，反相輸入端接蓄電池電壓，輸出經(jīng)三極管電流放大接繼電器線圈，常閉觸點(diǎn)切換太陽能電池陣列充電過壓控制；欠壓檢測控制器由運(yùn)算放大器A4反相輸入端接穩(wěn)壓二極管基準(zhǔn)電壓，同相輸入端接蓄電池電壓，輸出經(jīng)三極管電流放大接繼電器線圈，常開觸點(diǎn)切換太陽能電池陣列放電欠壓控制。本實(shí)用新型產(chǎn)生積極效果是太陽能電源供電八推挽振蕩三階功率合成調(diào)頻抑制燈光閃爍，獲取大功率燈負(fù)載高光效，阻容交叉耦合八推振蕩功率合成不僅高效，振蕩十分強(qiáng)烈，偶次諧波相互抵消，降低逆變功率器件功耗，廣泛用于沒交流電源或供電不便的場合照明。

圖1本實(shí)用新型技術(shù)方案原理方框圖圖2推挽振蕩器電路圖3八推振蕩功率合成及過載檢測保護(hù)電路圖4調(diào)頻信號(hào)發(fā)生器電路圖5燈管電路圖6太陽能電源過壓和欠壓檢測控制器電路具體實(shí)施方法參照圖1、2、3 (圖2以推挽振蕩器6a電路為例，其余推挽振蕩器電路均相同)和圖 6，本實(shí)用新型具體實(shí)施方法和實(shí)施例包括由太陽能電池陣列l(wèi)a、過壓檢測控制器lb、欠壓檢測控制器lc、電壓配接器Id、蓄電池E組成的太陽能電源1和逆變器與燈管，還包括逆變器由調(diào)頻信號(hào)發(fā)生器2、八個(gè)推挽振蕩器6、七個(gè)相加耦合器5、燈管電路4及過載檢測保護(hù)電路3組成，七個(gè)相加耦合器5分為第一相加耦合器5a、第二相加耦合器恥、第三相加耦合器5c、第四相加耦合器5d、第五相加耦合器k、第六相加耦合器5f、第七相加耦合器5g， 八個(gè)推挽振蕩器6分別為推挽振蕩器6a、推挽振蕩器6b、推挽振蕩器6c、推挽振蕩器6d、推挽振蕩器6e、推挽振蕩器6f和推挽振蕩器6g、推挽振蕩器他，分別由八個(gè)鐵氧體磁性變壓器T1、T2、T3、T4和Τ5、Τ6、Τ7、Τ8初級(jí)電感Ll并聯(lián)電容C3為諧振回路，其電感中心抽頭經(jīng)高頻扼流電感L2和旁路電容C5接入太陽能電源1，調(diào)頻信號(hào)發(fā)生器2電源端接入太陽能電源1，諧振回路兩端分別并接兩個(gè)大功率振蕩管Q1、Q2集電極，發(fā)射極串聯(lián)電阻R3、R6接地，諧振回路兩端還并聯(lián)交叉耦合到對管基極電阻Rl、R2靜態(tài)偏置和電容Cl、C2正反饋構(gòu)成推挽振蕩器，兩個(gè)大功率振蕩管Q1、Q2基極并接控制信號(hào)接口管Q3、Q4集電極，Q3、Q4基極、集電極接電壓負(fù)反饋偏置電阻R4、R5，發(fā)射極接地，推挽振蕩器6a和推挽振蕩器6b輸出功率由鐵氧體磁性變壓器Tl、T2次級(jí)電感反相接入第一相加耦合器fe初級(jí)電感一階功率合成，推挽振蕩器6c和推挽振蕩器6d輸出功率由鐵氧體磁性變壓器T3、T4次級(jí)電感反相接入第二相加耦合器恥初級(jí)電感一階功率合成，推挽振蕩器6e和推挽振蕩器6f輸出功率由鐵氧體磁性變壓器T5、T6次級(jí)電感反相接入第三相加耦合器5c初級(jí)電感一階功率合成，推挽振蕩器6g和推挽振蕩器他輸出功率由鐵氧體磁性變壓器T7、T8次級(jí)電感反相接入第四相加耦合器5d初級(jí)電感一階功率合成，第一相加耦合器fe和第二相加耦合器恥次級(jí)電感反相接入第五相加耦合器7e初級(jí)電感二階功率合成，第三相加耦合器5c和第四相加耦合器5d次級(jí)電感反相接入第六相加耦合器5f初級(jí)電感二階功率合成，第五相加耦合器k和第六相加耦合器5f次級(jí)電感反相接入第七相加耦合器5g初級(jí)電感三階功率合成， 次級(jí)電感升壓接入燈管電路4，調(diào)頻信號(hào)發(fā)生器2輸出信號(hào)經(jīng)電容C4、電阻R7、RlO接入推挽振蕩器他接口管，由振蕩管Ql、Q2極間電容調(diào)制振蕩頻率抑制燈光閃爍。過載檢測保護(hù)電路3由燈負(fù)載電流經(jīng)磁環(huán)電感L3感生電壓二極管VD3檢波，檢測電壓經(jīng)電容濾波C6、電阻R18，限流電阻R8、R9接入接口管Q3、Q4控制振蕩管Ql、Q2，當(dāng)燈管接觸不良或燈負(fù)載短路產(chǎn)生大電流，過載檢測電壓使Q3、Q4飽和導(dǎo)通，Ql、Q2截止停振， 起保護(hù)作用。二極管VD1、VD2防止高反壓擊穿振蕩管。阻容交叉耦合推挽振蕩器實(shí)際是輸出直接連到輸入的LC選頻兩級(jí)放大器，兩個(gè)大功率振蕩管Ql、Q2輪流處于飽和與截止，以零靜態(tài)電流半個(gè)周期導(dǎo)通，振蕩十分強(qiáng)烈，集電極電流相位相反三階和高階奇次諧波為零，不僅高效，并具有偶次諧波相互抵消，降低逆變功率器件熱功耗，為此，更低抑制在諧振電感中心抽頭饋接電源串入高頻扼流電感和旁路電容，使燈負(fù)載輸出為純正弦波。通用大功率三極管構(gòu)成推挽振蕩輸出功率匹配30W左右的燈管，要求更大輸出功率，例如匹配200W燈負(fù)載時(shí)，僅幾只器件直接并聯(lián)運(yùn)用不能令人滿意，采用八推挽振蕩功率合成效果顯著，其輸出功率疊加能滿足技術(shù)要求，通過七個(gè)相加耦合器分別將八推振蕩輸出功率相互反相激勵(lì)功率合成，升壓引燃大功率燈管發(fā)光。平衡電阻R11、R12、R13、R14、 R15和R16、R17在功率合成的兩個(gè)電流相等時(shí)，無功率損耗。圖4，調(diào)頻信號(hào)發(fā)生器由運(yùn)算放大器Al為多諧振蕩器，偏置電阻R19、R20和負(fù)反饋 R21、R22取值相同，電容C7充、放電時(shí)間相同，輸出對稱方波，經(jīng)運(yùn)算放大器A2與電阻R23、 R24.R25和電容C8、C9組成負(fù)反饋RC單T選頻網(wǎng)絡(luò)有源帶通濾波器濾除高次諧波，輸出低頻正弦波接入推挽振蕩器他接口管Q3、Q4，由振蕩管Ql、Q2極間電容調(diào)制振蕩頻率，低頻正弦波圍繞振蕩中心頻率不斷變化，燈電弧無法形成駐波共振點(diǎn)，避免“聲共振”燈光閃爍。圖5，燈管電路在啟動(dòng)開燈的瞬間第七相加耦合器5g次級(jí)電感高壓，由電容C10、 電阻似6對電容Cll充電使雙向觸發(fā)二極管VD4導(dǎo)通，進(jìn)而觸發(fā)雙向可控硅VSl門極使其導(dǎo)通，電流經(jīng)限流電阻R27、放電電容C12和脈沖點(diǎn)火初級(jí)線圈L4，感應(yīng)到次級(jí)線圈L5升壓成高壓脈沖，點(diǎn)火觸發(fā)高壓鈉燈G氣體擊穿導(dǎo)通，使高壓鈉燈啟動(dòng)引燃發(fā)光。圖6，太陽能電源過壓檢測控制器Ib當(dāng)蓄電池E電壓高于穩(wěn)壓二極管VD6基準(zhǔn)電壓時(shí)，A3輸出為低電平，三極管Q5驅(qū)動(dòng)繼電器Jl釋放Jl-I常閉觸點(diǎn)切斷充電回路，保護(hù)蓄電池E過壓充電，蓄電池E電壓隨著照明耗電下降低于VD6基準(zhǔn)電壓時(shí)，A3反相輸入電位低于同相基準(zhǔn)電壓，輸出為高電平，繼電器Jl吸合Jl-I常閉觸點(diǎn)接通充電回路。欠壓檢測控制器Ic當(dāng)蓄電池E電壓低于穩(wěn)壓二極管VD9基準(zhǔn)電壓時(shí)，A4輸出為低電平，三極管Q6驅(qū)動(dòng)繼電器J2釋放J2-1常開觸點(diǎn)切斷放電回路，保護(hù)蓄電池E欠壓放電，蓄電池E隨著充電電壓上升高于VD9基準(zhǔn)電壓時(shí)，A4同相輸入電位高于反相基準(zhǔn)電壓，輸出為高電平，繼電器J2 吸合J2-1常開觸點(diǎn)接通放電回路。電阻R28、R29、R30和R33、R34、R35及電位器RP1、RP2 分壓分別接入運(yùn)算放大器同相和反相輸入端。調(diào)整運(yùn)算放大器電壓負(fù)反饋電阻R31、R36和電位器RP1、RP2達(dá)到切換門限值。電阻R32、R37起限流作用。二極管VD5防反充電，利用單向?qū)щ姳苊馓柲茈姵仃嚵蠭a晚間或下雨天不發(fā)電時(shí)或出現(xiàn)短路時(shí)蓄電池E向太陽能電池陣列Ia放電。二極管VD8防蓄電池反接，當(dāng)蓄電池 E極性接反時(shí)導(dǎo)通，產(chǎn)生大電流將熔絲F快速熔斷，起到防護(hù)作用。二極管VD7、VDlO吸收繼電器Jl、J2線圈反向電勢，防護(hù)擊穿三極管Q5、Q6。電壓配接器Id連接八推挽振蕩器6 和調(diào)頻信號(hào)發(fā)生器2電源端。實(shí)施例太陽能電源電壓34V，八推挽振蕩器頻率67KHZ，調(diào)頻信號(hào)260HZ，調(diào)頻偏移范圍2. 8KHZ抑制燈光閃爍，輸出匹配250W高壓鈉燈，逆變效率83%，振蕩管散熱器溫升低于30°C，燈光穩(wěn)定不閃。
權(quán)利要求1.一種太陽能電源八推挽振蕩高壓鈉燈，包括由太陽能電池陣列、過壓檢測控制器、欠壓檢測控制器、電壓配接器、蓄電池組成的太陽能電源和逆變器與燈管，其特征在于還包括逆變器由調(diào)頻信號(hào)發(fā)生器、八個(gè)推挽振蕩器、七個(gè)相加耦合器、燈管電路及過載檢測保護(hù)電路組成，七個(gè)相加耦合器分為第一相加耦合器、第二相加耦合器、第三相加耦合器、第四相加耦合器、第五相加耦合器、第六相加耦合器、第七相加耦合器，八個(gè)推挽振蕩器分為推挽振蕩器(6a)、推挽振蕩器(6b)、推挽振蕩器(6c)、推挽振蕩器(6d)、推挽振蕩器(6e)、推挽振蕩器(6f)和推挽振蕩器(6g)、推挽振蕩器( )，分別由八個(gè)鐵氧體磁性變壓器(Tl)、 (T2)、(T3)、(T4)和(T5)、(T6)、(T7)、(T8)初級(jí)電感并聯(lián)電容為諧振回路，其電感中心抽頭經(jīng)高頻扼流電感和旁路電容接入太陽能電源，同時(shí)，調(diào)頻信號(hào)發(fā)生器電源端接入太陽能電源，諧振回路兩端分別并接兩個(gè)大功率振蕩管集電極，發(fā)射極串聯(lián)電阻接地，諧振回路兩端還并聯(lián)交叉耦合對管基極電阻靜態(tài)偏置和電容正反饋構(gòu)成推挽振蕩器，兩個(gè)大功率振蕩管基極并接控制信號(hào)接口管集電極，接口管基極、集電極接電壓負(fù)反饋偏置電阻，發(fā)射極接地，推挽振蕩器(6a)和推挽振蕩器(6b)輸出功率由鐵氧體磁性變壓器(Tl)、(T2)次級(jí)電感反相接入第一相加耦合器初級(jí)電感一階功率合成，推挽振蕩器(6c)和推挽振蕩器(6d) 輸出功率由鐵氧體磁性變壓器CH)、(T4)次級(jí)電感反相接入第二相加耦合器初級(jí)電感一階功率合成，推挽振蕩器(6e)和推挽振蕩器(6f)輸出功率由鐵氧體磁性變壓器(T5)、(T6) 次級(jí)電感反相接入第三相加耦合器初級(jí)電感一階功率合成，推挽振蕩器(6g)和推挽振蕩器(6h)輸出功率由鐵氧體磁性變壓器(T7)、(T8)次級(jí)電感反相接入第四相加耦合器初級(jí)電感一階功率合成，第一相加耦合器和第二相加耦合器次級(jí)電感反相接入第五相加耦合器初級(jí)電感二階功率合成，第三相加耦合器和第四相加耦合器次級(jí)電感反相接入第六相加耦合器初級(jí)電感二階功率合成，第五相加耦合器和第六相加耦合器次級(jí)電感反相接入第七相加耦合器初級(jí)電感三階功率合成，次級(jí)電感升壓接入燈管電路，調(diào)頻信號(hào)發(fā)生器輸出接入推挽振蕩器(6h)接口管，由振蕩管極間電容調(diào)制振蕩頻率抑制燈光閃爍，過載檢測保護(hù)電路由燈負(fù)載電流經(jīng)磁環(huán)電感感生電壓二極管檢波，檢測電壓接入接口管控制振蕩管。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的太陽能電源八推挽振蕩高壓鈉燈，其特征在于調(diào)頻信號(hào)發(fā)生器由運(yùn)算放大器Al、A2與電阻、電容構(gòu)成自激多諧振蕩器和有源帶通濾波器，Al偏置電阻和反饋電阻取值相同，電容充放電時(shí)間相同，構(gòu)成對稱翻轉(zhuǎn)的自激多諧振蕩器，A2由電阻、電容RC單T選頻網(wǎng)絡(luò)構(gòu)成負(fù)反饋式有源帶通濾波器，Al輸出信號(hào)經(jīng)A2有源帶通濾波接入推挽振蕩器他接口管，由振蕩管極間電容調(diào)制振蕩頻率抑制燈光閃爍。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的太陽能電源八推挽振蕩高壓鈉燈，其特征在于燈管電路經(jīng)電容串接燈管接入第七相加耦合器次級(jí)電感，并經(jīng)限流電阻接雙向可控硅陽極，另由電阻對電容充電連接雙向觸發(fā)二極管觸發(fā)雙向可控硅門極，雙向可控硅陽極和陰極并接在與放電電容串聯(lián)的脈沖點(diǎn)火變壓器初級(jí)線圈，脈沖點(diǎn)火次級(jí)線圈接燈管，雙向可控硅陰極、充電電容和脈沖點(diǎn)火線圈初級(jí)、次級(jí)連接點(diǎn)接入第七相加耦合器次級(jí)電感接地端。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的太陽能電源八推挽振蕩高壓鈉燈，其特征在于太陽能電源過壓檢測控制器由運(yùn)算放大器A3同相輸入端接穩(wěn)壓二極管基準(zhǔn)電壓，反相輸入端接蓄電池電壓，輸出經(jīng)三極管電流放大接繼電器線圈，常閉觸點(diǎn)切換太陽能電池陣列充電過壓控制；欠壓檢測控制器由運(yùn)算放大器A4反相輸入端接穩(wěn)壓二極管基準(zhǔn)電壓，同相輸入端接蓄電池電壓，輸出經(jīng)三極管電流放大接繼電器線圈，常開觸點(diǎn)切換太陽能電池陣列放電欠壓控制。
專利摘要本實(shí)用新型涉及電子技術(shù)領(lǐng)域，是一種太陽能電源八推挽振蕩高壓鈉燈。包括由太陽能電池陣列、過壓檢測控制器、欠壓檢測控制器、電壓配接器、蓄電池組成的太陽能電源和逆變器與燈管，還包括逆變器由調(diào)頻信號(hào)發(fā)生器、八個(gè)推挽振蕩器，七個(gè)相加耦合器、燈管電路及過載檢測保護(hù)電路組成，八推挽振蕩功率合成調(diào)頻抑制“聲共振”燈光閃爍，輸出功率接入燈管電路產(chǎn)生穩(wěn)定的高光效，本實(shí)用新型電路獨(dú)特、高效，廣泛用于汽車、火車、船只無交流市電或供電不便的場合大功率高壓鈉燈照明。
文檔編號(hào)H05B41/36GK201957315SQ20112011012
公開日2011年8月31日 申請日期2011年4月3日 優(yōu)先權(quán)日2011年4月3日
發(fā)明者阮樹成 申請人:阮樹成