專利名稱：太陽能電源四推挽振蕩高壓鈉燈的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實用新型涉及電子技術(shù)領(lǐng)域，具體是一種太陽能電源四推挽振蕩高壓鈉燈。
背景技術(shù)：
汽車、火車、船只太陽能直流低電壓電源供電的高壓鈉燈HID，光電轉(zhuǎn)換效率高，可產(chǎn)生強光照明，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度氣體放電發(fā)光，工作電壓在數(shù)百伏，點火啟動電壓通常在3KV以上才能引燃。太陽能直流低電壓電源供電高壓鈉燈電子核心是一個DC-AC逆變器。燈負載功率在25W左右時，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)動電流相應(yīng)較大，這時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”燈光閃抖，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)容本實用新型的目的是提供太陽能電源供電，拖動大功率燈負載的一種太陽能電源四推挽振蕩高壓鈉燈。本實用新型技術(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、蓄電池組成太陽能電源和逆變器與燈管，還包括逆變器由調(diào)頻信號發(fā)生器、四個推挽振蕩器、三個相加耦合器、燈管電路及過載檢測保護電路組成，三個相加耦合器分為第一相加耦合器、第二相加耦合器和第三相加耦合器，四個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和推挽振蕩器6d，分別由鐵氧體磁性變壓器Tl、 T2和T3、T4初級電感并聯(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，調(diào)頻信號發(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)交叉耦合對管到基極電阻靜態(tài)偏置和電容正反饋構(gòu)成推挽振蕩器，兩個大功率振蕩管基極并接過載檢測信號接口管集電極，接口管基極、集電極接電壓負反饋偏置電阻，發(fā)射極接地，推挽振蕩器6a和推挽振蕩器6b輸出功率分別由鐵氧體磁性變壓器Tl、T2次級電感反相接入第一相加耦合器初級電感一階功率合成，推挽振蕩器6c和推挽振蕩器6d輸出功率分別由鐵氧體磁性變壓器 T3、T4次級電感反相接入第二相加耦合器初級電感一階功率合成，第一相加耦合器和第二相加耦合器次級電感反相接入第三相加耦合器初級電感二階功率合成，第三相加耦合器次級電感升壓接入燈管電路，調(diào)頻信號發(fā)生器輸出接入推挽振蕩器6d接口管，由振蕩管極間電容調(diào)制振蕩頻率抑制燈光閃爍，過載檢測保護電路由燈負載電流經(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)頻信號發(fā)生器由運算放大器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)成負反饋式有源帶通濾波器，Al輸出信號經(jīng)A2有源帶通濾波接入推挽振蕩器6d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三相加耦合器次級電感，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)的脈沖點火變壓器初級線圈，脈沖點火次級線圈接燈管， 雙向可控硅陰極、充電電容和脈沖點火線圈初級、次級連接點接入第三相加耦合器次級電感接地端；太陽能電源過壓檢測控制器由運算放大器A3同相輸入端接穩(wěn)壓二極管基準電壓，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，常閉觸點切換太陽能電池陣列充電過壓控制；欠壓檢測控制器由運算放大器A4反相輸入端接穩(wěn)壓二極管基準電壓，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，常開觸點切換太陽能電池陣列放電欠壓控制。本實用新型產(chǎn)生積極效果是太陽能電源供電四推挽振蕩功率合成，調(diào)頻抑制燈光閃爍，獲取大功率燈負載高光效，阻容交叉耦合四推挽振蕩功率合成不僅高效，振蕩十分強烈，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本實用新型技術(shù)方案原理方框圖圖2推挽振蕩器電路圖3四推振蕩功率合成及過載檢測保護電路圖4調(diào)頻信號發(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)及圖6，本實用新型具體實施方法和實施例1 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)頻信號發(fā)生器2、四個推挽振蕩器6、三個相加耦合器5、燈管電路4及過載檢測保護電路3組成，三個相加耦合器5分為第一相加耦合器fe、第二相加耦合器恥和第三相加耦合器5c，四個推挽振蕩器6分為推挽振蕩器6a、推挽振蕩器6b和推挽振蕩器6c、推挽振蕩器6d，分別由鐵氧體磁性變壓器Tl、T2和T3、T4初級電感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C4接入太陽能電源1，同時，調(diào)頻信號發(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)交叉耦合對管到基極電阻Rl、R2靜態(tài)偏置和電容Cl、C2正反饋構(gòu)成推挽振蕩器，QU Q2基極并接控制信號接口管Q3、Q4集電極，接口管Q3、Q4基極、集電極接電壓負反饋偏置電阻R4、R5，發(fā)射極接地，推挽振蕩器6a和推挽振蕩器6b輸出功率分別由鐵氧體磁性變壓器T1、T2次級電感反相接入第一相加耦合器fe初級電感一階功率合成，推挽振蕩器6c和推挽振蕩器6d輸出功率分別由鐵氧體磁性變壓器T3、T4次級電感反相接入第二相加耦合器恥初級電感一階功率合成，第一相加耦合器 5a和第二相加耦合器恥次級電感反相接入第三相加耦合器5c初級電感二階功率合成，第三相加耦合器5c次級電感升壓接入燈管電路4，調(diào)頻信號發(fā)生器2輸出接入推挽振蕩器6d 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。過載檢測保護電路3由燈負載電流經(jīng)磁環(huán)電感L3感生電壓二極管VD3檢波，電容 C6、電阻Rll濾波電壓經(jīng)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載短路產(chǎn)生大電流，過載檢測電壓使Q3、Q4飽和導(dǎo)通，振蕩管Ql、Q2截止停振，即時起到保護。二極管VD1、VD2保護振蕩管免受高反壓擊穿。阻容交叉耦合推挽振蕩器實際是輸出直接連到輸入的LC選頻兩級放大器，兩個大功率振蕩管Ql、Q2輪流處于飽和與截止，以零靜態(tài)電流半個周期導(dǎo)通，振蕩十分強烈，集電極電流相位相反三階以上奇次諧波為零，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，更低的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，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120W燈負載時，僅幾只器件直接并聯(lián)運用不能令人滿意，采用四個推挽振蕩功率合成效果明顯，輸出功率疊加能滿足技術(shù)要求，通過兩個相加耦合器分別將四推振蕩輸出功率相互反相激勵功率合成，又將兩個相加耦合器輸出電流變換加倍總和送到第三個相加耦合器功率合成，升壓引燃大功率燈管發(fā)光。三個平衡電阻R12、R13和R14在功率合成的兩個電流相等時，無功率損耗。圖4，調(diào)頻信號發(fā)生器由運算放大器Al為多諧振蕩器，偏置電阻R15、R16和負反饋 Rl7、R18取值相同，電容C7充、放電時間相同，輸出對稱方波，經(jīng)運算放大器A2與電阻R19、 R20、R21和電容C8、C9組成負反饋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6d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，避免“聲共振”燈光閃爍。圖5，燈管電路在啟動開燈的瞬間第三相加耦合器5c次級電感高壓，由電容C10、 電阻R22對電容Cll充電使雙向觸發(fā)二極管VD4導(dǎo)通，進而觸發(fā)雙向可控硅VSl門極使其導(dǎo)通，電流經(jīng)限流電阻R23、放電電容C12和脈沖點火初級線圈L4，感應(yīng)到次級線圈L5升壓成高壓脈沖，點火觸發(fā)高壓鈉燈G氣體擊穿導(dǎo)通，使高壓鈉燈啟動引燃發(fā)光。圖6，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基準電壓時，A3輸出為低電平，三極管Q5驅(qū)動繼電器Jl釋放Jl-I常閉觸點切斷充電回路，保護蓄電池E過壓充電，蓄電池E電壓隨著照明耗電下降低于VD6基準電壓時，A3反相輸入電位低于同相基準電壓，輸出為高電平，繼電器Jl吸合Jl-I常閉觸點接通充電回路。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基準電壓時，A4輸出為低電平，三極管Q6驅(qū)動繼電器 J2釋放J2-1常開觸點切斷放電回路，保護蓄電池E欠壓放電，蓄電池E隨著充電電壓上升高于VD9基準電壓時，A4同相輸入電位高于反相基準電壓，輸出為高電平，繼電器J2吸合 J2-1常開觸點接通放電回路。電阻R24、R25、R26和R29、R30、R31及電位器RP1、RP2分壓分別接入運算放大器同相和反相輸入端。調(diào)整運算放大器電壓負反饋電阻R27、R32和電位器RP1、RP2達到切換門限值。電阻R28、R33限流作用。[0023]二極管VD5防蓄電池反充電，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)電時或出現(xiàn)短路時蓄電池E向太陽能電池陣列Ia放電。二極管VD8防反接，當(dāng)蓄電池 E極性接反時導(dǎo)通，產(chǎn)生大電流將熔絲F快速熔斷，起到防護作用。二極管VD7、VDlO吸收繼電器J1、J2線圈反向電勢，防護擊穿三極管Q5、Q6。電壓配接器Id內(nèi)置電源退耦濾波器連接四推振蕩器6和調(diào)頻信號發(fā)生器2電源端。實施例太陽能電源電壓30V，四推挽振蕩頻率47KHZ，低頻信號200HZ，調(diào)頻偏移范圍2. 6KHZ，輸出功率匹配120W高壓鈉燈，逆變效率83%，振蕩管散熱器溫升在30°C以下。
權(quán)利要求1.一種太陽能電源四推挽振蕩高壓鈉燈，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)頻信號發(fā)生器、四個推挽振蕩器、三個相加耦合器、燈管電路及過載檢測保護電路組成，三個相加耦合器分為第一相加耦合器、第二相加耦合器和第三相加耦合器，四個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)和推挽振蕩器(6d)，分別由鐵氧體磁性變壓器(Tl)、(T2)和(T3)、(T4)初級電感并聯(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，調(diào)頻信號發(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)交叉耦合對管到基極電阻靜態(tài)偏置和電容正反饋構(gòu)成推挽振蕩器，兩個大功率振蕩管基極并接控制信號接口管集電極，接口管基極、集電極接電壓負反饋偏置電阻，發(fā)射極接地，推挽振蕩器(6a)和推挽振蕩器(6b)輸出功率分別由鐵氧體磁性變壓器(Tl)、 (T2)次級電感反相接入第一相加耦合器初級電感一階功率合成，推挽振蕩器(6c)和推挽振蕩器(6d)輸出功率分別由鐵氧體磁性變壓器(T3)、(T4)次級電感反相接入第二相加耦合器初級電感一階功率合成，第一相加耦合器和第二相加耦合器次級電感反相接入第三相加耦合器初級電感二階功率合成，第三相加耦合器次級電感升壓接入燈管電路，調(diào)頻信號發(fā)生器輸出信號接入推挽振蕩器(6d)接口管，由振蕩管極間電容調(diào)制振蕩頻率抑制燈光閃爍，過載檢測保護電路由燈負載電流經(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所述的太陽能電源四推挽振蕩高壓鈉燈，其特征在于調(diào)頻信號發(fā)生器由運算放大器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)成負反饋式有源帶通濾波器，Al輸出信號經(jīng)A2有源帶通濾波接入推挽振蕩器(6d)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所述的太陽能電源四推挽振蕩高壓鈉燈，其特征在于燈管電路經(jīng)電容串接燈管接入第三相加耦合器次級電感，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)的脈沖點火變壓器初級線圈，脈沖點火次級線圈接燈管，雙向可控硅陰極、充電電容和脈沖點火線圈初級、次級連接點接入第三相加耦合器次級電感接地端。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的太陽能電源四推挽振蕩高壓鈉燈，其特征在于太陽能電源過壓檢測控制器由運算放大器A3同相輸入端接穩(wěn)壓二極管基準電壓，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，常閉觸點切換太陽能電池陣列充電過壓控制；欠壓檢測控制器由運算放大器A4反相輸入端接穩(wěn)壓二極管基準電壓，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，常開觸點切換太陽能電池陣列放電欠壓控制。
專利摘要本實用新型涉及電子技術(shù)領(lǐng)域，是一種太陽能電源四推挽振蕩高壓鈉燈。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、蓄電池組成太陽能電源和逆變器與燈管，還包括逆變器由調(diào)頻信號發(fā)生器、四個推挽振蕩器，三個相加耦合器、燈管電路及過載檢測保護電路組成，四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)生高光效。本實用新型電路獨特、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H05B41/36GK202068642SQ20112011015
公開日2011年12月7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