Метод широтно-імпульсного регулювання потужності розрядних джерел світла

Abstract

Проаналізовано вихідний каскад високочастотного електронного пускорегулювального апарата (ЕПРА) з широтно-імпульсним регулюванням потужності розрядних ламп, який виконано за схемою резонансного напівмостового інвертора з асиметричним керуванням. В послідовному коливальному контурі лампа під'єднана паралельно до конденсатора. Встановлено залежності миттєвих значень струму індуктивності та напруги на лампі від коефіцієнта заповнення імпульсів інвертора в усталеному режимі. Розраховано регулювальні характеристики ЕПРА при різних значеннях характеристичних опорів. Показано суттєвий вплив характеристичного опору контуру на діапазон зміни коефіцієнту заповнення. Відмічено, що при проектуванні вихідного каскаду ЕПРА необхідно узгоджувати характеристичний опір з напругою живлення каскаду, забезпечуючи коефіцієнт заповнення близьким до 0,5 при номінальній потужності лампи. Для верифікації запропонованого підходу знято експериментальну характеристику "коефіцієнт заповнення – потужність" для лампи ЛД-40. Результати розрахунків добре узгоджуються з результатами експерименту.

Проанализирован выходной каскад высокочастотного электронного пускорегулирующего аппарата (ЭПРА) с широтно-импульсным регулированием мощности разрядных ламп, выполненный по схеме резонансного полумостового инвертора с асимметричным управлением. В последовательном колебательном контуре лампа подключена параллельно с конденсатором. Установлены зависимости мгновенных значений тока индуктивности и напряжения на лампе от коэффициента заполнения импульсов инвертора в установившемся режиме. Расчитано регулировочные характеристики ЭПРА для различных характеристических сопротивлений. Показано существенное влияние характеристичного сопротивления контура на диапазон изменения коэффициента заполнения. Отмечено, что при проектировании выходного каскада ЭПРА необходимо согласовывать характеристическое сопротивление с напряжением питания каскада, обеспечивая коэффициент заполнения близким к 0,5 при номинальной мощности лампы. Для верификации предложенного подхода снята экспериментальная характеристика "коэффициент заполнения - мощность" для лампы ЛД-40. Результаты расчетов хорошо согласуются с результатами эксперимента.

The high-frequency electronic ballast (EB) output stage as a resonant half-bridge converter with PWM asymmetrical power control of discharge lamps is analyzed. The lamp as a resonant network load is parallel connected to its capacitor. Instantaneous inductor current and lamp voltage in steady-state are established. The control responses of EB for various characteristic resistances is calculated. Essential influence of resonant network characteristic resistance on the range of duty-ratio is appointed. For design procedure it's appointed on the necessity of characteristic resistance and power supply voltage adjusting for providing the duty-ratio near 0.5 at nominal lamp power. For confirmation of proposed approach the experimental "duty-ratio – power" response of fluorescent lamp ЛД-40 was derived. The results of calculations are in a good agreement with experiment results.