背景技术 随着我国经济的快速发展， 能源问题越来越引起人们的重视，节能降耗己 经成为当今中国的一项重大战略课题。陶瓷金 卤灯作为一种节能、高效的新型 光源， 越来越显示出其优越性。 广泛应用于家居、 广场、 码头、 车间、 道路等 室内外照明环境中，在当今照明系统中占有重 要的地位。 电子镇流器是一种电 源变换装置，由于陶瓷金卤灯负载对电子镇流 器的特殊要求而增加了其设计的 复杂性。

目前市场上的陶瓷金卤灯镇流器方案大部分都 是采用全桥双 BUCK (降压) 电路的三级方案， 其采用模拟芯片进行恒功率控制， 由于全桥电路开关管数量 多、 元器件多、 成本高。 因此三级方案需要进行改进。

而与全桥电路相比， 两级方案的半桥电路开关管数量少， 成本相对低。 因 为半桥电路只有两个开关管， 利用半桥驱动 IC (芯片) 没有同时通断的问题， 且其抗不平衡能力强， 也就是说对 PWM (脉宽调制） 的要求不是很高， 所以 驱动电路相对于全桥就简单很多， 适合应用在电子镇流器等功率电子设备中。 由于两级方案采用的是半桥结构， 大多都是采用 MCU (单片机） 或者 MCU (单片机） 集成的芯片来进行镇流器的恒功率控制。 采用 MCU (单片机） 对 陶瓷金卤灯灯管两端电压及流过陶瓷金卤灯的 电流进行 A/D (模数）转换采样 进行恒功率的控制， 由于 A/D (模数)转换本身分辨率有限， 对于小信号特别是 经过 RC(电阻电容)滤波后的信号采样存在误差， 再加上 A/D (模数） 转换采 样本身就存在微小误差， 这样就不能精确地对恒功率进行控制， 因此一般都需 要进行采样补偿。 发明内容 本发明要解决的技术问题在于，针对现有的陶 瓷金卤灯镇流器的两级方案 中使用 MCU进行恒功率的控制存在误差的缺陷，提供一 种通过对采样进行功率 补偿，可以精确地进行陶瓷金卤灯镇流器输出 恒功率控制的陶瓷金卤灯镇流器 功率补偿方法和系统。

本发明解决其技术问题所采用的技术方案是： 构造一种陶瓷金卤灯镇流器 功率补偿方法， 其中包括步骤： S 10、判断半桥双 BUCK电路中的下桥臂的开关 管 M2是否导通， 如导通则转到步骤 S20; S20、 通过采样回路对陶瓷金卤灯的 工作电流进行采样， 得到电流采样值； S30、 对所述电流采样值进行分段补偿 计算， 得到补偿后的电流采样值； S40、 根据所述补偿后的电流采样值对所述 陶瓷金卤灯镇流器的输出功率进行调节。

在本发明所述的陶瓷金卤灯镇流器功率补偿方 法中， 所述方法还包括步 骤： S0、根据偏差公式 χ/ ₂ χ ^设定所述分段补偿计算中的多个分段补偿量

K 以及相应的分段补偿区间； 其中为 ? ₂ 采样电阻， κ为比例常数， / ₂ 为陶瓷金卤 灯的工作电流， 为所述采样回路的滤波电阻， ^: ₅ 为所述采样回路的滤波电容， t为所述采样回路的充电时间。 在本发明所述的陶瓷金卤灯镇流器功率补偿方 法中， 所述步骤 S30包括： S31、判断所述电流采样值所在的分段补偿区间 ； S32、 根据所述电流采样值所 在的分段补偿区间相应的分段补偿量对所述电 流采样值进行分段补偿计算，得 到补偿后的电流采样值。

在本发明所述的陶瓷金卤灯镇流器功率补偿方 法中， 所述方法还包括步 骤： S9、 判断是否进行电流采样， 如是则转到步骤 S10 , 如否则进行电压信号 采样。

在本发明所述的陶瓷金卤灯镇流器功率补偿方 法中，所述采样回路的滤波 电阻 和所述采样回路的滤波电容^： ₅ 的乘积最大为 10— ⁴ ； 所述采样回路的滤波 电容 C ₅ 的最大值为 100nF。 本发明还涉及一种陶瓷金卤灯镇流器功率补偿 系统，其中包括： 导通判断 模块：用于判断半桥双 BUCK电路中的下桥臂的开关管 M2是否导通;采样回路: 用于根据所述导通判断模块的判断结果对陶瓷 金卤灯的工作电流进行采样，得 到电流采样值； 补偿模块： 用于对所述电流采样值进行分段补偿计算， 得到补 偿后的电流采样值； 以及计算模块： 用于根据所述补偿后的电流采样值对所述 陶瓷金卤灯镇流器的输出功率进行调节。

在本发明所述的陶瓷金卤灯镇流器功率补偿系 统中，所述系统还包括： 设 定模块：用于根据偏差公式 x/ ₂ x ^设定所述分段补偿计算中的多个分段补

K 偿量以及相应的分段补偿区间； 其中为 ? ₂ 采样电阻， κ为比例常数， / ₂ 为陶瓷 金卤灯的工作电流， 为所述采样回路的滤波电阻， ^: ₅ 为所述采样回路的滤波 电容， t为所述采样回路的充电时间。 在本发明所述的陶瓷金卤灯镇流器功率补偿系 统中， 所述补偿模块包括： 判断单元： 用于判断所述电流采样值所在的分段补偿区间 ； 以及补偿单元： 用 于根据所述电流采样值所在的分段补偿区间相 应的分段补偿量对所述电流采 样值进行分段补偿计算， 得到补偿后的电流采样值。 在本发明所述的陶瓷金卤灯镇流器功率补偿系 统中，所述系统还包括： 辅 助采样模块： 用于进行电压信号采样。 在本发明所述的陶瓷金卤灯镇流器功率补偿系 统中，所述采样回路的滤波 电阻 和所述采样回路的滤波电容^： ₅ 的乘积最大为 10— ⁴ ； 所述采样回路的滤波 电容 C ₅ 的最大值为 100nF。

实施本发明的陶瓷金卤灯镇流器功率补偿方法 和系统， 具有以下有益效 果：通过对采样进行功率补偿， 可以精确地进行陶瓷金卤灯镇流器输出恒功率 控制，避免了现有的陶瓷金卤灯镇流器的两级 方案中使用 MCU进行恒功率的控 制存在误差的缺陷。 附图说明 下面将结合附图及实施例对本发明作进一步说 明， 附图中： 图 1 是本发明的陶瓷金卤灯镇流器功率补偿方法的 第一优选实施例的流 程图；

图 2 是本发明的陶瓷金卤灯镇流器功率补偿方法的 第二优选实施例的流 程图；

图 3 是本发明的陶瓷金卤灯镇流器功率补偿方法的 第三优选实施例的流 程图；

图 4 是本发明的陶瓷金卤灯镇流器功率补偿方法的 第四优选实施例的流 程图；

图 5 是本发明的陶瓷金卤灯镇流器功率补偿系统的 第一优选实施例的结 构示意图；

图 6 是本发明的陶瓷金卤灯镇流器功率补偿系统的 第二优选实施例的结 构示意图；

图 7 是本发明的陶瓷金卤灯镇流器功率补偿系统的 第三优选实施例的结 构示意图；

图 8 是本发明的陶瓷金卤灯镇流器功率补偿系统的 优选实施例的具体电 路图；

图 9 是本发明的陶瓷金卤灯镇流器功率补偿方法的 优选实施例的具体流 程图。

具体实施方式 为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清 楚明白， 以下结合附图及实 施例， 对本发明进行进一步详细说明。应当理解， 此处所描述的具体实施例仅 仅用以解释本发明， 并不用于限定本发明。

本发明的陶瓷金卤灯镇流器功率补偿方法和系 统的电流采样部分的硬件 原理图如图 8所示： Vbus为陶瓷金卤灯镇流器的母线电压， 当上桥臂开关管 Ml导通时， 上桥臂工作， 此时通过控制信号将下桥臂开关管 M2截止， 采样电 阻 ^上无电流通过，此时不对陶瓷金卤灯的工作� �流进行采样；而当下桥臂开 关管 M2导通时， 下桥臂工作， 此时通过控制信号将上桥臂开关管 Ml截止， 同 时对陶瓷金卤灯的工作电流进行采样。 由于半桥双 BUCK拓扑结构不能有效地 直接采样流过陶瓷金卤灯的电流，而是采样等 效陶瓷金卤灯的电流， 从而影响 了对于陶瓷金卤灯的恒功率的控制精度，导致 陶瓷金卤灯的实际运行功率变化 范围大，超过目标控制功率值的 ± 5%,所以有必要对采样到的电流进行算法补 偿， 以使得经算法补偿后的电流值和陶瓷金卤灯的 实际电流值线性相关。

下面通过图 8对补偿量获得的原理进行描述。

流过下桥臂开关管 M2的电流和陶瓷金卤灯的实际电流关系， 以及到达编 程器件 10口的信号等分析如下：采样电阻 ^把下桥臂开关管 M2导通时的流过 源极和漏极电流 A 的平均值， 可认为是 / 2， 和陶瓷金卤灯的工作电流 / ₂ 近 似线性相关， 因此可认为 = ^^， K 为比例常数） 转化为电压信号 此电压信号经过 和 C ₅ 充电回路， 向^： ₅ 进行充电，得到电容 ^： ₅ 上 的电压信号 ^ ( r ₂ = ^ x(l -e"^) , 所以有 ₂ = ></ ₂ ><(1 - ^)， 而如果是线性采

K 样的话， 应该等于 χ/ ₂ ， 从以上分析可以看出， 此采样电压不能直接线性

K

地反应陶瓷金卤灯的电流变化， 而是根据此方程曲线具有一定的偏离，其偏离 的值为 χ/ ₂ χ ^， 由此可以： 从同一时间点来看看， 电流越小， 线性度高，

K 电流越大， 偏离得越大； 当电流维持不变， 刚充电时线性度低， 充电时间越长 线性度越好， 为了不因为采样而影响陶瓷金卤灯的恒功率控 制精度， 有必要对 采样到的电流值进行采样补偿，而本发明的补 偿方法和系统就是依据上述理论 分析来进行。 在图 1 所示的本发明的陶瓷金卤灯镇流器功率补偿方 法的第一优选实施 例的流程图中， 所示方法开始于步骤 100， 随后执行：

步骤 101， 判断半桥双 BUCK电路中的下桥臂的开关管 M2是否导通， 如导 通则转到步骤 102 ;

步骤 102， 通过采样回路对陶瓷金卤灯的工作电流进行采 样， 得到电流采 样值；

步骤 103， 对所述电流采样值进行分段补偿计算， 得到补偿后的电流采样 值；

步骤 104， 根据所述补偿后的电流采样值对所述陶瓷金卤 灯镇流器的输出 功率进行调节；

最后本方法结束于步骤 105。 电容 上的电压信号 ( AD转换 器转换成数字信号， 存储在编程器件里。 根据上述的分析， 充电时间越长， 线 性度越高，所以采样算法在电流采样时间点的 选择上，选择避开刚开始充电的 时间段， 待信号平稳后才进行采样； 然后本方法考虑采样到的电流信号和陶瓷 金卤灯实际电流信号的偏差，编程器件采样到 的信号比实际需要采样到的信号 小，其偏差为 χ/ ₂ χ ^。因此对不同的电流采样值进行分段的补偿� �算可以

K 有效的减少计算量， 同时还可以对信号的偏差进行较好的补偿，具 体补偿量的 计算可以根据公式 χ/ ₂ χ ^得出。当希望补偿更加准确时，可以设置更� �数

K 量的补偿区间， 以细化补偿量； 而当希望实现快速补偿时， 可以设置较少数量 的补偿区间，在不会对补偿效果产生影响的基 础上加快补偿的响应速度， 同时 实现时成本更低。

在图 2 所示的本发明的陶瓷金卤灯镇流器功率补偿方 法的第二优选实施 例的流程图中， 所示方法开始于步骤 200， 随后执行： 步骤 201，根据偏差公式 χ/ ₂ χ ^设定所述分段补偿计算中的多个分段

K 补偿量以及相应的分段补偿区间； 其中为 ? ₂ 采样电阻， κ为比例常数， / ₂ 为陶 瓷金卤灯的工作电流， 为所述采样回路的滤波电阻， c ₅ 为所述采样回路的滤 波电容， t为所述采样回路的充电时间。

步骤 202， 判断半桥双 BUCK电路中的下桥臂的开关管 M2是否导通， 如导 通则转到步骤 203 ; 步骤 203， 通过采样回路对陶瓷金卤灯的工作电流进行采 样， 得到电流采 样值；

步骤 204， 对所述电流采样值进行分段补偿计算， 得到补偿后的电流采样 值；

步骤 205， 根据所述补偿后的电流采样值对所述陶瓷金卤 灯镇流器的输出 功率进行调节；

最后本方法结束于步骤 206。 预先对分段补偿量和分段补偿区间进行设置， 用户可以根据编程器件和实 际需要灵活选择分段补偿量和分段补偿区间的 数量，使得可以快速准确的满足 用户要求的恒功率控制目标。

在图 3 所示的本发明的陶瓷金卤灯镇流器功率补偿方 法的第三优选实施 例的流程图中， 所示方法开始于步骤 300， 随后执行： 步骤 301，根据偏差公式 χ/ ₂ χ ^设定所述分段补偿计算中的多个分段

K 补偿量以及相应的分段补偿区间； 其中为 ? ₂ 采样电阻， κ为比例常数， / ₂ 为陶 瓷金卤灯的工作电流， 为所述采样回路的滤波电阻， c ₅ 为所述采样回路的滤 波电容， t为所述采样回路的充电时间。 步骤 302， 判断半桥双 BUCK电路中的下桥臂的开关管 M2是否导通， 如导 通则转到步骤 303 ;

步骤 303， 通过采样回路对陶瓷金卤灯的工作电流进行采 样， 得到电流采 样值；

步骤 304， 判断所述电流采样值所在的分段补偿区间；

步骤 305， 根据所述电流采样值所在的分段补偿区间相应 的分段补偿量对 所述电流采样值进行分段补偿计算， 得到补偿后的电流采样值；

步骤 306， 根据所述补偿后的电流采样值对所述陶瓷金卤 灯镇流器的输出 功率进行调节；

最后本方法结束于步骤 307。

本方法通过在不同分段补偿区间内采用不同的 电流补偿量对工作电流进 行调节， 调节方式简单， 响应速度快， 通过在程序中预设常量数值即可实现。

在图 4 所示的本发明的陶瓷金卤灯镇流器功率补偿方 法的第四优选实施 例的流程图中， 所示方法开始于步骤 400， 随后执行：

步骤 401， 判断是否进行电流采样， 如是则转到步骤 402， 如否则进行电 压信号采样， 如灯两端电压信号采样；

步骤 402， 判断半桥双 BUCK电路中的下桥臂的开关管 M2是否导通， 如导 通则转到步骤 403 ;

步骤 403， 通过采样回路对陶瓷金卤灯的工作电流进行采 样， 得到电流采 样值；

步骤 404， 对所述电流采样值进行分段补偿计算， 得到补偿后的电流采样 值；

步骤 405， 根据所述补偿后的电流采样值对所述陶瓷金卤 灯镇流器的输出 功率进行调节；

最后本方法结束于步骤 406。

其他信号采样例如电压采样与电流采样的结合 可以更好的实现陶瓷金卤 灯镇流器的恒功率的控制。 作为本发明的陶瓷金卤灯镇流器功率补偿方法 的优选实施例，所述采样回 路的滤波电阻 和所述采样回路的滤波电容^ ₅ 的乘积最大为 10— ⁴ ； 所述采样回 路的滤波电容 C ₅ 的最大值为 100nF。如此可在灯电流信号不失真的情况下进� �� 采样。

本发明还涉及一种陶瓷金卤灯镇流器功率补偿 系统，在图 5所示的本发明 的陶瓷金卤灯镇流器功率补偿系统的第一优选 实施例的结构示意图中，所述陶 瓷金卤灯镇流器功率补偿系统包括导通判断模 块 1、 采样回路 2、 补偿模块 3 以及计算模块 4， 导通判断模块 1用于判断半桥双 BUCK电路中的下桥臂的开 关管 M2是否导通； 采样回路 2根据所述导通判断模块 1的判断结果对陶瓷金 卤灯的工作电流进行采样， 得到电流采样值； 补偿模块 3 : 用于对所述电流采 样值进行分段补偿计算， 得到补偿后的电流采样值； 计算模块 4: 用于根据所 述补偿后的电流采样值对所述陶瓷金卤灯镇流 器的输出功率进行调节。对于不 同的电流采样值补偿模块 3进行分段的补偿计算可以有效的减少计算量� �同时 计算模块 4还可以对信号的偏差进行较好的调节， 当希望调节更加准确时， 补 偿模块 3可以设置更多数量的补偿区间， 以细化计算模块 4的调节量； 而当希 望实现快速调节时， 补偿模块 3可以设置较少数量的补偿区间，在不会对补� � 效果产生影响的基础上加快计算模块 4 调节的响应速度， 同时实现时成本更 低。

在图 6 所示的本发明的陶瓷金卤灯镇流器功率补偿系 统的第二优选实施 例的结构示意图中， 所述陶瓷金卤灯镇流器功率补偿系统还包括设 定模块 5， 设定模块 5 用于根据偏差公式 χ/ ₂ χ ^设定所述分段补偿计算中的多个分

Κ 段补偿量以及相应的分段补偿区间； 其中为 ? ₂ 采样电阻， κ为比例常数， / ₂ 为 陶瓷金卤灯的工作电流， 为所述采样回路 2的滤波电阻， 为所述采样回路 2的滤波电容， t为所述采样回路 2的充电时间。 设定模块 5预先对分段补偿 量和分段补偿区间进行设置，用户可以根据编 程器件和实际需要灵活选择分段 补偿量和分段补偿区间的数量，使得可以快速 准确的满足用户要求的恒功率控 制目标。 在图 7 所示的本发明的陶瓷金卤灯镇流器功率补偿系 统的第三优选实施 例的结构示意图中， 所述补偿模块 3包括判断单元 31以及补偿单元 32， 判断 单元 31用于判断所述电流采样值所在的分段补偿区� ��；补偿单元 32用于根据 所述电流采样值所在的分段补偿区间相应的分 段补偿量对所述电流采样值进 行分段补偿计算， 得到补偿后的电流采样值。 本系统通过判断单元 31和补偿 单元 32在不同分段补偿区间内采用不同的电流补偿� ��对工作电流进行调节， 调节方式简单， 响应速度快， 通过在程序中预设常量数值即可实现。

作为本发明的陶瓷金卤灯镇流器功率补偿系统 的优选实施例，所述陶瓷金 卤灯镇流器功率补偿系统还包括辅助采样模块 6， 辅助采样模块 6用于进行电 压信号采样。电压信号采样与电流采样的结合 可以更好的实现陶瓷金卤灯镇流 器的恒功率的控制。

作为本发明的陶瓷金卤灯镇流器功率补偿系统 的优选实施例，所述采样回 路 2的滤波电阻 和所述采样回路 2的滤波电容 C ₅ 的乘积最大为 10— ⁴ ； 所述采 样回路 2的滤波电容 C ₅ 的最大值为 100nF。如此可在灯电流信号不失真的情况 下进行采样。下面通过图 9的本发明的陶瓷金卤灯镇流器功率补偿方法� �优选 实施例的具体流程图对本发明的具体实现流程 进行说明。

如图 9所示， 首先进入采样程序， 判断是否是电流采样， 如若不是电流采 样， 则进入其它信号采样程序； 如若是电流采样， 则进入电流采样程序。 由于 采用的是两级方案，因此只有在下半桥臂开关 管 M2导通时才对电流进行采样。 所以先判断是否是下桥臂开关管 M2导通，如若不是下桥臂开关管 M2导通， 则 不进行电流采样； 如若是下桥臂开关管 M2导通， 则进行陶瓷金卤灯电流采样， 得电流采样值为 HBCur— AD。 算法采用分段补偿的方式进行， 即先在程序里预 设 n个 （n为常数,可根据实际控制需求而设定大小， 一般小于等于 32 ) 常量 数值 （如 Dl、 D2、 ……、 Dn， 且 Dl 〈 D2 <……〈Dn， 这些数值的大小根据编 程器件和实际需要可以灵活选择，比如对于只 有 10位 AD采样的编程器件来说， Dn需要〈1023)，形成 n+1个分段补偿区间，那么第 1段为小于 D1的数值段（分 段补偿区间）， 第 2段为大于等于 D1而小于 D2的数值段， 依次类推， 直到大 于等于 Dn段，即第 n+1数值段，所采样到的 HBCur— AD信号值处于哪个数值段， 就对应补偿所应该补偿的量，其所补偿的值可 根据偏差公式 x/ ₂ x 进行计

K 算出来， 然后在程序中进行设定， 即 Cl、 C2、 ……、 Cn、 Cn+ l o 通过上述数 据处理后，所得的新数据和陶瓷金卤灯的实际 电流信号的线性度就更高。通过 以上步骤就达到了初步校正电流采样值 HBCur— AD的目的， 再去参与恒功率的 计算和比例积分微分调节， 就可以满足恒功率控制目标。

以上所述仅为本发明的实施例， 并非因此限制本发明的专利范围，凡是利 用本发明说明书及附图内容所作的等效结构变 换，或直接或间接运用在其他相 关的技术领域， 均同理包括在本发明的专利保护范围内。