引言

　　高压钠灯(hps)是一种高强度气体放电灯(hid)，因其光效率高、显色性好而倍受人们的青睐。其电子镇流器作为"绿色照明工程"的重要组成部分，日益成为人们研究的热点。但启动问题却是整个电路设计的难点。原因在于：

1、需要一个幅值在3kv～5kv，脉宽在2μs左右且具有足够能量的电压来触发。幅值和脉宽过小，灯都无法完成汤姆逊放电→过渡放电→辉光放电→弧光放电过程。幅值过大，将对灯及电路产生巨大的冲击，影响使用寿命；

2、必须保证谐振电路呈感性，以利于续流二极管和并联电容实现功率管的软开关，减小损耗；

3、尽量减小电流，防止因电感饱和而使谐振电压和电流激增，冲击开关管，影响整个电路的正常工作； 4、能有效避开老化对启动的影响，使电路具有一定的自适应能力。

　　基于上述理由，根据lc串并联谐振理论，本文提出了lcc谐振网络滑频软启动的解决方案，对此方案进行了理论分析和研究，并给出了工程设计方法。

lcc串并联谐振理论分析

采用lcc谐振电路的逆变器及其工作原理

在中小功率的高压钠灯电子镇流器中，考虑到成本等因素，常常使用如图1所示的半桥逆变电路。

　　该逆变电路利用高压钠灯在谐振前后阻抗的变化特性来实现。首先，功率开关管q1和q2在pwm芯片的驱动下，以频率f交替开通和关断，lcc谐振电路就得到了幅值为uab的高频方波。隔直电容cs再将输入电压中的直流分量滤除。然后，lc在驱动频率f附近发生串联谐振，产生瞬时高压将hps灯击穿点亮；由于hps具有负阻特性，钠灯支路从谐振前的开路变为短路。于是，电容cr被放电电弧短接，lc自然失谐，震荡停止。电路由于电感的限流作用而进入稳定工作状态。

理论分析

　　图2给出了lcc谐振半桥逆变器的简化等效电路。其中，lr和cr为谐振电感和电容，cs为隔直电容，rlamp为hps的等效电阻，uab为谐振腔输入的高频方波电压。电路具体分析如下：

谐振电压分析
高频方波uab由傅立叶级数展开可得：

　　从方波的傅立叶级数分解可以看出，高次谐波的幅值远远低于基波电压的幅值。加之电容cr对高次谐波的抑制作用，所以

仅考虑基波时：

考虑基波和3次谐波时：

由lr cr串联谐振可得自然谐振角频率

lc谐振时，感性或容性无功电压与总电压之比称为电路的品质因数。如下所示：

假设hps灯两端电压为输出，则可得到电路的传递函数：

幅频特性为：

相频特性为：

当截止频率介于基波和3次谐波之间时，将(2)式代入

灯端电压：

当截止频率介于3次和5次谐波之间时，将(3)式代入

灯端电压：

　　通过仿真可知，高次谐波产生的谐振电压与基波相近，电流比基波产生的电流小。因此，基波与高次谐波迭加的方法常常被用于大功率数字控制高压钠灯电子镇流器中。而在中小功率的钠灯镇流器中，由于所需启动电压相对较低，往往直接用基波就可以满足要求。同时，由于没有高次谐波，所以灯端电压波形更接近于正弦波。

谐振电流分析

　　在lcc网络谐振时，由于开关管q1和q2的寄生电容较小，且谐振电流较大，因此，可以认为开关管q1和q2的回路电流和电感lr上的谐振电流基本保持一致。所以，减小开关管上的回路电流也就是减小电感lr上的谐振电流。而对于电感lr上的电流：

可解得模 ；相角

将(7)式代入后可得：

　　如式(12)所示，在钠灯功率一定的情况下，