專利名稱：一種拓撲t型網絡驅動裝置原理及控制方法
技術領域：
本發明涉及一種新型氣體放電燈驅動裝置原理及其控制方法，特別是高強度氣體 放電燈裝置原理及其控制方法。
背景技術：
目前，全球照明總用電量達到全球總用電量的20%，其中氣體放電燈總用電量占 到15%以上，但它的實際使用壽命普遍只達到額定值的1/3 1/2 ；中、大功率電子鎮流器 目前在技術上仍然存在諸多共性問題，并且在自身損耗方面它與電感鎮流器比較并沒有明 顯優勢，權威實驗證實400W高壓鈉燈電子鎮流器燈的光效比同等功率電感式鎮流器電路 反而下降2-4%。因此，目前在市場上對于中、大功率氣體放電燈幾乎仍然都采用電感式鎮 流器。熒光燈是氣體放電燈的一大類；更多用電量的是高強度氣體放電燈，包括三大類 主流產品，既高壓鈉燈、金屬鹵化物燈和高壓汞燈。1氣體放電燈機理所述高強度氣體放電燈的內部主要是一個放電管，即電弧管，該放電管由透明或 半透明材料制成，兩端是封閉的電極，放電管中充滿惰性氣體和金屬蒸汽。高壓氣體放電燈 發光主要來自于金屬氣體或混合金屬氣體，惰性氣體可使電子與金屬氣體原子發生彈性碰 撞電離的次數大大提高，適當的提高氣壓更能增大碰撞電離的次數，使發光效率提高。現有 技術高壓氣體放電燈照明系統包括與該高壓氣體放電燈串聯的用電感性器件制成的鎮流 器和并聯在所述高壓氣體放電燈兩端的觸發器，如圖8所示。所述高壓氣體放電燈的氣體 放電發光需要高壓擊穿條件即點火電壓條件，所述觸發器的瞬間通斷動作會使鎮流器線圈 末端產生l_5kV的自感電動勢施加在放電管兩端，使電極的自由電子獲得足夠動能撞擊氣 體原子電離并很快發生雪崩電離形成足夠的穩定放電發光；在點火成功之初，所述所述高 壓氣體放電燈呈短路狀態，需要鎮流器限制啟動短路電流；在交流供電中，所述放電管的兩 個電極交替地變換為陽極和陰極，在電流的正負半周交界點及其附近的一段時間內電流為 零或近似為零，這一過度時間稱為熄滅時間text，如圖9所示，為減小熄滅時間或防止完全 熄火，需要鎮流器向燈管提供高于供電電源的電壓，即重復點火電壓。因此，所述鎮流器起 到產生點火高壓、限制啟動短路電流和重復點火的作用。2.濺射和整流效應高壓氣體放電燈點火時，有一個從微小電流發光的輝光放電到大電流強光的弧光 放電的過渡過程。在該過程中，會產生陰極濺射和整流效應。所述陰極濺射是指由于陰極 受到正離子等的強烈轟擊使部分金屬粒子從陰極表面飛濺出來附著在陰極附近的零件和 玻璃殼上，使燈管下部發黑，影響發光效率；最嚴重的濺射發生在從輝光放電發展到大電流 弧光放電這一短暫轉折期，如果點火電壓不夠高，電場能量不夠，則會延長輝光放電過程； 而點火電壓能量過大則正粒子對陰極轟擊的加速度會更大，使濺射更嚴重。所述整流效應主要發生在啟動過程，會出現燈電流在正負半周不相等，而且發生了差異性嚴重畸變的整流效應，其波形如圖10所示，所述整流效應是因為兩個電極因逐步 損失使發射電子的能力不均衡引起的，表現出電流忽大忽小劇烈沖擊，最后隨時間的推移 趨于緩和平息。所述陰極濺射和整流效應都是影響發光效率和壽命的重要原因，3.啟動沖擊與軟啟動電感式電路氣體放電燈的一個重要屬性是在點火成功后 燈管即刻從高阻抗變為短路，供電電壓幾乎全部施加在鎮流器上，燈電流瞬時劇增，對燈造 成沖擊。這一特征嚴重影響燈和鎮流器的使用壽命。因此，需要一種采用一種軟啟動方式降 低啟動電流沖擊，削弱整流效應，是減少電極損耗。所述軟啟動是指高壓氣體放電燈點火從 輝光進入到弧光放電，且在弧光電流開始劇增時供電電壓即刻下降，然后逐步回升的過程。 但是，現有技術電感鎮流器不可能實現軟啟動點火方式。4.調光控制對于所述氣體放電燈，現有技術普遍采用在燈主回路串聯感抗降壓方法，如圖11 所示，其中單級串聯方法因為一次性降壓跨度太大，對燈有很大沖擊，甚至完全熄燈；串聯 多級感抗調光均存在切換瞬間斷電問題，并當其中一個切換開關未正常釋放時電感線圈即 刻發生局部短路燒毀。因此無論是采用同一鐵心繞組或是采用獨立鐵心繞組都不適合采用 串聯多級感抗調光，更不適合穩壓控制。采用串聯熱敏電容器降壓調光這種方法借鑒于CW 恒功率鎮流器，其成本很高，而且適配的電感鎮流器要大很多，損耗增大，而且電流波峰因 子高，對燈的壽命有影響，特別是在光源進入壽命中期以后會逐漸加劇整流效應的發生，導 致光效和壽命下降。然而這兩種串聯阻抗調光方法都只具有單一的降壓調光功能，不能升 壓。5.補償與諧波電感式鎮流器氣體放電燈線路功率因數都不高，都存在無功補償問題，與此同時 也帶來大量諧波污染。三相電力變壓器能吸收大部分3次諧波，但對5次以上諧波吸收不 明顯；管理部門也可以采用現有技術電力有源濾波器來消除這些諧波，但目前成熟的電力 有源濾波器產品價格很高，并且帶來維修管理的不方便，目前在低壓配電中很少采用，并且 質量不好的有源濾波器反而會增加諧波。歸納以上內容，對于所述高強度氣體放電燈的需要系統的解決自舉點火、重復自 舉點火、軟啟動、穩壓和穩壓調光以及無功補償與諧波抑制這五大難題才能有效地解決好 光效、壽命和節能環保等重大問題。

發明內容
本發明要解決的技術問題在于避免現有技術的不足之處而提出一種拓撲T型網 絡驅動器原理和方法，以解決現有技術氣體放電燈系統的自舉點火、重復自舉點火、軟啟 動、穩壓和穩壓調光以及無功補償與諧波抑制這五大難題。本發明解決所述技術問題可以通過采用以下技術方案來實現設計、制造一種拓撲T型網絡驅動裝置，用于驅動氣體放電燈，所述拓撲T型網絡 驅動裝置(100)電連接在所述氣體放電燈(10)與交流供電電源(Vn)之間，尤其是，包括拓 撲T型網絡驅動模塊(30)和能量變換控制模塊(60)；所述能量變換控制模塊(60)根據采 集的電信號對拓撲T型網絡驅動模塊(30)內的能量變換實施控制；所述拓撲T型網絡驅 動模塊(30)包括能量變換電感(Li)，能量變換電容器(50)，鎮流電感(L2)，分別與所述氣體放電燈(10)兩端電連接的第一輸出端(OUTl)和第二輸出端(0UT2)，以及分別與所述交 流供電電源(Vn)的輸出端子電連接的兩個輸入端(mi、IN2)；所述鎮流電感(L2)、能量變 換電感(Li)和能量變換電容器(50)各自的一端都電連接于第一節點(a)，所述鎮流電感 (L2)的另一端電連接所述拓撲T型網絡驅動模塊(30)的第一輸出端(OUTl)，所述能量變 換電感(Li)的另一端電連接在所述拓撲T型網絡驅動模塊(30)的第一輸入端(mi)，所述 能量變換電容器(50)的另一端、所述拓撲T型網絡驅動模塊(30)的第二輸出端(0UT2)和 第二輸入端(IN2)電連接于第二節點(b)；所述能量變換控制模塊(60)根據采集的電信號 能量變換電容器(50)等效電容值實施控制。所述拓撲T型網絡驅動模塊(30)還包括并聯在所述能量變換電感(Li)兩端的諧 波抑制電容器(Cs)。所述能量變換電容器(50)包括η個并聯在所述第一節點(a)與第二節點(b)之 間的基礎電容器(Ctl)和電容(Cl、…、Cn)，以及串聯在各電容(Cl、…、Cn)所在并聯支路 的用于控制各自支路通斷的η個受控開關器件(Κ1、…、Kn)；所述能量變換控制模塊(60) 包括信號采集子模塊(61)、信號比較分析子模塊(62)和驅動信號子模塊(63)；所述信號 采集子模塊(61)從所述供電電源(Vn)和第一節點(a)采集電信號并將該電信號傳輸給信 號比較分析子模塊(62)；所述信號比較分析子模塊(62)對所述采集到的電信號進行比較 和分析，并將閉合或者斷開各電容(Cl、…、Cn)所在并聯支路的控制信號按時序發送給驅 動信號子模塊(63)；所述驅動信號子模塊(63)依據所述控制信號向相應的受控開關器件 (KU…、Kn)發出閉合或者斷開的驅動信號，從而調節所述能量變換電容器(113)的等效 電容值。所述η個受控開關器件(Κ1、…、Kn)是η個雙向晶閘管(Q1、…、Qn)；所述各雙 向晶閘管(Q1、…、Qn)分別電連接于各自相應電容(Cl、…、Cn)所在并聯支路上，所述雙 向晶閘管(Q1、…、Qn)各自的門極(gl、…、gn)分別與所述驅動信號子模塊(63)電連接。所述η個受控開關器件(Κ1、…、Kn)是η個繼電器(J1、…、Jn)；所述各繼電 器(J1、…、Jn)分別電連接于各自相應電容(Cl、…、Cn)所在并聯支路上，所述繼電器 (JU…、Jn)各自的勵磁線圈(dl、…、dn)分別與所述驅動信號子模塊(63)電連接。所述η個受控開關器件(Κ1、…、Kn)是具備η個靜觸點(HI、…、Hn)和一個動 觸點(D)的滑片開關；所述滑片開關的各靜觸點(HI、…、Hn)分別電連接于各自相應電 容(Cl、…、Cn)所在并聯支路上，所述滑片開關的動觸點(D)連接在驅動電機(M)的輸出 軸上，所述驅動電機(M)的控制端與所述驅動信號子模塊(63)電連接，所述驅動信號子模 塊(63)輸出指令控制驅動電機(M)旋轉指定的角度，從而實現動觸點⑶與相應的靜觸電 (HI、...、Hn)電連接。所述信號采集子模塊(61)包括信號檢測子模塊(611)和諧波檢測子模塊(612)； 所述信號檢測子模塊(611)對供電電壓、所述節點(a)的電壓和所述氣體放電燈(10)電流 采樣；所述信號比較分析子模塊(62)包括微型控制單元(621)和與該微型控制單元(621) 電連接的比較器(622、623)；所述信號采集子模塊(61)采集的電信號輸入微型控制單元 (621)和比較器(622、623)；所述微型控制單元(621)通過信號分析處理按時序向所述驅動 信號子模塊(63)輸出控制信號。所述能量變換電感(Li)、能量變換電容器(50)和能量變換控制模塊(60)安裝于同一殼體內部，所述鎮流電感(L2)單獨安裝于所述殼體外部。所述能量變換電容器(50)和能量變換控制模塊(60)安裝于同一殼體內，所述能 量變換電感(Li)和所述鎮流電感(L2)單獨安裝于另一殼體內。本發明解決所述技術問題還可以通過采用以下技術方案來實現實施一種對氣體放電燈實施動態調整的方法，其特征在于包括如下步驟A.選取、制造鎮流電感(L2)、能量變換電感(Li)和能量變換電容器(50)；B.將所述鎮流電感(L2)、能量變換電感(Li)和能量變換電容器(50)各自的一端 都電連接于第一節點(a)；將所述能量變換電容器(50)的另一端和所述鎮流電感(L2)的 另一端分別電連接氣體放電燈(10)的兩端，同時，所述能量變換電容器(50)的另一端和所 述能量變換電感(Li)的另一端分別電連接交流供電電源(Vn)的兩端；從而構成T型網絡 驅動模塊(30)；C.設置能夠對所述能量變換電容器(50)實施控制的能量變換控制模塊(60)；D.根據不同的時間段和用戶需求，所述能量變換控制模塊(60)比較采集的電信 號和用戶設定的程序，對所述能量變換電容器(50)的等效電容值實施調節控制，以調節T 型網絡驅動模塊(30)內的能量分配，從而對氣體放電燈(10)實施動態調整。所述步驟A還包括如下分步驟，Al.使用并聯在所述第一節點(a)與第二節點(b)之間的基礎電容器(Ctl)和η個 電容(Cl、…、Cn)，以及串聯在各電容(Cl、…、Cn)所在并聯支路的用于控制各自支路通 斷的η個受控開關器件(Κ1、…、Kn)，以制造所述能量變換電容器(50)；所述能量變換電感(Li)和所述鎮流電感(L2)采用互相沒有磁耦合的固定電感值 的電感線圈；所述步驟C還包括如下分步驟，Cl.在所述能量變換控制模塊(60)中設置信號采集子模塊(61)、信號比較分析子 模塊(62)和驅動信號子模塊(63)；所述信號采集子模塊(61)從所述供電電源(Vn)和第一 節點(a)采集電信號并將該電信號傳輸給信號比較分析子模塊(62)；所述信號比較分析子 模塊(62)對所述采集到的電信號進行比較和分析，并將閉合或者斷開各電容(Cl、…、Cn) 所在并聯支路的控制信號按時序發送給驅動信號子模塊(63)；所述驅動信號子模塊(63) 依據所述控制信號向相應的受控開關器件(K1、…、Kn)發出閉合或者斷開的驅動信號；所述步驟D還包括如下分步驟，Dl.所述信號采集子模塊(61)從所述供電電源(Vn)、第一節點(a)和燈電流采集 模塊采集電信號，并將該電信號傳輸給信號比較分析子模塊(62)；D2.所述信號比較分析子模塊(62)根據步驟Bl采集的電信號，以及根據用戶設定 的程序，向驅動信號子模塊(63)發出閉合和/或斷開受控開關器件(K1、…、Kn)的驅動信 號；D3.所述驅動信號子模塊(63)根據接收到的驅動信號控制各相應的受控開關器 件(K1、…、Kn)依次閉合和/或斷開，使各相應電容(Cl、…、Cn)所在并聯支路接通和/ 或斷開，從而調節控制所述能量變換電容器(50)的等效電容值，對氣體放電燈(10)實施動
態調整。本發明解決所述技術問題可以通過采用以下技術方案來實現
實施一種氣體放電燈自主升壓點火的方法，基于權利要求1所述的拓撲T型網絡 驅動裝置，以點亮氣體放電燈(10)，其特征在于包括如下步驟A.根據所述氣體放電燈(10)的點火要求設定能量變換電容器(50)的等效電容 值；B.在預設的點火時間內，所述能量變換控制模塊(60)根據采集的電信號判定所 述氣體放電燈(10)是否點火成功；如果所述氣體放電燈(10)點火成功，完成自主升壓點 火；如果所述氣體放電燈(10)點火不成功，執行步驟C;C.所述能量變換控制模塊(60)增大所述能量變換電容器(50)的有效電容值，提 高點火電壓，返回步驟B。在步驟B還包括判斷氣體放電燈(10)損壞或者故障的步驟，即B.在預設的點火時間內，所述能量變換控制模塊(60)根據采集的電信號判定所 述氣體放電燈(10)是否點火成功；如果所述氣體放電燈(10)點火成功，完成自主升壓點火；如果所述氣體放電燈(10)點火不成功，判斷所述能量變換控制模塊(60)根據采 集的電信號判定所述氣體放電燈是否損壞或者故障；如果所述氣體放電燈(10)被判斷為損壞或者故障，完成自主升壓點火；如果所述氣體放電燈(10)被判斷為正常狀態，執行步驟C。所述能量變換電容器(50)包括η個并聯在所述第一節點(a)與第二節點(b)之 間的基礎電容器(Ctl)和電容(Cl、…、Cn)，以及串聯在各電容(Cl、…、Cn)所在并聯支路 的用于控制各自支路通斷的η個受控開關器件(Κ1、…、Kn)；所述能量變換控制模塊(60) 包括信號采集子模塊(61)、信號比較分析子模塊(62)和驅動信號子模塊(63)；那么，所述步驟A包括如下分步驟Al.所述信號比較分析子模塊(62)根據預設的點火電壓需求設定所述能量變換 電容器(50)的等效電容值；所述步驟B還包括如下分步驟，Bi.所述信號采集子模塊(61)從所述供電電源(Vn)、第一節點(a)和燈電流采 集模塊采集電信號并將該電信號傳輸給信號比較分析子模塊(62)；所述信號比較分析子 模塊(62)對所述采集到的電信號進行比較和分析，判斷所述氣體放電燈(10)是否點火成 功；B2.如果所述氣體放電燈(10)點火成功，完成自主升壓點火；B3.如果所述氣體放電燈(10)點火不成功，執行以下步驟Cl ；Cl.所述信號比較分析子模塊(62)，向驅動信號子模塊(63)發出閉合相應受控開 關器件(Kl、…、Kn)的驅動信號；C2.所述驅動信號子模塊(63)根據接收到的驅動信號控制各相應的受控開關器 件(K1、…、Kn)閉合，使相應電容(Cl、…、Cn)所在并聯支路接通，從而增大所述能量變換 電容器(50)的等效電容值，返回步驟Bi。本發明解決所述技術問題可以通過采用以下技術方案來實現實施一種氣體放電燈在點亮過程中重復點火的方法，基于權利要求1所述的拓撲 T型網絡驅動裝置，其特征在于包括如下步驟
A.在所述氣體放電燈的整個點亮過程中，當能量變換控制模塊(60)根據采集的 電信號判斷所述第一節點(a)的電壓當量小于預設的點火電壓當量時，執行步驟B;所述點 火電壓當量是可以點亮所述氣體放電燈(10)時，在所述第一節點(a)應當滿足的最小電壓 條件；B.所述能量變換控制模塊(60)增大所述能量變換電容器(50)的有效電容值，提 高第一節點(a)的電壓，返回步驟A。所述能量變換電容器(50)包括η個并聯在所述第一節點(a)與第二節點(b)之 間的基礎電容器(Ctl)和電容(Cl、…、Cn)，以及串聯在各電容(Cl、…、Cn)所在并聯支路 的用于控制各自支路通斷的η個受控開關器件(Κ1、…、Kn)；所述能量變換控制模塊(60) 包括信號采集子模塊(61)、信號比較分析子模塊(62)和驅動信號子模塊(63)；那么，所述步驟A包括如下分步驟Al.所述信號采集子模塊(61)實時檢測第一節點(a)電壓，并將該實時檢測的第 一節點(a)電壓發送至所述信號比較分析子模塊(62)，當該信號比較分析子模塊(62)判斷 所述實時檢測的第一節點(a)電壓小于預設的點火電壓當量，執行步驟Bl ；Bi.所述信號比較分析子模塊(62)，向驅動信號子模塊(63)發出閉合相應受控開 關器件(Kl、…、Kn)的驅動信號；B2.所述驅動信號子模塊(63)根據接收到的驅動信號控制各相應的受控開關器 件(K1、…、Kn)閉合，使相應電容(Cl、…、Cn)所在并聯支路接通，從而增大所述能量變換 電容器(50)的等效電容值，令所述第一節點(a)電壓增大，返回步驟Al。本發明解決所述技術問題可以通過采用以下技術方案來實現一種氣體放電燈的軟啟動方法，基于權利要求1所述的拓撲T型網絡驅動裝置，用 于所述氣體放電燈(10)點火成功至正常點亮過程中，其特征在于包括如下步驟A.所述能量變換控制模塊(60)增大所述能量變換電容器(50)的有效電容值，提 高第一節點(a)的電壓；所述點火電壓當量是可以點亮所述氣體放電燈(10)時，在所述第 一節點(a)應當滿足的最小電壓條件；B.所述能量變換控制模塊(60)根據采集的電信號判斷所述第一節點(a)電壓是 否達到預設的正常值；如果所述第一節點(a)電壓沒有達到預設的正常值，返回步驟Α;如 果所述第一節點(a)電壓達到預設的正常值，完成氣體放電燈的軟啟動。所述能量變換電容器(50)包括η個并聯在所述第一節點(a)與第二節點(b)之 間的基礎電容器(Ctl)和電容(Cl、…、Cn)，以及串聯在各電容(Cl、…、Cn)所在并聯支路 的用于控制各自支路通斷的η個受控開關器件(Κ1、…、Kn)；所述能量變換控制模塊(60) 包括信號采集子模塊(61)、信號比較分析子模塊(62)和驅動信號子模塊(63)；那么，所述步驟A包括如下分步驟Al.所述信號比較分析子模塊(62)向驅動信號子模塊(63)發出閉合相應受控開 關器件(Kl、…、Kn)的驅動信號；Α2.所述驅動信號子模塊(63)根據接收到的驅動信號控制各相應的受控開關器 件(Κ1、…、Kn)閉合，使相應電容(Cl、…、Cn)所在并聯支路接通，從而增大所述能量變換 電容器(50)的等效電容值，令所述第一節點(a)電壓增大；那么，所述步驟B包括如下分步驟，
Bi.所述信號采集子模塊(61)實時檢測第一節點(a)電壓，并將該實時檢測的第 一節點(a)電壓發送至所述信號比較分析子模塊(62)；所述信號比較分析子模塊(62)判斷所述實時檢測的第一節點(a)電壓沒有達到 預設的正常值，返回步驟Al ；所述信號比較分析子模塊(62)判斷所述實時檢測的第一節點(a)電壓達到預設 的正常值，完成氣體放電燈的軟啟動。本發明解決所述技術問題可以通過采用以下技術方案來實現一種氣體放電燈的穩壓調光的方法，基于權利要求1所述的拓撲T型網絡驅動裝 置，用于所述氣體放電燈(10)正常點亮的過程中，其特征在于包括如下步驟A.在所述能量變換控制模塊(60)預設實施調光的預設電信號參數；B.所述能量變換控制模塊(60)根據采集的實時電信號與預設電信號進行比較， 當所述實時電信號未達到預設電信號時，執行步驟C;當所述實時電信號達到預設電信號 時，完成穩壓調光；C.所述能量變換控制模塊(60)根據步驟B的比較結果調節控制能量變換電容器 (50)的等效電容值，返回步驟B。所述能量變換電容器(50)包括η個并聯在所述第一節點(a)與第二節點(b)之 間的基礎電容器(Ctl)和電容(Cl、…、Cn)，以及串聯在各電容(Cl、…、Cn)所在并聯支路 的用于控制各自支路通斷的η個受控開關器件(Κ1、…、Kn)；所述能量變換控制模塊(60) 包括信號采集子模塊(61)、信號比較分析子模塊(62)和驅動信號子模塊(63)；那么，所述步驟B包括如下分步驟Bi.所述信號采集子模塊(61)從所述供電電源(Vn)、第一節點(a)和燈電流采集 模塊采集電信號并將該電信號傳輸給信號比較分析子模塊(62)；所述信號比較分析子模 塊(62)對所述采集到的電信號與預設電信號進行比較和判斷；B2.當所述實時電信號未達到預設電信號時，執行步驟Cl ；當所述實時電信號達 到預設電信號時，完成穩壓調光；B3.所述信號比較分析子模塊(62)向驅動信號子模塊(63)發出閉合相應受控開 關器件(Kl、…、Kn)的驅動信號；B4.所述驅動信號子模塊(63)根據接收到的驅動信號控制各相應的受控開關器 件(K1、…、Kn)閉合或者斷開，使相應電容(Cl、…、Cn)所在并聯支路接通或者斷開，從而 增大或者減小所述能量變換電容器(50)的等效電容值，返回步驟Bi。本發明解決所述技術問題可以通過采用以下技術方案來實現一種氣體放電燈的無功補償與抑制諧波的方法，基于權利要求1所述的拓撲T型 網絡驅動裝置，用于所述氣體放電燈(10)正常點亮的過程中，其特征在于包括如下步驟A.所述能量變換控制模塊(60)根據采集的實時電信號分析判斷無功功率與諧波 情況，當所述無功功率與諧波情況不符合預設指標時，執行步驟B ；當所述無功功率與諧波 情況符合預設指標時，完成無功補償與抑制諧波；B.所述能量變換控制模塊(60)根據步驟A的比較結果調節控制能量變換電容器 (50)的等效電容值，返回步驟A。所述能量變換電容器(50)包括η個并聯在所述第一節點(a)與第二節點(b)之間的基礎電容器(Ctl)和電容(Cl、…、Cn)，以及串聯在各電容(Cl、…、Cn)所在并聯支路 的用于控制各自支路通斷的η個受控開關器件(Κ1、…、Kn)；所述能量變換控制模塊(60) 包括信號采集子模塊(61)、信號比較分析子模塊(62)和驅動信號子模塊(63)；那么，所述步驟A包括如下分步驟Al.所述信號采集子模塊(61)從所述供電電源(Vn)、第一節點(a)和燈電流采集 模塊采集電信號并將該電信號傳輸給信號比較分析子模塊(62)；所述信號比較分析子模 塊(62)根據所述采集到的電信號將當前的無功功率和諧波情況與預設指標進行比較和判 斷；A2.當所述無功功率與諧波情況不符合預設指標時，執行步驟Bl ；當所述無功功 率與諧波情況符合預設指標時，完成無功補償與抑制諧波；Bi.所述信號比較分析子模塊(62)向驅動信號子模塊(63)發出閉合相應受控開 關器件(Kl、…、Kn)的驅動信號；B2.所述驅動信號子模塊(63)根據接收到的驅動信號控制各相應的受控開關器 件(K1、…、Kn)閉合或者斷開，使相應電容(Cl、…、Cn)所在并聯支路接通或者斷開，從而 增大或者減小所述能量變換電容器(50)的等效電容值，返回步驟Al。本發明解決所述技術問題可以通過采用以下技術方案來實現開發所述用于驅動氣體放電燈的拓撲T型網絡驅動裝置的功能，所述拓撲T型網 絡驅動裝置的功能包括在氣體放電燈點亮時自舉點火，在氣體放電燈正常點亮過程中重復 自舉點火，在氣體放電燈點火至正常點亮期間軟啟動，在氣體放電燈正常點亮過程中穩壓 和穩壓調光，以及在氣體放電燈正常點亮過程中完成無功補償與諧波抑制。同現有技術相比較，本發明“一種拓撲T型網絡驅動裝置原理及控制方法”的有益 效果在于本發明通過對氣體放電燈實施動態調整，解決了現有技術氣體放電燈系統存在的 自舉點火，重復自舉點火，軟啟動，穩壓和穩壓調光，以及無功補償與諧波抑制這五大難題， 有效地解決好光效、壽命和節能環保等重大問題。


圖1是本發明“一種拓撲T型網絡驅動裝置原理及控制方法”的硬件原理示意框 圖；圖2是本發明另一硬件原理示意框圖；圖3是本發明第一實施例的電原理示意圖；圖4是本發明第二實施例的電原理示意圖；圖5是本發明第三實施例的電原理示意圖；圖6是本發明第四實施例的電原理示意圖；圖7是本發明第一實施例的功能模塊示意圖；圖8是現有技術高強度氣體放電燈照明系統示意圖；圖9是現有技術高強度氣體放電燈的波形示意圖；圖10是現有技術高強度氣體放電燈的整流效應波形示意圖；圖11是現有技術采用預置功率鎮流器實現多時段調光控制的電原理示意圖。
具體實施例方式以下結合附圖所示優選實施例作進一步的描述。本發明提出一種拓撲T型網絡驅動裝置，如圖1所示，用于驅動氣體放電燈(10)， 所述拓撲T型網絡驅動裝置(100)電連接在所述氣體放電燈(10)與交流供電電源(Vn)之 間，尤其是，包括拓撲T型網絡驅動模塊(30)和能量變換控制模塊(60)；所述能量變換控 制模塊(60)根據采集的電信號對拓撲T型網絡驅動模塊(30)內的能量變換實施控制；所 述拓撲T型網絡驅動模塊(30)包括能量變換電感(Li)，能量變換電容器(50)，鎮流電感 (L2)，分別與所述氣體放電燈(10)兩端電連接的第一輸出端(OUTl)和第二輸出端(0UT2)， 以及分別與所述交流供電電源(Vn)的輸出端子電連接的兩個輸入端(mi、IN2)；所述鎮 流電感(L2)、能量變換電感(Li)和能量變換電容器(50)各自的一端都電連接于第一節 點(a)，所述鎮流電感(L2)的另一端電連接所述拓撲T型網絡驅動模塊(30)的第一輸出 端(OUTl)，所述能量變換電感(Li)的另一端電連接在所述拓撲T型網絡驅動模塊(30)的 第一輸入端(mi)，所述能量變換電容器(50)的另一端、所述拓撲T型網絡驅動模塊(30) 的第二輸出端(0UT2)和第二輸入端(IN2)電連接于第二節點(b)；所述能量變換控制模塊 (60)根據采集的電信號能量變換電容器(50)等效電容值實施控制。如圖所示，所述拓撲T型網絡驅動模塊(30)還包括并聯在所述能量變換電感(Li) 兩端的諧波抑制電容器(Cs)。如圖3所示，所述能量變換電容器(50)包括η個并聯在所述第一節點(a)與第二 節點(b)之間的基礎電容器(Ctl)和電容(Cl、…、Cn)，以及串聯在各電容(Cl、…、Cn)所 在并聯支路的用于控制各自支路通斷的η個受控開關器件(Κ1、···、Κη)；所述能量變換控制 模塊(60)包括信號采集子模塊(61)、信號比較分析子模塊(62)和驅動信號子模塊(63)； 所述信號采集子模塊(61)從所述供電電源(Vn)和第一節點(a)采集電信號并將該電信號 傳輸給信號比較分析子模塊(62)；所述信號比較分析子模塊(62)對所述采集到的電信號 進行比較和分析，并將閉合或者斷開各電容(Cl、…、Cn)所在并聯支路的控制信號按時序 發送給驅動信號子模塊(63)；所述驅動信號子模塊(63)依據所述控制信號向相應的受控 開關器件(Κ1、···、Κη)發出閉合或者斷開的驅動信號，從而調節所述能量變換電容器(113) 的等效電容值。如圖5所示，所述η個受控開關器件(Κ1、…、Kn)是η個雙向晶閘管(Q1、…、 Qn)；所述各雙向晶閘管(Q1、…、Qn)分別電連接于各自相應電容(Cl、…、Cn)所在并聯支 路上，所述雙向晶閘管(Q1、…、Qn)各自的門極分別與所述驅動信號子模塊(63)電連接。如圖4所示，所述η個受控開關器件(Κ1、…、Kn)是η個繼電器(J1、…、Jn)；所 述各繼電器(J1、…、Jn)分別電連接于各自相應電容(Cl、…、Cn)所在并聯支路上，所述 繼電器(J1、…、Jn)各自的勵磁線圈分別與所述驅動信號子模塊(63)電連接。如圖6所示，所述η個受控開關器件(Κ1、…、Kn)是具備η個靜觸點(HI、…、Hn) 和一個動觸點(D)的滑片開關；所述滑片開關的各靜觸點(HI、…、Hn)分別電連接于各自 相應電容(Cl、…、Cn)所在并聯支路上，所述滑片開關的動觸點(D)連接在驅動電機(M) 的輸出軸上，所述驅動電機(M)的控制端與所述驅動信號子模塊(63)電連接，所述驅動信 號子模塊(63)輸出指令控制驅動電機(M)旋轉指定的角度，從而實現動觸點(D)與相應的靜觸電(HI、…、Hn)電連接。如圖3至圖6所示，所述信號采集子模塊(61)包括信號檢測子模塊(611)和諧波 檢測子模塊(612)；所述信號檢測子模塊(611)對供電電壓、所述節點(a)的電壓和所述氣 體放電燈(10)電流采樣；所述信號比較分析子模塊(62)包括微型控制單元(621)和與該 微型控制單元(621)電連接的比較器(622、623)；所述信號采集子模塊(61)采集的電信號 輸入微型控制單元(621)和比較器(622、623)；所述微型控制單元(621)通過信號分析處 理按時序向所述驅動信號子模塊(63)輸出控制信號。所述能量變換電感(Li)、能量變換電容器(50)和能量變換控制模塊(60)安裝于 同一殼體內部，所述鎮流電感(L2)單獨安裝于所述殼體外部。所述能量變換電容器(50)和能量變換控制模塊(60)安裝于同一殼體內，所述能 量變換電感(Li)和所述鎮流電感(L2)單獨安裝于另一殼體內。本發明解決所述技術問題還可以通過采用以下技術方案來實現實施一種對氣體放電燈實施動態調整的方法，其特征在于包括如下步驟A.選取、制造鎮流電感(L2)、能量變換電感(Li)和能量變換電容器(50)；B.將所述鎮流電感(L2)、能量變換電感(Li)和能量變換電容器(50)各自的一端 都電連接于第一節點(a)；將所述能量變換電容器(50)的另一端和所述鎮流電感(L2)的 另一端分別電連接氣體放電燈(10)的兩端，同時，所述能量變換電容器(50)的另一端和所 述能量變換電感(Li)的另一端分別電連接交流供電電源(Vn)的兩端；從而構成T型網絡 驅動模塊(30)；C.設置能夠對所述能量變換電容器(50)實施控制的能量變換控制模塊(60)；D.根據不同的時間段和用戶需求，所述能量變換控制模塊(60)比較采集的電信 號和用戶設定的程序，對所述能量變換電容器(50)的等效電容值實施調節控制，以調節T 型網絡驅動模塊(30)內的能量分配，從而對氣體放電燈(10)實施動態調整。所述步驟A還包括如下分步驟，Al.使用并聯在所述第一節點(a)與第二節點(b)之間的基礎電容器(Ctl)和η個 電容(Cl、…、Cn)，以及串聯在各電容(Cl、…、Cn)所在并聯支路的用于控制各自支路通 斷的η個受控開關器件(Κ1、…、Kn)，以制造所述能量變換電容器(50)；所述能量變換電感(Li)和所述鎮流電感(L2)采用互相沒有磁耦合的固定電感值 的電感線圈；所述步驟C還包括如下分步驟，Cl.在所述能量變換控制模塊(60)中設置信號采集子模塊(61)、信號比較分析子 模塊(62)和驅動信號子模塊(63)；所述信號采集子模塊(61)從所述供電電源(Vn)和第一 節點(a)采集電信號并將該電信號傳輸給信號比較分析子模塊(62)；所述信號比較分析子 模塊(62)對所述采集到的電信號進行比較和分析，并將閉合或者斷開各電容(Cl、…、Cn) 所在并聯支路的控制信號按時序發送給驅動信號子模塊(63)；所述驅動信號子模塊(63) 依據所述控制信號向相應的受控開關器件(K1、…、Kn)發出閉合或者斷開的驅動信號；所述步驟D還包括如下分步驟，Dl.所述信號采集子模塊(61)從所述供電電源(Vn)、第一節點(a)和燈電流采集 模塊采集電信號，并將該電信號傳輸給信號比較分析子模塊(62)；
D2.所述信號比較分析子模塊(62)根據步驟Bl采集的電信號，以及根據用戶設定 的程序，向驅動信號子模塊(63)發出閉合和/或斷開受控開關器件(K1、…、Kn)的驅動信 號；D3.所述驅動信號子模塊(63)根據接收到的驅動信號控制各相應的受控開關器 件(K1、…、Kn)依次閉合和/或斷開，使各相應電容(Cl、…、Cn)所在并聯支路接通和/ 或斷開，從而調節控制所述能量變換電容器(50)的等效電容值，對氣體放電燈(10)實施動
態調整。本發明解決所述技術問題可以通過采用以下技術方案來實現實施一種氣體放電燈自主升壓點火的方法，基于權利要求1所述的拓撲T型網絡 驅動裝置，以點亮氣體放電燈(10)，其特征在于包括如下步驟A.根據所述氣體放電燈(10)的點火要求設定能量變換電容器(50)的等效電容 值；B.在預設的點火時間內，所述能量變換控制模塊(60)根據采集的電信號判定所 述氣體放電燈(10)是否點火成功；如果所述氣體放電燈(10)點火成功，完成自主升壓點 火；如果所述氣體放電燈(10)點火不成功，執行步驟C;C.所述能量變換控制模塊(60)增大所述能量變換電容器(50)的有效電容值，提 高點火電壓，返回步驟B。在步驟B還包括判斷氣體放電燈(10)損壞或者故障的步驟，即B.在預設的點火時間內，所述能量變換控制模塊(60)根據采集的電信號判定所 述氣體放電燈(10)是否點火成功；如果所述氣體放電燈(10)點火成功，完成自主升壓點火；如果所述氣體放電燈(10)點火不成功，判斷所述能量變換控制模塊(60)根據采 集的電信號判定所述氣體放電燈是否損壞或者故障；如果所述氣體放電燈(10)被判斷為損壞或者故障，完成自主升壓點火；如果所述氣體放電燈(10)被判斷為正常狀態，執行步驟C。所述能量變換電容器(50)包括η個并聯在所述第一節點(a)與第二節點(b)之 間的基礎電容器(Ctl)和電容(Cl、…、Cn)，以及串聯在各電容(Cl、…、Cn)所在并聯支路 的用于控制各自支路通斷的η個受控開關器件(Κ1、…、Kn)；所述能量變換控制模塊(60) 包括信號采集子模塊(61)、信號比較分析子模塊(62)和驅動信號子模塊(63)；那么，所述步驟A包括如下分步驟Al.所述信號比較分析子模塊(62)根據預設的點火電壓需求設定所述能量變換 電容器(50)的等效電容值；所述步驟B還包括如下分步驟，Bi.所述信號采集子模塊(61)從所述供電電源(Vn)、第一節點(a)和燈電流采 集模塊采集電信號并將該電信號傳輸給信號比較分析子模塊(62)；所述信號比較分析子 模塊(62)對所述采集到的電信號進行比較和分析，判斷所述氣體放電燈(10)是否點火成 功；B2.如果所述氣體放電燈(10)點火成功，完成自主升壓點火；B3.如果所述氣體放電燈(10)點火不成功，執行以下步驟Cl ；
Cl.所述信號比較分析子模塊(62)，向驅動信號子模塊(63)發出閉合相應受控開 關器件(Kl、…、Kn)的驅動信號；C2.所述驅動信號子模塊(63)根據接收到的驅動信號控制各相應的受控開關器 件(K1、…、Kn)閉合，使相應電容(Cl、…、Cn)所在并聯支路接通，從而增大所述能量變換 電容器(50)的等效電容值，返回步驟Bi。本發明解決所述技術問題可以通過采用以下技術方案來實現實施一種氣體放電燈在點亮過程中重復點火的方法，基于權利要求1所述的拓撲 T型網絡驅動裝置，其特征在于包括如下步驟A.在所述氣體放電燈的整個點亮過程中，當能量變換控制模塊(60)根據采集的 電信號判斷所述第一節點(a)的電壓當量小于預設的點火電壓當量時，執行步驟B;所述點 火電壓當量是可以點亮所述氣體放電燈(10)時，在所述第一節點(a)應當滿足的最小電壓 條件；B.所述能量變換控制模塊(60)增大所述能量變換電容器(50)的有效電容值，提 高第一節點(a)的電壓，返回步驟A。所述能量變換電容器(50)包括η個并聯在所述第一節點(a)與第二節點(b)之 間的基礎電容器(Ctl)和電容(Cl、…、Cn)，以及串聯在各電容(Cl、…、Cn)所在并聯支路 的用于控制各自支路通斷的η個受控開關器件(Κ1、…、Kn)；所述能量變換控制模塊(60) 包括信號采集子模塊(61)、信號比較分析子模塊(62)和驅動信號子模塊(63)；那么，所述步驟A包括如下分步驟Al.所述信號采集子模塊(61)實時檢測第一節點(a)電壓，并將該實時檢測的第 一節點(a)電壓發送至所述信號比較分析子模塊(62)，當該信號比較分析子模塊(62)判斷 所述實時檢測的第一節點(a)電壓小于預設的點火電壓當量，執行步驟Bl ；Bi.所述信號比較分析子模塊(62)，向驅動信號子模塊(63)發出閉合相應受控開 關器件(Kl、…、Kn)的驅動信號；B2.所述驅動信號子模塊(63)根據接收到的驅動信號控制各相應的受控開關器 件(K1、…、Kn)閉合，使相應電容(Cl、…、Cn)所在并聯支路接通，從而增大所述能量變換 電容器(50)的等效電容值，令所述第一節點(a)電壓增大，返回步驟Al。本發明解決所述技術問題可以通過采用以下技術方案來實現一種氣體放電燈的軟啟動方法，基于權利要求1所述的拓撲T型網絡驅動裝置，用 于所述氣體放電燈(10)點火成功至正常點亮過程中，其特征在于包括如下步驟A.所述能量變換控制模塊(60)增大所述能量變換電容器(50)的有效電容值，提 高第一節點(a)的電壓；所述點火電壓當量是可以點亮所述氣體放電燈(10)時，在所述第 一節點(a)應當滿足的最小電壓條件；B.所述能量變換控制模塊(60)根據采集的電信號判斷所述第一節點(a)電壓是 否達到預設的正常值；如果所述第一節點(a)電壓沒有達到預設的正常值，返回步驟Α;如 果所述第一節點(a)電壓達到預設的正常值，完成氣體放電燈的軟啟動。所述能量變換電容器(50)包括η個并聯在所述第一節點(a)與第二節點(b)之 間的基礎電容器(Ctl)和電容(Cl、…、Cn)，以及串聯在各電容(Cl、…、Cn)所在并聯支路 的用于控制各自支路通斷的η個受控開關器件(Κ1、…、Kn)；所述能量變換控制模塊(60)包括信號采集子模塊(61)、信號比較分析子模塊(62)和驅動信號子模塊(63)；那么，所述步驟A包括如下分步驟Al.所述信號比較分析子模塊(62)向驅動信號子模塊(63)發出閉合相應受控開 關器件(Kl、…、Kn)的驅動信號；A2.所述驅動信號子模塊(63)根據接收到的驅動信號控制各相應的受控開關器 件(K1、…、Kn)閉合，使相應電容(Cl、…、Cn)所在并聯支路接通，從而增大所述能量變換 電容器(50)的等效電容值，令所述第一節點(a)電壓增大；那么，所述步驟B包括如下分步驟，Bi.所述信號采集子模塊(61)實時檢測第一節點(a)電壓，并將該實時檢測的第 一節點(a)電壓發送至所述信號比較分析子模塊(62)；所述信號比較分析子模塊(62)判斷所述實時檢測的第一節點(a)電壓沒有達到 預設的正常值，返回步驟Al ；所述信號比較分析子模塊(62)判斷所述實時檢測的第一節點(a)電壓達到預設 的正常值，完成氣體放電燈的軟啟動。本發明解決所述技術問題可以通過采用以下技術方案來實現一種氣體放電燈的穩壓調光的方法，基于權利要求1所述的拓撲T型網絡驅動裝 置，用于所述氣體放電燈(10)正常點亮的過程中，其特征在于包括如下步驟A.在所述能量變換控制模塊(60)預設實施調光的預設電信號參數；B.所述能量變換控制模塊(60)根據采集的實時電信號與預設電信號進行比較， 當所述實時電信號未達到預設電信號時，執行步驟C;當所述實時電信號達到預設電信號 時，完成穩壓調光；C.所述能量變換控制模塊(60)根據步驟B的比較結果調節控制能量變換電容器 (50)的等效電容值，返回步驟B。所述能量變換電容器(50)包括η個并聯在所述第一節點(a)與第二節點(b)之 間的基礎電容器(Ctl)和電容(Cl、…、Cn)，以及串聯在各電容(Cl、…、Cn)所在并聯支路 的用于控制各自支路通斷的η個受控開關器件(Κ1、…、Kn)；所述能量變換控制模塊(60) 包括信號采集子模塊(61)、信號比較分析子模塊(62)和驅動信號子模塊(63)；那么，所述步驟B包括如下分步驟Bi.所述信號采集子模塊(61)從所述供電電源(Vn)、第一節點(a)和燈電流采集 模塊采集電信號并將該電信號傳輸給信號比較分析子模塊(62)；所述信號比較分析子模 塊(62)對所述采集到的電信號與預設電信號進行比較和判斷；B2.當所述實時電信號未達到預設電信號時，執行步驟Cl ；當所述實時電信號達 到預設電信號時，完成穩壓調光；B3.所述信號比較分析子模塊(62)向驅動信號子模塊(63)發出閉合相應受控開 關器件(Kl、…、Kn)的驅動信號；B4.所述驅動信號子模塊(63)根據接收到的驅動信號控制各相應的受控開關器 件(K1、…、Kn)閉合或者斷開，使相應電容(Cl、…、Cn)所在并聯支路接通或者斷開，從而 增大或者減小所述能量變換電容器(50)的等效電容值，返回步驟Bi。本發明解決所述技術問題可以通過采用以下技術方案來實現
一種氣體放電燈的無功補償與抑制諧波的方法，基于權利要求1所述的拓撲T型 網絡驅動裝置，用于所述氣體放電燈(10)正常點亮的過程中，其特征在于包括如下步驟A.所述能量變換控制模塊(60)根據采集的實時電信號分析判斷無功功率與諧波 情況，當所述無功功率與諧波情況不符合預設指標時，執行步驟B ；當所述無功功率與諧波 情況符合預設指標時，完成無功補償與抑制諧波；B.所述能量變換控制模塊(60)根據步驟A的比較結果調節控制能量變換電容器 (50)的等效電容值，返回步驟A。所述能量變換電容器(50)包括η個并聯在所述第一節點(a)與第二節點(b)之 間的基礎電容器(Ctl)和電容(Cl、…、Cn)，以及串聯在各電容(Cl、…、Cn)所在并聯支路 的用于控制各自支路通斷的η個受控開關器件(Κ1、…、Kn)；所述能量變換控制模塊(60) 包括信號采集子模塊(61)、信號比較分析子模塊(62)和驅動信號子模塊(63)；那么，所述步驟A包括如下分步驟Al.所述信號采集子模塊(61)從所述供電電源(Vn)、第一節點(a)和燈電流采集 模塊采集電信號并將該電信號傳輸給信號比較分析子模塊(62)；所述信號比較分析子模 塊(62)根據所述采集到的電信號將當前的無功功率和諧波情況與預設指標進行比較和判 斷；A2.當所述無功功率與諧波情況不符合預設指標時，執行步驟Bl ；當所述無功功 率與諧波情況符合預設指標時，完成無功補償與抑制諧波；Bi.所述信號比較分析子模塊(62)向驅動信號子模塊(63)發出閉合相應受控開 關器件(Kl、…、Kn)的驅動信號；B2.所述驅動信號子模塊(63)根據接收到的驅動信號控制各相應的受控開關器 件(K1、…、Kn)閉合或者斷開，使相應電容(Cl、…、Cn)所在并聯支路接通或者斷開，從而 增大或者減小所述能量變換電容器(50)的等效電容值，返回步驟Al。本發明一種拓撲T型網絡驅動器原理和方法是為設計一種新型氣體放電燈驅動 器特別是適配于高強度氣體放電燈的驅動器。其特征如下1.如圖1所示，所述拓撲T型網絡驅動器(00)電連接在所述氣體放電燈(10)與 交流供電電源(Vn)之間；所述拓撲T型網絡驅動器(00)包含兩大電路模塊，既所述拓撲T型網絡驅動模塊 (20)和所述能量變換控制模塊(40)；所述拓撲T型網絡驅動模塊(20)是所述拓撲T型網絡驅動器(00)的驅動機構； 所述能量變換控制模塊(40)是所述拓撲T型網絡驅動模塊(20)的控制機構；所述拓撲T型網絡驅動模塊(20)包括能量變換電感(Li)、能量變換電容器(30)、 鎮流電感(L2)、與能量變換電感(Li)兩端分別電連接的諧波抑制電容器(C)、與所述氣體 放電燈(10)電連接的第一輸出端(OUTl)、與所述氣體放電燈(10)電連接的第二輸出端 (0UT2)、與供電電源(VN)的輸出端子電連接的兩個輸入端(mi、IN2)；所述能量變換電感(Li)和所述諧波抑制電容器(C)電連接點(c)與拓撲T型網 絡驅動模塊(20)的第一輸入端(mi)電連接，所述能量變換電感(Li)和所述諧波抑制電 容器(C)電連接點(d)與所述能量變換電容器(30)的一端以及與所述鎮流電感(L2)的 一端連接在第一節點(a)；所述能量變換電容器(30)的另一端、所述拓撲T型網絡驅動模塊(20)連接于交流供電的零線點(b)；所述鎮流電感(L2)的另一端電連接在所述拓撲T 型網絡驅動模塊(20)的第一輸出端(OUTl)；所述拓撲T型網絡驅動模塊(20)的第一輸出 端(OUTl)和所述拓撲T型網絡驅動模塊(20)的第二輸出端(0UT2)分別與所述氣體放電 燈(10)的兩端電連接；所述能量變換電容器(30)的另一端和所述拓撲T型網絡驅動模塊 (20)的第二輸入端(IN2)和所述拓撲T型網絡驅動模塊(20)的第二輸出端(0UT2)連接在 第二節點(b)；所述能量變換電感(Li)和所述鎮流電感(L2)是兩個沒有磁耦合的固定電感線 圈，并且L2 > Ll ；所述能量變換電容器(30)由一個固定電容器CO和一個等效可調的電容器構成；所述能量變換電感(Li)的大小不但具有調節所述節點(a)的電位功能還具有抑 制諧波功能；所述鎮流電感(L2)的大小不但具有常規電感鎮流器的功能還具有調節所述節點 (a)的電位功能；所述能量變換電容器(30)的有效容量大小不但具有調節所述節點(a)的電位功 能，還具有供電線路無功補償功能以及調節諧波的功能；所述諧波抑制電容器(C)容量大小僅對諧波有抑制作用，對其它功能的影響力可 以忽略不計。所述節點(a)的電位直接或間接地反映了自舉點火效應特征、自舉重復點火效應 特征、軟啟動特征、穩壓和穩壓調光特征、無功補償與諧波抑制特征；所述節點(a)的電位都是由所述能量變換電容器(30)的有效容量大小確定；所述能量變換控制模塊(40)通過采集供電輸入端電壓、所述節點(a)的電壓和所 述氣體放電燈(10)的電流這三個物理量信號與其給定值比較分析后去調節所述能量變換 電容器(30)有效容量大小。那么不難理解，所述拓撲T型網絡驅動模塊(20)同時包含了以下五大電路特征1.1.1.自舉點火電路特征；1. 1. 2.重復自舉點火電路特征；1. 1.3.軟啟動電路特征；1. 1. 4.穩壓和穩壓調光電路特征；1. 1. 5.無功補償與諧波抑制電路特征。上述1. 1. 1,1. 1. 2,1. 1. 3,1. 1. 4,1. 1. 5也是歸納了所述氣體放電燈(10)需要解 決但尚未解決的或沒有合理解決的光效、壽命、節能與環保所面對的五大技術難題；1. 2.不難分析，上述1. 1結構特征和功能特征是基于一種無功補償變換原理及方 法并且利用這一原理和方法實現所述1. 1. 1、1. 1. 2,1. 1. 3,1. 1. 4,1. 1. 5中所表達的五大 功能，并且補充說明如下1. 2. 1.自舉點火特征由于設定所述能量變換電感(Li)與所述鎮流電感(L2)是 兩個沒有磁耦合的獨立電感線圈，而且在所述能量變換電容器(30)中有一個合適的固定 電容器C0，因此所述節點(a)的點火供電電壓能滿足常態下所述氣體放電燈(10)的點火 要求；如果在所述拓撲T型網絡驅動器(20)預設的點火時間內點火不成功，那么所述拓撲 T型網絡驅動模塊(20)可以通過所述能量變換控制模塊(40)來增大所述能量變換電容器(30)的有效電容值使提高點火電壓；或是被所述能量變換控制模塊(40)判定為燈已損壞 或是其它故障原因。不難分析，這種點火特性能解決在惡劣低溫環境溫度下或供電電壓偏低情況特別 是在燈進入壽命后期點火困難的技術難題；另一方面合理設計所述節點(a)的自舉點火當 量便能避免或減少濺射的發生。1.2.2.自舉重復點火特征幾乎在所述氣體放電燈(10)所有正常運行時間內所述節點(a)的重復點火電壓 當量都是等于或大于現有技術電路鎮流器受電端的重復點火當量的，這是由所述1. 1結構 特征及其元件參數決定的，因此使得在控制亮燈的全過程在所述節點(a)點始終存在自舉 重復點火效應，這有利于縮短過零換向熄燈時間并能提高光效。1.2. 3.軟啟動特征所述氣體放電燈(10)點火成功后燈電流劇增，與此同時由于預置的電容器提供 的無功能量遠遠不夠，使得所述鎮流電感(L2)主要經過所述電感(L1)向供電索取無功能 量，從而也使得流經所述能量變換電感(L1)的無功電流大增，導致所述節點(a)的電位急 劇下降，然而這正是軟啟動所需要的結果。隨后，所述拓撲T型網絡驅動模塊(20)通過所 述能量變換控制模塊(40)預先設定的時序逐漸增大所述能量變換電容器(30)的有效電容 量，所述節點(a)的電位逐漸回升直至達到預置的正常值為止；又因為整流效應往往發生在從點火到啟動的過渡過程，因此，這種軟啟動方法有 效克服和有效抑制了整流效應的發生與沖擊。1.2. 4.穩壓和穩壓調光特征1. 2. 4. 1現有技術串聯電感或串聯電容調光的特征現有技術采用串聯多級電感調光均存在切換瞬間斷電問題，因此無論是采用同一 鐵心繞組或是采用獨立鐵心繞組都不適合采用串聯多級電感調光，更不適合穩壓控制；在 一個鐵心中增加一個單極串聯電感繞組并在節能調光時將它串聯進去有利于過零重復點 火，但因一次調節量太大使對燈沖擊太太，很可能因切換沖擊使燈完全熄滅；然而獨立型串 聯電感可能因大幅度降低了給定過零重復點火電壓使過零換向熄燈時間延長甚至完全熄 滅，這是獨立型串聯電感降壓調光技術遇到的另一個困難。串聯電容降壓調光的特征是在 正常亮度時增大電容阻抗減小電感阻抗；而在降壓調光時是減小電容阻抗增大電感阻抗， 因此降壓調光不影響過零重復點火；但是顯而易見，與之匹配的鎮流器電感量必須是比常 規鎮流器電感量大很多，因此損耗也增大，這是與成本和節能方向相違背的；更值得注意的 是串聯電容使得燈電流波峰因子升高，對燈的沖擊大，影響燈的壽命，這種效應在燈進入 壽命中后期可能會更明顯。因此，在中國市場幾乎沒有被使用。1. 2. 4. 2.所述無功補償變換原理和方法的穩壓和穩壓調光特征所述無功補償變換原理和方法是通過對供電電壓、所述節點(a)的電壓以及所述 氣體放電燈(10)電流這三個物理量采樣并且與它預置的對應值比較判斷后發出指令調節 所述能量變換電容器(30)的有效容量，從而改變所述鎮流電感(2)經過所述能量變換電感 (L1)從供電獲取的無功能量大小，于是改變了流經所述能量變換電感(L1)的總電流，從而 引起所述能量變換電感(L1)兩端的電壓降發生變化，于是也就使得所述節點(a)的電位發 生變化(升高或者降低)并跟蹤調節到與預置的相應電位相等時為止。這種原理和方法既可以穩壓也可以升壓或降壓；這種原理和方法的穩壓和穩壓調光控制始終保證所述節點(a)具有重復點火自 舉效應。1. 2. 5.無功補償與諧波抑制特征所述能量變換電容器(30)又是所述拓撲T型網絡驅動器的等效無功補償電容，并 能將所述氣體放電燈(10)在最大負荷下的供電輸入端的功率因素補償到0. 95 ；所述能量變換電感(Li)又是一個濾波器，與它并聯的所述諧波抑制電容器(C)也 是濾波器。在所述拓撲T型網絡驅動模塊(20)中所述諧波抑制電容器(C)與常規的濾波 電容器接法不同有它的特殊效果，當有來自所述節點(a)的突變電流既諧波電流流經能量 變換電感(Li)時，所述諧波抑制電容器(C)能同步產生與之方向相反的充放電電流去抵消 和抑制這種突變諧波電流的沖擊；與此同時，這個由所述能量變換電感(Li)和所述諧波抑 制電容器(C)并聯構成的諧波抑制器還用于抵抗來自于供電線路的電流沖擊；采用所述拓撲T型網絡驅動器(20)的諧波抑制電路和采用所述能量變換電容器 (30)的有效容量控制方法使得供電端的電流諧波指標能達到中國及國際相關技術標準要 求，從而破解了所述氣體放電燈(10)長期以來用現有技術并聯補償電容器不能克服諧波 對電網造成嚴重污染這一全球性技術難題。1. 2. 6.可操作性、可靠性、穩定性所述1. 1. 1,1. 1. 2,1. 1. 3,1. 1. 4,1. 1. 5所表達的五大功能都是通過調節所述能 量變換電容器(30)的有效容量來實現的，而且它沒有串聯在所述氣體放電燈(10)回路中， 而是連接在T型三個邊的中心共節點，因此對燈以及供電的沖擊性都是最小的；所述能量變換電容器(30)中的電容器采用多級并聯控制結構(例如7級以上)， 它的有效容量的調節方法采用半導體可控開關器件；微型電動機械手；電磁繼電器其中任 意一種均能方便地實現，并且可靠性高、穩定性好。綜上所述，不難分析，上述特征充分反映出所述拓撲T型網絡驅動器原理和方法 具有系統獨特新穎性。2.根據1所述的一種拓撲T型網絡驅動器原理和方法，其特征在于所述能量變換電容器(30)包括(但不僅限于)3種基本結構，其中之一是所述(30. 1)包括.一個并聯在第一節點(a)和第二節點(b)之間的固定電容器 CO和可供并聯選中的η個電容器(Cl、…、Cn)以及η個受控開關器件(Κ1、…、Κη)。可供 并聯選中的η個電容器(Cl、…、Cn)各自的一端與所述第一節點(a)連接；η個受控開關 器件(Κ1、…、Kn)分別串聯在可供并聯選中的η個電容器(Cl、…、Cn)的另一端和所述第 二節點(b)之間；所述能量變換控制模塊(40)包括信號采集子模塊(41)、信號比較分析子模塊 (42)和驅動信號子模塊(43. 1)；所述信號采集子模塊(41)從所述供電電源(VN)、第一節點(a)以及燈電流采樣元 件采集信號并將這些電信號傳輸給信號比較分析子模塊(42)；所述信號比較分析子模塊 (42)對所述采集到的電信號進行比較和分析，并將閉合或者斷開各電容(Cl、…、Cn)所在 并依據所述聯支路的控制信號按時序發送給驅動信號子模塊(43. 1)；所述驅動信號子模 塊(43. 1)控制信號向相應的受控開關器件(K1、…、Kn)發出閉合或者斷開的驅動信號，從而調節所述能量變換電容器(30. 1)的等效電容值。3.根據1所述的一種拓撲T型網絡驅動器原理和方法，其特征在于所述能量變換電容器(30)包括(但不僅限于)3種基本結構，其中之二是所述(30. 2)包括.一個并聯在第一節點(a)和第二節點(b)之間的固定電容器 CO和可供并聯選中的n個電容器(C1、 、&!)以及n個受控電磁繼電器(J1、…、Jn)。可 供并聯選中的n個電容器(C1、…、Cn)各自的一端與所述第一節點(a)連接山個受控電 磁繼電器(J1、…、Jn)的常開抽頭分別串聯在可供并聯選中的n個電容器(C1、 、&!)的 另一端和所述第二節點(b)之間；所述能量變換控制模塊(40)包括信號采集子模塊(41)、信號比較分析子模塊 (42)和驅動信號子模塊(43. 2)；所述信號采集子模塊(41)從所述供電電源(VN)、第一節點(a)以及燈電流采樣 元件采集信號并將這些采集信號傳輸給信號比較分析子模塊(42)；所述信號比較分析子 模塊(42)對所述采集到的電信號進行比較和分析，并將閉合或者斷開各電容(C1、 、&!) 所在并依據所述聯支路的控制信號按時序發送給驅動信號子模塊(43. 2)；所述驅動信號 子模塊(43. 2)控制信號向相應的受控繼電器(J1、…、Jn)發出閉合或者斷開的驅動信號， 從而調節所述能量變換電容器(30.2)的等效電容值。4.根據1所述的一種拓撲T型網絡驅動器原理和方法，其特征在于所述能量變換電容器(30)包括(但不僅限于)3種基本結構，其中之三是所述(30. 3)包括.一個并聯在第一節點(a)和第二節點(b)之間的固定電容器 CO和可供并聯選中的n個電容器(C1、 、&!)以及一個小型電動機構滑片。該滑片的引 出線連接在所述第二節點(b)；可供并聯選中的n個電容器(C1、 、&!)各自的一端與所 述第一節點(a)連接，它們的另一端當被滑片接通選中時連接在所述第二節點(b)點；所述能量變換控制模塊(40)包括信號采集子模塊(41)、信號比較分析子模塊 (42)和驅動信號子模塊(43. 3)；所述信號采集子模塊(41)從所述供電電源(VN)、第一節點(a)以及燈電流采樣 元件采集信號并將這些采集信號傳輸給信號比較分析子模塊(42)；所述信號比較分析子 模塊(42)對所述采集到的電信號進行比較和分析，并且將新確定的閉合或者斷開電容器 (C1、 、&!)的數量的數據轉換為電機旋轉角度和旋轉反向信號傳送給驅動信號子模塊 (43.3)；所述驅動信號子模塊(43.3)控制電機旋轉并選中接通所述電容器(C1、…、Cn)的 數量，使所述能量變換電容器(30.3)的等效電容值與功能設定值相符合。5.根據2和3和4所述的一種拓撲T型網絡驅動器原理和方法，其特征在于所述信號采集子模塊(41)包括對供電電壓、所述節點(a)的電壓以及所述氣體放 電燈(10)電流這三個物理量采樣信號檢測子模塊(411)和諧波檢測子模塊(412)；所述信 號比較分析子模塊(42)包括微型控制單元(421)和與該微型控制單元(421)電連接的比 較器(422)、(423)；所述信號采集子模塊(41)采集的電信號輸入微型控制單元(421)和比 較器(422)、(423)；所述微型控制單元(421)通過信號分析處理按時序輸出控制信號。6. 一種用于氣體放電燈的自主升壓點火方法，在所述能量變換電容器(30)中有一個合適的固定電容器C0，因此所述節點(a)的 點火供電電壓能滿足常態下所述氣體放電燈(10)的點火要求；如果在所述拓撲T型網絡驅動器(20)預設的點火時間內點火不成功，那么所述拓撲T型網絡驅動模塊(20)可以通過 所述能量變換控制模塊(40)來增大所述能量變換電容器(30)的有效電容值使提高點火電 壓；或是被所述能量變換控制模塊(40)判定為燈已損壞或是其它故障原因。具體過程是所述信號采集子模塊(41)從所述供電電源(VN)、第一節點(a)以及 燈電流采樣元件采集信號并將這些電信號傳輸給信號比較分析子模塊(42)；所述信號比 較分析子模塊(42)對所述采集到的電信號進行比較和分析，做出點火成功與否的判斷以 及不成功的原因；在設定的點火時間內如果沒有燈的電流，而且供電電壓偏低時分析模塊 421發信號給驅動信號子模塊適當增加能量變換電容器(30)的有效電容值，從而提升所述 節點(a)的電位用于提高點火當量。不難分析，這種點火特性能解決在惡劣低溫環境溫度下或供電電壓偏低情況特別 是在燈進入壽命后期點火困難的技術難題；另一方面合理設計所述節點(a)的自舉點火當 量便能避免或減少濺射的發生。1.2.2.自舉重復點火特征幾乎在所述氣體放電燈(10)所有正常運行時間內所述節點(a)的重復點火電壓 當量都是等于或大于現有技術電路鎮流器受電端的重復點火當量的，這是由所述1.1結構 特征及其元件參數決定的，因此使得在控制亮燈的全過程在所述節點(a)點始終存在自舉 重復點火效應，這有利于縮短過零換向熄燈時間并能提高光效。7. 一種用于氣體放電燈軟啟動方法基于所述拓撲T型網絡驅動器原理和方法，包括能量變換電感和電連接在第一節 點和第二節點之間的能量變換電容器，尤其是包括如下步驟A.設置能量變換控制模塊并改造所述能量變換電容器，使所述能量變換控制模塊 根據從所述供電電壓、第一節點電壓和燈電流采集的電信號能夠調節所述能量變換電容器 的電容值；B.點亮高壓氣體放電燈時，所述能量變換控制模塊根據電信號判斷高壓氣體放電 燈點火成功后，使所述能量變換電容器的電容值逐漸升高，從而調節第一節點的電壓，使所 述高壓氣體放電燈在輝光放電后的弧光電流緩慢增加至穩態工作電流。所述步驟A包括如下分步驟Al.使用η個并聯在所述第一節點與第二節點之間的電容，以及串聯在各電容所 在并聯支路的用于控制各自支路通斷的η個受控開關器件制造所述能量變換電容器；Α2.在所述能量變換控制模塊中設置信號采集子模塊、信號比較分析子模塊和驅 動信號子模塊；所述信號采集子模塊從所述供電電壓、第一節點電壓和燈電流采集電信號 并將該電信號傳輸給信號比較分析子模塊；所述信號比較分析子模塊對所述采集到的電信 號進行比較和分析，并將閉合或者斷開各電容所在并聯支路的控制信號按時序發送給驅動 信號子模塊；所述驅動信號子模塊依據所述控制信號向相應的受控開關器件發出閉合或者 斷開的驅動信號；那么，所述步驟B包括如下分步驟Bi.點亮高壓氣體放電燈時，所述信號采集子模塊采集所述電信號并將該電信號 傳輸給信號比較分析子模塊；Β2.所述信號比較分析子模塊根據步驟Bl采集的電信號判斷高壓氣體放電燈點火成功后，依照固定的時間間隔向驅動信號子模塊發出依次閉合受控開關器件的驅動信 號；B3.所述驅動信號子模塊控制各受控開關器件依次閉合，以使各電容所在并聯支 路依次接通，從而逐漸增加所述第一節點與第二節點之間的等效電容值，使所述能量變換 電容器的電容值逐漸升高。8. 一種用于氣體放電燈穩壓和穩壓調光的方法基于所述拓撲T型網絡驅動器原理和方法，包括能量變換電感和電連接在第一節 點和第二節點之間的能量變換電容器，尤其是包括如下步驟A.設置能量變換控制模塊并改造所述能量變換電容器，使所述能量變換控制模塊 根據從所述供電電源和第一節點采集的電信號能夠調節所述能量變換電容器的電容值；B.所述能量變換控制模塊按照預設的時間段調節能量變換電容器的電容值，并根 據從所述第一節點采集的電信號使該第一節點的電壓值恒定在各自時間段內的預設電壓 值，從而調節所述高壓氣體放電燈兩端的電壓，使該高壓氣體放電燈在各時間段內具有相 應的發光亮度。所述步驟A包括如下分步驟A1.使用n個并聯在所述第一節點與第二節點之間的電容，以及串聯在各電容所 在并聯支路的用于控制各自支路通斷的n個受控開關器件制造所述能量變換電容器；A2.在所述能量變換控制模塊中設置信號采集子模塊、信號比較分析子模塊和驅 動信號子模塊；所述信號采集子模塊從所述供電電源和第一節點采集電信號并將該電信號 傳輸給信號比較分析子模塊；所述信號比較分析子模塊對所述采集到的電信號進行比較和 分析，并將閉合或者斷開各電容所在并聯支路的控制信號按時序發送給驅動信號子模塊； 所述驅動信號子模塊依據所述控制信號向相應的受控開關器件發出閉合或者斷開的驅動 信號；那么，所述步驟B包括如下分步驟B1.在預設的時間段的起始時刻，所述信號采集子模塊從所述第一節點采集電信 號并將該電信號傳輸給信號比較分析子模塊；B2.所述信號比較分析子模塊將采集到所述第一節點的電信號與所述時間段預設 第一節點的電壓值比較，根據比較情況確定所述第一節點與第二節點之間的應當設定的等 效電容值，并向驅動信號子模塊發出各電容所在并聯支路需要被接通或者被斷開的控制信 號，即受控開關器件各自的驅動信號；B3.所述驅動信號子模塊根據所述驅動信號控制各受控開關器件閉合或者斷開， 以使相應的各電容所在并聯支路接通或者斷開，從而調節所述第一節點與第二節點之間的 等效電容值，使所述能量變換電容器等效電容值達到步驟B2所述的設定的等效電容值。9. 一種用于氣體放電燈無功補償與抑制諧波的方法流經所述供電輸入端mi的諧波與所述氣體放電燈(10)的電流、所述可變電容器 (30)的有效容量以及所述電感(L1)以及(L2)都有關系。因此，流經供電輸入端(mi)的 諧波抑制靠所述L1與諧波抑制電容器C和適當調節所述能量變換電容器(30)共同完成； 如圖3所示，信號檢測子模塊411將采集的供電電壓、所述節點(a)電位以及燈電流信號經 過所述比較器(422)、(423)比較后送到控制器(421)，同時信號檢測子模塊(411)也將采集的供電電壓、所述節點(a)電位以及燈電流信號送到諧波檢測子模塊(412)，諧波檢測子模 塊(412)對信號進行處理后送到所述制控單元(421)，制控單元(421)，根據綜合分析結果 向所述驅動信號子模塊413. 1驅動信號，從而適當調節所述能量變換電容器(30)的大小， 以此改善供電輸入端mi的諧波含量。以下結合附圖所示實施例作進一步詳述。本發明第一實施例，提出一種全新的拓撲T網絡驅動器，適配于氣體放電燈光源， 如圖1所示所述拓撲T型網絡驅動器(100)電連接在所述氣體放電燈(10)與交流供電電源 (Vn)之間；所述拓撲T型網絡驅動器(100)包含兩大電路模塊，既所述拓撲T型網絡驅動模 塊(30)和所述能量變換控制模塊(60)；所述拓撲T型網絡驅動模塊(20)是所述拓撲T型網絡驅動器(00)的驅動機構； 所述能量變換控制模塊(60)是所述拓撲T型網絡驅動模塊(30)的控制機構；所述拓撲T型網絡驅動模塊(20)包括能量變換電感(Li)、能量變換電容器(30)、 鎮流電感(L2)、與能量變換電感(Li)兩端分別電連接的諧波抑制電容器(C)、與所述氣體 放電燈(10)電連接的第一輸出端(OUTl)、與所述氣體放電燈(10)電連接的第二輸出端 (0UT2)、與供電電源(VN)的輸出端子電連接的兩個輸入端(mi、IN2)；所述能量變換電感(Li)和所述諧波抑制電容器(C)電連接點(C)與拓撲T型網 絡驅動模塊(20)的第一輸入端(mi)電連接，所述能量變換電感(Li)和所述諧波抑制電 容器(C)電連接點(d)與所述能量變換電容器(30)的一端以及與所述鎮流電感(L2)的 一端連接在第一節點(a)；所述能量變換電容器(30)的另一端、所述拓撲T型網絡驅動模 塊(20)連接于交流供電的零線點(b)；所述鎮流電感(L2)的另一端電連接在所述拓撲T 型網絡驅動模塊(20)的第一輸出端(OUTl)；所述拓撲T型網絡驅動模塊(20)的第一輸出 端(OUTl)和所述拓撲T型網絡驅動模塊(20)的第二輸出端(0UT2)分別與所述氣體放電 燈(10)的兩端電連接；所述能量變換電容器(30)的另一端和所述拓撲T型網絡驅動模塊 (20)的第二輸入端(IN2)和所述拓撲T型網絡驅動模塊(20)的第二輸出端(0UT2)連接在 第二節點(b)。本發明第二實施例，提出一種適配于已有鎮流器電路的氣體放電燈采用所述拓撲 T網絡驅動器原理和方，法如圖1所示所述拓撲T型網絡驅動器(00)電連接在所述氣體放電燈(10)與交流供電電源 (Vn)之間；所述拓撲T型網絡驅動器(00)包含兩大電路模塊，既所述拓撲T型網絡驅動模塊 (30)和所述能量變換控制模塊(40)；所述拓撲T型網絡驅動模塊(30)是所述拓撲T型網絡驅動器(100)的驅動機構； 所述能量變換控制模塊(60)是所述拓撲T型網絡驅動模塊(20)的控制機構；所述拓撲T型網絡驅動模塊(30)包括能量變換電感(Li)、能量變換電容器(30)、 鎮流電感(L2)、與能量變換電感(Li)兩端分別電連接的諧波抑制電容器(C)、與所述氣體 放電燈(10)電連接的第一輸出端(OUTl)、與所述氣體放電燈(10)電連接的第二輸出端 (0UT2)、與供電電源(VN)的輸出端子電連接的兩個輸入端(mi、IN2)；
所述能量變換電感(L1)和所述諧波抑制電容器(C)電連接點(c)與拓撲T型網 絡驅動模塊(30)的第一輸入端(mi)電連接，所述能量變換電感(L1)和所述諧波抑制電 容器(C)電連接點(d)與所述能量變換電容器(50)的一端以及與所述鎮流電感(L2)的 一端連接在第一節點(a)；所述能量變換電容器(50)的另一端、所述拓撲T型網絡驅動模 塊(30)連接于交流供電的零線點(b)；所述鎮流電感(L2)的另一端電連接在所述拓撲T 型網絡驅動模塊(30)的第一輸出端(0UT1)；所述拓撲T型網絡驅動模塊(30)的第一輸出 端(0UT1)和所述拓撲T型網絡驅動模塊(30)的第二輸出端(0UT2)分別與所述氣體放電 燈(10)的兩端電連接；所述能量變換電容器(50)的另一端和所述拓撲T型網絡驅動模塊 (30)的第二輸入端(IN2)和所述拓撲T型網絡驅動模塊(30)的第二輸出端(0UT2)連接在 第二節點(b)。比較上述第一實施例和第二實施例，從結構形式上完全相同。但不同的是第一實 施例中的所述鎮流電感L2小于第二實施例中的現有鎮流器L2，這兩個實施例都具有所述 五大功能效果，但由于第一實施例中L2小于第二實施例中的L2，因此第一實施例的損耗會 低些。以所述第一實施例為例，能量變換電感L1和鎮流電感L2的能量給定有四種方式 全部由供電電源VN提供、由供電電源VN和能量變換電容器50同時提供、全部由能量變換 電容器50提供和能量變換電容器50的過剩給定。這四種不同的能量給定方式會導致鎮流 電感L2的供電電壓發生改變，即圖1所示Va點電壓Va的變化。因為有功電流向量與感抗
向量相差§，有功電流在電感上不做功，因此能量變換電感L1上的壓降只與流經它的無功
電流有關系。通過改變電源提供給鎮流電感L2的無功能量比例，就能使能量變換電感L1 占用的電源能量發生顯著變化并轉換為高壓氣體放電燈10有功能量的顯著變化，達到控 制目的。這種能量轉換器的效果可以用電壓Va來衡量。Va與能量變換電感L1和能量變換 電容器30的等效電容C的關系以及Va與燈電壓VI、燈電流II和燈功率Pla的關系由以下
5個公式確定Va = VN-I1 j wLl ........................................................................ (1)Ic = Va j wC, ........................................................................ (2)VI = Va-Il j wL2，........................................................................(3)II2 = Va2/ {(co L2) 2+Rla2} ............................................................... (4)Pla = 112 Rla. PFla，= Va2/ {(w L2) 2+Rla2} Rla PFla ..................... (5)其中，VN是供電電源電壓，Va是鎮流電感L2的供電電壓，VI是燈電壓，II是流經 電感L1的電流，II是燈電流，Ic是能量變換電容器30釋放的電流，Pla是燈有功功率，Rla 是燈電阻，Pfla是燈的功率因素，在(1)⑵(3)式中乂,^3、乂1、11、11、1。均是向量。Va在四種不同的能量給定方式的變化規律如下①能量變換電感k和鎮流電感L2吸收的無功電流全部由供電電源VN提供這時 在能量變換電感L1上的電壓降II jcoU最大，Va最小；Va<VN ；②鎮流電感L2的無功電流的其中一部分由供電電源乂,給定，另部分由能量變換 電容器50給定，這時在能量變換電感L1上的電壓降II j Ll因流經的無功電流減小而 減小，Va增大，Va< VN ；
鎮流電感L2的無功電流全部由能量變換電容器50給定，能量變換電感k的無功 電流由供電電源VN給定，這時Va等于電源電壓VN減去II coLl，這時因k自身吸收的無功 電流很小，因此Va略小于VN; ③能量變換電感L1和鎮流電感L2的無功電流全部由能量變換電容器30給定，并 且= IL1+IL2, IL1是流過能量變換電感L1的電流，IL2是流過鎮流電感L2的電流，這 時 Va = VN ；④當能量變換電容器30提供多余的無功電流時，能量變換電容器30向電源饋 電，AIC = IC-IL1-IL2 > 0，這時AIC j Ll的相位與感抗電流壓降相位相反，Va = VN+A IC jwLl > VN。以上Va隨Ic變化而變化的規律，即隨能量變換電容器50的等效電容C的變化而 變化的規律證明調節能量變換電容器30的等效電容C的大小能使Va在大于、等于、和小于 VN的寬范圍內分級調節，因此能使高壓氣體放電燈10點火啟動和運行在一個寬范圍內實施 有效精確控制。因此，如果能量變換電容器30的等效電容值C能夠按照一定的時序和方式調節， 就能夠調節能量變換電容器50釋放到能量變換電感L1和鎮流電感L2的無功給定量，從而 實現如軟啟動、分時段節能調光等功能。本發明第三實施例，如圖3所示，所述該能量變換控制模塊60依據從所述供電電 源\和第一節點a采集的電信號控制調節能量變換電容器50的電容值。所述能量變換控 制模塊60可以通過單純的硬件實現，也可以通過輔以軟件的微處理器實現。所述微處理器 可以是單片機，還可以是可編程邏輯器件。本發明第三實施例采用以下的具體電路結構，如 圖3所示，所述能量變換電容器50包括n個并聯在所述第一節點a與第二節點b之間的電 容C1、…、Cn，以及串聯在各電容C1、…、Cn所在并聯支路的用于控制各自支路通斷的n 個受控開關器件K1、…、Kn ；所述能量變換控制模塊60包括信號采集子模塊61、信號比較 分析子模塊62和驅動信號子模塊63。所述信號采集子模塊61從所述供電電源VN和第一 節點a采集電信號并將該電信號傳輸給信號比較分析子模塊62 ；所述信號比較分析子模塊 62對所述采集到的電信號進行比較和分析，并將閉合或者斷開各電容C1、 、&!所在并聯 支路的控制信號按時序發送給驅動信號子模塊63 ；所述驅動信號子模塊63依據所述控制 信號向相應的受控開關器件K1、…、Kn發出閉合或者斷開的驅動信號，從而調節所述能量 變換電容器30的等效電容值。更具體地，所述信號采集子模塊61包括從所述供電電源VN和第一節點a采集電 壓、電流信號的信號檢測子模塊611和從所述第一節點a采集諧波信號的諧波檢測子模塊 612 ；所述信號比較分析子模塊62包括微型控制單元621和與該微型控制單元621電連接 的比較器622 ；所述信號采集子模塊61采集的電信號輸入微型控制單元621和/或比較器 622 ；所述微型控制單元621通過信號分析按時序輸出控制信號。本發明第三實施例，所述 受控開關器件K1、…、Kn是晶閘管，當然采用繼電器也是可以實施的。為了防止在所述第 一節點a和第二節點b之間的電壓過載造成對能量變換電容器50的危害，在該第一節點a 和第二節點b之間電連接過壓保護裝置TVS。容易想到，所述能量變換控制模塊60也可以應用到第一實施例的能量變換電容 器30上，實現對釋放到能量變換電感L1和鎮流電感L2的無功能量的調節。
如圖7所示，從鎮流裝置內獲取檢測信號，根據信號檢測的結果選擇執行諧波限 制功能、無功補償功能、亮度控制功能、穩定電壓功能和自適應優化點火功能，在自適應優 化點火成功后執行軟啟動功能，上述各種功能都通過能量變換控制模塊調節整流裝置內的 能量變換電容器50，從而實現對鎮流裝置的控制，進而控制高壓氣體放電燈。所述能量變換 控制模塊60根據不同功能模塊的要求按照一定的時序和方式調節能量變換電容器50的等 效電容值C，進而調節釋放到能量變換電感Ll和鎮流電感L2的無功給定量，能量變換電容 器50的能量釋放并不消耗電能，但是一個小的變量能夠引起能量變換電感Ll電壓降發生 大的變化，由此方便可靠地改變電源分配給高壓氣體放電燈10的電壓，實現對該高壓氣體 放電燈10的有功能量的有效控制，完成各個功能模塊指定的任務，例如實現軟啟動和分時 段節能調光。所述信號檢測子模塊611檢測的信號包括供電電源電壓￥,檢測，第一節點a的電 壓和電流檢測。所述諧波檢測子模塊612用于檢測第一節點a的諧波信號。該兩模塊檢測 的信號由需要實現的功能來決定，上述信號并不一定是必須要檢測的信號。利用能量變換控制模塊60的功能，就可以實現高壓氣體放電燈10的軟啟動。本 發明提出一種令高壓氣體放電燈軟啟動的方法，基于所述上述各實施例所述拓撲T型網絡 模塊30，所述令高壓氣體放電燈軟啟動的方法包括如下步驟A.設置能量變換控制模塊60并改造所述能量變換電容器50，使所述能量變換控 制模塊60根據從所述供電電源Vn和第一節點a采集的電信號能夠調節所述能量變換電容 器50的電容值；B.點亮高壓氣體放電燈10時，所述能量變換控制模塊60根據從所述供電電源Vn 和第一節點a采集的電信號判斷高壓氣體放電燈10點火成功后，使所述能量變換電容器50 的電容值逐漸升高，從而調節第一節點a的電壓，使所述高壓氣體放電燈10在輝光放電后 的弧光電流緩慢增加至穩態工作電流。步驟A所述設置能量變換控制模塊60并改造所述能量變換電容器50，完全可以采 用所述第三實施例的電器結構，但并不僅限于此，因為如前所述，能夠實現步驟A所述能量 變換控制模塊60和能量變換電容器50的功能的器件有多種電路形式，本發明涵蓋任何可 以實現能量變換控制模塊60和能量變換電容器50功能的單純硬件電路和輔以軟件的硬件 電路。所以，以所述第三實施例為例，所述步驟A包括如下分步驟Al.使用η個并聯在所述第一節點a與第二節點b之間的電容Cl、…、Cn，以及串 聯在各電容α、···、Οι所在并聯支路的用于控制各自支路通斷的η個受控開關器件Κ1、···、 Kn制造所述能量變換電容器50 ；Α2.在所述能量變換控制模塊60中設置信號采集子模塊61、信號比較分析子模塊 62和驅動信號子模塊63 ；所述信號采集子模塊61從所述供電電源Vn和第一節點a采集電 信號并將該電信號傳輸給信號比較分析子模塊62 ；所述信號比較分析子模塊62對所述采 集到的電信號進行比較和分析，并將閉合或者斷開各電容Cl、…、Cn所在并聯支路的控制 信號按時序發送給驅動信號子模塊63 ；所述驅動信號子模塊63依據所述控制信號向相應 的受控開關器件K1、…、Kn發出閉合或者斷開的驅動信號；那么，所述步驟B包括如下分步驟Bi.點亮高壓氣體放電燈10時，所述信號采集子模塊61從所述供電電源Vn和第一節點a采集電信號并將該電信號傳輸給信號比較分析子模塊62 ；B2.所述信號比較分析子模塊62根據步驟B1采集的電信號判斷高壓氣體放電 燈10點火成功后，依照固定的時間間隔向驅動信號子模塊63發出依次閉合受控開關器件 Kl、...、Kn的驅動信號；對于所述第三實施例，所述微型控制單元621向點火比較器622發出點火基準電 壓，通過將所述供電電源VN和第一節點a采集電信號與該基準電壓比較就可以形成點火成 功或者點火不成功的判斷。當出現點火不成功的判斷，所述微型控制單元621還需根據點 火比較器622的比較結果判斷是由于點火電壓過低造成的點火不成功，還是由于點火電壓 過高造成的點火不成功。如果由于點火電壓過低造成的點火不成功，需要通過驅動信號子 模塊63調節能量變換電容器50以增大點火電壓；如果由于點火電壓過高造成的點火不成 功，判斷高壓氣體放電燈10出現故障，需要通過驅動信號子模塊63調節能量變換電容器50 開路，以保護該能量變換電容器50。當判斷點火成功后，并不是一次調節能量變換電容器 30的等效電容值，因為軟啟動是指高壓氣體放電燈10點火從輝光進入到弧光放電，且在弧 光電流開始劇增時供電電壓即刻下降，然后逐步回升的過程，為了達到逐步回升的效果，就 需要分幾次調節能量變換電容器50的等效電容值，因此，信號比較分析子模塊62依照固定 的時間間隔向驅動信號子模塊63發出依次閉合受控開關器件K1、…、Kn的驅動信號。當 然，并不是所有的并聯支路都需要閉合，并聯支路閉合的數量以及哪一條并聯支路閉合都 由信號比較分析子模塊62控制完成。B3.所述驅動信號子模塊63控制各受控開關器件K1、…、Kn依次閉合，以使各電 容C1、…、Cn所在并聯支路依次接通，從而逐漸增加所述第一節點a與第二節點b之間的 等效電容值，使所述能量變換電容器50的電容值逐漸升高。利用能量變換控制模塊60的功能，還可以實現分時段調節高壓氣體放電燈亮度。 本發明提出一種分時段調節高壓氣體放電燈亮度的方法，基于所述拓撲T型網絡驅動器模 塊鎮流控制裝置30，包括能量變換電感L1和電連接在第一節點a和第二節點b之間的能量 變換電容器50。所述分時段調節高壓氣體放電燈亮度的方法包括如下步驟A.設置能量變換控制模塊60并改造所述能量變換電容器50，使所述能量變換控 制模塊40根據從所述供電電源VN和第一節點a采集的電信號能夠調節所述能量變換電容 器50的電容值；B.所述能量變換控制模塊60按照預設的時間段調節能量變換電容器50的電容 值，并根據從所述第一節點a采集的電信號使該第一節點a的電壓值恒定在各自時間段內 的預設電壓值，從而調節所述高壓氣體放電燈10兩端的電壓，使該高壓氣體放電燈10在各 時間段內具有相應的發光亮度。步驟A所述設置能量變換控制模塊60并改造所述能量變換電容器50，采用但并不 僅限于所述第三實施例的電器結構，所述步驟A包括如下分步驟A1.使用n個并聯在所述第一節點a與第二節點b之間的電容C1、…、Cn，以及串 聯在各電容C1、…、Cn所在并聯支路的用于控制各自支路通斷的n個受控開關器件K1、…、 Kn制造所述能量變換電容器50 ；A2.在所述能量變換控制模塊60中設置信號采集子模塊61、信號比較分析子模塊 62和驅動信號子模塊63 ；所述信號采集子模塊61從所述供電電源VN和第一節點a采集電信號并將該電信號傳輸給信號比較分析子模塊62 ；所述信號比較分析子模塊62對所述采 集到的電信號進行比較和分析，并將閉合或者斷開各電容Cl、…、Cn所在并聯支路的控制 信號按時序發送給驅動信號子模塊63 ；所述驅動信號子模塊63依據所述控制信號向相應 的受控開關器件K1、…、Kn發出閉合或者斷開的驅動信號；那么，所述步驟B包括如下分步驟Bi.在預設的時間段的起始時刻，所述信號采集子模塊61從所述第一節點a采集 電信號并將該電信號傳輸給信號比較分析子模塊62 ；B2.所述信號比較分析子模塊62將采集到所述第一節點a的電信號與所述時間段 預設第一節點a的電壓值比較，根據比較情況確定所述第一節點a與第二節點b之間的應 當設定的等效電容值，并向驅動信號子模塊63發出各電容Cl、…、Cn所在并聯支路需要被 接通或者被斷開的控制信號，即受控開關器件K1、…、Kn各自的驅動信號；對于本發明第三實施例，所述微型控制單元621按預設的時間段向調壓比較器 623發出基準電壓，通過調壓比較器623的比較結果判斷調壓是否完成。B3.所述驅動信號子模塊63根據所述驅動信號控制各受控開關器件K1、…、Kn 閉合或者斷開，以使相應的各電容Cl、…、Cn所在并聯支路接通或者斷開，從而調節所述第 一節點a與第二節點b之間的等效電容值，使所述能量變換電容器50等效電容值達到步驟 B2所述的設定的等效電容值。可見，對于單一的、相對固定的基準電壓，上述方法就可以用于實現對高壓氣體放 電燈10的穩壓控制。
權利要求
一種拓撲T型網絡驅動裝置，用于驅動氣體放電燈(10)，所述拓撲T型網絡驅動裝置(100)電連接在所述氣體放電燈(10)與交流供電電源(VN)之間，其特征在于包括拓撲T型網絡驅動模塊(30)和能量變換控制模塊(60)；所述能量變換控制模塊(60)根據采集的電信號對拓撲T型網絡驅動模塊(30)內的能量變換實施控制；所述拓撲T型網絡驅動模塊(30)包括能量變換電感(L1)，能量變換電容器(50)，鎮流電感(L2)，分別與所述氣體放電燈(10)兩端電連接的第一輸出端(OUT1)和第二輸出端(OUT2)，以及分別與所述交流供電電源(VN)的輸出端子電連接的兩個輸入端(IN1、IN2)；所述鎮流電感(L2)、能量變換電感(L1)和能量變換電容器(50)各自的一端都電連接于第一節點(a)，所述鎮流電感(L2)的另一端電連接所述拓撲T型網絡驅動模塊(30)的第一輸出端(OUT1)，所述能量變換電感(L1)的另一端電連接在所述拓撲T型網絡驅動模塊(30)的第一輸入端(IN1)，所述能量變換電容器(50)的另一端、所述拓撲T型網絡驅動模塊(30)的第二輸出端(OUT2)和第二輸入端(IN2)電連接于第二節點(b)；所述能量變換控制模塊(60)根據采集的電信號能量變換電容器(50)等效電容值實施控制。
2.根據權利要求1所述的拓撲T型網絡驅動裝置，其特征在于所述拓撲T型網絡驅動模塊(30)還包括并聯在所述能量變換電感(Li)兩端的諧波抑 制電容器(Cs)。
3.根據權利要求1所述的拓撲T型網絡驅動裝置，其特征在于所述能量變換電容器(50)包括η個并聯在所述第一節點(a)與第二節點(b)之間的 基礎電容器(Ctl)和電容(Cl、…、Cn)，以及串聯在各電容(Cl、…、Cn)所在并聯支路的用 于控制各自支路通斷的η個受控開關器件(Κ1、…、Kn)；所述能量變換控制模塊(60)包括 信號采集子模塊(61)、信號比較分析子模塊(62)和驅動信號子模塊(63)；所述信號采集子模塊(61)從所述供電電源(Vn)和第一節點(a)采集電信號并將該電 信號傳輸給信號比較分析子模塊(62)；所述信號比較分析子模塊(62)對所述采集到的電 信號進行比較和分析，并將閉合或者斷開各電容(Cl、…、Cn)所在并聯支路的控制信號按 時序發送給驅動信號子模塊(63)；所述驅動信號子模塊(63)依據所述控制信號向相應的 受控開關器件(K1、…、Kn)發出閉合或者斷開的驅動信號，從而調節所述能量變換電容器 (113)的等效電容值。
4.一種對氣體放電燈實施動態調整的方法，其特征在于包括如下步驟A.選取、制造鎮流電感(L2)、能量變換電感(Li)和能量變換電容器(50)；B.將所述鎮流電感(L2)、能量變換電感(Li)和能量變換電容器(50)各自的一端都電 連接于第一節點(a)；將所述能量變換電容器(50)的另一端和所述鎮流電感(L2)的另一 端分別電連接氣體放電燈(10)的兩端，同時，所述能量變換電容器(50)的另一端和所述能 量變換電感(Li)的另一端分別電連接交流供電電源(Vn)的兩端；從而構成T型網絡驅動 模塊(30)；C.設置能夠對所述能量變換電容器(50)實施控制的能量變換控制模塊(60)；D.根據不同的時間段和用戶需求，所述能量變換控制模塊(60)比較采集的電信號和 用戶設定的程序，對所述能量變換電容器(50)的等效電容值實施調節控制，以調節T型網 絡驅動模塊(30)內的能量分配，從而對氣體放電燈(10)實施動態調整。
5.一種氣體放電燈自主升壓點火的方法，基于權利要求1所述的拓撲T型網絡驅動裝 置，以點亮氣體放電燈(10)，其特征在于包括如下步驟A.根據所述氣體放電燈(10)的點火要求設定能量變換電容器(50)的等效電容值；B.在預設的點火時間內，所述能量變換控制模塊(60)根據采集的電信號判定所述氣 體放電燈(10)是否點火成功；如果所述氣體放電燈(10)點火成功，完成自主升壓點火；如 果所述氣體放電燈(10)點火不成功，執行步驟C;C.所述能量變換控制模塊(60)增大所述能量變換電容器(50)的有效電容值，提高點 火電壓，返回步驟B。
6.一種氣體放電燈在點亮過程中重復點火的方法，基于權利要求1所述的拓撲T型網 絡驅動裝置，其特征在于包括如下步驟A.在所述氣體放電燈的整個點亮過程中，當能量變換控制模塊(60)根據采集的電信 號判斷所述第一節點(a)的電壓當量小于預設的點火電壓當量時，執行步驟B;所述點火電 壓當量是可以點亮所述氣體放電燈(10)時，在所述第一節點(a)應當滿足的最小電壓條 件；B.所述能量變換控制模塊(60)增大所述能量變換電容器(50)的有效電容值，提高第 一節點(a)的電壓，返回步驟A。
7.一種氣體放電燈的軟啟動方法，基于權利要求1所述的拓撲T型網絡驅動裝置，用于 所述氣體放電燈(10)點火成功至正常點亮過程中，其特征在于包括如下步驟A.所述能量變換控制模塊(60)增大所述能量變換電容器(50)的有效電容值，提高第 一節點(a)的電壓；所述點火電壓當量是可以點亮所述氣體放電燈(10)時，在所述第一節 點(a)應當滿足的最小電壓條件；B.所述能量變換控制模塊(60)根據采集的電信號判斷所述第一節點(a)電壓是否達 到預設的正常值；如果所述第一節點(a)電壓沒有達到預設的正常值，返回步驟Α;如果所 述第一節點(a)電壓達到預設的正常值，完成氣體放電燈的軟啟動。
8.一種氣體放電燈的穩壓調光的方法，基于權利要求1所述的拓撲T型網絡驅動裝置， 用于所述氣體放電燈(10)正常點亮的過程中，其特征在于包括如下步驟A.在所述能量變換控制模塊(60)預設實施調光的預設電信號參數；B.所述能量變換控制模塊(60)根據采集的實時電信號與預設電信號進行比較，當所 述實時電信號未達到預設電信號時，執行步驟C;當所述實時電信號達到預設電信號時，完 成穩壓調光；C.所述能量變換控制模塊(60)根據步驟B的比較結果調節控制能量變換電容器(50) 的等效電容值，返回步驟B。
9.一種氣體放電燈的無功補償與抑制諧波的方法，基于權利要求1所述的拓撲T型網 絡驅動裝置，用于所述氣體放電燈(10)正常點亮的過程中，其特征在于包括如下步驟A.所述能量變換控制模塊(60)根據采集的實時電信號分析判斷無功功率與諧波情 況，當所述無功功率與諧波情況不符合預設指標時，執行步驟B ；當所述無功功率與諧波情 況符合預設指標時，完成無功補償與抑制諧波；B.所述能量變換控制模塊(60)根據步驟A的比較結果調節控制能量變換電容器(50) 的等效電容值，返回步驟A。
10.權利要求1所述用于驅動氣體放電燈的拓撲T型網絡驅動裝置的功能，其特征在于所述拓撲T型網絡驅動裝置的功能包括在氣體放電燈點亮時自舉點火，在氣體放電燈 正常點亮過程中重復自舉點火，在氣體放電燈點火至正常點亮期間軟啟動，在氣體放電燈 正常點亮過程中穩壓和穩壓調光，以及在氣體放電燈正常點亮過程中完成無功補償與諧波 抑制。
全文摘要
目前，氣體放電燈實際使用壽命普遍只達到額定值的1/3～1/2，這與鎮流器技術有直接的關系，氣體放電燈鎮流器技術進步的緩慢性已經大大地制約了光源光效和壽命的歷史性突破，同時也制約了氣體放電燈的節能環保用途。實質上氣體放電燈的光效、壽命和節能應用三者之間有著不可分割的內在聯系，因此目前要解決氣體放電燈的光效、壽命以及節能環保問題首先需要系統地解決本發明所闡述的有關鎮流器的五大關鍵性技術問題。本發明一種拓撲T型網絡驅動器原理和方法采用一種無功補償變換理論和控制方法，系統地解決了所述氣體放電燈特別是其高強度氣體放電燈面對的五大突出技術難題。
文檔編號H05B41/38GK101998743SQ20101027114
公開日2011年3月30日 申請日期2010年8月24日 優先權日2009年8月24日
發明者王綠沙 申請人:王綠沙