技術(shù)領(lǐng)域

本實(shí)用新型涉及電力電子技術(shù)，具體涉及一種太陽(yáng)光模擬器驅(qū)動(dòng)電源，用于大功率氙燈或氪燈組構(gòu)成的太陽(yáng)電池陣光照設(shè)備的氙燈、氪燈等非線性氣體放電燈的驅(qū)動(dòng)。

背景技術(shù)

太陽(yáng)輻照條件的模擬技術(shù)是研究模擬太陽(yáng)光輻照特性的一門技術(shù)，其中包括了不同大氣質(zhì)量條件下的太陽(yáng)光譜特性，太陽(yáng)總輻照度、太陽(yáng)光準(zhǔn)直角、輻照不均勻度和輻照不問(wèn)度等。國(guó)內(nèi)外已有的太陽(yáng)電池陣光照設(shè)備中，其光源多采用短弧氙燈、碘鎢燈等光源來(lái)模擬不同輻照條件，通常存在結(jié)構(gòu)復(fù)雜、成本高或色溫偏低等問(wèn)題。而且對(duì)于大面積輻照來(lái)說(shuō)，在某種程度上光源的輻射效率、太陽(yáng)常數(shù)都會(huì)受到一定限制，不能滿足測(cè)試要求。而使用長(zhǎng)弧氙燈作為光源則可以解決上述光源的不足。

傳統(tǒng)長(zhǎng)弧氙燈驅(qū)動(dòng)電源是通常由磁飽和變壓器、電抗器或者通過(guò)可控制硅相控整流的方式對(duì)氙燈進(jìn)行驅(qū)動(dòng)。此類電源驅(qū)動(dòng)氙燈因?yàn)椴捎玫耐ǔ楣ぷ黝l率為工業(yè)低頻或者中頻對(duì)氙燈電流進(jìn)行調(diào)節(jié)，調(diào)整精度不高。且調(diào)整元件體積龐大，效率低下。

近些年隨著電力電子技術(shù)的發(fā)展，在大功率氙燈驅(qū)動(dòng)領(lǐng)域出現(xiàn)了采用現(xiàn)代電力電子器件的高頻逆變方案，一定程度上改善了的氙燈驅(qū)動(dòng)電源的調(diào)整精度，大幅減輕了電源驅(qū)動(dòng)器的體積和重量。但其都采用了離線式的開關(guān)電源進(jìn)行逆變，效率很難達(dá)到在70％以上。這使得在總輸出功率達(dá)上百kW量級(jí)的氙燈組驅(qū)動(dòng)場(chǎng)合，逆變效率難以進(jìn)一步提高成為制約應(yīng)用現(xiàn)場(chǎng)供電容量的一個(gè)較嚴(yán)重的瓶頸。

在常規(guī)采用高頻逆變的大功率氙燈驅(qū)動(dòng)電源中，均采用了離線式的變換結(jié)構(gòu)。在高頻逆變的開關(guān)電源中，整機(jī)的大量損耗由以下三點(diǎn)構(gòu)成：

1).DC-AC環(huán)節(jié)：開關(guān)器件的開啟、關(guān)斷和截止漏電流損耗，以及開關(guān)管的通態(tài)損耗；

2).高頻磁路傳輸環(huán)節(jié)：高頻開關(guān)變壓器的磁芯損耗以及線圈損耗；

3).AC-DC環(huán)節(jié)：整流器件的反向恢復(fù)損耗及通態(tài)損耗。

通常技術(shù)中的預(yù)電離方式采用工頻升壓、整流，再加上功率電阻限流的方法實(shí)現(xiàn)氙燈的預(yù)燃。該方法的優(yōu)點(diǎn)在于電路結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，最大的問(wèn)題在于工頻升壓變壓器提供了所有氙燈預(yù)燃以及限流電阻所需的損耗功率，變壓器體積較大。且輸出電路輸出無(wú)法調(diào)整，氙燈預(yù)燃以后電阻消耗的大量電能甚至超過(guò)氙燈預(yù)燃本身。電路效率非常低下。而且通常限流電阻為大功率電阻，而且電阻通常處于高電位，所以使用該電路方式會(huì)給整機(jī)需要緊湊化的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)帶來(lái)較大負(fù)擔(dān)。

隨著開關(guān)電源技術(shù)的普及，越來(lái)越多的場(chǎng)合開始采用開關(guān)模式的預(yù)電離電路。該電路的特點(diǎn)為：電路輸出的電壓較高，通常可達(dá)1-3kV；當(dāng)氙燈點(diǎn)火并進(jìn)入預(yù)燃狀態(tài)以后電路進(jìn)入開關(guān)調(diào)整的恒流模式。但是該電路的引入對(duì)與氙燈驅(qū)動(dòng)電源需要增加一套完整的恒流模式開關(guān)電源，成本較高。

氙燈是一種由惰性氣體構(gòu)成的氣體放電光源。氙這種元素通常條件下非常穩(wěn)定，因此氙燈在產(chǎn)生驅(qū)動(dòng)電流前的點(diǎn)火、預(yù)燃成為了氙燈應(yīng)用的一個(gè)難點(diǎn)。在常規(guī)的氙燈點(diǎn)火方式中所采用串聯(lián)觸發(fā)、并聯(lián)觸發(fā)以及燈管外纏繞觸發(fā)絲的外觸發(fā)三種點(diǎn)火方式。不管采用哪種點(diǎn)火方式，都需要控制一只功率可控硅對(duì)儲(chǔ)能電容進(jìn)行觸發(fā)放電把足夠的點(diǎn)火能量送入高壓點(diǎn)火變壓器對(duì)氙燈進(jìn)行點(diǎn)火。在氙燈點(diǎn)燃以后，該點(diǎn)火電路仍會(huì)反復(fù)工作，或者設(shè)置專門檢測(cè)電路將其關(guān)閉。而對(duì)于大功率氙燈組的點(diǎn)火，由于點(diǎn)火能量較高，反復(fù)點(diǎn)火的工作過(guò)程極易損壞點(diǎn)火用可控硅。

在采用以上任意一種點(diǎn)火方式時(shí)都需要配以一個(gè)具有穩(wěn)流特性的預(yù)燃電路。在氙燈被高壓點(diǎn)火脈沖擊穿后迅速捕捉氙燈擊穿過(guò)程在氙燈中形成一個(gè)較小電流的預(yù)燃電流，把氙燈阻抗降到足夠低以使主逆變電源能夠驅(qū)動(dòng)氙燈。這個(gè)附加的預(yù)燃電路需要具有穩(wěn)流特性，特別是對(duì)于大功率的氙燈組需要消耗一定的連續(xù)功率。增加了氙燈驅(qū)動(dòng)電路的復(fù)雜性，降低了整機(jī)效率。

發(fā)明內(nèi)容

針對(duì)上述現(xiàn)有技術(shù)中存在的問(wèn)題，本實(shí)用新型的目的在于提供一種太陽(yáng)光模擬器驅(qū)動(dòng)電源，該電源獲得驅(qū)動(dòng)主回路的高效率，并減小驅(qū)動(dòng)電源的體積、重量，適應(yīng)氙燈負(fù)載復(fù)雜變化的伏-安特性，以獲得高穩(wěn)定度的驅(qū)動(dòng)電流。

本實(shí)用新型為實(shí)現(xiàn)其目的所采取的技術(shù)方案為：本實(shí)用新型充分利用負(fù)載氙燈無(wú)需與供電電網(wǎng)隔離，采用最簡(jiǎn)單、最高效的BUCK電路結(jié)構(gòu)進(jìn)行高頻高效變換得到匹配負(fù)載所需的電源輸出，所述BUCK電路與準(zhǔn)預(yù)電離相并聯(lián)、與點(diǎn)火電路相串聯(lián)并輸出到負(fù)載。