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传统大功率HPS电子镇流器（EB）存在效率低、局部过热、电磁干扰（EMI）严重、可靠性差及使用寿命短等问题，在低电压大电流（LVLC）输入时上述问题尤为突出，所以大量公共照明系统仍然采用高能耗、高电磁污染的电感镇流器（IB）。为取代IB，研究应用于大功率HPS EB的高效有源功率因数校正（APFC）变换器和DC-AC变换器（简称逆变器）拓扑，对EB系统的可靠性进行优化设计，对大功率EB更好地应用于公共照明和特种照明系统具有重要意义。 本文主要研究LVLC输入输出下的大功率EB系统的变换器拓扑和可靠性，以提高系统的效率和使用寿命，改善系统的保护机制和动态性能。具体内容包括： 针对LVLC输入，提出了一种基于无桥、交错并联及输入电流零纹波（RFIC）技术的高效Boost APFC变换器。无桥结构用于减小整流桥的损耗，交错并联技术用来减小输入输出电流纹波，减小开关管和磁性器件的损耗，同时改善系统的EMI特性。RFIC技术用于减小输入电流高频纹波，减少因差模噪声所引起的EMI滤波器损耗，同时减小EMI滤波器体积。文中给出了基于改进状态空间平均法的电路模型，提出了一种数字PFC算法，抑制了低输入电流总谐波失真（THD），提高了输出电压动态响应。 针对LVLC输出，提出了一种基于传统LCC逆变器的效率优化方法，通过降低输入电压来提高LCC逆变器的电压传输比，使得稳态工作点向谐振频率靠近，也即逆变器的输入阻抗角减小，从而获得较低的MOSFET关断电流。解决了传统LCC逆变器效率低、开关管局部发热严重以及输出电流波峰系数高等问题。上述方法的缺点是增加了PFC级设计难度。为此，提出了一种零电压零电流开关（ZVZCS）型CLCL逆变器拓扑，利用其多阶谐振特性，在保证稳态工作点的低电压传输比的同时，获得大于1的电流传输比，实现功率开关管的ZVZCS工作，消除MOSFET开通损耗的同时，极大地降低其关断损耗，最终实现了较高的变换器效率。 为提高大功率EB系统可靠性，本文对EB产品的故障点和故障原因进行了分类研究。分析了配电不当，启动冲击电路过大，环境温度过高，谐振点火电路启动电流过大，保护电路响应速度过慢以及数字控制程序自适应性差等原因导致的EB故障，并给出了相应的解决方法。针对Boost变换器存在的启动冲击电流过大的问题，提出了一种三级式启动冲击电流抑制电路，不但抑制了电路启动瞬间的脉冲型冲击电流，而且消除了第一级电路切换引起的二次冲击。为了解决谐振点火电路启动或开路期间产生的过大谐振电流的问题，提出一种新型脉冲启动电路。其点火脉冲自动与逆变器输入电压的上升、下降沿对应，有效地提高了电弧建立的可靠性。使用可饱和的辅助谐振电感，减小脉冲幅值并增加了点火脉冲数量，从而获得了较理想的点火脉冲群，实现了HPS灯的可靠无冲击启动。 Boost APFC变换器与DC-AC桥式逆变器构成的两级式EB具有高PF，低THD和高性价比等优点，因此得到了深入研究和广泛的应用。在LVLC输入输出时，两级式HPS EB存在输入整流桥，功率开关管以及磁性元件的损耗大、局部发热严重等问题。基于传统和新型的变换器拓扑，本文提出了三种高效率EB系统解决方案，分析了三种解决方案各自的优缺点，研制了两台基于传统APFC和逆变器拓扑的理论样机及一套基于新型APFC和逆变器拓扑的EB数字实验平台，从效率、EMI和输入输出特性等三方面进行了实验验证和对比分析。