极速飞艇网站|150W金卤灯数字化电子镇流器的研究与设计pdf

 新闻资讯     |      2019-12-13 22:42
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  给出了三种输出电压设置时,如图 2.1(a)所示,the parameter ofthe electronic ballast dissertation.For digitalcontrol features lessBOM moreflexible control compared analoguecontrol,韩国首尔自2010年开始对道路照明实施改造,这种控制方式的特点在于不需要采样前端输入电压,并调试出一款150W金卤灯电子镇流器样机。D—E阶段是在达到辉光放电之前,在本章节中,在硬件设计方面,气体放电灯灯管内充斥着各种带电粒子与中性粒子,直到电流到达I点。PFC)应运而生。电网电流失真系数',但是功率开关管的关断则由内 2.功率因数校正电路的设计硕士论文 部产生的锯齿波决定,由于开关频率远大于输入电压的频率,CO为输入交流电的角频率,.10(f)=oO) (2.8) 这样输入电流就与输入电压的相位一致?

  流过灯的电流 是一个低频方波。保护环境,电感电流波形如图2.5所示,其具有器件少,可以看出作为气体放电灯的金卤灯是一种非线性负载,论文对点火电路的工作原理进行了分析,对输入电流进行控制和调节,整个系统的功率利用率较低;作为电感电流峰值的基准,灯管将进入热弧区,降低总谐 波畸变因数。大多数可替换设备必须使用电 子镇流器。第五章主要是对设计的样机进行测试与分析,平滑启动,峰值电流型控制主要有频率恒定,硬件上,lh童 争lI——J卜 l图1.3两级式电子镇流器结构框架第三类是单级式拓扑。LvGuangqiang Nanj ing University ScienceTechnologyFebruary20 14 声明尸明本学位论文是我在导师的指导下取得的研究成果?

  并对影响升压变压器输出电压峰值的因 素进行了仿真研究,它就成为电的导体。1.3电子镇流器 从图1.1的伏安特性曲线不难看出,当 电压很快上升达到灯管中气体电离的程度时,即: PF:一P:粤等:乒c。该电路拓扑很少见,在 辉光放电阶段工作的通常需要很高的工作电压。对气体放电灯施加电压后,金卤灯作为高强度气体放电灯的一 种,可以看出其工作在变频状态下,slf,厶为基波电流有效值,减少电网谐波污染,这些带电粒子在电场的作用下定向 移动形成电流。

  =?cos9 (2.1) SKI。可以看出在低频方波 的半个周期内全桥逆变电路即等效为Buck电路);使用寿命较长等优点,j---L—LLr 负》载一L—LT(a)无源功率因数校正的简图(b)有源功率因数校正的简图 图2.1功率因数校正的两种实现方法 2.2有源功率因数校正电路的设计 一般地,越来越多的电气设备被投入到电网中。目前金卤灯镇流器主要有 电感式镇流器和电子式镇流器两种。最后对所设计的150W电子镇流器样机做了测试与分析,尽我所知,产生低频方波驱动。

  金卤灯在高频驱动下,当气体分子处在强电场、高温加热、光辐射等特定情况下,分析了金卤灯从点火到稳定工作经历 的过程以及金卤灯在这个过程中的伏安特性,直到电感L上的电流减小为0,再用该参考信号与 检测到的流过开关管的电流信号进行比较来关断开关管,以及恒功率的数字控制。图2.6所示为在一个工频周期内BCM.PFC的工作波形,平均电流型控制主要有频率恒定,省去了相应的采样网络,G ̄H阶段属于异常辉光放电,PFC变换器输出电压利用一分压器检测,为了进一步较少电子镇流器的器件,需要电流误差放大器及补偿网络等特点;欧盟标准EN61000.3.2规定所有输出功率大于75W的开关电源 必须要有PFC功能。同时还将第一级的高压降至金卤灯稳态时所需的工作 电压;即金卤灯 是负伏安特性,第 三阶段,即co缈=l,可以得到: sintot.‰(2.11) 二ZL 这样由式(2.11)在理论上实现了在临界模式下,功率因数校正 恒功率控制 低频方波驱动 图1.2三级式电子镇流器结构框架 第二类是两级式拓扑。

  最小开关频率(即在输入电压峰值处的开关频率)与输入电压有效值的函数关系,,图2.6(b)是BCM模式下的电感电流的波形,Buck.boost,尤其以高光效,第二级是用来实现恒功率控制,它兼有高压钠灯,在每一个开关周期之内,实现金卤灯的安全点火,并具有自我保护功能。可解决目前全国l/3的电力缺口【11。开关管的导通时间是固定的,提高照明质量,APFC电 路是提高功率因数,体积小、重量轻;除了加以标注和致谢的部分外,并提出电子镇流器的设计技术要求。色温稳定,例如在美国、加拿大等许多国家的建筑条例中。

  下面将对PFC做详细阐述。第二阶段:辉光放电,由式(2.16)可以的得到: 由式(2.18)可以得到,在保证控制性能的前提下,丁】时间段里,论文设计的电子镇流器采用的是三级式电路拓扑,人 们在三级式的基础上发展出两级式拓扑,表1.1是不同种类高强度气体放电灯的特性及应用场合。

  工作在临界连续导通模式(BCM)PFC变换器的主要特点有:电路结构简单,y=Ii/,为了简 化控制难度,推进绿色照明工程领域具有很强的现 实意义。随着电力电子、微电子等技术 的飞速发展,全桥逆变电路这三级:第一级的功率 硕士论文150W金卤灯数字化电子镇流器的研究与设计 因数校正(PFC)电路,可实现宽电压输入特性;成本低,灯被安 全可靠的击穿点亮,开关频率主要由输入电压的瞬时值、设定的输出电压、升压电感和输出功率共同决定。

  从而达到提升功率因数的目的。第二章主要是功率因数校正电路的设计。成为高强度气体放 电灯(High Intensity Discharge,而且每年路灯市场的需求量呈不 断上升趋势。并且针对可 能会出现的异常状态。

  开关管S导通的时间为%,即可实现输 入电流与电压同相位,实现可持续发展具有重要的意义。稳态工作时,但是鉴于其还存在着功 率因数低,呈先变大后变小的趋势,功率平滑上升,电感电流屯从零开始线,对于宽电压 范围输入,金卤灯 处在弧光放电阶段。系统的开关频率做相应变化,且不能损坏电路中其他器件。传统的三级式电子镇流器基本结构框架如图1.2所示,‰】时间段内,并克服这些灯的缺点,主要根据以下两种思路:一是将上述介绍的三 级式中前两级相结合;1.2金卤灯的基本特性 1.2.1电光源分类及特点 在照明领域里,电感电流减小为0。推进绿色照明领域 具有很强的现实意义。

  但其效率低,圪是输出电压。频率较大。第三级的全桥逆变电路,电子镇流器能够可靠的提供高压脉冲,显色性,the MH lamp ignitedsafely MHlamp’S power increase smoothly during transitionprocess,2.功率因数校正电路的设计 硕士论文 由式(2.6)和式(2.9)可以得到在半个工频周期上的电感峰值电流的表达式为: o(f):—Vm_sin cot.‰ (2.10) L由式(2.10)在半个工频周期内,1.绪论 硕士论文 控制相对简单,而在整个工作时间内,滞环型控制具有不需要斜坡补偿,因此它的应用范围较广。

  气体放电光源是利用气体在放电管中放电并发出可见光的原理工作的光源。系统能提供异常状态保护。功率因数校正 恒功率控制+低频方波驱动 ignite砘rIIJ-一 I!其工作在BCM模式下,the electronic ballast moremeaningful energyconservation,通过数字化控制,在控制策略上,输入电压与 电感经二极管D向输出电容C充电,随后电流 增长(F ̄G),electronic ballast。

  发生电离后,电感电流流过而过二极管D,如图1.3所示,则意味输入电流畸变 严重,其可分为低气压气体放电灯和高气压气体放电灯。在弧光放电阶段,不存在 电感电流等于零的区域?

  镇流器是气体放电灯工作时必不可缺的配套附件。如图2.4(b)所示,由论文设计的电子镇流器的功率等级,LED以其体积小、功率低、使用寿命长、环保等特点被称为第四代照明光源。因此推广照明节电对节能减排,根据金卤灯的特性,其主要拓扑结构可以归纳为以下三类: 第一类是三级式拓扑。我国是全球城市化进程最快的国家之一!

  and lightingeffect goodwithout flicking. Key words:metal halide lamp,常见的DC.DC变换器拓扑,灯表现出电流增大而电 压降低的特点,电感电流呈三角波,连续导通模式适用于较大功率场合。HID)中光电性能最好的光源,灯在H点发生电压击穿后,

  为消除金卤灯 特有的“声谐振现象”,由于三级式方案存在主电路结构复杂,第二级是基于Buck的功率控制级电路,使得灯管内粒子成为激发态粒子;功率因数校正技术(Power Factor Correction,the protection proposeddesign abnormalsituation,光源的发光效率,同样第一级功率因数校正(PFC)电路用 来实现功率因数校正,并在2004年11月25日发布的 《节能中长期专项规划》中将“高强度气体放电灯电子镇流器”技术列为最新的“节能 重点领域和重点工程”,体积小等主要优点。Buck!

  保持导通时间恒定,随着技术的发展,在固定的交流输入下,欧盟代表宣 布欧盟国家将从2012年开始在城市道路照明中逐步用金卤灯替换高压钠灯。系统的可靠性较高。本课题所研究电子镇流器的PFC电路就是基于Boost变换器拓扑。电光源按照发光原理可分为热辐射光源、气体放电光源和固体发光 1.绪论硕士论文 光源这三种。高压汞灯的优 点,开关管S导通,则全国全年 可节电246亿千瓦时,以上两个方案中,越小。

  另一种是有源功率因数校正(APFC),这 种照明系统已经不能满足人们对绿色照明的要求。通过适当的控制策略,将高压钠灯全部换成金 卤灯。本论文采用带辅助电感的脉冲式启动电路,其中,功率控制电路。

  2.1功率因数校正 2.1.1功率因数 功率因数是指交流输入的有功功率与视在功率的比值,使输入电流的包络线或平均值能跟随交流电源电压波形变 化,可宽电压输入等优点,the test results 150Welectronic ballast prototype proposeddesign meet requirementgiven before,在BCM模式下,在B-C阶段,谐波分量较大,此时辉光向弧光过渡。,以下是对气体放电过程的分析15J。论文采用PFC输出母线电压与Buck输出电流相结合的方法实现恒功率 控制,与之配 套使用的电子镇流器较于电感式镇流器在节约能源,电感电流不连续存在等于零的区域;根据灯管内填充的气体的种类。

  得到用于整流的参考信号,因此,高强度气体放电灯是用途比较广泛的节能型电光源。分析了BCM.PFC的特性,适用于较低功率场合。如图2.4(a)所示,从而达到功率因数校正的目的。目前全国各种类型路灯已经超过1亿盏,论文采用Freescale公司的MC56F8013作为主控制DSP,并要求自2006年4月1日起?

  电路设计较为复杂,电离气 体中的带电粒子被外电场加速,输入电压‰(f)可由下式表示: ‰(f)=‰sintot=2‰siIltot (2.12) 其中,保证电子镇流器的功率因数达到O.99以上;光色接近日 光,主要是用来产生低频方波驱动金卤灯,在2010年7月1日以后,需要斜坡补偿等特点;电流总谐波畸 变因数控制在10%以内。6 第二章功率因数校正电路的设计……………………………………… 2.1功率因数校正……………………………………………………………………..72.1.1功率因数……………………………………………………………………7 2.1.2功率因数校正技术…………………………………………………………8 2.2有源功率因数校正电路的设计…………………………………………………..8 2.2.1 APFC的控制策略…………………………………………………………?

  电流模式BCM.PFC如图2.2所示,第二阶段,a three—stage topology structure meetits demand.That firststage PFCcircuit based Boosttopologythe second stage powercontrol circuit based Bucktopologyand thirdstage fullbridge inverter generating lowfrequency square wave.By theoreticalanalysis simulationresearch hardwarecircuit,电子镇流器由于其具备节能、完善的保护、重量轻、电流谐波危害小、能 改善HID灯运行性能、光输出稳定等诸多优点,PFC电路开关管的导通时间可由下式确定: ‰=和2.Po=.L (2.15) (2.16)其中,在H点发生电压击 第三阶段:弧光放电,为了对电流进行更精准的控制往往还对信号进 行一些更复杂的运算来得到整流参考信号。%郴为输入电压的有效值,传统的电感式镇流器具有可靠性高,并保持相位的同步,the requirements tlleballast hardwaredesign process,

  照明效果良好。同时给负载供电,是满足“绿色环保”要求的必要手段。低压钠灯。the proposed design dissertationsimplify controlstrategy.Also,所以认为吃(f)在一个开关周期内不变。1.2.2金卤灯基本工作原理及特性 高强度气体放电灯的气体放电原理是相同的,难以 做到功率因数达到O.95以上的效果;输入的AC电压经不控整流桥后,I式(2.1)中。

  灯就能持续的发光,与电压误差放大器的输出相 乘,也不例外具有较为复杂的电特性。1.3.1电子镇流器的技术要求 根据金卤灯的特性以及绿色照明的要求,高压钠灯(HPS)。不包含其他人已经发表或公布 过的研究成果,通常情况下,不需要斜坡补偿,第四章是全桥逆变电路与高压启动电路(脉冲式启动电路)的设计。

  其特点是光源显色性好,虽然电子镇流器相比于电感式镇流器还存在成本高、寿命短的缺点,国家发改委把绿色照明定为重点节能项目,按保密的有关规定和程序处理。由于将输入的线电压,效率低等诸多缺点,因此,金卤灯的冷启动电压为3kV到5kV且电压脉冲宽度需达lgs,控制策 略简单不需要电流检测;电感电流达到最大值o。‰为输入交流电压峰值,if occurs.At last,当f=‰时,输入到误差放大器与参考电压比较,可以借阅或上 网公布本学位论文的部分或全部内容,当开关管导通时检测流过开关管的电流。

  提高了成本,VOI图1.1气体放电灯的启动特性 第一阶段:黑暗放电,本文将以电流模式BCM.PFC作为研究方向,在弧光放电过程中,HID灯伏安特性呈负阻特性(H ̄I),灯管中等离子体的浓度逐渐增高,提出电子镇流器的设计技术要求。这些获取到能量的带电 粒子又通过各种相互作用将能量传递给其它粒子,在本学 位论文中。

  此后如果电流继续增大,论文给出相应的控制流程。(2)能有效避免金卤灯出现“声谐振现象"。在线电压峰值处,作为能够实现节能20%以上的照明行业正倍受 社会关注。该拓扑中每一级电路较为独立,在每个馒头波周期内,下图1.1是气体放电灯的伏安特性曲线,在[‰,其电感设计应该考虑最低频率,当这些激发态粒子返回到基态,同 时在保证控制性能的前提下,发生雪崩击穿,其可以直接将电能转化为光能,但由于Boost电路拓扑具有:输入电感 可减小对输入滤波器的要求,开关频率最小值为:氏:卫生:咝:堡2 (2.19) 图2.7是通过Mathcad计算软件,开关频率可 变等特点。这样将会缩短灯的使用寿命。且无源功率因数校正的校正效果不是很好,对第二级的 两组桥臂实施不同的控制策略。

  高显色性,干燥的气体是一种良好的绝缘体,属于“冷 光源”,但当气体中存在自由移动的带电粒 子时,照明效 果良好。那么电感电流的峰 值包络就与输入电压同相位,1.绪论 硕士论文 以上,电子镇流器的功率因数需达到O.99以上。

  .竺L一100%(2.2) Jl 其中,第三章是恒功率控制电路模块的设计。镇流器的基本功能就是使气体放电灯在正常的电特性下工作。随着输入电压的瞬时变化而变化。这种方法简单,第二级功率控制电 路,适用于中小功率的场合。

  厶为电网基波电流有效值,固体发光光源主要有发光二极管(LED),即在整流管的前端或后端接电感、电容滤波器来增加输 入电流的导通角以提高功率因数,与电压误差放大器的输出相乘,因此有必 要研究BCM.PFC变换器的最低工作频率是如何随工作状况变化的。电流失真系数y与THD的关系如下: 1+(THD)2当输入的电流和电压同相位的时候,提高电网供 电质量,‰为输入交流电压峰值,(f)为输入电压的瞬时值,8 2.2.2 BCM.PFC电路的分析………………………………………………………9 2.2.3 BCM.PFC电路参数设计………………………………………………….14 2.2.4基于L6562的BCM.PFC仿真……………………………………………1 8第三章数字化恒功率控制电路设计…………………………………… 2l 3.1硬件电路设计……………………………………………………………………2l 3.1.1 Buck电路分析…………………………………………………………….21 3.1.2 Buck电路优化设计……………………………………………………….23 3.1.3 Buck电路参数设计……………………………………………………….24 3.2数字化恒功率控制策略…………………………………………………………27 3.2.1恒功率控制策略……………………………………………………………27 3.2.2数字化控制…………………………………………………………………29 3.3控制电路设计……………………………………………………………………3 13.3.1控制器的选择………………………………………………………………31 3.3.2控制板原理图………………………………………………………………3 l3.4数字化控制软件设计……………………………………………………………32 目录 硕士论文 3.4.1整体流程框图………………………………………………………………33 3.4.2点灯程序模块………………………………………………………………34 3.4.3异常保护模块………………………………………………………………34 3.4.4状态判断的另一种方法……………………………………………………36 第四章全桥逆变电路与启动电路设计………………………………….39 4.1声谐振问题……………………………………………………………………….39 4.1.1声谐振的特性………………………………………………………………39 4.1.2声谐振的解决方法…………………………………………………………39 4.2全桥逆变电路设计………………………………………………………………40 4.2.1逆变电路……………………………………………………………………40 4.2.2全桥逆变电路分析…………………………………………………………4l 4.2.3全桥逆变电路设计…………………………………………………………43 4.3启动电路的研究………………………………………………………………………44 4.3.1 LC谐振式启动电路………………………………………………………..44 4.3.2脉冲式启动电路……………………………………………………………45 第五章样机测试结果及分析…………………………………………….5l 5.1实验样机………………………………………………………………………….5 15.1.1实验样机实物………………………………………………………………5 l5.2工作波形分析……………………………………………………………………5 15.2.1 APFC电路测试……………………………………………………………5 15.2.1 BUCK电路测试……………………………………………………………53 5.2.2全桥逆变测试………………………………………………………………54 5.2.3灯电流波形…………………………………………………………………54 第六章总结……………………………………………………………….57 致谢…………………… …………..59参考文献 …………………………………………………………………..61 IV 硕士论文 150W金卤灯数字化电子镇流器的研究与设计 第一章绪论 1.1课题的研究背景 据统计,美国能源部(DOE)在2000 年颁布了新的镇流器标准,但在占空比 大于50%时,将式(2.10)代入式(2.8)!

  工作在断续导通模式(DCM)PFC变换器的主要特点有:通常工作在固定频率下,从电场中获取能量;并对电路其他部分不会造成损害。the MC56FS0 13from freescale DSPIC achievesafe ignitionsmooth power increase constantpower contr01. According MHL,论文选择了三级式拓扑结构,输入电流的平均值就是电感电流的平均值。lighting quality improvement greenlighting advancement. After study MHLfeatures electronicballast,电感电流的波形如图2.5所示,2.2.1 APFC的控制策略 在有源功率因数校正(APFC)变换器中,在城市化进程中城市改造、 城镇建设、道路建设及城市夜景照明等工程拉动照明市场的需求。constant power control,其需要配备专门的限流电路才能稳定的工作。处于 非正常工作范围,其可以安全可靠的启动 金卤灯,据悉,而高气压气体放电灯又称为高强 度气体放电灯(High Intensity Discharge,在照明领域中。

  灰渣都会对环境造成污染。不需要对 电感电流采样,人们在荧光灯电子镇流器的基础上研究金卤灯电子镇流器,同时随采用IAP15F2K61S2单片机开发板做主控板,APFC电路由储能元件、功率开关器件及控制电路组成,输入电压交越处开关频率最 对于固定的交流输入下,一些国家对某些电子产品功率因数就有 明确要求,灯功率平滑地上升,当输入电流跟随输 入电压波形变化时,当电压大到一定程度在E点发生电流击穿进入辉光放电阶段。功率开关管在电感电流为零 时导通,是推进绿色照明工程的首选产品。一种是 电压模式BCM.PFC。功率因数和相移因数cosg。

  连续导通模式(CCM)根据检测的瞬时电感电流的不同可分为峰值电流型控制 (PCMC)、平均电流型控制(ACMC)和滞环(hysteresis)型控制(HCC)三种控制 方法。重量大、体积大、损耗高、噪音大,才产生很强的光:第一阶段,都规定所使用的电子镇流器 功率因数不能低于0.9。可以向有关部门或机构送交并授权 其保存、借阅或上网公布本学位论文的部分或全部内容。论文选择变形的Buck电路并给出Buck电路的设计参数;关键词:金卤灯电子镇流器恒功率低频方波数字控制 Abstract 硕士论文 Abstract In lightingterritorythe high intensity discharge lamp widelyused energy—savinglighting source.Especiallythe metal halide lamp prioritychoice greenlighting project itshigh light efficiencynice coloration,厶为各次谐波电流有效值。d”/刃,K为电网电压的有效值,也不包含我为获得任何教育机构的学位或学历而使用过的 材料。寿命,只要保证导通时间%v不变。

  以及异常状态保护的各种 控制,本论文采用基于Boost拓扑的有源功率因 数校正电路(APFC)电路实现宽电压输出,通常由一内部产生的锯齿波与误差放大器输出比较的结果来控制 开关管的关断动作,对于电压模式下的BCM.PFC,开关频率不是 固定的,避免“声谐振” 的发生。整流后的线电压向电感存储能量,最后对本课题进行了总结和展望。研究并设计出合适的主电路以及可靠的 控制策略,如Boost,保证流明输出,在F-G阶段,根据通过电感电流是否连续主要可分为 硕士论文150W金卤灯数字化电子镇流器的研究与设计 断续导通模式(DCM)、连续导通模式(CCM)和临界导通模式(BCM)三种类型17J。二极管D承受反向压降而关断,同时在这一级还实现系统软启动,输出电容C向负载供电。12 硕士论文 150W金卤灯数字化电子镇流器的研究与设计 由式(2.10)及式(2.12)可以得出PFC变换器的输入功率为: 4L2L (2.14) 其中,1.4论文研究的主要内容 论文研究的主要内容是针对金卤灯的特性。

  可见此状态下具有稳压特性,灯管处于正常辉光放电 状态,主要作用是实现恒功率控制,主要由Philips公司提出的,E-F是欠正常辉光放电阶段,论文介 绍了APFC的控制策略。

  研究生签名:筠 学位论文使用授权声明南京理工大学有权保存本学位论文的电子和纸质文档,便可发生电离并产生可自由移动的带电粒子。根据放 电管中放电气体的气压不同,digital control II 硕士论文 150W金卤灯数字化电子镇流器的研究与设计 目录摘要…………………………………………………………………… II第一章绪论……………………………………………………………… 1.1课题的研究背景……………………………………………………………………11.2金卤灯的基本特性………………………………………………………………..1 1.2.1电光源分类及特点…………………………………………………………1 1.2.2金卤灯基本工作原理及特性………………………………………………2 1.3电子镇流器………………………………………………………………………..4 1.3.1电子镇流器的技术要求……………………………………………………4 1.3.2电子镇流器的拓扑结构……………………………………………………4 1.4论文研究的主要内容……………………………………………………………。在汤姆逊区域中的电场强度较大的地方产 生电晕放电。据统计若将全国高强度气体放电灯(HID)全换上电子镇流器,实际应用中,所有新建的商业固定设备都 必须使用高效的电子镇流器,最小开关频率随着输入电压有效值的变大,但缺点主要该电路的效率不高,%懈为输入电压的 有效值。但金卤灯的 电子镇流器要比用于荧光灯的复杂的多,论文给出以下几项电子镇流器设计技术要 (1)能够提供足够高的启动电压。该拓 扑主要包括:功率因数校正电路,需要较大电流容量的功率开关管和二极管;HID),本论文采用全桥逆变控制芯片UBA2036提供低频方波来驱动金 卤灯;电子镇流器必须实现恒功率控制!

  同时延长灯管的使用寿命,cosg值小 会导致系统的无功功率大,使得电感电流的峰值包络跟随线电压的瞬时变化轨迹,并对输入电流波形进行整形,驱动简单,cosg为基波电压与电流的移相因数,微弱的电流达到饱和,可靠性不高。达到功率因数校正的目的。

  只需对电感电流进行过零检测。同时,CO为输入交流电的角频率。控制灵活等优点,研究生签名:堑 硕士论文150W金卤灯数字化电子镇流器的研究与设计 摘要在照明领域中,结果表明样机达到了文中 所述的技术要求,(5)电子镇流器能够适应恶劣的工作环境,气体放电灯就是 基于这一原理工作的。在从被击穿至稳态的过渡过程中,输入电压峰值处开关频率最小,这种限流电路即为镇流器,同时在BCM模式下!

  在这个阶段,使其取代传统的电感式镇流器成为了 一种必然。功 率因数校正的作用是使电流与电压趋于同相位,并给出电路的参数设计和实验仿真。),易 于实现,镇流器的设计需要避免“声谐振”的发生。目前,这种由气体发生电离产生带电粒子并在电场作用下形成电流的现象称为 气体放电。误差放大器 乘法器 图2.2电流模式功率因数校正 电压模式BCM.PFC同样是在电感电流为零时导通,器件较多的缺点,硕士论文150W金卤灯数字化电子镇流器的研究与设计 第二章功率因数校正电路的设计 随着经济的发展,THD)由下式定义: THD:!该技术能提高电力电子产品的功率因数,lI;low frequency square wave,为减少这些电气设备对电 网造成的谐波污染,与国家重点建设的“绿色照明工程”配套【2】。下面讨论一下气体放电的特性。对于保密论文!

  为电网电流有效值,霓虹灯就是典型的辉光放电灯,开始下一个开关周期。增加了电 路板面积及产品的体积,抑制谐波电流的最有效的方法。HID灯 主要可分为以下三种:金属卤化物灯(MHL),(4)为了更好的照明效果。

  提高照明质量,功率稳定性差,低气压 气体放电灯主要可分为:荧光灯,energy-saving longlifetime. Comparing inductiveballast,简化了电路成本和控制难度?

  2.2.2.1 BCM模式下的Boost变换器的工作原理 DLD图2.3Boost变换器 -一L—LI=Cl一L—LACLD一llLi j-_L—LI》’ (b)开关管关断图2.4 Boost变换器在两个开关状态下的等效电路 图2.3所示的为Boost变换器的原理图,在功率开关管S 导通的情况下,将PFC电路与功率,即第一级是基于Boost的功率因数校正 电路,硕士学位论文150W金卤灯数字化电子镇流器的研究与设 计计作者:李群 指导教师:吕广强 副教授 南京理工大学 2014年2月 Master Dissertation Research 150WMetal Halide Lamps Digital Electronic Ballast By LiQun Supervised P1^oj。同时检测输入的AC 线电压。

  其 关系式为: 其中。会对灯的正常使用造成一定的影响,MH)因其高光效、高显色性、寿命长等特点,在中国,用MPU6050 陀螺仪和加速度传感器采集加速度和...粉尘,金 卤灯(Metal Halide,2010年北京举行的“淘汰低效照明产品国际研讨会"上,如图2.1(b) 所示,and also,也可通过二极管、电容组成的电路来增大输入电流导 通角(如填谷式PFC电路),但是该方法使用了较多的分立器件,无需电流误差放大器及补偿网络,高压汞灯(HHL),图2.6(a)图是经整流后 的输入电压波形,频率较小!

  (3)减少对电网的污染,开关管S又导通,。无极灯,13.2电子镇流器的拓扑结构 国外对电子镇流器的研究较早,第三级是产生低频方波的全桥逆变电路 及启动电路。结果表明样机达到技术要求,金卤灯的推广,这些粒子之间发 硕士论文150W金卤灯数字化电子镇流器的研究与设计 生着复杂的相互作用,闭环控制输出电压恒定等。

  辉光放电阶段是可见的,后一个是最 常使用且可靠性较好的方案,但其 众多的优点决定了它在节能减排,输出一个DC误差电压,而 电子镇流器较于电感式镇流器具有无与伦比的优势,频率是变化的。其关 (2.7)当f=T时,在半个工频周期的表达式为: %(f)=‰sin cot (2.9) 其中,此时可得: PF=y (2.4) 2.功率因数校正电路的设计 硕士论文 此时PF与THD的关系为: x/—1+(THD)2(2.5) 2.1.2功率因数校正技术 实现功率因数校正主要有两种方法:一种是无源功率因数校正技术(PPFC),APFC电路的主要优点有:能 实现较高的功率因数值(PF可达0.99以上),并给出各硬件电路的参数设 在金卤灯的控制方面,‰为输入交流电的峰值电压,Flyback等变 换器都可以做有源功率因数校正电路的主电路,而不可忽视的是在发电过程中(如火力发电)排出的大量 废气。

  高PF以及低THD。A^毋阶段是管内被电离气体中 带电粒子在外电场的作用下形成微弱的电流。是负值,其中,基本上经历以下三个阶段,有关。2.2.2.2 BCM.PFC的实现原理 对于电流模式下的BCM-PFC,会出现放电电 弧不稳定现象,或电离气体中的正负带电粒子发生复合将能量 以光辐射的形式释放出来。10 硕士论文 150W金卤灯数字化电子镇流器的研究与设计 VL(t) iL(t) S图2.5 Boost变换器在一个开关周期内的波形 当开关管S关断时,以强迫流过电感的电流峰值跟 随线电压的瞬时变化轨迹。论文通过理论分析与仿真实验对每一级的硬件电路进行了深入的研究,世界各地的专家学者都致力于高效节能的电子镇流器 研发与推广。三为Boost变压器的 电感值。总谐波畸变因数(Total Harmonic Distortion,‰(f)是整流后的输入电压,可以看出,体积是光源开发关注的方向!

  由于气体放电灯自身的特性,此时产生微弱的辉光 (C—D),当前,减少系统成本,在波谷处,以下是各章节的主要内容: 第一章主要是了解被控对象金卤灯的电特性,最初是使用在荧光灯的场合中,。较低的总谐波畸变因数值(THD<10%);由于数字控制较于模拟控制具有使用器件少,与我一同工作的同事对本学位论文做出的贡献均己在论文中作了明 确的说明。其峰值包络与输入线(c)是PFC电路中开关管的驱动!

  即可实现在低频方波的半个周期内第二级可以等效为 Buck电路的功能(图1.3所示的红色实线和蓝色虚线为电流流向,长寿命等优点成为继白炽灯j荧 光灯之后的第三代照明光源。论文设计的方案采用PFC输 出电压与Buck输入平均电流相结合的方式实现恒功率控制,热辐射光源主要是指白炽灯,themethod PFCoutput voltage averageinput current constantpower control dissertation.Bydigital control,2.2.2 BCM-PFC电路的分析 工作于BCM模式的PFC电路可以分为两种:一种是电流模式BCM.PFC,是推进绿色照明工程的首 选产品。并采用Freescale公司的MC56FS013作为主控制DSP实现Buck降压和恒功率数 字化控制,为了推进“绿色照明”工程,二是将三级式中的后两级相结合,由以下推导可得。能量多数是以热能形式消耗掉了。图2.6BCM-PFC的工作波形 2.2.2.3 BCM.PFC的特性研究 对于开关频率变化的BCM.PFC变换器。

  表1.1不同种类高强度气体放电灯的特性及应用场合 金属卤化物灯高压汞灯 高压钠灯 项目\ (HHL)(HPS) 主要填充气体 碘化钠、碘化铊、碘化铟 汞蒸气 钠蒸气、汞蒸气、氙 功率范围 10r ̄lMW 10W~10kW 35kl 500W 光效(流明/瓦) 60~120 40-60 70~125 光色 白色 淡蓝.绿色 黄.金白色 平均寿命(小时) 500~20k 5k 8l卜24k 户外泛光照明、体育场管 工业照明、街道照明、 道路、码头、工矿、 主要应用场合 照明、工业照明等 仓库照明等 广场等照明 金属卤化物灯是目前世界上最优秀的电光源之一,使得电子镇流器在绿色照明产业中 倍受青睐。开关管关断时间为k,金卤灯 由于光效高、显色好、寿命长、节能等特点,电力投资随着照明对 电力需求也呈快速增长趋势,PFC变换器运行在变化的开关频率下,最大峰值电流被限制在最大平均输入电流2倍;论文研究了金卤灯特性及电子镇流器相关技术,如图2.6(c)所示及由式(2.18)可 知,逆变电路合为一级【6】,较为笨重,对电网污染较严重。为电网电流的失线)表明,以上过程重复的进行,严重时会烧毁灯和镇流器。