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《哈尔滨工业大学》 2009年
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高强度气体放电灯镇流技术的研究

杨华  
【摘要】:世界不可再生能源的短缺使节能问题成为全球性话题。随着社会和经济的迅猛发展,照明用电所占比重愈来愈大。许多发达国家和发展中国家积极采取相应的政策和技术措施,推进绿色照明工程的实施和发展。使用高效节能的电子镇流器已成为节约照明用电的重要途径,对电子镇流器的相关技术深入研究具有深远的意义。 对于高效节能的电子镇流器而言,功率因数校正技术是限制电流波形畸变和谐波,使其满足绿色环保要求,避免对同一电网上其他用电设施的干扰的必需手段,是电子镇流器的关键技术之一。本文在对临界导电模式功率因数校正电路的分析基础上,对平均电流控制的连续模式Boost功率因数校正电路的电压环和电流环进行设计。交错并联Boost PFC电路能够有效减小电流纹波,降低功率器件的耐流要求;在具有良好校正效果的前提下,可大幅度减少整个功率电路的成本。本文将交错并联控制方式应用于1000W金卤灯电子镇流器功率因数校正环节中,有效地降低电压模块输出电流纹波,减小EMI谐波干扰。 由于高强度气体放电灯启动和稳定工作时灯电阻有很大变化,对启动电路有特殊要求。启动前,需要较高的启动电压,使灯中气体原子被激发,形成辉光放电和弧光放电。稳定工作时,需维持在较低的灯额定电压,保证灯正常工作。目前常用的启动方式有两种,高压脉冲启动方式和谐振启动方式。本文针对脉冲启动方式形成比较大的电压冲击,易损坏电路或严重缩短灯的使用寿命,提出了一种新型的可限幅的脉冲升压启动方式。它既能可靠启动,又能有效地减少启动过程对电路的电压和电流冲击。本文将谐振启动和脉冲启动相结合,提出了另一种新颖的升压启动电路,可以采用不同频率、不同占空比的电压谐波,在升压电感原边产生谐振,在副边产生高压,可靠地将各种高强度气体放电灯启动。 高强度气体放电灯启动到稳态工作的过渡过程中,灯电压、灯电流、灯功率均发生很大变化,本文对过渡过程灯负载各参数变化规律进行研究,针对灯启动过渡过程中出现的过高的灯电流,采用恒频控制与分段恒功率控制相结合控制策略,有效地减小了启动过渡过程中的灯电流,增加了镇流器的可靠性,延长了高强度气体放电灯的使用寿命。 随着太阳能等绿色可再生能源的使用推广,用于公共场所照明的直流供电电子镇流器也得到了大力发展。由于输入直流电压较低,直流供电电子镇流器采用直流升压电路和逆变电路相结合的双功率级作为主电路拓扑。本文给出了直流供电电子镇流器电路参数设计方法,设计了LCC参数和半桥驱动电路。成功研制出24V直流供电的100W高压钠灯数字式电子镇流器,各项实验测试结果均满足设计要求。 整流效应是处于寿命晚期的大多数高强度气体放电灯的一个典型特征。这将导致灯电流单向流动,该直流成份使电感趋于饱和,电感呈现低阻抗,使得镇流器主电感温度急剧上升。如果没有温度过热保护措施,镇流器主电感就会过热烧毁。本文针对电子镇流器经常采用的桥式逆变电路进行分析,根据出现整流效应前后电路的若干元件的电气参数的变化,由此提出了一种能够准确检测整流效应的方法,并应用于250W金卤灯电子镇流器中,有效地保证了镇流器的使用安全。
【学位授予单位】:哈尔滨工业大学
【学位级别】:博士
【学位授予年份】:2009
【分类号】:TM923.61

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