可調(diào)光的高功率熒光燈電子鎮(zhèn)流器

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1、可調(diào)光的高功率熒光燈電子鎮(zhèn)流器(圖)4/16/2008作者：admin來源：互聯(lián)網(wǎng)瀏覽量：1888網(wǎng)友評論：0條摘要：提出了一種調(diào)光式熒光燈電子鎮(zhèn)流器的設(shè)計方法?；谠摲椒ㄔO(shè)計了一種能調(diào)光的高功率因數(shù)的電子鎮(zhèn)流器。采用熒光燈PSPICE模型做仿真驗證，結(jié)果表明方案和參數(shù)設(shè)計合理，調(diào)光性能優(yōu)良?！　?引言　　近年來，高頻熒光燈電子鎮(zhèn)流器以其高效、體積小、重量輕、無頻閃、燈壽命長等優(yōu)點(diǎn)而逐漸為人們所接受?！　∥覈鴮﹄娮渔?zhèn)流器的研究和發(fā)展是在上世紀(jì)80年代末到90年代初。在初期，很多廠家為了節(jié)約成本，選用的拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)較簡單，性能指標(biāo)往往無法達(dá)到國家標(biāo)準(zhǔn)，而且極易

2、損壞，這無疑給電子鎮(zhèn)流器的普及造成了更多障礙。目前,一些人直接套用國外先進(jìn)的電路拓?fù)?，致使設(shè)計方法紛繁復(fù)雜，甚至有些根本不適于在220V/50Hz電網(wǎng)下工作。隨著節(jié)能問題越來越受到關(guān)注，高性能的熒光燈電子鎮(zhèn)流器需要增加調(diào)光功能，在不必要滿功率輸出的場合，降低輸出功率，不僅節(jié)能，延長燈的使用壽命，而且還能起到變換視覺效果的目的。因此,研究出高性能、更貼近燈特性、且功能齊全的電子鎮(zhèn)流器迫在眉睫。　　2設(shè)計要點(diǎn)　　2.1概述　　調(diào)光功能實際上是指具有調(diào)節(jié)燈上的輸出功率的功能。當(dāng)照明裝置并不需要滿功率輸出時，研究表明，應(yīng)用調(diào)光系統(tǒng)可節(jié)能50%。　　在傳統(tǒng)的無調(diào)光

3、系統(tǒng)鎮(zhèn)流器設(shè)計中，由于燈在高頻下且穩(wěn)定工作時，輸出功率也恒定，可以近似認(rèn)為燈是定常電阻。當(dāng)電網(wǎng)電壓波動，或由于其它原因使燈電流、燈電壓發(fā)生變化，即燈電壓、燈電流RMS值及燈功率發(fā)生改變時，只要通過閉環(huán)控制就可以使燈穩(wěn)定地工作在額定點(diǎn)附近，燈電阻就不會發(fā)生很大的變化。然而，在調(diào)光工作模式下設(shè)計變得復(fù)雜了，如果仍然把燈等效成純阻性負(fù)載，會產(chǎn)生相當(dāng)大的偏差，因為在不同的調(diào)光等級，熒光燈所表現(xiàn)出的負(fù)阻特性是不同的。因此設(shè)計調(diào)光式電子鎮(zhèn)流器不能用簡單的電阻負(fù)載來等效燈?！　〗陙恚捎诓捎糜嬎銠C(jī)輔助設(shè)計使電力電子裝置設(shè)計過程大大簡化，并且可以得到更多的電路工作信息

4、。常用的仿真軟件有PSPICE、MATLAB等等，而在電力電子裝置的設(shè)計中以使用PSPICE居多。因此，建立熒光燈的PSPICE模型成為迫切需要解決的問題?！　?.2熒光燈的建?！　晒鉄舻慕Ｖ饕袃煞N方法，一種是物理建模，它是基于燈的物理放電現(xiàn)象，然而這種建模方法都要涉及較復(fù)雜的方程式和很多變量，不適合電路仿真;另一種是采用曲線擬和的方法，它是利用燈的V-I特性曲線建模，根據(jù)實驗結(jié)果用含有待定系數(shù)的曲線方程去近似，其中，有的用立方曲線方程，還有用指數(shù)曲線方程、拋物線曲線方程、甚至用線性方程去擬和。　　PSPICE模型可以是靜態(tài)模型也可以是動態(tài)模型。靜

5、態(tài)模型需計算出在不同工作點(diǎn)時燈所表現(xiàn)的阻抗值,再進(jìn)行分布仿真，通常這類模型建立起來比較簡單，但應(yīng)用十分不便。動態(tài)模型需要在工作點(diǎn)變化時，把此時燈所呈現(xiàn)出來的阻抗值直接反映出來，包括它的啟動過程，這樣的模型通常稱之為調(diào)光模型，這種模型非常適用于調(diào)光式電子鎮(zhèn)流器的設(shè)計。圖1是一個熒光燈PSPICE動態(tài)模型[1]。它是基于指數(shù)曲線擬和而成的，此模型是針對32W-T8燈建立的。?圖1熒光燈PSPICE模型　　2.3調(diào)光方式　　調(diào)光是指調(diào)節(jié)傳遞到燈上的能量,從而改變燈功率。一個調(diào)光控制系統(tǒng)中一般通過控制四個參量達(dá)到調(diào)光目的，即　　1)調(diào)頻　　2)調(diào)節(jié)占空比　　3)

6、調(diào)節(jié)直流母線電壓　　4)調(diào)節(jié)諧振阻抗值[2]。　　頻率控制指的是改變開關(guān)頻率fs，使工作頻率遠(yuǎn)離諧振網(wǎng)絡(luò)的自然諧振頻率而減少燈功率，此時保持占空比D恒定不變。占空比調(diào)制是指在fs恒定的情況下，改變開關(guān)的導(dǎo)通時間，導(dǎo)通時間的減少使傳遞到燈上的能量減少從而使燈上的功率減少。占空比調(diào)制范圍是從0變化到0.5，因此，限制了調(diào)光范圍。調(diào)節(jié)直流母線電壓指的是改變直流母線電壓的幅值，同時保持fs和D不變，這種控制方式只能用于雙級拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)中。阻抗控制是指改變諧振網(wǎng)絡(luò)的Ls、Cr的參數(shù)值，這種控制方式實現(xiàn)起來較復(fù)雜。其中，采用調(diào)頻方式的電路結(jié)構(gòu)較簡單，且容易控制，因此，實

7、際應(yīng)用最多。但它卻有著在整個調(diào)光范圍內(nèi)，不易實現(xiàn)軟開關(guān);在輕載時，器件應(yīng)力很大;且硬開通和硬關(guān)斷使電磁騷擾問題嚴(yán)重等缺點(diǎn)。為了擴(kuò)大調(diào)光范圍，則需擴(kuò)大頻率變化范圍，而頻率范圍又受電磁元件、門極驅(qū)動電路所限制，燈電流近似與逆變器頻率成反比，因此設(shè)計電感等電磁元件時要考慮這方面的影響?！　?.4模型的驗證　　圖2使用一個簡單電路驗證一下燈模型，拓?fù)鋬H由一個CLASS-D逆變器構(gòu)成。參數(shù)為Ls=1.56mH，Cr=5.6nF，fs=45kHz，D=0.45。?圖2CLASSD型逆變器電路拓?fù)洹　膱D3中可以明顯地看出，在整個調(diào)光范圍內(nèi)燈電壓幾乎不變，燈電流隨著頻

8、率的增加而逐漸降低。當(dāng)fs接近75kHz時，燈電流急劇下降，繼續(xù)增大頻率，燈將會