摘要:針對高壓鈉燈工作特點以及工作在高頻狀態(tài)下的缺陷,采用電流跟蹤技術,設計了一種低頻高壓鈉燈電子鎮(zhèn)流器,并設計了可靠的邏輯控制啟動電路。最后,給出實驗結果。 關鍵詞:高壓鈉燈;電子鎮(zhèn)流器;閉環(huán);電流跟蹤
0??? 引言 ??? 高壓鈉燈(HPS燈)是一種性能優(yōu)異的高強度氣體放電燈(HID燈),其優(yōu)點是光效高、壽命長、光色好,所以應用廣泛。與所有的氣體放電電光源一樣,高壓鈉燈也呈負V-I特性,需要鎮(zhèn)流器來抑制燈電流,而且啟動時需要3~4kV的氣體擊穿電壓。傳統(tǒng)的電感鎮(zhèn)流器體積大,功率因數(shù)低(只能達到0.3~0.4),而且對電網電壓波動的適應能力不強,所以,研制性價比較高的電子鎮(zhèn)流器以取代電感鎮(zhèn)流器是大勢所趨?,F(xiàn)已研制的高壓鈉燈電子鎮(zhèn)流器大都是高頻電子鎮(zhèn)流器,在高頻狀態(tài)下,高壓鈉燈容易熄弧,并存在聲共振問題。為避免聲共振,工作頻率需要時刻圍繞中心頻率上下變化,但這給控制造成不小的困難,為此本文提出了一種基于電流跟蹤控制的低頻電子鎮(zhèn)流器。 1??? 控制原理與電路分析 ??? 電路原理框圖如圖1所示。主電路分為兩級,第一級為整流及APFC(有源功率因數(shù)校正電路),第二級為逆變電路??梢钥闯觯娮渔?zhèn)流器實質上是一個典型的AC/DC/AC變換電路。
圖1??? 電子鎮(zhèn)流器原理框圖 1.1??? 整流及APFC ??? 二極管不控整流的輸入電壓雖然是正弦的,但輸入電流卻嚴重畸變,大量使用會給電網造成嚴重危害。同時輸入電流諧波生成的噪聲也會影響電路運行。APFC能使電路輸入功率因數(shù)提高到0.95以上;輸入電流基本為正弦波,諧波含量大大減少。這里采用UC3854控制的Boost電路作為APFC電路(圖2)。UC3854是美國Unitrode公司生產的高功率因數(shù)校正芯片,此芯片采用電壓電流雙閉環(huán)控制,電流內環(huán)使用平均電流模式控制。電壓檢測信號和同步信號相乘作為電流給定,Rs為電流檢測電阻。輸出電壓可在較大范圍內進行控制,根據(jù)后一級需要,這里控制在380V。UC3854以及控制電路的電源來自輔助電源,輔助電源是由脈寬調制器UC3844控制的反激變換器構成的,它可提供多路輸出。
圖2??? 有源功率因數(shù)校正(APFC)電路 1.2??? 逆變部分及電流反饋控制 ??? 逆變電路是電子鎮(zhèn)流器最重要的部分,通常采用半橋逆變或全橋逆變電路。半橋逆變電路的輸出電壓是全橋的一半,在功率管電流相等的情況下,全橋電路的輸出功率是半橋的2倍,但多用2只功率管??紤]到400W高壓鈉燈二次觸發(fā)電壓在150~190V,且APFC輸出電壓為380V,所以,半橋電路輸出的電壓完全能夠滿足二次觸發(fā)的需要,而且半橋電路與全橋電路功率管的電壓應力相同,但前者成本比后者低,因此,在這里采用半橋逆變電路(圖3)。
圖3??? 半橋逆變主電路拓撲 ??? 電子鎮(zhèn)流器的本質上就是限制流過燈的電流。根據(jù)反饋控制規(guī)律,想要控制某個量,引入這個量的負反饋就可以。圖3所示的逆變電路拓撲實際上仍然是一種高頻變換器結構,為使流過高壓鈉燈的電流為低頻電流,這里采用滯環(huán)比較電流跟蹤型PWM控制。其原理如圖3虛線框內所示,它由滯環(huán)比較器構成。給定電流信號ig和電流反饋信號if之差ig-if作為滯環(huán)比較器的輸入,通過其輸出來控制S2和S3的通斷。設燈電流iL的方向如圖3所示,當S2(或D2)導通時,iL增大,當S3(或D3)導通時,iL減小。設滯環(huán)比較器的環(huán)寬為ΔI,若電流反饋系數(shù)為k(=if/iL),電流iL在(ig-ΔI)/k和(ig+ΔI)/k范圍內呈鋸齒狀跟蹤給定電流,如圖4所示。為簡單起見,電流給定信號取自電網電壓正弦波信號。
圖4??? 滯環(huán)比較方式電流跟蹤波形 ??? S2和S3的切換有兩種模式,分別是雙極性切換和單極性切換。雙極性切換時,無論給定電流ig處于正半周期還是負半周期S2與S3都是互補通斷。單極性切換時,ig正半周時,S3始終關斷,S2進行斬波;負半周時,S2關斷,S3斬波。單極性切換原理分析見圖4,即在t0~t1時段,S2導通,電流iL增大;到t1時刻,iL增大到比〔ig(t1)+ΔI〕/k略大一點,滯環(huán)比較器動作,S2關斷,電感L放電,iL經電容C2,二極管D3續(xù)流;直到t2時刻,下降到比〔ig(t2)-ΔI〕/k稍小一點,S2再一次導通,iL又將增大。ig處于負半周可作同樣的分析。與雙極性切換模式相比,單極性切換有以下優(yōu)點: ??? 1)只有一只功率管動作,開關損耗是雙極性切換的一半; ??? 2)主電路各物理量的動態(tài)應力,如dv/dt及di/dt小于雙極性切換模式,因此,對控制電路的干擾小于雙極性電路。 ??? 但是單極性模式的控制電路要附加一些簡單的邏輯控制電路。 ??? 電感L的大小與滯環(huán)寬度2ΔI決定了開關頻率的高低。當其它條件一定時,開關頻率與電感L和滯環(huán)寬度的乘積成反比。因為功率MOSFET的開關頻率很高,所以,用較小的電感即能滿足要求。 2??? 啟動電路的設計 ??? 啟動電路采用邏輯控制,不須采取高壓隔離措施,簡化了主電路,并且能瞬時啟動。工作原理如圖5所示。利用LC振蕩原理很容易產生高頻脈沖,主電路中續(xù)流電感L作為LC振蕩器的副邊,原副邊匝數(shù)比設為1∶20。原邊300V電壓來自控制輔助電源,理論上副邊能產生6kV的脈沖。因為LC振蕩回路中串有晶閘管SCR,觸發(fā)時L兩端只能產生下正上負的觸發(fā)脈沖。M1,M2,M3為三個邏輯控制信號,只有三個信號全為高電平時,才會產生高壓觸發(fā)脈沖。
圖5??? 觸發(fā)啟動電路 ??? M1在C3上的電壓被充到一定的值,變?yōu)楦唠娖健? ??? M2用來判斷是否有燈電流,有燈電流時為低電平,禁止啟動;而且M2上的信號具有延時功能,以避免燈熄滅后出現(xiàn)熱啟動;在燈恢復冷態(tài)后,M2變?yōu)楦唠娖?,允許啟動。 ??? M3與功率管S2驅動信號同步,使得只有在S2導通時才能產生觸發(fā)電壓。這樣當L兩端產生高電壓時,S2處于導通狀態(tài),避免了觸發(fā)電壓對功率管的破壞。 3??? 實驗結果 ??? 實驗用鈉燈型號為NG400,市電電壓230V,動態(tài)存儲示波器型號為TDS3012。進線端電壓和電流波形如圖6所示。電子鎮(zhèn)流器的功率因數(shù)能達到0.97以上,諧波畸變也得到有效抑制,說明由UC3854構成的APFC性能良好。圖7是穩(wěn)定工作時燈電流波形,基本上是所要求的正弦波,電流幅值為6.5A,有效值為4.6A。實測進線段功率為412W,燈功率387W,所設計電子鎮(zhèn)流器效率達到0.94。 圖6??? 進線端電壓電流波形 圖7??? 燈電流波形 4??? 結語 ??? 400W高壓鈉燈電子鎮(zhèn)流器實驗結果表明電路工作穩(wěn)定,不存在聲共振,基本達到恒功率要求。說明這種設計方案較為合理。所設計的觸發(fā)電路啟動快,且不需采取隔離措施。 |
基于電流跟蹤控制的高壓鈉燈電子鎮(zhèn)流器研制
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2009-07-11 09:21:59
802


一種小功率金鹵燈用電子鎮(zhèn)流器
一種小功率金鹵燈用電子鎮(zhèn)流器
1引言
高強度氣體放電燈,如汞燈、高壓鈉燈和金屬鹵化物燈,在室外照明中
2009-07-17 09:10:29
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NE5565電子鎮(zhèn)流器控制器
NE5565電子鎮(zhèn)流器控制器
摘要:NE5565是飛利浦公司推出的集PFC與半橋驅動器于一體的電子鎮(zhèn)流器控制器。本文介紹了它的內部結構、主要特征和功能,給出
2009-07-29 12:21:11
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早期高壓汞燈電路圖
早期高壓汞燈電路圖這里著重介紹檢查高壓汞燈的方法。此方法適合檢查碘鎢燈、鈉燈。高壓汞燈的早期產品多為鎮(zhèn)流式,實用電路中有鎮(zhèn)流器,如圖1180
2009-08-08 16:35:49
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鎮(zhèn)流器/電子鎮(zhèn)流器的常用術語
鎮(zhèn)流器/電子鎮(zhèn)流器的常用術語
1、鎮(zhèn)流器(安定器)損失值(Ballast Loss)
這一數(shù)值代表電子鎮(zhèn)流器(電子安定器)本身所消耗
2009-10-09 09:15:41
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金鹵燈電子鎮(zhèn)流器的新型控制方法
金鹵燈電子鎮(zhèn)流器的新型控制方法
提出了一種兩級無聲諧振金鹵燈電子鎮(zhèn)流器的新型控制方法。鎮(zhèn)流器包括功率因數(shù)校正、一個帶降壓功能的半橋
2009-10-09 10:06:09
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高壓鈉燈
高壓鈉燈是一種高強度氣體放電燈泡。由于氣體放電燈泡的負阻特性,如果把燈泡單獨接到電網中去,其工作狀態(tài)是不穩(wěn)定的,隨著放電過程繼續(xù),它必將導致電路
2009-10-14 10:29:10
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基于單片機的金鹵燈電子鎮(zhèn)流器研制
基于單片機的金鹵燈電子鎮(zhèn)流器研制
0 引 言
隨著科技的迅猛發(fā)展,世界自然資源也以同樣的迅猛速度消耗著,節(jié)能已經成為各國
2009-11-10 11:03:20
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600W高壓鈉燈電子鎮(zhèn)流器的研制
600W高壓鈉燈電子鎮(zhèn)流器的研制
關鍵詞:高壓鈉燈;聲共振;頻率調制;串聯(lián)諧振 中圖分類號: 文獻標識碼: 文章編號:
2010-02-22 11:13:33
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電子鎮(zhèn)流器式熒光燈,電子鎮(zhèn)流器式熒光燈原理
電子鎮(zhèn)流器式熒光燈,電子鎮(zhèn)流器式熒光燈原理
電子鎮(zhèn)流器式熒光燈 熒光燈電子鎮(zhèn)流器問世于八十年代初,由荷蘭飛利浦公
2010-03-08 10:37:50
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高壓鈉燈(HPSL)電子鎮(zhèn)流器的制作
高壓鈉燈(HPSL)是高強度放電燈(HIDL——HighIntensityDischargeLamp)中的一種,因其具有極好的光效(80~140lm/W)和合適的光波長,而被廣泛用于戶外照明,如廣場、道路、碼頭等。但
2010-09-24 09:59:05
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寬頻鎮(zhèn)流器拔高功率因數(shù)
通過對高壓鈉燈電子鎮(zhèn)流器多種電路的研究,發(fā)現(xiàn)使用UCC2305作為HIDL控制器具有電路可靠、結構簡單、性價比較好等優(yōu)點。UCC2305控制器不但能完成從觸發(fā)點燈到燈穩(wěn)定的電流模式恒功率
2011-05-23 17:04:41
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數(shù)字衛(wèi)星天線跟蹤控制器的研制
數(shù)字衛(wèi)星天線跟蹤控制器的研制:本文介紹了一種用AT89C51單片機實現(xiàn)的衛(wèi)星天線跟蹤控制器的控制原理,硬件結構及軟件設計方法. 關鍵詞 衛(wèi)星天線;跟蹤控制;單片機 中圖分類號 由于
2011-06-26 00:06:39
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電子鎮(zhèn)流器淺析,電子鎮(zhèn)流器的選用與相關技術術語
電子鎮(zhèn)流器(Electronic ballast),是鎮(zhèn)流器的一種,是指采用電子技術驅動電光源,使之產生所需照明的電子設備。與之對應的是電感式鎮(zhèn)流器(或鎮(zhèn)流器)。
2017-05-25 17:09:24
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電子鎮(zhèn)流器與電感鎮(zhèn)流器的區(qū)別與比較
電感鎮(zhèn)流器是利用電感的感抗和自感電動勢來點亮氣體放電燈具的,自感電動勢“擊穿”燈管的氣體啟動燈管,電感限制燈管電流不使其燒毀。電子鎮(zhèn)流器是用電子器件產生高頻電振蕩并限制燈管電流,利用高頻電流來點亮燈具的,氣體放電的燈管在高頻電流作用下不須高壓啟輝就能放電而發(fā)光,且點亮的燈管沒有閃爍感。
2017-05-26 09:43:35
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電子鎮(zhèn)流器是什么
鎮(zhèn)流器作為日光燈的一大部件,主要分為電感式鎮(zhèn)流器與電子式鎮(zhèn)流器兩種類型,在選用鎮(zhèn)流器上我們也必須遵守國家準則,不標準的鎮(zhèn)流器必須被實時淘汰。介紹了這么多你知道鎮(zhèn)流器是什么了嗎?鎮(zhèn)流器有什么作用?鎮(zhèn)流器的用途優(yōu)又是什么呢?
2017-11-03 09:25:12
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電子鎮(zhèn)流器好壞檢測_電子鎮(zhèn)流器壞了怎么判斷
電子鎮(zhèn)流器(Electronic ballast),是鎮(zhèn)流器的一種,是指采用電子技術驅動電光源,使之產生所需照明的電子設備。與之對應的是電感式鎮(zhèn)流器(或鎮(zhèn)流器)?,F(xiàn)代日光燈越來越多的使用電子鎮(zhèn)流器,輕便小巧,甚至可以將電子鎮(zhèn)流器與燈管等集成在一起
2017-11-03 11:29:56
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一款直流大功率低壓鈉燈電子鎮(zhèn)流器電路分析
此款直流大功率低壓鈉燈電子鎮(zhèn)流器,采用逆變加鎮(zhèn)流一體化模式,整體效率>95%,工作直流電壓12V和24V,可點燃35W~150W低壓鈉燈泡。如果太陽能電池與風力發(fā)電配合使用。 最大可點燃250W鈉燈泡。本產品采用模塊化生產,內部采用單片機系統(tǒng)控制?,F(xiàn)介紹如下。
2018-06-03 07:38:00
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電子鎮(zhèn)流器電路分析
太陽能電池用于道路照明,目前正迅速地發(fā)展,與之配套的蓄電池點燃35W一70W小功率高壓鈉燈、金鹵燈泡時,所用鎮(zhèn)流器必須功耗小、效率高,才能達到最佳的電光轉換效率。本文介紹的該電子鎮(zhèn)流器,靜態(tài)電流150mA,效率95%,屬于自觸發(fā)電路?,F(xiàn)將電路分析如下。
2018-06-02 09:15:00
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電子鎮(zhèn)流器和電感鎮(zhèn)流器介紹,Electronic Ballast
半導體公司推出了專用功率開關器件和控制集成電路的系列產品,1984年,西門子公司開發(fā)出了TPA4812等有源功率因數(shù)校正電器IC,功率因數(shù)達到0.99。隨后一些公司相繼推出集成電子鎮(zhèn)流器,89年芬蘭赫爾
2018-09-20 19:52:35
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電子鎮(zhèn)流器的優(yōu)缺點
本文主要介紹了電子鎮(zhèn)流器優(yōu)缺點。電子鎮(zhèn)流器是鎮(zhèn)流器的一種,是指采用電子技術驅動電光源,使之產生所需照明的電子設備。與之對應的是電感式鎮(zhèn)流器(或鎮(zhèn)流器)。現(xiàn)代日光燈越來越多的使用電子鎮(zhèn)流器,輕便小巧
2019-06-20 15:50:51
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高壓鈉燈工作原理_高壓鈉燈的特點
高壓鈉燈(有時稱為HS燈)通常用作植物生長燈。它們還被廣泛地用于戶外區(qū)域照明,例如路燈和安全。了解人類色覺視覺靈敏度從明視到中觀和暗視的變化對于設計道路照明時的正確規(guī)劃至關重要。
2019-12-04 15:49:20
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高壓鈉燈鎮(zhèn)流器好壞判斷
如果是電感性的鎮(zhèn)流器可以用萬用表Ω檔R×1測量,正常情況下是幾十Ω(和鈉燈的功率有關150W鎮(zhèn)流器約80Ω),如果開路,是內部斷線,如果電阻為零,是內部燒壞短路。
2019-12-12 10:17:07
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高壓鈉燈故障判斷技巧
高壓鈉燈是一種常見的戶外道路照明光源,正常工作點亮時發(fā)出金黃色光,具有發(fā)光效率高、壽命長、色溫較低(東莞市海光照明高壓鈉燈色溫2000K)、顯色指數(shù)低、透霧能力較強等特點。廣泛應用于交通道路,廣場
2019-12-12 10:56:15
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高壓鈉燈電子鎮(zhèn)流器的工作原理_高壓鈉燈電子鎮(zhèn)流器的優(yōu)缺點
電容性鎮(zhèn)流器雖然不象電阻性鎮(zhèn)流器自身消耗功率很大,溫升低,在電源頻率較低時,電容器充電時,會產生脈沖峰值電流,對電極造成極大損害,燈光閃爍,影響燈泡使用壽命;在高頻電路中工作,電壓波動能達到理想狀態(tài),成為理想的鎮(zhèn)流器。
2020-01-07 11:35:45
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電流跟蹤PWM控制三相逆變器的simulink仿真
電力電子技術 電流跟蹤PWM控制三相逆變器的simulink仿真 一、電流跟蹤PWM定義 二、Simulink仿真分析 1.問題提出 2.分析問題 3.Simulink元件選取 4.PWM信號發(fā)生
2023-02-28 15:36:07
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電子鎮(zhèn)流器與電感式鎮(zhèn)流器:功率因數(shù)的比較
電子鎮(zhèn)流器與電感式鎮(zhèn)流器:功率因數(shù)的比較? 電子鎮(zhèn)流器與電感式鎮(zhèn)流器通常被廣泛應用于照明設備等需要穩(wěn)定電流的場所。在比較功率因數(shù)時,我們可以看到兩個照明系統(tǒng)之間的差異和優(yōu)勢。 首先,讓我們了解一下
2023-12-29 14:45:26
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鎮(zhèn)流器和整流器的區(qū)別差異
鎮(zhèn)流器和整流器的區(qū)別差異? 鎮(zhèn)流器和整流器是電子電路中常見的兩種元件,它們在電流和電壓控制方面有著不同的作用。本文將詳細介紹鎮(zhèn)流器和整流器的區(qū)別和差異,以及它們在不同應用中的特點和功能。 一、定義
2024-01-18 16:22:06
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高壓鈉燈不亮的故障檢修技巧
高壓鈉燈不能被點亮的檢修如下:
1.檢查鈉燈兩端是否有電壓,若無電壓,則表明線路不通,需逐根線進行測量。
2.若電源正常,應檢查燈泡的情況。若更換燈泡后高壓鈉燈立即點亮,則表明原燈泡損壞。
2024-02-20 10:49:35
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