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低频方波小功率金卤灯电子镇流器的研究

作　者: 刘坤
导　师: 刘汉奎
学　校: 哈尔滨工业大学
专　业: 电力电子与电力传动
关键词: 金卤灯电子镇流器 低频方波 零电压开通 控制导通时间
分类号: TM923.61
类　型: 硕士论文
年　份: 2008年
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内容摘要


金属卤化物灯(简称金卤灯)不但具有高强度气体放电灯高光效、高亮度、长寿命的特点,还具有更高的显色性,被广泛应用于场馆照明中。由于金卤灯的启动特性和负阻特性,需要有镇流器配套使用。传统电感镇流器重量大,功率因数低,频闪,功率随电网电压波动,已不能满足“绿色照明”的要求。而基于微控制器应用的数字化电子镇流器则能很好的解决上述问题,同时具有电路结构简单和控制功能强大的优点。目前对于小功率金卤灯来说,低频方波工作已被业界认为避免声共振的最有效方法。本文在两级结构的基础上深入研究了一种新型双Buck半桥逆变电路,通过设计零电压信号采样处理电路,实现了自适应的开关管零电压开通,提高了效率。然后针对双Buck低频切换时出现的电流过冲,设计了单周期峰值电流限制电路,将回路峰值电流限制在安全区域,延长了金卤灯的寿命。其次提出了一种基于调节开关管导通时间控制灯端功率的控制策略,详细分析了过渡过程的实现方法。最后针对传统的滑频变频带启动方式存在的电感电流饱和问题,研究了高压脉冲启动电路,分析了关键参数的影响。经过样机测试,效率可达92%,大约50~60s即可达到额定功率,并且具有开路和短路保护功能。

全文目录


摘要  4-5
Abstract  5-8
第1章 绪论  8-17
  1.1 课题背景  8-9
  1.2 电子镇流器相关技术  9-12
    1.2.1 电光源的分类与发展  9-10
    1.2.2 金属卤化物灯的电气特性研究  10-11
    1.2.3 金属卤化物灯对电子镇流器的要求  11-12
  1.3 电子镇流器的拓扑结构  12-14
    1.3.1 经典三级结构  12-13
    1.3.2 常用两级结构  13-14
  1.4 电子镇流器国内外研究现状和发展方向  14-15
  1.5 本课题主要研究内容  15-17
第2章 金卤灯数字化镇流器系统结构  17-28
  2.1 有源功率因数校正电路  17-20
    2.1.1 功率因数和总谐波畸变  17-18
    2.1.2 功率因数校正技术  18-20
  2.2 DC/AC级分析  20-27
    2.2.1 全桥DC/AC电路  21-24
    2.2.2 半桥DC/AC电路  24
    2.2.3 新型双Buck半桥逆变电路  24-27
  2.3 本章小结  27-28
第3章 主电路设计与系统控制策略  28-54
  3.1 引言  28
  3.2 主电路工作过程分析与辅助电路设计  28-36
    3.2.1 准方波谐振电路的详细工作过程  28-32
    3.2.2 零电压实现电路  32-33
    3.2.3 单周期峰值电流限制电路  33-36
  3.3 恒功率控制方法  36-41
    3.3.1 模拟恒功率控制  36-37
    3.3.2 数字恒功率控制  37-38
    3.3.3 采样电阻信号分析  38-41
  3.4 从启动到稳态的控制策略  41-50
    3.4.1 过渡过程控制策略  41-45
    3.4.2 基于调节开关管导通时间的功率闭环  45-48
    3.4.3 开关管驱动信号的设计考虑  48-50
  3.5 主电路设计要点  50-51
  3.6 整机测试  51-53
  3.7 本章小结  53-54
第4章 金卤灯启动过程及其电路设计  54-72
  4.1 金卤灯启动过程分析  54-58
    4.1.1 气体放电过程  54-57
    4.1.2 热灯状态下的启动  57-58
    4.1.3 启动特性对电子镇流器的要求  58
  4.2 启动方式比较  58-62
    4.2.1 谐振启动  58-60
    4.2.2 脉冲启动  60-62
  4.3 脉冲启动电路设计  62-71
    4.3.1 启动电路模型建立  63-65
    4.3.2 启动电路关键参数的影响  65-68
    4.3.3 饱和电感的应用  68-69
    4.3.4 高压脉冲与低频方波的关系  69-71
  4.4 本章小结  71-72
结论  72-73
参考文献  73-77
攻读学位期间发表的学术论文  77-79
致谢  79

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中图分类: > 工业技术 > 电工技术 > 电气化、电能应用 > 电气照明 > 附件 > 镇流器
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