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无极灯电源中磁路优化设计研究

作　者: 张俊
导　师: 董威
学　校: 西安工业大学
专　业: 光学工程
关键词: 无极灯高频发生器高频变压器电子镇流器光电池
分类号: TM923.5
类　型: 硕士论文
年　份: 2010年
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内容摘要

无极灯是诞生于上个世纪90年代的新型光源,以其高光效、长寿命、高显色性、高色温及绿色环保等优点,被广泛应用于超市、公共照明和道路照明等领域。与传统电光源相比,其有效光效高达80lm／W,寿命达10万小时,显色指数高达80Ra,工作频率2.2MHz以上,几乎消除频闪现象,具有其它电光源无法比拟的优势。伴随着无极灯的上述优势的同时,由于无极灯电源中对元器件有较高要求,如对磁性元件及相关器件参数的匹配等问题,限制了它的大规模生产,造成相对成本较高。本课题在此背景下展开降低无极灯电源成本,产品稳定性的应用研究。无极灯电源由高频发生器、功率耦合器和泡体三部分组成,高频发生电路是构成无极灯电源的核心电路,其中的磁性元件又是高频发生电路中谐振电路的关键器件之一。然而在实际应用中,由于磁性元件及相关器件参数的离散性,造成谐振电路工作不稳定、磁性元件发热大.本文在对无极灯电源拓扑结构与高频发生电路拓扑结构分析的基础上,结合双级式拓扑结构、并联谐振串联负载拓扑结构及自激启动的方式,对高频发生电路进行了理论分析及模拟仿真,得出以下结论：1)高频发生电路中的电感、电容及电阻均影响电路的谐振状态；2)高频发生电路中的磁性器件在不同工作条件下其产热量不等,必须注意电感器件的发热问题；3)通过EWB软件仿真,验证参数取值；4)通过相对光度测量,对高频发生器中谐振电路参数进行实验验证,实验结果表明,该电光转换稳定性相对测试系统可用于评估无极灯电源稳定性；5)采用正交实验方法,确定高频发生电路中相关参数离散化的最佳取值。本课题完成了高频发生器中磁性元件及相关器件参数的离散实验和电源稳定性测试,对磁性元件及相关器件参数范围确定如下：电阻240～430Ω,电容240～470pF,高频变压器初级绕组感量1.69～1.89μH,次级绕组感量1.13～1.23μH,电源稳定性在0.5%～0.7%,在此参数离散范围内,高频发生器中磁性元件发热量有所降低,电源功率因数均在0.9以上,电源固有频率和振荡回路工作频率基本匹配,电源能量传输效率较高。其次完成了无极灯电光转换稳定性相对测试系统的搭建,其实验结果符合国家计量规则JJG-211-2005一级性能要求；最后采用正交实验法优化电源高频发生器中磁性元件及相关器件参数,给出了最佳参数匹配组合,电阻240Ω,电容240pF,高频变压器初级绕组感量1.73μH,次级绕组感量1.17μH,电源稳定性0.5%,以及对电源性能起主要影响的因素。

无极灯电源中磁路优化设计研究

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