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智能数字化大功率金卤灯电子镇流器的研究与设计

作　者: 姚冬敏
导　师: 徐殿国
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 有源功率因数校正 声谐振
分类号: TM923.61
类　型: 硕士论文
年　份: 2006年
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内容摘要


金属卤化物灯因其光效好、显色性好、寿命长等优点,已经在照明领域取得广泛应用。大功率金属卤化物灯,则越来越被广泛应用于体育场馆、厂房车间等需要大范围照明的场合。金属卤化物灯由于其负阻特性,需要配合镇流器才能够正常工作,而目前传统的电感镇流器仍然占领着大部分的国内市场。电感镇流器体积大、重量沉、谐波含量高、噪音大、功率因数低,大量使用会对电能质量和用电环境带来比较严重的影响。电子镇流器的出现则改变了这一现状。本文对数字化大功率金属卤化物灯电子镇流器进行了较为深入的分析和研究。本文首先对大功率金属卤化物灯作了简单的介绍,阐述了以单片机为核心的数字化电子镇流器的工作原理并与传统电感镇流器进行了比较,并介绍了国内外的研究现状。本文研究的数字化电子镇流器采用了包括有源功率因数校正电路和全桥逆变LCC谐振电路组成的两级式结构,并使用Freescale公司生产的8位单片机作为控制核心,以方便地实现启动、稳态工作、故障保护等各项功能。大功率金属卤化物灯的启动、过渡和稳态恒功率控制策略也是电子镇流器研究的一个主要内容,本文通过应用LCC谐振电路实现了大功率金卤灯的滑频软启动,然后定频过渡至稳态,最后通过对全桥逆变器输入电流的控制实现灯端功率的闭环控制。金卤灯在高频工作时易发生灯弧抖动、扭曲等声谐振现象,本文详细探讨了声谐振现象的成因,并通过在高频驱动信号上叠加低频调制信号的方法抑制大功率金卤灯出现的声谐振现象。本文以1000W金属卤化物灯为控制对象,详细分析了数字化电子镇流器的结构及相应参数设计,进行了相关的仿真分析,并设计了单片机程序,给出了详细的程序流程图。在理论研究的基础上,本文试制了智能数字化1000W金属卤化物灯电子镇流器实验样机,各项指标均符合设计要求。

全文目录


摘要  4-5
Abstract  5-10
第1章 绪论  10-20
  1.1 课题背景  10-11
  1.2 电子镇流器相关技术简介  11-14
    1.2.1 常用电光源的分类  11-12
    1.2.2 金属卤化物灯的发光机理及分类  12-13
    1.2.3 金属卤化物灯的基本电气特性  13-14
  1.3 电子镇流器技术的发展和国内外研究现状  14-18
    1.3.1 镇流器的工作原理  14-15
    1.3.2 电感镇流器的局限性  15
    1.3.3 电子镇流器技术的起源和发展方向  15-17
    1.3.4 国内外电子镇流器技术研究现状  17-18
  1.4 本课题的主要研究内容  18-20
第2章 大功率金属卤化灯电子镇流器的系统结构  20-28
  2.1 大功率金属卤化物灯电子镇流器的系统结构  20-21
  2.2 有源功率因数校正电路  21-22
  2.3 桥式逆变电路和负载谐振电路  22-25
  2.4 数字控制器设计  25-27
    2.4.1 数字控制器硬件电路设计  25-26
    2.4.2 数字控制器软件程序设计  26-27
  2.5 本章小结  27-28
第3章 电子镇流器功率因数校正电路的分析与设计  28-39
  3.1 功率因数校正的基本概念  28-30
    3.1.1 功率因数和总谐波畸变  28-29
    3.1.2 功率因数校正控制方法  29-30
  3.2 临界导电模式功率因数校正电路的原理及分析  30-33
    3.2.1 工作原理分析  31-32
    3.2.2 输入电流正弦化分析  32-33
  3.3 临界导电模式功率因数校正电路主要参数设计  33-37
    3.3.1 升压电感器设计  33-35
    3.3.2 其他元件参数设计  35-37
  3.4 电路实验结果  37-38
  3.5 本章小结  38-39
第4章 大功率金卤灯启动及恒功率控制策略的研究  39-61
  4.1 引言  39
  4.2 全桥LCC串并联谐振电路分析  39-43
  4.3 大功率金属卤化物灯启动方式的研究  43-46
  4.4 大功率金卤灯过渡过程分段控制思想  46-47
  4.5 全桥逆变器输入平均有功功率控制策略  47-53
    4.5.1 全桥逆变结构功率闭环控制方案研究  47-48
    4.5.2 逆变器输入平均有功功率的原理及数学表达式  48-51
    4.5.3 逆变器输入平均电流的检测方法  51-53
  4.6 全桥逆变电路保护策略的研究  53-55
  4.7 大功率金属卤化物灯声谐振现象的成因及抑制  55-60
    4.7.1 声谐振现象的成因  55-56
    4.7.2 声谐振理论分析  56-58
    4.7.3 声谐振现象的抑制  58-60
  4.8 本章小结  60-61
第5章 1000W金卤灯电子镇流器设计及实验研究  61-72
  5.1 引言  61
  5.2 LCC负载谐振电路参数设计  61-64
    5.2.1 理论计算  61-63
    5.2.2 仿真分析  63-64
  5.3 辅助控制电源设计  64-65
  5.4 输入冲击电流抑制电路  65-66
  5.5 系统软件设计  66-68
  5.6 实验结果分析  68-71
  5.7 本章小结  71-72
结论  72-73
参考文献  73-78
致谢  78

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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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