HID灯整流效应的研究

论文摘要

高强度气体放电灯(High Intensity Discharge Lamp)简称HID灯,由于具有光效高、寿命长、透雾性好等优点而广泛应用于道路、广场、车间等公共照明领域。但是大多数高强度气体灯在寿命后期均表现出整流效应,这将导致镇流器及其相关部件过载。必须采取适当的保护措施确保在整流效应出现时照明系统的安全。通过对大量工作在生命后期的荧光灯进行实验,发现了一些出现不同程度整流效应的荧光灯。根据观察分析出现整流效应荧光灯的实验波形并从整流效应现象的发生机理及本质出发,作者提出了一种新型整流效应模拟实验电路,这种新型整流效应模拟实验电路与传统的模拟实验电路相比具有更高的精度,且其还具有结构简单,调试方便等优点。这为同属于气体放电灯的HID灯整流效应的研究打下了很好的基础。为了进一步研究整流效应对高强度气体放电灯带来的影响,作者结合整流效应新型模拟实验电路,分别讨论了HID灯在配备不同拓扑结构镇流器时,整流效应所带来的不同影响及现象,并对超功率现象进行了说明。最后,解释分析了整流效应对镇流器产生不同影响的原因。作者同时以灯电极模型为参考,建立了高强度气体放电灯的数学模型,并结合系统仿真验证了所建模型的准确性。此外,利用线性回归法和分段曲线拟合方法分别对高强度气体放电灯启动特性进行了建模。进而,以HID灯数学模型为基础,结合数学模型和整流效应发生机理,建立出现整流效应的HID灯模型,并对整个系统和整流效应启动特性进行了仿真分析,初步判断整流效应所带来的影响。高强度气体放电灯整流效应模型的建立为进一步研究整流效应对照明系统安全性的影响和电子镇流器的市场推广,都有着重要的意义。为了消除整流效应对高强度气体放电灯乃至整个照明系统的安全隐患,作者根据整流效应对镇流器带来的影响,设计了整流效应检测保护电路,并通过实验结果证明了此检测保护方法的可行性,最后,本文基于Motorola公司的MC68HC908KX8八位低成本微控制器,研制出了250W的具有整流效应保护功能的HPS灯电子镇流器实验样机,实验结果满足了设计要求。

论文目录

• 摘要
• Abstract
• 第1章 绪论
• 1.1 课题来源及研究的目的和意义
• 1.2 国内外综述
• 1.3 气体放电灯的原理和特性
• 1.4 HID 灯的建模方法
• 1.5 高强度气体放电灯镇流器
• 1.6 课题主要研究的内容
• 第2章 HID 灯的整流效应现象研究
• 2.1 整流效应现象
• 2.2 局部整流效应
• 2.3 荧光灯整流效应实验
• 2.3.1 荧光灯配备电感式镇流器时对灯外特性的影响
• 2.3.2 荧光灯配备电子式镇流器时对灯外特性的影响
• 2.4 整流效应模拟实验电路的建立
• 2.5 整流效应对镇流器影响的研究
• 2.5.1 整流效应对电感式镇流器的影响
• 2.5.2 整流效应对电子式镇流器的影响
• 2.6 HID 灯整流效应灯端现象
• 2.7 本章小结
• 第3章 HID 灯整流效应动态模型的建立与仿真
• 3.1 HID 灯动态模型建立的必要性
• 3.2 HID 灯等效数学模型的建立与系统仿真
• 3.2.1 HID 灯等效数学模型的选择
• 3.2.2 HID 灯数学模型的理论基础
• 3.2.3 HID 灯等效模型仿真分析
• 3.2.4 不同拓扑下的镇流器系统仿真
• 3.2.5 HID 灯启动特性的建模
• 3.3 HID 灯整流效应动态模型的建立与系统仿真
• 3.3.1 HID 灯整流效应发生机理
• 3.3.2 不同拓扑下出现整流效应时镇流器系统仿真
• 3.3.3 HID 灯整流效应启动特性的仿真
• 3.4 本章小结
• 第4章 具有抗整流效应功能电子镇流器的研究
• 4.1 半桥LCC 电子镇流器的研究
• 4.1.1 BOOST 变换器研究
• 4.1.2 半桥LCC 串并联谐振逆变器分析
• 4.2 数字化HID 灯电子镇流器系统
• 4.2.1 数字控制器硬件电路设计
• 4.2.2 数字控制器软件程序设计
• 4.3 具有抗整流效应功能电子镇流器的研制
• 4.3.1 HID 灯整流效应检测及保护方法
• 4.3.2 实验结果分析
• 4.4 本章小结
• 结论
• 参考文献
• 攻读学位期间发表的学术论文
• 致谢