数字调光电子镇流器的研究与设计

论文摘要

随着世界经济的迅猛发展,能源和环境保护问题日益突出,节源减排是世界各国的共识。照明用电在能源消耗中占有不小的比重,开发高效节能的照明产品是节约照明用电的重要途径。在信息技术和网络技术飞速发展的今天,人们对照明的智能化和功能的多样化提出了更高的要求,智能照明系统应运而生。智能照明系统是利用计算机技术、电子技术和通信技术将建筑物内的各种照明设备有机的连接在一起,实施有效控制和管理的系统。使用智能照明系统能够最大限度地节约照明用电。数字调光电子镇流器作为智能照明系统的执行器,在整个智能照明系统中起着关键的作用。本文选择了照明业界最新推出的DALI智能照明系统作为研究对象,在理解和剖析其通信协议的基础上,设计出了一款数字可调光电子镇流器。本文首先分析了电子镇流器的发展历史和现状,针对现有电子镇流器存在的不足,提出了设计目标。通过对荧光灯工作原理、工作特性的理解,以及对电子镇流器的主要拓扑结构和调光方式的分析和研究,奠定了后续设计工作的基础。DALI协议是智能照明领域的一种开放性的新标准,由欧洲一些著名的照明设备厂商联合提出,具有灵活、成本低廉、易于实现等特点。本文对DALI系统的应用范围、结构组成、电气规范和通信规范进行了详细分析。在对电子镇流器和DALI协议深刻理解的基础上,本文完成了基于DALI协议的数字可调光电子镇流器的设计。着重对功率因数校正电路、镇流器控制电路及灯输出单元电路、状态反馈电路进行了相关元件参数计算。阐述了电子镇流器的三状态反馈机制,提出并实现了电子镇流器的分体设计。针对传统DALI智能照明系统控制规模偏小和较难实现远程分布式控制的缺陷,构建了基于DALI的智能照明系统。

论文目录

• 致谢
• 摘要
• ABSTRACT
• 第1章 绪论
• 1.1 研究背景
• 1.2 电子镇流器的国内外现状
• 1.3 课题意义
• 1.4 课题来源与选题目的
• 1.5 课题目标与内容
• 1.6 章节安排
• 第2章 电子镇流器技术
• 2.1 荧光灯相关知识
• 2.1.1 荧光灯的工作原理
• 2.1.2 荧光灯的主要类型
• 2.1.3 荧光灯的主要工作特性
• 2.2 镇流器的作用
• 2.3 电子镇流器的基本结构、特点和发展
• 2.3.1 荧光灯电子镇流器
• 2.3.2 荧光灯交流电子镇流器的电路组成
• 2.3.3 荧光灯交流电子镇流器的特点
• 2.3.4 电子镇流器的发展
• 2.4 电子镇流器的主要拓扑电路
• 2.4.1 逆变电路的拓扑结构
• 2.4.2 输出网络的拓扑结构
• 2.5 电子镇流器的调光方式
• 2.5.1 占空比调光法
• 2.5.2 调频调光法
• 2.5.3 半桥直流总线电压调节
• 2.5.4 晶闸管调光法
• 2.5.5 相位调制调光法
• 2.5.6 交替频率调光法
• 2.5.7 混合调光法
• 2.6 本章小结
• 第3章 数字可寻址照明接口协议
• 3.1 智能照明系统
• 3.2 智能照明系统中的主流协议
• 3.3 DALI协议的历史和发展
• 3.4 DALI系统的结构与组成
• 3.4.1 DALI电子控制部件
• 3.4.2 控制器/网关
• 3.4.3 供电模块
• 3.4.4 DALI系统的连接
• 3.5 DALI系统的电气规范
• 3.6 DALI协议通信规范
• 3.6.1 时序要求
• 3.6.2 DALI协议通讯的帧结构
• 3.6.3 DALI协议的指令格式
• 3.7 本章小结
• 第4章 基于DALI协议的数字可调光电子镇流器设计
• 4.1 数字可调光电子镇流器系统框图
• 4.2 电子镇流器的性能要求及技术指标
• 4.3 数字调光电子镇流器的设计
• 4.3.1 EMI滤波单元设计
• 4.3.2 功率因数校正（PFC）电路设计
• 4.3.3 镇流器控制电路和灯输出单元设计
• 4.3.4 微处理单元设计
• 4.3.5 DALI接口单元设计
• 4.3.6 可调光电子镇流器的三状态反馈
• 4.3.7 可调光电子镇流器的分体设计
• 4.4 电子镇流器的软件设计
• 4.5 电路调试、分析
• 4.6 结论
• 第5章 基于DALI的智能照明系统的构建
• 5.1 DALI智能照明系统总体结构
• 5.2 管理层
• 5.3 监控层
• 5.4 现场层
• 5.5 本章小结
• 第6章 总结和展望
• 参考文献
• 作者简历及在学期间所取得的科研成果