小功率金卤灯低频方波镇流技术及其可靠性研究

论文摘要

金属卤化物灯(简称金卤灯)由于具有发光效率高、显色性好、使用寿命长等优点,成为现代绿色照明的一种重要电光源,其中小功率的金卤灯在涉及民用照明领域更是表现出巨大市场潜力。然而,由于自身结构的特点,金卤灯在高频工作时可能会出现声谐振现象,如果不加以有效控制将对灯及镇流电路产生破坏性影响。目前,在声谐振问题的诸多解决方案中,采用低频方波点灯的方法是最为有效和可行的。论文从两个方面研究了金卤灯的低频方波镇流技术。首先,从金卤灯的灯特性出发,提出了低频方波点灯过程中的恒压、限流和恒功率三种控制的控制要求,同时也对高压脉冲的发生要求做了简要介绍。其次,从低频方波电子镇流器电路实现的角度,分析了目前常用的三级式、两级式和单级式三种电路拓扑结构。在理论分析的基础上,文章深入地研究了一种采用新型半桥逆变电路的两级式低频方波镇流器拓扑,提出了功率开关的自适应ZVS的实现方法,并对电路高频周期内的电路暂态过程进行了详细的分析和计算。在电路控制策略上,利用PFC专用控制芯片实现了前级直流母线电压的恒定;提出了针对电感电流的峰值电流控制策略,实现了低频切换瞬间电流过冲的抑制的同时有效的限制了过渡过程中的灯电流;确定了以导通时间为控制量的稳态恒功率控制。通过软件仿真和样机实验,验证了以上方案的可行性。文章在最后从控制策略和PCB电磁兼容两个方面分析了影响电路可靠性的因素。

论文目录

• 摘要
• Abstract
• 第1章 绪论
• 1.1 课题背景及研究的目的与意义
• 1.2 金属卤化物灯
• 1.2.1 金属卤化物灯镇流器
• 1.2.2 不同供电形式下的金卤灯特性
• 1.3 金属卤化物灯的声谐振问题
• 1.4 低频方波镇流技术发展状况
• 1.5 论文的主要内容及章节安排
• 第2章 金属卤化物灯低频方波镇流技术
• 2.1 气体放电特性
• 2.2 低频方波控制下的点灯过程
• 2.3 低频方波镇流技术中的控制方法
• 2.3.1 恒压控制
• 2.3.2 限流控制
• 2.3.3 恒功率控制
• 2.3.4 启动控制
• 2.4 低频方波电子镇流器拓扑结构
• 2.4.1 三级式拓扑结构
• 2.4.2 两级式拓扑结构
• 2.4.3 单级式拓扑结构
• 2.5 本章小结
• 第3章 一种两级式数字化低频方波电子镇流器
• 3.1 引言
• 3.2 镇流器主电路
• 3.3 功率开关的开关条件分析
• 3.4 逆变电路暂态分析
• 3.5 Buck 电路参数设计
• 3.6 本章小结
• 第4章 电路控制策略及可靠性研究
• 4.1 引言
• 4.2 镇流器前级电路控制策略
• 4.3 基于Buck 电感电流的峰值电流控制
• 4.3.1 控制电路设计
• 4.3.2 电路参数计算
• 4.3.3 仿真分析及样机实验
• 4.3.4 Buck 电路参数校验
• 4.3.5 最大导通时间的确定
• 4.4 灯稳态恒功率控制实现
• 4.4.1 灯功率检测
• 4.4.2 恒功率控制的实现
• 4.5 异常状态保护控制
• 4.6 电路可靠性分析
• 4.6.1 控制可靠性分析
• 4.6.2 PCB 电磁兼容分析
• 4.7 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