间谐波电压影响下荧光灯的闪变效应研究

论文摘要

近年来,随着电力电子技术的应用和各种非线性负荷的日益增多,电网中出现大量的间谐波,间谐波对电网的污染越来越严重。间谐波是指其频率为非整数倍基波频率的谐波,间谐波的主要危害之一是导致光源闪变,影响视觉工作舒适性和工作效率,这也使其成为日益引起国内外学者关注的电能质量问题。大量事实和实验均表明荧光灯在含有间谐波的电压作用下有着非常显著的闪变效应,并且即便是较高频率的间谐波也会导致人眼可以察觉的光闪变。目前对于间谐波还没有公认的基于闪变的限制标准,而研究荧光灯在间谐波影响下的闪变效应对于进一步研究基于闪变的间谐波限制值,间谐波抑制措施以及相关的间谐波兼容标准都具有重要的理论意义和实用价值。论文通过对电感型镇流器荧光灯的工作原理和电气特性的研究,确定了荧光灯在工频时的V-I特性,建立了荧光灯的回路方程,运用Matlab中的微分方程求解指令（ode45）获得了求取电感型镇流器荧光灯功率响应的方法,并求得了在间谐波与基波电压之间的相位差为最不利情况时荧光灯的功率响应,建立了荧光灯瞬时功率波形包络线的波动深度及波动频率与间谐波幅值与频率之间的关系曲线。通过对荧光灯功率波形及光通量波形的分析,并结合已有研究,分析得出了电感型镇流器荧光灯光通量波动与功率波动之间的关系;通过对白炽灯发光特性的研究以及利用IEC推荐的实验数据得到了满足瞬时闪变视感度S（t）=1的临界光通量波动曲线,并把它适用于荧光灯,进而求得了基于荧光灯的间谐波闪变限制曲线。通过对IEC闪变仪灯-眼-脑环节的分解,设计出了基于荧光灯的简化闪变仪模型,模型的输入信号为通过数值方法得到的荧光灯的功率波动波形;运用数学软件Matlab中的Simulink工具建立了仿真模型,并进行了仿真,得到的结果与实验曲线基本符合,证明了这种方法可以用来预测电压中含间谐波分量时荧光灯的闪变值。

论文目录

• 摘要
• ABSTRACT
• 1 绪论
• 1.1 论文研究的背景及意义
• 1.2 国内外研究现状
• 1.2.1 电压波动和闪变的基本概念
• 1.2.2 间谐波的来源及危害
• 1.2.3 闪变评价的研究现状
• 1.2.4 荧光灯闪变研究的现状
• 1.3 论文的主要工作
• 2 间谐波对正弦电压的调制效果的影响分析
• 2.1 单个间谐波对正弦电压的调制分析
• 2.1.1 间谐波频率对电压波形的影响分析
• 2.1.2 间谐波幅值对电压波形的影响分析
• 2.1.3 间谐波初相位对电压波形的影响分析
• 2.2 间谐波对对正弦电压的调制分析
• 2.2.1 间谐波对的来源及特性
• 2.2.2 工频正弦电压注入间谐波对时的电压波形分析
• 2.3 本章小结
• 3 含间谐波电压下荧光灯的功率响应
• 3.1 荧光灯简介
• 3.2 电感型镇流器荧光灯在正弦电压下的功率响应
• 3.2.1 电感型镇流器荧光灯的工作特性
• 3.2.2 荧光灯在正弦电压下的功率响应
• 3.3 荧光灯在间谐波电压下的功率响应及波动特性分析
• 3.3.1 荧光灯在间谐波电压下的功率响应
• 3.3.2 荧光灯在间谐波电压下功率响应的波动特性分析
• 3.4 本章小结
• 4 间谐波电压下的荧光灯闪变限制曲线
• 4.1 荧光灯光通量波动与功率波动的关系
• 4.1.1 荧光灯的瞬时光通量
• 4.1.2 间谐波电压下荧光灯光通量波动与功率波动的关系
• 4.2 临界光通量波动曲线
• 4.3 单个间谐波下荧光灯的闪变限制曲线
• 4.4 一对间谐波下荧光灯的闪变限制曲线
• 4.4.1 一对间谐波下荧光灯的瞬时功率
• 4.4.2 一对间谐波下荧光灯的闪变限制曲线
• 4.5 本章小结
• 5 基于荧光灯的简化闪变仪模型及MATLAB 仿真
• 5.1 IEC 闪变仪工作原理及局限性分析
• 5.1.1 IEC 闪变仪的工作原理
• 5.1.2 IEC 闪变仪的局限性
• 5.2 基于荧光灯特性的简化闪变仪模型
• 5.2.1 IEC 闪变仪模型中灯-眼-脑环节的分解
• 5.2.2 基于荧光灯特性的简化闪变仪模型
• 5.3 基于荧光灯特性的闪变仪的MATLAB 仿真
• 5.3.1 仿真系统的建立和实现
• 5.3.2 仿真结果和分析
• 5.4 本章小结
• 6 结论与展望
• 6.1 结论
• 6.2 展望
• 致谢
• 参考文献
• 附录