低频方波小功率金卤灯电子镇流器的研究

论文摘要

金属卤化物灯(简称金卤灯)不但具有高强度气体放电灯高光效、高亮度、长寿命的特点,还具有更高的显色性,被广泛应用于场馆照明中。由于金卤灯的启动特性和负阻特性,需要有镇流器配套使用。传统电感镇流器重量大,功率因数低,频闪,功率随电网电压波动,已不能满足“绿色照明”的要求。而基于微控制器应用的数字化电子镇流器则能很好的解决上述问题,同时具有电路结构简单和控制功能强大的优点。目前对于小功率金卤灯来说,低频方波工作已被业界认为避免声共振的最有效方法。本文在两级结构的基础上深入研究了一种新型双Buck半桥逆变电路,通过设计零电压信号采样处理电路,实现了自适应的开关管零电压开通,提高了效率。然后针对双Buck低频切换时出现的电流过冲,设计了单周期峰值电流限制电路,将回路峰值电流限制在安全区域,延长了金卤灯的寿命。其次提出了一种基于调节开关管导通时间控制灯端功率的控制策略,详细分析了过渡过程的实现方法。最后针对传统的滑频变频带启动方式存在的电感电流饱和问题,研究了高压脉冲启动电路,分析了关键参数的影响。经过样机测试,效率可达92%,大约50~60s即可达到额定功率,并且具有开路和短路保护功能。

论文目录

• 摘要
• Abstract
• 第1章 绪论
• 1.1 课题背景
• 1.2 电子镇流器相关技术
• 1.2.1 电光源的分类与发展
• 1.2.2 金属卤化物灯的电气特性研究
• 1.2.3 金属卤化物灯对电子镇流器的要求
• 1.3 电子镇流器的拓扑结构
• 1.3.1 经典三级结构
• 1.3.2 常用两级结构
• 1.4 电子镇流器国内外研究现状和发展方向
• 1.5 本课题主要研究内容
• 第2章 金卤灯数字化镇流器系统结构
• 2.1 有源功率因数校正电路
• 2.1.1 功率因数和总谐波畸变
• 2.1.2 功率因数校正技术
• 2.2 DC/AC级分析
• 2.2.1 全桥DC/AC电路
• 2.2.2 半桥DC/AC电路
• 2.2.3 新型双Buck半桥逆变电路
• 2.3 本章小结
• 第3章 主电路设计与系统控制策略
• 3.1 引言
• 3.2 主电路工作过程分析与辅助电路设计
• 3.2.1 准方波谐振电路的详细工作过程
• 3.2.2 零电压实现电路
• 3.2.3 单周期峰值电流限制电路
• 3.3 恒功率控制方法
• 3.3.1 模拟恒功率控制
• 3.3.2 数字恒功率控制
• 3.3.3 采样电阻信号分析
• 3.4 从启动到稳态的控制策略
• 3.4.1 过渡过程控制策略
• 3.4.2 基于调节开关管导通时间的功率闭环
• 3.4.3 开关管驱动信号的设计考虑
• 3.5 主电路设计要点
• 3.6 整机测试
• 3.7 本章小结
• 第4章 金卤灯启动过程及其电路设计
• 4.1 金卤灯启动过程分析
• 4.1.1 气体放电过程
• 4.1.2 热灯状态下的启动
• 4.1.3 启动特性对电子镇流器的要求
• 4.2 启动方式比较
• 4.2.1 谐振启动
• 4.2.2 脉冲启动
• 4.3 脉冲启动电路设计
• 4.3.1 启动电路模型建立
• 4.3.2 启动电路关键参数的影响
• 4.3.3 饱和电感的应用
• 4.3.4 高压脉冲与低频方波的关系
• 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