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电子镇流器_荧光灯电子镇流器电路图

时间:2014-3-10 17:30:59 点击:

  介:电子镇流器_荧光灯电子镇流器电路图 1、背景技术   随着绿色照明工程的推广和普及,以钠灯、金卤灯为代表的高强度气体放电灯由于具有发光效率高、长寿命等显著优点,逐步在电光源领域占有越来越重要的地位。但钠...
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电子镇流器_荧光灯电子镇流器电路图
1、背景技术
  随着绿色照明工程的推广和普及,以钠灯、金卤灯为代表的高强度气体放电灯由于具有发光效率高、长寿命等显著优点,逐步在电光源领域占有越来越重要的地位。但钠灯、金卤灯必须与镇流器配套才能正常运行,目前占市场份额*大的是电感镇流器,其工作原理如图所示。该镇流器具有结构简单、成本较低、寿命较长等优点,但该镇流器也存在众多缺陷:自身损耗大、线路功率因数低、配套灯在寿命期内颜色漂移、缩短灯的使用寿命、笨重等。电子镇流器除了具备限制和稳定灯电流、产生初次启动时的高峰值脉冲电压及连续运行时的触发电压等镇流器基本功能之外,其特征决定了它将是电感镇流器很好的替代品。
2、电子镇流器技术关键点
  从电子镇流器原理图可以看出,电子镇流器要在性能上超越电感镇流器,必须从提高线路功率因数、降低线路电流谐波、降低自身功率损耗、保证高强度放电灯恒功率运行、解决固有的声谐振问题等角度做好工作。要实现上述目标,电子镇流器必须解决下列关键技术:
2.1 有源功率因数校正技术
  通过采用以Boost变换器为主电路,以平均电流法控制的有源功率因数校正技术[1],将电子镇流器输入侧线路的功率因数提高到0.99以上,而线路电流总谐波畸变率THD控制在10%以内。同时当电网电压在170~260V之间变化时,通过功率器件占空比的控制,维持直流母线电压恒定。该技术是系统节能、降低谐波污染及避免电网电压变化对高强度气体放电灯产生影响的关键所在。
2.2 软开关脉冲宽度调制技术
  电子镇流器降低自身损耗所采取的措施主要有两种,一是大幅度提高电路的工作频率,从而通过大幅度减小其中磁性元件体积、重量来降低损耗;另一方面,在高频下,采取软开关脉宽调制技术来代替硬开关脉宽调制技术,使功率器件在承受电压为零时导通,流过电流为零时关断,因而大幅度降低了占电子镇流器主要损耗的功率器件开关损耗。可以说,采用软开关脉宽调制技术,是电子镇流器自身损耗低于电感镇流器损耗的关键所在。
2.3 声谐振技术
  电子镇流器输出侧的半桥逆变电路工作在高频,对于不同类型的高强度放电灯,都存在使其稳定运行的特定频率范围,超出规定的频段,高强度气体放电灯极易发生声谐振现象,从而导致发光效率下降、光强不稳,亮度闪烁,甚至灯管及镇流器损坏。声谐振问题是关系到整个照明系统能否稳定运行的关键所在。
2.4 维持灯恒功率运行
  对于电网电压波动(允许误差为电网标称电压的±20%)及灯自身电压变化等扰动所引起的灯运行功率变化,通过恒值闭环控制,从而使灯实际运行功率与其标称值之间的误差控制在2%以内。该技术是大幅度改善灯的运行性能,并为*终用户提供满意照明效果的关键所在。
3 电子镇流器的优点
3、电子镇流器的优点
3.1 节能
  3.1.1 采用电子镇流器,线路功率因数在0.99以上,而采用电感镇流器时,线路功率因数在0.4~0.5之间,因此采用电子镇流器时,线路标称电流小,线路及配变有功功率损耗降低。从而达到节能的目的,同时还可以降低线路电缆、继电保护、过流保护的标称电流及配变的视在容量,从而降低初始投资。
  3.1.2 电子镇流器自身的功率损耗远远小于电感镇流器,例如,250W电子镇流器损耗在6~11W,而电感镇流器损耗在38W。
  3.1.3 高强度放电灯与电子镇流器配套时,其光效比在1.10,而与电感镇流器配套时,其光效比在0.95~0.98之间,因此采用电子镇流器后,高强度放电灯发光效率可以提高10%以上。
综合上述三个方面,采用电子镇流器后,系统节能达到30%以上。
  
3.2 改善高强度放电灯的运行性能
  电子镇流器由于实现了高强度放电灯恒功率运行,因此与电感镇流器相比,大大改善了灯的运行性能:
  3.2.1 通过维持灯管温度恒定,保持灯的颜色属性如色温、显色性等在寿命期内始终一致。
  3.2.2 大幅度延长灯的使用寿命。电感镇流器由于电网电压波动及灯自身电压升高,导致灯运行功率波动很大,灯实际寿命远低于其标称寿命。而采用电子镇流器后,高强度放电灯运行在恒功率模式下,使其实际使用寿命达到其标称寿命的1.5倍以上。
  3.2.3 消除了高强度放电灯与电感镇流器配套使用时固有的频闪现象。
  3.2.4 系统运行更加稳定,高强度放电灯达到标称光通量输出所需时间更短。
  3.2.5 对环境温度变化不敏感。
  
3.3 完善的保护功能
  3.3. 1电网电压变化对灯运行影响非常小
  ● 对于电网电压波动、线路压降波动、电网电压频率波动、电网电压波形畸变等不确定因素,电子镇流器通过输入侧整流电路和对有源功率因数校正电路中功率器件导通占空比的控制,始终保证直流滤波电容电压恒定。
  ● 对于电网短路及电压瞬时大幅度下降等瞬时故障,由于该类故障发生前,电子镇流器中直流滤波电容具有高的电压并储备了较多的电能,因此短时内,半桥逆变电路的输出电压仍可维持在高于灯连续运行时所需的触发电压,因此高强度放电灯不会出现熄灭现象。
  3.3.2 启动时对电网影响小
  ● 避免了启动初期的容性浪涌电流
采用电子镇流器时,线路功率因数在0.99以上,因此无需并联功率因数补偿电容。而对于电感镇流器则必须并联补偿电容,由于电容器两端电压不能突变,因此在启动初期,不可避免造成电容器将电网短路,从而产生非常大的容性浪涌电流,该电流一般可达到灯标称电流的20~25倍。因此对电网、线路继电及过流保护装置、邻近负载产生比较大的影响。
  ● 启动电流小
电子镇流器通过采用逐步增加功率器件导通占空比的软启动技术,使线路电流逐步增加。即使多盏并联的灯同时启动,也不会引起线路过流保护装置动作,对线路压降、邻近负载影响小,因而可以选取额定电流小的线路继电、过流保护装置。而电感镇流器在启动初期5分钟左右的时间内,由于放电管内金属蒸汽压力比较低,对应灯两端电压也比较低,因此电网电压主要施加在镇流电抗器上,导致启动电流达到线路标称电流的1.5倍。因此当多盏并联的灯同时启动时,线路电流将比较大,势必造成线路压降增大、对邻近负载的正常运行造成大的影响。同时为了防止线路继电、过流保护在这段时间动作,必须选择额定电流大的型号,因此成本增加。
  3.3.3 电流谐波潜在危害小
线路功率因数为0.99的电子镇流器和质量好的电感镇流器相比,实际线路中所产生的电流谐波水平是相当的,而电感镇流器由于并联了功率因数补偿电容,因此存在引发电网局部串联和并联谐振的隐患,从而使谐波放大,并导致三相四线制的中性线流过大量的三次电流谐波而使线路发热甚至火灾。采用电子镇流器时,无需功率因数校正,因此电流谐波潜在危害大大减小。
  3.3.4 灯发生开路(失灯)及短路等异常状态时对镇流器无影响
  ● 当灯发生短路时,*先由限流器件限制短路电流的上升,当镇流器控制系统检测到灯发生短路故障时,会自动关断半桥逆变电路的输出,防止镇流器损坏。
  ● 电子镇流器具备自停止启辉器的功能。在灯寿命期即将结束时,灯电压将上升到与半桥逆变电路输出电压非常接近,此时电子镇流器再也无法给灯提供连续、可靠点燃的触发电压,因此灯将循环出现变亮、熄灭、冷却的现象。当电子镇流器控制系统检测到该现象时,会自动停止产生高触发电压脉冲,并关断半桥逆变电路输出。
  ● 当灯发生开路(失灯)时,电子镇流器同样会停止产生高触发电压脉冲,并关断半桥逆变电路输出。
当高强度放电灯出现上述异常运行状况时,电子镇流器运行功耗均很小。
 
3.4 重量轻
  鉴于电子镇流器中的有源功率因数校正电路和半桥逆变电路工作频率均在几十千赫以上,因此相比电感镇流器中工作在工频下的磁性元件而言,电子镇流器中磁性元件的体积、重量大幅度降低。直接导致电子镇流器总体重量大幅度降低。电子镇流器的总重量远低于电感镇流器的重量。
  
3.5 控制灵活、功能拓展容易、成本增加非常小
  电子镇流器正常运行及各种保护功能的实现,是受其内部微处理芯片来控制的,微处理芯片自身硬件功能强大,编程也非常灵活,因此在现有控制器基础上,比较容易实现功能拓展,例如将多盏独立运行的高强度放电灯组成一个智能照明网络,由集中控制单元通过电子镇流器对灯点亮、关闭、运行状态等进行监测控制。对于电子镇流器来说,这种拓展更多是软件的拓展,另外所需硬件成本比较低,因此功能增加比较容易。电感镇流器则很难做到功能拓展。
  
3.6 结构紧凑
  以与250W高强度放电灯配套的镇流器为例,具备上述强大功能的电子镇流器,其体积与电感镇流器的体积相当,因此其结构相当紧凑。
  
3.7 维修成本低
4、结论
  当然,电子镇流器也有自己的缺点:价格较高、寿命较短。但作为照明系统的设计者也必须认识到,镇流器只是照明系统的一个组成部分,照明系统的*佳性价比应从整个系统来综合考虑。电子镇流器的引入,将会对整个照明系统带来下列明显好处:
● 大幅度降低照明系统其它组成部分的初始投资和运行成本。
● 自始至终为照明系统的*终用户提供令人非常满意的照明效果。
● 大大简化照明系统设计、缩短设计周期、降低设计成本。
  因此从综合成本来说,采用电子镇流器具有非常明显的优势,它代表了镇流器未来的发展方向,必将对今后电光源行业发展产生深远的影响。
荧光灯电子镇流器电路图

荧光灯电子镇流器电路图

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