GE讲稿+电子镇流器.ppt

1 电子镇流器 一 绪论二 电路的基本类型三 电路分析和设计举例四 相关技术探讨五 相关元件及其性能应用 2 一 绪论 高频运行下日光灯所具有的诸多优点早在三十多年前即有论文发表 其中与传统50Hz运行的灯管比较下 最令人瞩目的改善莫过于灯管的发光效率 有关减少灯管黑化 延长寿命与不再有明显闪烁现象之论文也陆续的被发表 3 参考文献 放电 l J H Campbell D D Kershaw andH E Schultz CharacteristicsandApplicationsofHighFrequencyFluores centLighting JournalofthellluminatingEngineeringSoci eiy48 Febrnary1953 pp 95 l03 2 W Elenbass et al FluorescentLampsandLighting NewYorkTheMacMillanCompany 1959 FluorescentLampsOperatedatHighFrequencieswithSolid StateBallasts ProceedingsofIEEEIndustrialApplicationsSocietyAnnualMeeting 1985 pp 1724 1728 3 E E Hammer FluorescentLampStatingVoltageRelation shipsat60HzandHighFrequency JournalofthellluminabingEngineeringSociety Oct 1983 pp 36 46 4 E E HanimerandC A Ferreira F40FluorescentLampConsiderationsforOperationatHighFrequency JoumalofthellluminatingEngineeringSociety Fall1985 pp 63 p74 5 R R Verderber O Morse andF M Rubinstein EffectofFilamentPowerRemovalonAFluorescentLanipSystems ProceedingsofIEEEIndustrialApplicationsSocietyAnnualMeeting Toronto Canada Oct 1985 pp 6 11 6 R R Verderber O Morse andF M Rubinstein LifeofFluoresentLampsOperatedatHightFrequenciesSolidStatBallasts ProceeedingofIndustrialAppliicationsSoietyAnnualMeeting 1985pp 1724 1728 7 E E Hammer HighFrequencyCharacteristicsofFluores centLampsupto500kHz JournaloftheIluminatingEngi neeringSociety Winter1987 pp 52 61 4 8 R Verderber ElectronicBallastlmprovesEfficiency Elec tronicConsultant Vol 60 Nov Dec1980 pp 22 26 9 W R Alling TheIntegrationofMicrocomputersandCon trollableOutputBallasts ANewDimensioninLightingCon trol IEEETransactionsonindustrialApplication Sept Octl984 pp I198 1205 10 J Spangler A K Behera PowerFactorCorrectionTech niquesUsedforFluorescentLampBallast ProceedingsofIELEIndustrialApplicationsSocietyAnnualMeeting 1991 DearbOm MI pp 1836 1841 参考文献 放电 5 ll W J GuandK Harada NovelSelfExcitedPWMCon verterswithZero Voltage SwitchedResonantTransitionUsingaSaturableCore ProceedingsoflheAppliedPowerElectronicsConference Feb 1992 Boston ma pp 58 65 12 M K KazimierczukandW Szaraniec ElectronicBallastforFluorescentLamps IEEETransactionsOnPowerElec tronics Vol 8 No 4 Oct 1993 pp 386 395 13IM GulkoandS Ben Yaakov Current SourcingPush PullParallel ResonanceInverter CS PPBi TheoryandApplica tionasaFluorescentLampDriver ProceedingsoftheAp pliedPowerElectronicsConference 1993 SanDiego CA pp 411 417 14 M C CosbyandR M Nelms DesigningaParallel LoadedResonantInverterforanElectronicBallastUsingtheFun damentalApproximation ProceedingsoftheAppliedPowerElectronicsConference 1993 SanDiego CA pp 418 423 15 C Licitra L Malesani G Spiazzi P Tenti A Testa Single EndedSoft SwitchingElectronicBallastwithUnityPowerFactor ProceedingsofIEEEIndustrialApplicationsSocietyAnnualMeeting 1991 Dearborn Mi pp 953 958 参考文献 电路 6 性能指标包含管电流峰值因数 适当的灯丝加热电压 灯管开路电压 高的功率转换效率及元件之电压及电流极限参数 16 W R Alling ImportantDesignParameterforSolid StateBallasts IEEETransactionsonindustryApplications Vol 25 NO 2 March April1989 pp 203 207 17 E C Nlio K H JeeandG H Cho NewSoft SwitchingInverterforHighEfficietcyElectronicBallastwithSimpleStrtlcture Int JElectronics 1991 Vol 71 No 3 pp 529 542 7 电子镇流器基本结构 8 方块图介绍 滤波器 当电源输入於镇流器後 首先即安置了EMI滤波器 此滤波器主要目的在于防制镇流器本身高频切换後所产生的谐波干扰 注入电源进而影响其他电器产品 整流器 整流器将电源输入的交流讯号 转换成直流电源 以供应後级功因校正电路及高频谐振换流器使用 功因校正电路 功因校正电路主要目的是将镇流器之功因调高至趋近於1 而使整个镇流器结构所等效的负载 更接近电阻性 以避免无效功率的损失 达到省能的效果 9 高频谐振换流器 高频谐振换流器将整流後之直流电压经由功率切换元件配合电感与电容所组成之谐振电路转换成系统所设计的谐振电流 电压波形 由于低压水银弧光放电灯 简称日光灯 的负载特性为负动态电阻特性 故设计时不可不慎 灯管稳定电路 欲将灯管的输出达到稳定性能主要取决于此方块的设计 而日光灯的启动是否顺利更不得不依赖於此 其中包含灯管点亮前的起动电压与灯管点亮後的稳定限流 稳定电压等参数 其重要性可想而知 双热点产生电路 为了提高日光灯管的寿命与增进日光灯管的效率有此附属设备的设计 以防止灯丝加热时 热电子集中一点发射造成电子粉的过早剥落 保护电路 产品的好坏 除了正常运作所具有的优越性能外 更需考虑不当使用及环境变化时所需的善後处理 调光控制电路 调光控制方式基本上可分为调频式 调幅式 调相位式三种 调光IC为调光镇流器的核心组件 此IC具有功因校正 过温 过电压和过电流保护功能 同时确保灯管在调光之下能维持正常的寿命及发光效率 然而国内尚无此类IC生产 使得必须完全仰赖进口 10 中国荧光灯电子镇流器规范 国际 1986年 提出IEC928 管形荧光灯用交流电子镇流器一般要求和安全要求 草案 1900年6月作为正式标准出版 1987年又提出 管形荧光灯用交流电子镇流器的性能要求 草案 1990年9月作为正式标准出版 为配合电子镇流器标准的颁布与实施 IECT34分委会还对荧光灯标准进行了修订 增加了灯的高频参数等内容 11 国内 轻工业部于1989年8月9日发布了ZBK74011 管形荧光灯用交流电子镇流器的一般要求和安全要求 专业标准 并于1990年2月l日开始实施 1990年3月 又发布了ZBK74012 管形荧光灯用交流电子镇流器的性能要求 于1900年10月1日开始实施 但考虑到当时电子镇流器的谐波含量都严重超标 故对zBK74012一9标准中关于谐波含量规定要求 推迟到1993年开始执行 以便使生产企业在推迟期内设法将该项技术参数达到标准规定 12 国家技术监督局在1994年7月发布了GBl5143一94 管形荧光灯用交流电子镇流器一般要求和安全要求 及GB T15144一94 管形荧光灯用交流电子镇流器性能要求 两项国家标准 这两个国家标准分别等同采用IEC928 1990 和等效采用IEC929 1990 其中前者为强制性标准 后者为推荐性标准 均于1995年1月1日开始实施 13 荧光灯电子镇流器型号命名方法 ZBK74004 镇流器型号命名方法 专业标准规定 电子镇流器型号命名法如下所示 14 根据GB T17263 1998 规定 电子式自镇流荧光灯型号编号规则如下 15 电子镇流器常用术语 交流电子镇流器 是指安装在电源与一个或几个荧光灯之间 将电源的交流电变换为较高频率的交流电 使灯 单支或多支 正常启动和稳定工作的变换器或电子装置 独立式镇流器 是可以安装在灯具之外无需任何附加外壳的镇流器 它可以是带有合适外壳的内装式镇流器 外壳可按标志提供全部必要的防护 16 内装式镇流器 是只能安装在某一灯具 盒体 外壳或类似壳体内的镇流器 路灯柱基座内的控制室被认定为一个壳体 整体式镇流器 此种镇流器是灯具的一个不可替换部件 不能与灯具分开来进行试验 基准镇流器 专为试验镇流器或筛选基准灯管而设计的镇流器 主要特点是在额定频率下具有稳定的电压一电流比 相对地不受电流 温度和周围环境变化的影响 17 高功率因数镇流器 GB Tl5144定义为线路功率因数达到0 85或0 85以上的镇流器 在0 85的数值中 己将电流波形畸变对功率因数的影响考虑在内 电源电压 供给灯和镇流器整个回路的电压 电源电流 供给灯和镇流器整个回路的电流 线路功率 在镇流器和额定电源电压和额定电源频率下 镇流器和灯的组合体所消耗的功率 线路功率因数 指镇流器和灯 一个或几只 组合体的功率因数 它等于线路有功功率与视在功率之比值 符号是入 视在功率等于真有效值电压与电流之积 总谐波含量 亦称总谐波畸变 总谐波畸变率或谐波总含量 它是各次谐波分量方均根值的总和 以基波为100 符号为THD 18 异常状态 指镇流器处于灯开路或灯不能启动等非正常状态 电子镇流器在异常状态下 其安全性应不受损害 预热启动 灯阴极被加热至电子发射温度后 灯才能触发启动 非预热启动 灯电极不需加热 利用高开路电压引起电极场发射使灯触发启动 基准灯 指适用于测试镇流器的灯 该灯与基准镇流器配套在规定条件下工作时 其电特性应接近有关灯标准中规定的标称值 整流效应 在荧光灯寿终时 由于一个阴极损坏或电子发射不足 引起电弧电流在连续半周期中经常不一致的效应 19 灯电流波峰系数 亦称灯电流波峰因数或灯电流波峰比 指灯电流峰值与方均根值之比值 频闪效应 指电光源的光通量随其外部或内部电压 电流及其频率而发生变化出现闪烁的现象 频闪会导致人的视觉出现疲劳 灯寿命 指灯燃点至 烧毁 或燃点至不符合标准规定的光通维持率要求时的累计时间 单位是小时 平均寿命 50 的灯失效时的寿命 灯的光通维持率达到标准规定要求井能继续燃点至50 的灯达到单只灯寿命时的累计时间 光通量 由辐射通量 e与标准光谱光视效率V 的乘积所导出的量 单位是流明 1m 符号为人 在明视觉时 光通量可用下式表示 Km V d 式中 Km在555nm处为6831m W 20 发 光强度 光源在包含给定方向上立体角元内发出的光通量与立体角元之比 符号为I 单位 坎德拉 cd 光效 即 发光效率 光源所发出的光通量与所消耗电功率之比 符号 单位 流明 瓦 Im w 显色指数 在特定条件下 物体用光源照明和用标准光源照明时 其颜色符合程度的量度 用数字表示其量值 它是被某光源照射的物体颜色还原好坏的定量描述 其数值越高越好 显色指数的符号是Ra 光 照度 指被照物体单位面积上所接受的光通量 单位是勒克斯 lx 符号是E 色温 全辐射体发出的辐射与所考虑的辐射的色品相同时 全辐射体的温度 符号 Tc 单位 开尔文 K 流明系数 荧光灯在与镇流器配套工作时的光输出与灯在基准镇流器配套工作的光输出之比 21 光通维持率 灯在规定的条件下燃点 灯在寿命周期内一特定时间的光通量与该灯的初始光通量之比 以百分数来表示 单端荧光灯 一种具有单灯头的装有内启动装置或使用外启动装置并连接在外电路上工作的荧光灯 自镇流荧光灯 含有灯头 镇流器和灯管 并使之为一体的荧光灯 这种灯在不损坏其结构时是不可拆卸的 22 二 电子镇流器的基本电路类型 核心部分为换流器 分为串联 并联两种 23 1 电压源串联谐振换流器半桥式串联谐振换流器 24