基于DSP的道路照明节电器的设计

1、大连交通大学硕士学位论文基于DSP的道路照明节电器的设计姓名：周剑申请学位级别：硕士专业：控制理论与控制工程指导教师：陈汝义20090613摘要摘要在道路照明系统中，由于电网电压波动较大，灯具经常工作在过载状态，消耗和浪费的电能很大。目前国内普遍的调压装置还是单纯的使用可控硅移相调压技术，将切割后的波形直接输出，由于可控硅的自身特性而使输出的正弦波产生损缺，含有大量的谐波，加快了照明系统中电缆的老化速度，并对路灯照明系统周围的通讯设备产生干扰，降低了照明系统运行的可靠性，也对电网造成了污染。放弃相控方案，取而代之以高频调制技术来解决此类电力公害问题己势在必行。本文首先介绍了照明节电的现状和意义

2、及目前国内外主要应用的节电技术，并指出了目前照明节能技术存在的弊端。为了解决这一问题，本文确定了应用全控型电子开关元件代替可控硅的交流斩波调压的控制方案来设计照明节电器，采用器件及专用驱动电路，开发研制基于斩波控制的调压节能控制装置。本文依据照明电压的控制需要，在论述了调压控制工作原理的基础上，设计了调压装置主电路，保护驱动电路及控制器硬件电路，提出了斩波调压控制算法及数据处理方法，同时基于的全数字式控制方法，结合高频脉宽调制信号，电压负反馈，数字控制，完成了调压电路的设计和控制系统的开发。系统软件的实现方法采用程序组态软件来编写，提高了程序的执行效率。本课题不但可以实现稳定的正弦输出电压，而

3、且用这种方法设计的大功率调压装置用于多盏路灯同时调光时，能够提高灯具的寿命和功率因数。本课题测试的样品为的高压钠灯，最终结果表明，课题达到了预期的效果关键词：交流调压；：；照明节电人迓交通人学：学硕卜产？，沦史，垂！，：；：；大连交通大学学位论文独创性声明本人声明所呈交的学位论文是本人在导师指导下进行的研究工作及取得的研究成果。尽我所知，除了文中特别加以标注和致谢及参考文献的地方外，论文中不包含他人或集体已经发表或撰写过的研究成果，也不包含为获得太蓬塞通太堂或其他教育机构的学位或证书而使用过的材料。与我一同工作的同志对本研究所做的任何贡献均已在论文中作了明确的说明并表示谢意。本人完全意识到本声

4、明的法律效力，申请学位论文与资料若有不实之处，由本人承担一切相关责任。学位论文作者签名：同匆日期：年月日大连交通大学学位论文版权使用授权书本学位论文作者完全了解太董塞通太堂有关保护知识产权及保留、使用学位论文的规定，即：研究生在校攻读学位期间论文工作的知识产权单位属太整銮通太堂：，本人保证毕业离校后，发表或使用论文工作成果时署名单位仍然为太董塞通太堂。学校有权保留并向国家有关部门或机构送交论文的复印件及其电子文档，允许论文被查阅和借阅。本人授权太整塞通太堂可以将学位论文的全部或部分内容编入有关数据库进行检索，可以采用影印、缩印或扫描等复制手段保存、汇编学位论文。（保密的学位论文在解密后应遵守此

5、规定）学位论文作者签名：蝴日期：年月日导师签名日期：学位论文作者毕业后去向：工作单位：大连一汽大众发动机厂通讯地址：大连开发区黄河中路号电子信箱：电话：邮编：第一章绪论第一章绪论课题背景（）照明用电的损耗：随着国家经济的快速发展，能源问题同益突出，目自仃普遍存在着能源使用效率很低，能源消耗居高不下的问题。电力资源十分紧缺，已经成为制约国家经济发展的重要瓶颈。掘统计，我国照明用电量己占总用电量的以上，已在实施的“中国绿色照明工程”明确指出，照明节电已经成为节约电能的一个重要方面。（）现有常用的照明灯具：现有常用照明灯具绝大部分是气体放电灯，主要有：日光灯、高压水银灯、会属卤化灯、高低压钠灯等等。

6、气体放电灯因其发光效率高而被广泛采用，但这些灯具在电能的利用上有着明显的缺陷，即功率因数很低，一般功率因数仅为。（）现有照明存在的问题：电能浪费大：深夜用电低谷时，电网电压会显著上升，一般可达以上，过高的电压会产生不必要的电费开支。气体放电灯的功率因数很低，如不采取措施，也会造成电能的很大浪费。灯具寿命短：气体放电灯的设计使用寿命一般只有几千小时，在电网电压频繁变化或过高的电压下，寿命就更短。照明方式弊病：公共照明常采用的隔盏关灯的省电方法，给治安及交通安全埋下了隐患，而且不能避免后半夜电网电压升高后，造成电能的浪费和对灯具寿命的减损。节电不省钱：很多用户采用节能型的光源，出现了“节电不省钱”

7、的不正常现象，原因是没能有效控制电压波动和浪涌瞬变以及谐波污染，使节能型光源的寿命大为缩短，故障频出。照明节电的依据（）现有电网供电情况：电力供电系统中为了避免送电过程中的线路损耗及用电高峰时造成的木端电压过低，往往都足高电压传输，特别是深夜用电低谷时，电网电压更高，高电压只会带来灯具的加速损坏和更高的电费支出，通过适当降低路灯两端电压，来达到节能以及延长灯具寿命的目的是可行的。（）灯具工作电压：气体放电灯只是在启动时需要较高的工作电压，而当灯币常点燃后适当降低并稳定供电电压，即可保持其常的照度。人近交通人。彤乏矿沦艾（）视觉的敏锐度：人的眼睛对照度的敏锐度小楚线性关系，而足对数父系。根据视觉

8、与光强的对视理论，光强降低，视觉仅降低，因此适当降低路丽照度对行人的影响并不是很大。（）气体放电灯的寿命：所有气体放电灯在使用自订期，其亮度都比设计值（寿命终止时的亮度）高出，当灯达到寿命终点时，其亮度正好达到目标设计值。根据这一特点，利用照明节电装置补偿灯的这一老化过程，在保证萨常亮度的情况下，可实现节电。如图所示，当施加在灯两端的二：作电压由额定值下降至时，照度变化不明显，功耗却显著减小，寿命也会延长很多，照明节电装置就是根据这个原理来工作的。；耋姗钙黔印（）图气体放电灯的照度、功耗、寿命与电压的关系曲线、课题研究的目的及意义正如前文所述，路灯建设不仅仅存在电能耗费过度的问题，电网电压波动

9、的冲击力也会对路灯及乜网中的其他设备都会造成影响，因此，路灯的节能控制技术已成为热门的研究课题。路灯是我团经济发展和国家建设中必需的用电设备，在我国的整体用电量所占比例巨大，如果通过节能装置对其进行有效控制，就能够降低电力损耗，达到节约能源，降低生产安装的成本，有助于：我国经济的快速发展。本文研究的路灯照明了电器是基于斩控式的调压方式，采用脉宽调制技术（），有效的调节路灯的端电压，控制路灯的照明亮度，改变了路灯在不同时段的耗电量，从第一章绪论而克服了过去相控式的很多缺点，可以提供几乎是纯正弦的电压波形，很大程度地降低了谐波对电网的污染，大大的改善了功率凶数，达到了节约电能的目的。课题的国内外研

10、究现状国外研究现状近年来，国际节电研究界提出了一种叫“在保证照明效果下点着灯节电”的新概念，这样的概念才是科学的，合理的，这是发达国家道路照明系统的重要设计思想。近年来，美国和同本照明节能技术集中在使用紧凑型荧光灯和荧光灯采用镇流器两个方面，两个国家中用新技术替换老产品的过程有点不同。年美国销售的镇流器中电子的占，而日本只有，而两个国家在销售紧凑型荧光灯占白炽灯的比例中，美国只占，日本占了。两个国家的省和地方都在立法，鼓励和普及活动这三方面做文章，旨在推动节能产品的广泛使用。一个国家的民众、经济和能源情况均有所区别，所以在节能措施上也有所差异。电费的高低是决定能效因素的首要考虑内容，同本电费在

11、发达国家中最贵，约为美国的倍，因此，在日本推进节能工作既早又容易，只要提供相应产品的信息就可以使他们购置节能产品，当然像税收上的一些鼓励政策也会起点作用，但远没有电费价格的驱动力。倘若有些消费者在推销采用节能产品时不那么积极的话，那么使用立法和宣传活动就能鼓励消费者购买节能产品，这就取决于采用的方式方法了，总之电费是起到推动国家节能产品使用的有力杠杆。国外的照明节能技术的发展具有以下特点：（）大力推动绿色照明，在光源的材料，使用规范上加以有效管理，出台了一系列的标准和管理要求，将照明节能推广到全民范围。（）不断提高功率器件性能要求，主要体现在镇流装置上技术提高。通过对镇流器技术改进柬提高照明设

12、备的功率因数。（）积极推广节能奖励政策，鼓励民众节能，节电，建立了完善有效的奖励机制。国内研究现状目自订我国市场上有多种路灯节能控制产品，能达到一定节能效果，但就功能和效果上还不能尽如人意，主要有以下几类情况：采用自耦变压器及磁饱和电抗器的降压技术，其不足在于反应速度较慢，用电高峰时电压降到非稳定区，容易造成灯光闪灭，不能自动调节，司时如果电压突然升高，则不能避免灯具受到市电的瞬时高压冲击，对灯具的保护能力较差，相对来说稳压功能较兹。针对磁饱和电抗器来说，除了上述不足外，人连交通人顺忙论艾其效率也普遍偏低，而采崩电子器件构成的町控硅设备，该设备主要采取简单的相控技术，足之处是，件易发热烧坏，由

13、：采用相控技术产生的谐波污染电网，使灯光及气体放电灯不停闪动，减损灯具寿命及相关附件的使用寿命，降低照明质量，不绿色环保，园家相关规定已明令禁止使用这种无功补偿技术没备引。一一个较为理想的照明节电装置一般应具备如下功能：（】）提自矿预热性能。灯的启动分为个过程，点火时不稳定的“辉光”放电和分钟后的“弧光”放电，“辉光”放电严重影响灯具寿命，为减少“辉光”放电时间，点灯后必须维持足够长时的额定预热电压，从而延长光源寿【。（）无级连续调节电压和稳压功能。避免灯具由于电压突变或高压冲击而造成灯具而造成火灯现象。（）绿色环保功能，照明节电装置本身不应产生谐波畸变，并对路灯电器产生的谐波具有抑制功能，不

14、对电网造成污染，同时能避免闪烁，眩光等光污染对人类的危害。照明供电系统电压偏高的危害随着我国电力工业的迅速发展，尤其是电网发电总功率的增加和城市照明供电质量的改善，长期以来困扰不少用电部门的供电电压偏低的状况得到了有效的改善，但随之而束的是部分区域也出现了供电电压偏高的现象，而且在电力供电供应输送过程中，为了避免送电过程中供电线路的损耗，电业部门会以较高的电压传送以确保用电设备达到额定电压，因此用户实际的承受电压会高于照明器具或设备的额定电压，尤其是在用电负荷中存在动力设备时，电网输出电压值往往高于额定值左右。由于供电系统在供电高峰期用电量较大，造成了末端用户的电压较低。为了保证在用电高峰时，

15、动力系统也能正常工作，变压器输出电压设计值要高于电器额定值，尤其是在电气照明系统中，经技术人员现场测试，发现深夜期日最高电压竟达到，其平均电压也为，已超过了行业部门关于照明电压不应超过额定电压（）的的基本要求，而照明电压的偏高也将给用电设备的正常工作带来诸多不利影响，其主要表现形式有如下几种：（）偏高的工作电压将直接影响灯泡和其他电器的使用寿命。在城市照明系统中部分电压偏高的区域，路灯的灯管和镇流器的损坏率与在电压正常的照明电路时相比明显偏高。偏高的工作电压对于质量低劣的电子镇流器节能灯产品的寿命影响更为明显。（）偏高的作电压叫样对电动机，变压器类的用电设备的使用寿命及工作性能带柬渚多不良影响

16、。对于电机类设备，由于其自身铁耗几乎与其工作电的平方成正比，第一誊绪论偏高的工作电，将使电机的损耗显著上升，电机发热严重，长时日工作将直接影响电机的正常使用寿命，同时还会使电机的运行噪声增加，整体工作效率下降；（）偏高的工作电压同样会导致输电线路的线损增加，加速线路老化。偏高的工作电压将使无功补偿柜中的电力电容器难以投入，还会使交流接触器的吸合线圈发热严重，运行噪声增加。课题的研究内容和研究方法针对路灯照明中常用的高压钠灯触发和运行电压的特点，在一定的允许范围内通过降低电压，降低耗电功率（相应降低照度）可以达到节能的效果。因此在本论文中采用了交流斩波调压的方式，这种方式是利用全控电力电子器件组

17、成双向开关，把输入到负载的征弦交流电压按一定规律周期性的接通关断，控制一个周期内的通断占空比，即可调节输出到负载端电压的有效值。这种方案能有效的降低电网的谐波污染，由于课题采用进行调光方式的闭环工作，这样既可以避免深夜的电网压升高对钠灯寿命的影响，又可以对高压钠灯工作的整个时段进行全自动控制。本章小结本章首先介绍了目前国内道路照明用电的状况，并提出路灯照明节能有着充分的理论依据。通过分析国内外的路灯节能技术手段以及阐明电网电压偏高的危害之后，针对传统的高压钠灯提出一种新颖的调压方案，将过去使用在风机，泵类调速等方面的交流斩波调压的方法应用到高压钠灯的调光场合，并采用现代电力电子器件代替传统的半

18、控型器件，应用高频技术来实现调压节能的目的，这种工作方式能有效的降低对电网的谐波污染，提高路灯的功率因数。人造乏亘人学，哥硕卜丫伊论文第二章的介绍和交流调压方式的分析绝缘栅双级型晶体管的介绍绝缘栅双极型晶体管是年代初功率半导体器件技术与工艺技术相结合而研制出的一种复合型器件。众所周知，构成的和各有其优缺点。属单极型器件，具有开关频率高，没有二次击穿现象，原件并联运行容易、控制功率小的优点，缺点是导通电阻大，耐压水平不容易提高；属于双极型器件，具有耐压水平高，电流大，导通电压低的特点，缺点是开关时间长，有二次击穿现象以及控制功率大。因此，兼具和优点的新型复合器件应运而生，具有耐压高，电流大，开关

19、频率高，导通电阻小，控制功率小等特点【】，并且随着技术的发展，其性能不断得到改善和提高，使得在大功率开关电源设备中的地位越来越重要，如，电焊机，电机驱动，特种工业电源等。下面就对的基本结构，工作原理，主要参数，特性做详细的介绍。的基本结构和工作原理绝缘栅双极型晶体管是由和组成复合全控型电压驱动式电力电子器件，结构剖面图如图（）所示【”，由图可知，是在功率的基础上发展起来的，两者结构十分相似，不同之处在于多一个层发射极，可形成结，并由此引出漏极，门极和源极与类似。从结构图可以看出，相当于一个由驱动的厚基区，其等效电路如图（）所示，图中的电阻是厚基区内的调制电阻，风是区的横向电阻，由和构成一个可控

20、硅结构，因而有电流擎柱效应。由结构图可知是以为主导元件，为驱动元件的达林顿结构。隧雪锚曩（）（）图的削面结构图和等效电路第：争的介，和交流调乐方式的分忻的开通和关断是由门极电瓜来控制的，门极施以电压时，内形成沟道，并为晶体管提供基极电流，从而使导通，在门极上施以负电压时，内的沟道消失，晶体管的基极电流被切断，即关断当为负时，结处于反向偏置状态，类似与反向偏置二极管，器件呈反向阻断状念。当为萨时，有两种可能：（）若门极电压小于开启电压，即时，则沟道不能形成，器件呈现阻断状态；（）若门极电压大于开启电压，即时，绝缘门极下面的沟道形成，区的电子通过沟道进入漂移区，漂移到结，此时结是下向偏置，也向区注

21、入空穴，从而在区产生电导调制，使器件正向导通。在器件导通之后，若将门极突然电压突然减至零，则沟道消失，通过沟道的电子电流为零，使漏极电流有所突降，但由于区注入了大量的电子，空穴对，因而漏极电流不会马上为零，而出现一个拖尾时间引。基本特性由结构图可知，相当于由驱动的，驱动特性与的驱动特性类似，属于电压控制型器件，工作的可靠性与驱动电路有很大的关系，驱动电路受其结构，栅极特性，栅射特性等因素影响，正确了解其特性是设计驱动保护电路的关键。的静态特性包括转移特性，输出特性，通态特性和栅极特性，动态特性包括开通特性和关断特性。的转移特性图所示为的转移特性【，它描述的是集电极电流与栅射极电压之问的关系。开

22、启电压）是能实现电导调制而导通的最低栅射电压。通常、的值为（摄氏度），（）随温度升高而略有下降，温度每升高度，其值就下降左右。加在栅射极问的最高电压由流过集电极的最大电流所限定，一般栅射极电压的最佳值墩右。近交通人。硕：声论艾蜀图的转移特性的输出特性图所示为的输出特性【，它描述的是以栅射极电压为参考变量时，集电极电流与集射极电压之间的关系。的输出特性分为三个区域：正向阻断区，有源区和饱和区。输出电流由栅射极电压控制，栅射极电压越大，输出电流越大。在电力电子电路中，工作在开关状态，因而是在正向阻断区和饱和区之间来回转换。，饱和区一有海区反向阻断区图的输出特性第：幸的介雪“交流调乐方式的分析的通态

23、特性（）通态压降：随着技术的发展，的通念压降越来越小，从而使其电流密度越来越高，但是必须注意，厂家给出的器件的通态饱和压降是有一定条件的。在实际应用中是一个变量，其值与集电极电流，器件结温以及栅极电压有关，如图所示，其在小电流范围内温度系数为负，在大电流范围内温度系数为正的特性使得容易并联运行。（）通态电流：器件外壳温度为环境温度时的最大连续集电极电流，即时的电流。在实际应用中，器件的通流能力取决于最终器件结温是否超过器件所允许的最大结温。图所示为与器件外壳温度的关系曲线，不考虑接触电阻，则接到环境的热阻为：，纳尺晴尺。一（乙一瓦）只一（尺尺晴。）只乙（）（）因此器件通流能力与器件热阻，散热器

24、热阻，功耗以及环境温度有关，不能简单地定义模块能通过多大的电流。如果在设计中选择了一个开关速度快，通态压降小，芯片面积大的模块，让他在较小的电流下运行，单纯从额定电流的角度看，似乎蛋较大，但你将得到同样的结温下，低的功率损耗和小的散热器体积，或同样的散热器下，热的运行温度和高的可靠性。（。，一：，：。岫（）图与，的关系，人造交通人；：！。：硕卜丫汀论艾吲加一一，（）图与外壳温度的关系的栅极特性图所示为的开关等效电路。其中考虑了的栅射极间电容，栅集极问电容，发射极回路中存在的漏感，栅极串联电阻等分布参数，这些参数对的丌关特性和安全使用都会产生较大的影响。，匕。图的开荚等效电路从结构上看，的栅极是

25、通过一层氧化膜与射极实现电隔离的，该氧化层很薄，其矗穿电压一般为引，凶此常发牛栅极击穿而使失效的情况。这种故障具有一定的隐蔽性，而在实际应用中，表面，卜看来栅极的驱动电往保证了栅极没第：一节的介纠，卜自！交流凋方式的分忻有超过其最大额定电压，但栅极连线的寄生电感和栅集极电容祸合会产生使氧化层损坏的振荡电压。因此，通常采用绞线束传送驱动信号以减小连线电感；另外，可在栅极连线中串联小阻值电阻以抑制不希望的振荡电压；在栅射极问并联反串联的稳压管和旁路电阻也是吸收栅极过电压，防止栅极击穿的有效措施。在实际应用中我们还注意到，栅极驱动电压的幅值对栅极驱动电压波形也有较大的影响。正栅极电压决定着的饱和导通

26、压降，随着讵栅极驱动电压的增加，饱和导通压降减小。由于饱和导通压降是使发热的主要损耗之一，因此必须尽量减小以获得较高的运行效率，因此栅极驱动电压为，又因为过高，容易因栅极振荡电压造成栅极击穿，因此栅极驱动电压一般取。关断时，给其栅射极施加一定的负偏压，有利于提高装置的抗干扰能力，对提高关断时能承受的电压上升率也有较大的作用，栅射极问所加的负偏压通常取。的开通特性在开通过程中，的集电极电流受栅极与发射极之间的电压控制。，一一二图理想的开通过程先讨论在理想条件下的波形，即直流回路没有电感，二一：极管没有恢复电荷。理想波形如图所示。在刻通过串联电阻加入门极电压，丌始七升，对栅射极电容充电。当的栅射极

27、电压超过阀值时，集电极电流开始流动，集电极电流上升的速度与栅射极电压上升速度有关，同时二极管电流下降，二极管与综合的电流等于输出电流。在至的时内，二极管中的电流下降，但是二极管仍然处于讵向导通状态，二极管两端的电压仍然保持向导通的电平，也就是说，全部直流电压仍然作用在：，而同时承受着逐渐增加的电流，结果使得此期问内的瞬时人迕交通人：硼！“孑：何论文功耗很夫。时刻，输出电流转剑，同时二极管电流接近于零，二二极管）始承受反向电瓜，在与之、日，二级管电压丌始上升，而集射电脏对应卜降。电在时刻达到最小，此时：关过程转换完毕。；卜一。一一，卜，一一一，一二。一。，一一，一一。一“（）图实际开通过程图（）

28、所示为实际的开通波形，考虑直流回路中的电感和二极管反向恢复效应，电路如图（）所示，在时刻，电流开始上升，电流的变化在直流回路电感两端产生一个电压，的电压开始下降。的下降使得电流通过栅集极电容流动，这个电流从栅极电路中抽出，减弱了在栅射极电容上的充电电流，从而使的上升速度下降，同时也减小了的上升速率。与前面的情况相同，在时刻，二极管电流为零，但是现在考虑到二极管需要反向恢复时间，不能够立即承受反向电压，二极管开始从直流电源中抽取反向恢复电流，因此，的电流超出了输出电流。在时刻，的电流等与输出电流和二极管反向恢复电流峰值之和，此时二极管丌始获得反向阻断能力，反向电流开始下降，续流二极管两端电压的上

29、升引起迅速下降，在该时刻内，能量耗散在和二极管上，这个负的通过耦合一个从栅集极的电流，引起栅射极电压的瞬问降落。在时刻前，由于电路分布电感和电容的存在，引起一些震荡，在时刻，由于集电极电压趋于稳定，栅射极电压刚好使处于临界饱和导通状态，于栅极输出稳定电压而且保持不变，因此通过的驱动电流是恒定的，这个电流流过密勒电容，在此段下降，集电极电压下降等于。当接近完全导通状态时，迅速减小，在时刻自订，卜二在很低的集射极电压条件下，以二阶或三阶的曲线速率增加，一一旦达到稳定值，第：争的介纠和交流凋乐方式的分忻减小到零，此时门极驱动电流恢复对栅射极电容充电，而且上升到门极驱动电压，这个栅极电压上升到，为完全

30、导通的标志。减小栅极驱动电流不仅仪减小集电极电流上升速率，而且使得集电极电，臣较慢的降低，两者均导致较高的丌通损耗。的擎柱效应由结构图可以看出，结构中寄生着四层结构，相当于体内存在一个寄生晶体管，如等效电路所示，在晶体管的栅射极之间并有一个体区扩展电阻，型体内的横向空穴电流在此电阻上会产生一定的电压降，对基极来说，相当于一个正向偏置电压。在规定的集电极电流范围内，上的电压不大，上的电压不大，晶体管不起任何作用。当增大到一定程度时，该正向偏置电压足以使晶体管开通，进而使和晶体管处于饱和状态。于是，寄生晶体管开通，门极失去控制作用，这就是所谓的“擎住效应。发生擎住效应后，集电极电流增大，造成过高的

31、功耗，导致器件损坏。集电极通态电流连续值超过规定值而产生的擎住效应为“静态擎住效应”。在故障关断的过程中，由于电流下降得太快，集射极电压上升，！很大，在内部产生较大的位移电流。当该电流流过体区扩展电阻时，可以产生足以使晶体管丌通的正向偏置电压，造成寄生晶体管饱和导通，形成“动态擎住效应”，使失效。的安全工作区安全工作区反映了一个晶体管同时承受电压和电流的能力。根据最大集电极电流决定）可以确定在导通工作状态的参数极限范围，即证向偏置安全工作区【）；根据最大集电极电流，最大集射极间电压。），如图、所示。（为避免动态擎住效应而设定），最大集射极间电压和最大集电极功耗（最高允许结温所（和最大允许电压上

32、升率可以确定在阻断工作状念下的参数极限范围，即反向偏置安全工作（人迕交通人挪！何沦丈图止向偏置图反向偏萱的主要参数的主要参数包括：电压、电流、丌关时问、工作频率、功率损耗以及温度等【】【。（）电压参数栅射极短路时的最大集射极直流电压栅极丌路时允许的最大集射极直流电胍集一射极饱和电觚（）：饱和导通并流过额定电流时的集射极电压：第：搴的介宝“和交流凋胝万式的分析栅极丌启电压（）：在规定的集电极电流和集射极电压条件下的栅射极电压，通常指能使导通的最小电压；绝缘电压：外壳与管芯绝缘的模块，在其三个电极完全短路的情况下，三个电极与冷却体接触面问能容许的正弦波最高绝缘电压，一般指交流有效值；集射极反向电压

33、：集成有续流二极管的，在二极管处于导通状态时，在集射极间测得的二极管向压降。（）电流参数集电极额定电流：在额定测试温度下，所允许的集电极最大直流电流。实际上，一般应选用实际使用的平均电流，（）；集电极的反向电流：当内部集成有续流二极管时，额定测试温度下，所允许的集电极最大直流电流；冲峰值电流；集射极短路时的栅极漏电流：在集射极短路条件下，在棚射极间加额定电压时的栅极漏电流：。集电极脉冲峰值电流：在一定脉冲宽度工作时，的集电极允许的最大脉栅射极短路时的集射极漏电流：将栅射极短路，在集射极间加额定电压时的集电极漏电流。（）最大功耗：在壳温为的条件下，开关所允许的最大的并且不会导致其自身损坏的功率损

34、耗。（）时间参数：的时问参数有开通延迟时间、关断延迟时间、上升时间和下降时间。（）最高工作频率缸：对应开通时间和关断时，额定工作电流且结温不超过允许值所能使用的最高丌关频率。（）结温：工作时，导致其自身不被损坏所允许的最高结温。（）贮存温度。：在无电气负载且不使其性能下降的条件下，的保存或运输所允许的温度范围。在选择器件额定值时可参考以下经验：电压额定使用值。在最恶劣条件下（包括浪涌电压），电压使用值为额定值的或更小。电流额定使用值。在最恶劣条件下（包括浪涌电流），电流使用值为额定值的或更小。人迎交通人。：乏硕“何沦文功率损耗额定使用值。在最恶劣条件卜（包括浪涌或环境温度），功率损耗使用值为额

35、定的或更小，散热条件对此影响极大。结温。要充分注意结温对额定参数值的影响，一般应选取在时的参数值作为设计依据。对于要求高可靠性的应用场合，器件的实际使用值仅为额定值的。通常，的额定电压和额定电流可以这样选择：（）承受的反向峰值电压（）考虑到倍的安全系数，可选的电压为。（）导通时承受的峰值电流，术（）额定电流按供电电压、额定功率容量节电器计算，选用的型号为公司的。交流调压方案的分析通过第一章的分析，本课题所要设计的节电器的宗旨就是要合理的调节路灯两端的电压，在不影响正常照明的情况下达到最大限度节能的目的，所以通俗的讲，节电器本质上其实就是一个交流调压装置，根据电网供电状况的变化，相应的调节路灯两

36、端的电压，减少路灯的用电损耗，使其始终工作在最合适的状态。通常的调压方式有交流相控调压和交流斩波调压。由于可控硅晶闸管不消耗铜铁材料，体积小，价格便宜，控制方便，成为交流调压的主要形式，但由于输出电压以非正弦输出，因此采用晶闸管相控降压时，产生的大量谐波会对公共电网造成很大的危害，而交流斩控调压采用全控器件和脉宽调制技术可极大地减少谐波，目前证得到广泛应用【。国内市场上的开关稳压器类产品一般采用相控交流交流变换器加隔离升压变压器结构，由于采用了各周期相控技术，其响应时问可以小于一个电网电压周期，但其输出电压和电流的谐波含量较高，需要较大容量的滤波环节，并且路灯的功率因数较低。从国内外的研究现状

37、来看，高性能丌关型交流电口调节装置主要采用单位功率因数变换器、串联电压源和交流斩波等方案。采用串联电压源方式的交流电压驱动器采用串联电压源方式的串联型交流电压调节器丁采用交流斩波器或逆变器，如图所示，三相变压器的：二次绕组串联于电源和负载之间，相当于串联一个补偿电源。如果仅消除电源的负序电压或电压瞬时波动，逆变器直流环节可以采用电容，补偿装置第：擎的介乡“和交流涮，力。式的分忻不必长时提供有功功率，如果调节电源电压序分量的长时丑变化，则需要附加独立的直流电源。交流电源串联变压器：一一，。一一叫二，、，。：负载逆变器图采圳逆变器的串联型电压调节器结构图采用单位功率因数变换器的交流电压调节器单位功

38、率因数变换器是由整流器和逆变器构成的变换器，其能量可以双向流动，如图所示，根据中间环节储能元件可以分为电流型（电抗器储能）和电压型（电容器储能两种。此种装置成本高，控制策略复杂，适用于需要进行变频电源的负载。！。一！一。一：一一一：广薹、一一卜一电源蓍一。，：曩一絮一，。一，、输入滤波。一整流器直流环节煎变器图双变换器主电路结构图人造交通人学御口！浮位论艾将双变换器的整流器和逆变器综合焚计，可以构成减少：天元件的一柏乜压型双变换器引，如图所示，即使如此，还需要大容量的中问电容器以提高中间环节的性能，成本仍然较高。”：一一！交流。电源负。载竺，：一、一：。一一。：！图单位功率冈数变换器上电路结构

39、图采用斩波方式的交流电压调节器丌关型交流电压调节器产品最初主要采用可控硅晶闸管元件，应用相位控制技术，随着全控型器件和技术的广泛应用，人们提出了采用交流斩波方式的交流电压调节器，其主电路结构如图所示，采用个全控型功率开关，而且开关和的通断为互补关系，旁路续流通路有三个旁路电容，保证在前向通路和续流通路开关切换日的死区时间罩有连续的能量通路。采用交流斩波方式的交流电压调节器直接联结于交流电源与负载之间，电压调节装置的容量一般大于负载容量，功率开关元件的容量也比较大，因而适用于改善中小容量用电设备的供电条件。交流控制器交流电源旁电图斩波方式交流乜爪调，器电路结构图第：章的介纠俑交流调眼力式的分忻将

40、三种调压方法的主要特点归纳如一卜，参见表：表二种交流电压调壮方案的主要特点对比调压方案功率开芙元件乜路结构装置容鼙适用范围串联电压源方式数目较多，开关应力小，容繁小比较复杂，需要串联变压器比较小适用丁较大容量负载适用丁中小单位功率因数数目较多，开关应力大，容量大复杂，需要两个逆变器大下负载容量容量，需要变频电源的负载变换器方式交流斩波方式数目较少，开关应力大，容鼙大数目较少，开关应力火，容量人大于负载容量适用丁中小容量负载交流调压方案的选择通过对道路照明现状的分析，很显然，要提高路灯光效利用率，降低路灯的电能消耗，采用调压控制是最科学，最有效的方法，应用全控器件和脉宽调制技术的有许多优势，这些优势包括电压电流输出波形的正弦性，功率因数高，产生的谐波较少等等。由于路灯照明系统采用的是交流电压供电，而在上述各交流调压方法中，耐压高的二极管体积大，价格高，不适合装置的研制。基于对以上各交流调压方案的分析，以及在考虑调压装置的节