中小功率高强度气体放电灯电子镇流技术研究

论文摘要

高强度气体放电(High Intensity Discharge, HID)灯是一种绿色电光源,具有光效高、显色好、寿命长等优点,已成为绿色照明工程中的重要组成部分。电子镇流器作为HID灯的配套附件,其性能和价格已成为阻碍HID灯推广的重要因素。因此,研究高性能、低成本的HID灯电子镇流技术,对促进绿色照明工程的发展具有重要意义。本文简要介绍了HID灯的工作原理、电特性以及相关镇流技术,研究了HID灯对电子镇流器的设计要求,深入分析了电子镇流器的基础电路,设计了电子镇流器的启动电路和辅助直流电源电路。本文研究的中小功率HID灯电子镇流器采用两级拓扑结构,前级为有源功率因数校正(APFC)电路,后级为高频逆变电路,前级和后级控制电路都是采用PWM控制技术。在前级APFC电路中,完成了100W/385V的临界导电模式APFC电路设计,仿真和实验结果均达到了设计要求。分析了峰值电流型APFC电路工作在临界导电模式下的谐波问题,并针对其工作原理,引入了参数微扰方法用来降低谐波、提高线路功率因数。通过Saber软件仿真分析,验证了方法的可行性。在后级高频逆变电路中,分析了HID灯声谐振产生的原因及抑制方法,引入了频谱分散技术,完成了声谐振抑制电路的设计。仿真分析和实验结果表明,PWM输出脉冲的谐波频率被分散到了更宽的范围,得到了幅值大幅降低的连续频谱,避免了声谐振的产生。结果表明,前级APFC电路采用参数微扰方法,能够提高输入功率因数；后级高频逆变电路应用频谱分散技术,能够抑制声谐振的产生。参数微扰方法和频谱分散技术在HID灯电子镇流技术中的应用,达到了高性能、低成本的HID灯电子镇流器设计目标。

论文目录

• 摘要
• ABSTRACT
• 第一章 绪论
• 1.1 课题研究背景
• 1.2 课题研究意义
• 1.3 国内外研究现状
• 1.4 课题主要研究内容
• 第二章 高强度气体放电灯及电子镇流技术
• 2.1 高强度气体放电灯简介
• 2.1.1 高强度气体放电灯的分类
• 2.1.2 高强度气体放电灯的工作原理
• 2.1.3 高强度气体放电灯镇流技术
• 2.2 高强度气体放电灯电子镇流器
• 2.2.1 高强度气体放电灯对电子镇流器的基本要求
• 2.2.2 高强度气体放电灯电子镇流器基本结构
• 2.3 本章小结
• 第三章 两级式HID灯电子镇流器基础电路设计
• 3.1 前级AC/DC电路设计
• 3.1.1 电磁干扰滤波器电路
• 3.1.2 整流滤波电路
• 3.1.3 功率因数校正电路
• 3.2 后级DC/AC逆变电路设计
• 3.3 辅助电路设计
• 3.3.1 启动电路
• 3.3.2 辅助直流电源电路
• 3.4 本章小结
• 第四章 有源功率因数校正电路设计及参数微扰
• 4.1 有源功率因数校正电路的基本类型及特点
• 4.2 临界模式Boost型APFC电路结构与工作原理
• 4.3 临界模式有源功率因数校正电路设计
• 4.3.1 电路设计
• 4.3.2 仿真分析
• 4.3.3 实验分析
• 4.4 参数微扰功率因数校正方法研究
• 4.4.1 参数微扰法简介
• 4.4.2 参数微扰功率因数校正电路设计
• 4.4.3 仿真分析
• 4.5 本章小结
• 第五章 基于频谱分散的高频逆变电路设计
• 5.1 声谐振现象及其抑制
• 5.2 频谱分散技术
• 5.2.1 周期性PWM脉冲信号频谱
• 5.2.2 频率调制的PWM脉冲信号频谱
• 5.3 频谱分散电路设计
• 5.3.1 电路设计
• 5.3.2 仿真分析
• 5.3.3 实验分析
• 5.4 本章小结
• 第六章 结论
• 致谢
• 参考文献
• 攻读硕士学位期间发表的论文
• 详细摘要