电力电子技术在绿色照明电路中应用

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1、-中国石油大学华东现代远程教育毕业设计论文题目：电力电子技术在绿色照明电路中的应用学习中心： 信息工程专修学院奥鹏学习中心 年级专业： 0409级 电气工程及自动化 学生： 文虎 学 号： 0451480045 指导教师： 亚军 职 称： 讲师 导师单位： 信息工程专修学院 中国石油大学华东远程与继续教育学院论文完成时间： 年 月 日中国石油大学华东现代远程教育毕业设计论文任务书发给学员文虎1设计(论文)题目：电力电子技术在绿色照明电路中的应用2学生完成设计(论文)期限：年月日至年月日3设计(论文)课题要求：当今的中国以及全世界能源已经成为了最严峻的问题，所以我从电力电子技术方面考虑绿色照明，

2、以及他的控制到达节能的目的。通过介绍电力电子器件的工作原理和各种照明电路中的应用。再次介绍了智能照明控制采用调光模块，通过灯光的调光在不同使用场合产生不同的灯光效果，营造出不同的舒适的视觉气氛。4实验局部要求容：在学校规定的时间，利用电力电子技术知识通过实验方法验证了不同照明电路的应用。电子镇流器在节能电路中的工作原理和智能照明控制系统的应用。5文献查阅：1采芹.中国火灾大典.：科学技术，19972春镐.防火手册. ：科技， 19913中国消防协会.建筑部装修防火研讨班论文集.：中国方案， 1995 6发 出 日 期：年月日7学员完成日期：年月日指导教师签名：学 生 签 名：. z-摘 要自本

3、世纪五十年代未第一只晶闸管问世以来，电力电子技术开场登上电气传动技术舞台，以此为根底开发的可控硅整流装置，是电气传动领域的一次革命，使电能的变换和控制从 旋转变流机组和静止离子变流器进入由电力电子器件构成的变流器，这标志着电力电子 的诞生。进入70年代晶闸管开场形成由低电压小电流到高电压大电流的系列产品，普通 晶闸管不能自关断的半控型器件，被称为第一代电力电子器件。随着电力电子技术和制造工艺水平的不断提高，电力电子器件在容易和类型等方面得到了很大开展随着经济的不断开展。现在能源短缺已经成为当今社会主要问题。如何找到一种节能元件能够节能，成为首选。电力电子技术是应用于电力领域的电子技术,使用电力

4、电子器件对电能进展变换和控制的技术。本文通过介绍电子镇流器在节能电路中的工作原理和智能照明控制系统的应用。从而到达了节能的目的。关键词: 电力电子技术 , 绿色照明,电子镇流器 ,. z-目 录摘要I目录II第1章前言1第2章电子镇流器的工作原理22.1、高频交流电子镇流22.2、常用高频交流电子镇流器电路与改良4单级半桥谐振式4双级谐振式高频交流电子镇流器5无源功率因数校正6常用高频交流电子镇流器调光62.3、单级高性能、高功率因数高频交流电子镇流器10高功率因数、低电磁幅射、具有宽调光围的电子镇流器10一种改良电荷泵功率因数校正CPPFC的电子镇流器10一种用于紧凑型荧光灯的新型自激E类电

5、子镇流器11一种改良单级电子镇流器起动特性的新方法11采用反激推挽集成变换器的电子镇流器12基于单级高功率因数的电子镇流器12一种新型单级恒功率高功率因数电子镇流器12基于反激变换器的单级高功率因数电子镇流器13第3章智能照明控制系统的应用133.1实现照明控制智能化143.3 可观的节能效果153.4提高管理水平，减少维护费用153.5智能照明控制系统的重要性153.6智能照明控制系统的优点17第4章结论18致20参考文献21. z-第1章 前 言目前，我国电力工业开展速度很快，但是电力供给缺乏和用电效率低的状况依然比拟严峻，这在今后相当一段时期将继续存在。推行终端节电技术节约电能，是改善电

6、力负荷紧状况的主要途径。我国照明用电量约占总发电量的10%左右，且以低效照明为主，是终端节电的主要对象之一。照明用电大都属于峰时用电，因此，照明节电具有节约电量和缓和顶峰用电的双重作用。同时，我国用电浪费和电耗高的问题相当严重，是造成企业经济效益不高和污染环境的主要因素，如1995年全国电厂二氧化硫的排放量占全国总排放量的1/3，所以照明节电对提高企业经济效益、保护环境也具有重要意义。民用荧光灯(日光灯)交流电子镇流器在20世纪的70年代就开场了研究，到80年代就有许多企业投入了生产，但其质量的可靠性和稳定性在当时确实令人生畏。到90年代，随着国外用于电子镇流器的专用功率开关器件和控制集成电路

7、(IC)新器件的不断出现，我国引进了如APFC技术。这才使得日光灯电子镇流器质量可靠性和稳定性有了技术上的突破。目前在日光灯中，电子镇流器几乎全部取代了电感镇流器。同时，电子镇流器光效高、功耗低、重量轻、无噪声、无频闪和提高荧光灯使用寿命等优点更显突出。“日光灯下看书会影响视力已成为过时的常识。绿色照明产业在世界的兴起使得电子镇流器倍受青睐。相关企业都看准了电子镇流器中蕴藏着的巨大商机。在民用荧光灯的交流电子镇流器取得突破性进展的同时，一些企业对我国道路上的高压钠灯所潜藏的节能潜力大为关注。据统计，假设将全国高压气体放电灯都换上电子镇流器，全国全年可节电246亿千瓦时，可解决目前全国1/3的电

8、力缺口。第2章 电子镇流器的工作原理2.1高频交流电子镇流由于气体放电灯如荧光灯、霓虹灯、卤素灯、金卤灯等是一种负阻性电光源(特性曲线如图1所示)要使其正常稳定工作，需加一个限流装置。这个限流装置叫做镇流器。目前气体放电灯使用的镇流器有两种：1电感式镇流器；2高频交流电子镇流器。由于电感式镇流器工作在市电频率，体积大、笨重，还需消耗大量铜和硅钢等金属材料，散热困难、效率低、有频闪，所以现在一些电光源界的科技工作者纷纷寻找新的镇流方法，而高频交流电子镇流器就是一种有效方法。电子镇流器采用高频开关变换电子线路的方法实现镇流，具有无频闪、效率高、体积小、重量轻、可调光，不使用大量铜材和硅钢材料的特点

9、，所以自20世纪70年代以来，高频交流电子镇流器一问世，由于它的体积小、发光效率高、无频闪效应，适应供电电压围宽、节能的一系列优点，受到了用户的欢送。据统计，世界上照明用电占了世界上产生的总电量的1/4，如仅将现用的200亿只灯泡中的50亿只换成节能的电子镇流灯泡，就可节省200GW的电能，从而少建几十个电站。由于高频交流电子镇流器节能和巨大的市场潜力，进入20世纪90年代后，各种气体放电照明灯广泛采用高频电子镇流器，形成一个“绿色照明的新兴产业。“绿色照明是90年代初国际上对节约电能、保护环境照明系统的形象说法。美、英、法、日等主要兴旺国家和局部开展中国家先后制定了绿色照明的方案，并已经取得

10、明显效果。事实上，照明的质量和水平已成为衡量社会现代化的一个重要标志，成为人类社会可持续开展的一项重要标志。目前，我国已成为照明器具的生产大国，现有照明器具生产企业1000家，电光源产品有60多个门类3500多个品种规格，灯具产品30多个门类500多个品种规格。我国照明节能大有潜力可挖。目前，荧光灯、稀土三色紧凑型荧光灯已生产出适合家用的H、双H、O、D、双D、SL型等多种产品。这种灯与照度一样的管型荧光灯相比约节电27%，与白炽灯相比，可节电70%。2001年，按每户仅用一只节能灯计算，全国4亿只节能灯就可节电2000万千瓦电力，投资只需120亿元，而要生产2000万千瓦的电力，即需投资50

11、0亿元。所以在我国照明节能是一项很重要的课题。目前，世界上一些著名的大专院校、科研院所、公司都投入了较大的力量进展高频交流电子镇流器的科研开发、生产。如美国弗吉尼亚大学功率电子研究中心VPEC，泽元教授领导的科研中心每年都有相关论文和实验报告在IEEE功率电子学学刊刊出，并提出了如高频能量反应、采用电荷泵功率因数校正的电子镇流器等概念，美国加州理工大学UCT的S.CUK教授关于单级高功率因数电子镇流器，一种用于紧凑型荧光灯的E类电子镇流器，西班牙、巴西、我国和地区的一些著名高等院校、科研院所、公司都投入了一些高水平的科研人员进展开发。同时，国一些著名科研院所、大学也投入了较大力量进展科研开发。

12、这点可从国相关科技文献看出。勿容置疑的是我国是世界上电子镇流器的一个生产大国，我国有较多的公司、企业从事这种“绿色电光源产品的生产。特别是自20世纪80年代末、90年代初，IEC9281990、GB151431994?管形荧光灯用交流电子镇流器一般要求和平安要求?及IEC9291990、GB/T15144?管形荧光灯用交流电子镇流器的性能要求?等技术标准相继公布与实施，使交流电子镇流器的研究、开发、生产有了统一技术规。由于高频交流电子镇流器要求体积小、造价低，并且对电磁辐射干扰、输入功率因数、波峰因数、可靠性等技术指标严格，所以要做出一个满足高性能、低价格、体积小、低电磁辐射干扰，使用平安可靠

13、的高频交流电子镇流器并非件易事，所以往往让人感到：看似简单的一个电子产品，但是技术含量很高，是一个涉及电路拓扑、高频电子变换、谐振开关ZVS、ZCS、LC串并联谐振、功率因数校正、电磁干扰抑制EMC、EMI、信号传感、采集和控制、电子元器件、电光源器件等电力电子技术的方方面面。同时，如何测量高频交流电子镇流器的技术参数，如功率、高频谐波成分、效率、电磁辐射干扰EMI，也是高频交流电子镇流器的研究热点。实践证明，要做出一只高性能的高频交流电子镇流器，还需对它的负载-灯的技术特性、灯对电源的技术要求有所了解，否则要做出高性能的高频交流电子镇流器是不现实的。由于对电网供电质量的要求不断提高，国际电工

14、技术委员会1982年分别制定了IEC555-2?家用设备及类似电器设备对供电系统的干扰?标准，和IEC1000?电磁兼容性标准?，分别对相关电器设备的功率、谐波成分、电磁辐射干扰等技术指标做出了要求，对高频交流电子镇流器而言也相应增加了电路的设计难度和制造难度。2.2常用高频交流电子镇流器电路与改良单级半桥谐振式由于半桥谐振式逆变电路工作可靠，对开关管耐压要求较低，所以采用半桥谐振式逆变电路为灯负载供电的功率变换电路使用最为广泛。它主要由：交流市电供电整流电路滤波、启动电路、串联谐振高频逆变电路、保护电路、灯负载几局部组成。这是一个典型的、自激振荡、自启动的LC串联谐振半桥逆变的高频交流电子镇

15、流器电路，谐振主要由L、C3、C4完成，利用谐振时C4上的高频电压点亮灯负载，当灯负载电流发生变化时，会影响谐振回路Q值，从而影响谐振电容C4上的谐振电压，来实现稳定灯负载电流的作用。由于这种电路采用元件少、造价低，所以目前国市场上见到的高频交流电子镇流器大多采用类似的这种电路。但这种电路存在以下缺点：1无灯丝预热功能，易产生灯丝电极溅射作用，而降低灯丝的使用寿命，使用时间一长易造成灯管一端发黑的现象；2由于采用市电整流后直接给半桥逆变级供电，所以会产生很强的高次谐波干扰，降低交流市电输入侧的功率因数，并降低电源供电效率,采用这种电路的高频交流电子镇流器大量使用时，会造成三相四线供电电网的地电位偏移，因而造成用电设备的损坏；3由于半桥逆变级工作在高频开关逆变状态，所以产生的高次谐波，会产生相应的电