单级高功率因数调光式荧光灯电子镇流器设计

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1、单级高功率因数调光式荧光灯电子镇流器设计

2、第1内容加载中...摘要：提出了一种调光式荧光灯电子镇流器的设计方法。基于该方法设计了一种能调光的高功率因数的电子镇流器。采用荧光灯PSPICE模型做仿真验证，结果表明方案和参数设计合理，调光性能优良。关键词：调光；电子镇流器；功率因数校正DesignofaHighPomingBallastLIYan,ZHENGYing-nanAbstract:Aelectronicdimmingballastdesignmethodispresented,basedonthismethod,akindofhighpomingballastiscarriedou

3、t.AfluorescentlampPSPICEmodelisutilizedfortheelectronicballastsimulationtoverifythevalidityofthedesign,andtheeffectofdimmingisgood.Keyming;Electronicballast;PFC　1引言近年来，高频荧光灯电子镇流器以其高效、体积小、重量轻、无频闪、灯寿命长等优点而逐渐为人们所接受。我国对电子镇流器的研究和发展是在上世纪80年代末到90年代初。在初期，很多厂家为了节约成本，选用的拓扑结构较简单，性能指标往往无法达到国家标准，而且极易损坏，这无疑给电子

4、镇流器的普及造成了更多障碍。目前,一些人直接套用国外先进的电路拓扑，致使设计方法纷繁复杂，甚至有些根本不适于在220V/50Hz电网下工作。随着节能问题越来越受到关注，高性能的荧光灯电子镇流器需要增加调光功能，在不必要满功率输出的场合，降低输出功率，不仅节能，延长灯的使用寿命，而且还能起到变换视觉效果的目的。因此,研究出高性能、更贴近灯特性、且功能齐全的电子镇流器迫在眉睫。2设计要点2．1概述调光功能实际上是指具有调节灯上的输出功率的功能。当照明装置并不需要满功率输出时，研究表明，应用调光系统可节能50％。在传统的无调光系统镇流器设计中，由于灯在高频下且稳定工作时，输出功率也恒定，可以近

5、似认为灯是定常电阻。当电网电压波动，或由于其它原因使灯电流、灯电压发生变化，即灯电压、灯电流RMS值及灯功率发生改变时，只要通过闭环控制就可以使灯稳定地工作在额定点附近，灯电阻就不会发生很大的变化。然而，在调光工作模式下设计变得复杂了，如果仍然把灯等效成纯阻性负载，会产生相当大的偏差，因为在不同的调光等级，荧光灯所表现出的负阻特性是不同的。因此设计调光式电子镇流器不能用简单的电阻负载来等效灯。近年来，由于采用计算机辅助设计使电力电子装置设计过程大大简化，并且可以得到更多的电路工作信息。常用的仿真软件有PSPICE、MATLAB等等，而在电力电子装置的设计中以使用PSPICE居多。因此，建

6、立荧光灯的PSPICE模型成为迫切需要解决的问题。2．2荧光灯的建模荧光灯的建模主要有两种方法，一种是物理建模，它是基于灯的物理放电现象，然而这种建模方法都要涉及较复杂的方程式和很多变量，不适合电路仿真；另一种是采用曲线拟和的方法，它是利用灯的V－I特性曲线建模，根据实验结果用含有待定系数的曲线方程去近似，其中，有的用立方曲线方程，还有用指数曲线方程、抛物线曲线方程、甚至用线性方程去拟和。PSPICE模型可以是静态模型也可以是动态模型。静态模型需计算出在不同工作点时灯所表现的阻抗值,再进行分布仿真，通常这类模型建立起来比较简单，但应用十分不便。动态模型需要在工作点变化时，把此时灯所呈现出

7、来的阻抗值直接反映出来，包括它的启动过程，这样的模型通常称之为调光模型，这种模型非常适用于调光式电子镇流器的设计。图1是一个荧光灯PSPICE动态模型[1]。它是基于指数曲线拟和而成的，此模型是针对32状态，电感电流的峰值iin(peak)(t)正比于线电压，所以它在半个工频周期（T/2）内为iin(peak)(t)=500)this.style.ouseg(this)">500)this.style.ouseg(this)">（1）(0t500)this.style.ouseg(this)">)式中：VI为电网电压的幅值；ω(=2π/T)为电网电压的角频率；fs为开关频率，它大大高

8、于电网电压频率；D为开关的占空比。而电感电流的平均值iin(m)(t)为iin(m)(t)=500)this.style.ouseg(this)">=500)this.style.ouseg(this)">(2)从上式可以看出电感电流的峰值是呈正弦变化的，因此能实现功率因数校正。假设Buck－Boost变换器的效率是100％，功率因数是“1”，一个工频周期内输入功率因数校正级的平均功率为Pi为Pi=500)this.style.ou