[精品]浅析新型逆变式电子镇流器工作原理与设计方法.doc

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1、浅析新型逆变式电子镇流器工作原理与设计方法rdOus/ft)(»)«.SCx上的燧吐浚形f(5ms/格)(b)灯血流敘形图2救人电圧觸时值较低时的工作波形及各工作阶段零效电路图3输入电压奁峰位附近时的工作波形及各工作阶段尊效电路“W格)(c)編人議血压陀潦疲彩图4实验波形摘热介绍一种新型逆变式电子镇流器电路结构，该电子镇流器利用电感、电容和二极管构成的辅助电路实现输入电流波形的校正并使功率开关管工作在零电压开关状态，具有高功率因数、高工作效率、低波峰系数和电路结构简单的特点。分析了电路的工作原理，介绍了电路参数设计方法，给出了实验结果。1引言由于电子镇流器具

2、有较高的灯光效、高的功率因数、重量轻、无闪烁、无噪声和使用电压范囤较宽(170〜270V)等优点，在我国己得到广泛的应用。电子镇流器功率虽小，但使用量极大。因而其性能好坏直接影响到节电效果和对电网污染的程度。木文介绍的电子镇流器不但性能好，而且电路结构简单，成本低，具有较好的应用前景。2电路工作原理分析2.1电路结构新型逆变式电子镇流器主电路如图1所示，图屮CS为隔直电容，虚线所包围的部分为实现高功率因数而附加的电路，电感L为一个能量传输者传递着电流，同时也起着提高直流电Hi和电流波形校正的作用。两个电容Cx、CY为两个小型能量槽储存一部分能量，这两个能量槽

3、在高频方式下完成充放电功能。两个二极管VDx、VDy引导电感电流进入电解电容C或负载回路。由于附加能量处理单元的作用，使整流二极管导通角增大到180。。电感L屮的电流是一个高频振荡波形,其平均值电流跟随输入电压的波形，从而达到功率因数校正的FI的。Rl、C1、双向触发二极管VD4为触发启动电路。2.2工作过程为了分析方便，输入电压和整流桥被等效成Urec(t)和VDr表示，其Urec(t)二Uim丨sincatI,Uim为输入电压峰值，3为输入交流电压频率。灯负载回路等效成一个电流源电路，其屯流表达式为io(t)=Tomsinwot(Tom为负载电流幅值，3

4、。为功率管开关频率)。由于逆变电路开关频率远比输入交流电丿玉频率高,在分析过程的每一开关周期小可认为输入电压是近似不变的。又由于该逆变电路在输入电压峰值附近和输入电压瞬吋值较低时的工作状态略有不同，分析吋按两种情况讨论。对应的等效电路图及工作波形图分别如图2和图3所示。第一种工作情况：这种工作情况对应于输入电压瞬吋值较低吋的工作状态。整个工作过程分五个阶段，此种情况下Ucx最大值低于电解电容C两端直流屯压Ude,而且电感电流iL是断续的。⑴第1阶段功率管VF2导通并同吋通过iL及iO电流，Cx被iL充电，而CY电压被箝位于零，在这一阶段结束吋，电感电流谐振到

5、零，Cx上电压达到最大值,VDr和VDy关闭。(2)第II阶段负载电流流过功率管VF2,让保持为零。在这一阶段结束时，关断VF2o(3)第111阶段VF2关断后，Cx通过负载回路放电，Ucx下降。(4)第IV阶段随着Ucx的下降，为整流电压高于Ucx吋，VDr导通，入端电流通过电感开始对CX和CY充电。由于Cx屮放电电流大于充电电流，因此Ucx继续下降直到零为止，此时VD1导通。⑸第V阶段VD1导通后，VD1流过的电流为负载电流与电感电流Z差，随着负载电流的减小和电感电流的上升，在这一阶段结束时，VD1续流结束。功率管VF1开始导通进入后半周期。由于后半周期

6、工作与前半周期相似，不再详述。第二种工作情况：此种工作情况对应于输入电床在峰值附近时的工作状态。整个工作过程分四个阶段，在这种情况下，Ucx的最大值能达到电解电容C两端直流电压Ude,电感电流是连续的。⑴第1阶段VF2导通，在此之前Cx上电压已经升高并钳位于Udco因为C比Cx大得多，所以电感电流都经C通过，因此VF2仅仅通过负载电流。在这一阶段结束时,关断VF2。⑵第11阶段VF2关断后，CX屮能量向负载放电，电感电流向Cy充电。由于此阶段为输入电压的峰值附近，所以电感电流也处在峰值附近，对CY的充电速率加大。在此阶段中Ucx与UCY之和接近于但小于Udc

7、o而在本阶段结束吋，Ucx与UCY之和达到Ude,使VDy导通。(3)第III阶段VDy导通后，使电感电流通过C形成通路。而Cx又通过负载回路放电，在这一阶段结束时，UcxiZ降为零，UCY升到Ude,使VD1导通。(4)第IV阶段VD1开始续流，续流电流为负载电流与电感电流的差值，半VD1续流结束时，功率管VF1导通，进入后半周期。3电路工作特点(1)功率管工作在零电压开关状态。功率管在反并联二极管续流时开通，可以实现零电压开通。功率管VF2关断时，其电流iVF2瞬间下降为零，原来流过VF2的电流转向对CX放电。VF2的漏源电压为Ude减去Ucx,使VF2

8、漏源电压以某一斜率上升，这个斜率的大小取决于CX放电