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高压钠灯的声谐振现象及其抑制技术研究

作　者: 田丰
导　师: 程为彬
学　校: 西安石油大学
专　业: 电力电子与电力传动
关键词: 高压钠灯声谐振 PWM 扫频电路频谱分散
分类号: TM923.324
类　型: 硕士论文
年　份: 2013年
下　载: 2次
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内容摘要

响应“节能环保”的号召，推进“绿色照明”计划，高频电子镇流技术成为驱动HID灯的重要手段，以高压钠灯为代表的HID灯也不断发挥其优势，成为一种高光效、长寿命的新型电光源.但在高频电子镇流时，高压钠灯极易产生声谐振现象，表现为电弧闪烁、扭曲和光强不稳，严重时可能熄弧，甚至导致灯管毁损。本文介绍了高压钠灯的结构特点、工作原理和启动过程，分析了电子镇流器的结构和优缺点，说明了高压钠灯对电子镇流器的要求。基于近年来国内外研究声谐振的一般方法和最新成果，结合气体放电理论，分析了等离子体振荡的外在表现，说明了声谐振的产生机理；系统阐述了声谐振的检测和抑制方法，提出了一种新型的声谐振试验电路。分析扫频电路发现声谐振的可行性,设计基于CD4046和IRS21091的扫频逆变电路,通过改变实验电路重要参数，确定PWM输出的合理性。设计声谐振试验灯箱，实现声谐振图像的正交采集；对不同程度的声谐振图像进行了对比分析；检测出声谐振产生时异常的灯电压和灯电流参数。重点研究和分析频谱分散技术抑制声谐振的理论依据和实验结果。PWM输出含有大量的谐波成分，频率和幅度固定，是产生声谐振的能量源。分析了PWM输出频谱，对基于SG3525的频率调制电路进行saber仿真和实验；对基于扫频逆变电路的频率调制电路和低频电压幅值微扰调制电路进行实验；分别用正弦波、三角波、方波作为扰动信号，对比分析了频谱分散效果对扰动参数的敏感性。通过大量的实验数据和测试波形表明：频谱分散技术能够有效地降低激励源的频谱幅值，分散谐波功率能量，使其低于声谐振的功率阈值，达到抑制声谐振的目的。

全文目录

摘要  3-4
ABSTRACT  4-6
目录  6-8
第一章绪论  8-14
  1.1 课题研究背景  8-9
  1.2 课题研究目的和意义  9-11
  1.3 国内外研究现状  11-12
  1.4 课题主要研究内容  12-14
第二章高压钠灯及其电子镇流器  14-23
  2.1 高压钠灯综述  14-17
    2.1.1 高压钠灯结构及特点  14-15
    2.1.2 高压钠灯工作原理  15-16
    2.1.3 启动过程  16-17
  2.2 高压钠灯电子镇流器  17-22
    2.2.1 电子镇流器的结构及性能  17-21
    2.2.2 高压钠灯对电子镇流器的要求  21-22
  2.3 本章小结  22-23
第三章声谐振现象的检测与抑制  23-33
  3.1 声谐振现象的产生原因及危害  23-24
    3.1.1 声谐振的表现特征及危害  23
    3.1.2 声谐振的产生机理  23-24
  3.2 声谐振的检测  24-29
    3.2.1 物理方法  24-26
    3.2.2 电气参数法  26-27
    3.2.3 光学方法  27-29
  3.3 声谐振的抑制方法  29-31
    3.3.1 驱动频率选择法  29-30
    3.3.2 能量阈值控制法  30-31
  3.4 声谐振试验电路的实现方法  31-32
  3.5 本章小结  32-33
第四章扫频逆变电路设计  33-46
  4.1 扫频控制芯片的选择  33-35
  4.2 基于 CD4046 的扫频控制电路设计  35-40
    4.2.1 CD4046 基本工作原理  35-38
    4.2.2 扫频电路及实验波形分析  38-40
  4.3 基于 IRS21091 的高频逆变电路  40-45
    4.3.1 逆变电路的基本结构  40-41
    4.3.2 IRS21091 的驱动原理  41-42
    4.3.3 扫频控制电路的实现  42-45
  4.4 本章小结  45-46
第五章声谐振图像的正交采集  46-52
  5.1 灯电弧正交采集装置及采集方法  46-47
  5.2 声谐振图像的对比分析  47-49
  5.3 声谐振电气参数检测  49-51
  5.4 本章小结  51-52
第六章频谱分散技术抑制声谐振  52-72
  6.1 PWM 输出频谱分析  52-53
  6.2 基于 SG3525 的频率调制技术  53-60
    6.2.1 频率调制原理  53-54
    6.2.2 频率调制的 saber 仿真  54-55
    6.2.3 实验输出频谱分析  55-60
  6.3 基于扫频电路的频率调制技术  60-64
    6.3.1 频率调制电路设计  60
    6.3.2 三种扰动信号的对比分析  60-64
  6.4 电压幅值微扰调制  64-71
    6.4.1 电压幅值微扰调制原理  64-65
    6.4.2 基于 INA105KP 的调制电路  65-66
    6.4.3 实验输出频谱分析  66-69
    6.4.4 频谱分散的频率范围  69-71
  6.5 本章小结  71-72
结论  72-74
致谢  74-75
参考文献  75-79
附录  79-82
攻读硕士学位期间发表的论文  82-83
详细摘要  83-97

高压钠灯的声谐振现象及其抑制技术研究

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