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新型HID灯电子镇流器的研究

作　者: 徐晔
导　师: 程泽
学　校: 天津大学
专　业: 控制理论与控制工程
关键词: 电子镇流器 高强度气体放电灯 交流斩波控制 SIMULINK
分类号: TM923.61
类　型: 硕士论文
年　份: 2009年
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内容摘要


随着绿色照明计划在全球的推广,世界各国更加重视节能环保的照明器件的开发、研制和推广。由于气体放电灯具有发光效率高等优势,因而在照明领域得到了越来越广泛的应用,人们也把更多的目光投入到了电子镇流器等相关电路的研制中。本文首先回顾了气体放电灯和电子镇流器的发展过程,分析了气体放电灯的发光原理和负阻特性。分析了在气体放电灯的建模、气体放电灯的声谐振、电子镇流器的控制方法、电子镇流器启动电路及电子镇流器的结构等方面的研究现状,分析比较了三种单级式电子镇流器的工作原理。本文利用改进的Francis气体放电灯模型建立了高强度气体放电灯的数学模型,并用SIMULINK进行了仿真,观测该模型在50Hz和50KHz输入正弦信号作用下的电压、电流、电导等参数的变化情况。仿真结果表明该模型和实际的高强度气体放电灯(HID)特性比较一致。鉴于斩控式交流调压电路在电路结构、功率因数等方面的优良性能,本文提出了一种新型的基于交流斩波电路的单级式电子镇流器方案,设计了单管反串联电子开关交流斩波电路,使用非互补控制方式对开关管进行控制,并用SIMULINK进行了仿真调试。通过调节交流斩波电路的电感、电容等参数,使电路工作在电流断续模式。同时将电子镇流器串接气体放电灯系统等效为一个受控电流源与气体放电灯串联的电路,用SIMULINK进行仿真,验证所设计的这种电子镇流器的可行性。在理论分析和SIMULINK仿真的基础上,本文将设计的电子镇流器用硬件电路实现,搭建了样机,进行了实验。该样机设计了脉冲时序电路、电压电流检测电路等,采用恒流控制方式,选用了PIC16F877单片机完成系统控制。实验结果表明,该样机能实现调压调光功能,实现恒流控制,达到了设计目标。

全文目录


中文摘要  3-4
ABSTRACT  4-7
第一章 绪论  7-13
  1.1 基本光源  7
  1.2 气体放电灯的发展历程  7-9
  1.3 气体放电灯的发光原理  9-11
  1.4 电子镇流器的发展  11-12
  1.5 本课题的主要任务  12-13
第二章 电子镇流器的基本问题  13-29
  2.1 气体放电灯的建模  13-16
    2.1.1 物理模型  13-14
    2.1.2 动态模型  14-15
    2.1.3 稳态模型  15-16
  2.2 电子镇流器的结构  16-22
    2.2.1 三级式电子镇流器  16-17
    2.2.2 两级式电子镇流器  17-18
    2.2.3 单级式电子镇流器  18-22
  2.3 镇流器启动电路研究  22-25
    2.3.1 谐振启动方式  22-24
    2.3.2 变压器启动方式  24-25
  2.4 声谐振现象及其解决  25-26
  2.5 电子镇流器控制方法的研究  26-29
第三章 基于交流斩波技术的新型单级电子镇流器的建模与仿真  29-49
  3.1 交流斩波技术基本概述  29-34
    3.1.1 交流斩波调压原理  29-30
    3.1.2 交流斩波电路拓扑结构  30-32
    3.1.3 单管反串联双向电子开关斩控式交流调压电路控制方式研究  32-34
  3.2 斩控式交流调压电路的仿真  34-37
  3.3 高强度气体放电灯的建模与仿真  37-42
    3.3.1 高强度气体放电灯低频50Hz仿真  39-40
    3.3.2 高强度气体放电灯高频50KHz仿真  40-42
    3.3.3 高强度气体放电灯模型高低频特征总结  42
  3.4 新型电子镇流器、气体放电灯系统的建模与仿真  42-49
第四章 基于交流斩波技术的新型电子镇流器的设计  49-64
  4.1 电子镇流器整体设计  49
  4.2 电源电路设计  49-52
    4.2.1 5V电压产生电路  50
    4.2.2 15V电压产生电路  50-51
    4.2.3 20V电压产生电路  51-52
  4.3 单片机外围电路设计  52-54
  4.4 IGBT驱动电路设计  54-56
  4.5 电压电流检测电路设计  56-59
  4.6 逻辑时序电路设计  59-62
  4.7 电子镇流器启动电路设计  62-64
第五章 实验结果分析  64-71
  5.1 交流斩波电路驱动脉冲波形  64-66
  5.2 交流斩波电路斩波波形  66-67
  5.3 同步脉冲波形  67
  5.4 HID灯启动电路波形  67-69
  5.5 HID灯电子镇流器整体工作电路  69-71
第六章 总结与展望  71-73
  6.1 总结  71-72
  6.2 展望  72-73
参考文献  73-78
发表论文和科研情况说明  78-79
致谢  79

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中图分类: > 工业技术 > 电工技术 > 电气化、电能应用 > 电气照明 > 附件 > 镇流器
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