大功率數(shù)字化電子鎮(zhèn)流器關(guān)鍵技術(shù)的研究.pdf

1、傳統(tǒng)大功率HPS電子鎮(zhèn)流器（EB）存在效率低、局部過熱、電磁干擾（EMI）嚴(yán)重、可靠性差及使用壽命短等問題，在低電壓大電流（LVLC）輸入時(shí)上述問題尤為突出，所以大量公共照明系統(tǒng)仍然采用高能耗、高電磁污染的電感鎮(zhèn)流器（IB）。為取代IB，研究應(yīng)用于大功率HPS EB的高效有源功率因數(shù)校正（APFC）變換器和DC-AC變換器（簡稱逆變器）拓?fù)?，?duì)EB系統(tǒng)的可靠性進(jìn)行優(yōu)化設(shè)計(jì)，對(duì)大功率EB更好地應(yīng)用于公共照明和特種照明系統(tǒng)具有重要意義。

2、r>　　本文主要研究LVLC輸入輸出下的大功率EB系統(tǒng)的變換器拓?fù)浜涂煽啃?，以提高系統(tǒng)的效率和使用壽命，改善系統(tǒng)的保護(hù)機(jī)制和動(dòng)態(tài)性能。具體內(nèi)容包括：
　　針對(duì)LVLC輸入，提出了一種基于無橋、交錯(cuò)并聯(lián)及輸入電流零紋波（RFIC）技術(shù)的高效Boost APFC變換器。無橋結(jié)構(gòu)用于減小整流橋的損耗，交錯(cuò)并聯(lián)技術(shù)用來減小輸入輸出電流紋波，減小開關(guān)管和磁性器件的損耗，同時(shí)改善系統(tǒng)的EMI特性。RFIC技術(shù)用于減小輸入電流高頻紋波，減少因差

3、模噪聲所引起的EMI濾波器損耗，同時(shí)減小EMI濾波器體積。文中給出了基于改進(jìn)狀態(tài)空間平均法的電路模型，提出了一種數(shù)字PFC算法，抑制了低輸入電流總諧波失真（THD），提高了輸出電壓動(dòng)態(tài)響應(yīng)。
　　針對(duì)LVLC輸出，提出了一種基于傳統(tǒng)LCC逆變器的效率優(yōu)化方法，通過降低輸入電壓來提高LCC逆變器的電壓傳輸比，使得穩(wěn)態(tài)工作點(diǎn)向諧振頻率靠近，也即逆變器的輸入阻抗角減小，從而獲得較低的MOSFET關(guān)斷電流。解決了傳統(tǒng)LCC逆變器效率低、開

4、關(guān)管局部發(fā)熱嚴(yán)重以及輸出電流波峰系數(shù)高等問題。上述方法的缺點(diǎn)是增加了PFC級(jí)設(shè)計(jì)難度。為此，提出了一種零電壓零電流開關(guān)（ZVZCS）型CLCL逆變器拓?fù)?，利用其多階諧振特性，在保證穩(wěn)態(tài)工作點(diǎn)的低電壓傳輸比的同時(shí)，獲得大于1的電流傳輸比，實(shí)現(xiàn)功率開關(guān)管的ZVZCS工作，消除MOSFET開通損耗的同時(shí)，極大地降低其關(guān)斷損耗，最終實(shí)現(xiàn)了較高的變換器效率。
　　為提高大功率EB系統(tǒng)可靠性，本文對(duì)EB產(chǎn)品的故障點(diǎn)和故障原因進(jìn)行了分類研究。分

5、析了配電不當(dāng)，啟動(dòng)沖擊電路過大，環(huán)境溫度過高，諧振點(diǎn)火電路啟動(dòng)電流過大，保護(hù)電路響應(yīng)速度過慢以及數(shù)字控制程序自適應(yīng)性差等原因?qū)е碌腅B故障，并給出了相應(yīng)的解決方法。針對(duì)Boost變換器存在的啟動(dòng)沖擊電流過大的問題，提出了一種三級(jí)式啟動(dòng)沖擊電流抑制電路，不但抑制了電路啟動(dòng)瞬間的脈沖型沖擊電流，而且消除了第一級(jí)電路切換引起的二次沖擊。為了解決諧振點(diǎn)火電路啟動(dòng)或開路期間產(chǎn)生的過大諧振電流的問題，提出一種新型脈沖啟動(dòng)電路。其點(diǎn)火脈沖自動(dòng)與逆變器

6、輸入電壓的上升、下降沿對(duì)應(yīng)，有效地提高了電弧建立的可靠性。使用可飽和的輔助諧振電感，減小脈沖幅值并增加了點(diǎn)火脈沖數(shù)量，從而獲得了較理想的點(diǎn)火脈沖群，實(shí)現(xiàn)了HPS燈的可靠無沖擊啟動(dòng)。
　　Boost APFC變換器與DC-AC橋式逆變器構(gòu)成的兩級(jí)式EB具有高PF，低THD和高性價(jià)比等優(yōu)點(diǎn)，因此得到了深入研究和廣泛的應(yīng)用。在LVLC輸入輸出時(shí)，兩級(jí)式HPS EB存在輸入整流橋，功率開關(guān)管以及磁性元件的損耗大、局部發(fā)熱嚴(yán)重等問題?；趥?/p>