電子技術(shù)在綠色照明電路中的應(yīng)用
點(diǎn)擊次數(shù):1824 更新時(shí)間:2015-08-17
綠色照明是一項(xiàng)推動(dòng)電子技術(shù)全面創(chuàng)新和節(jié)能的系統(tǒng)工程,被社會(huì)視為推動(dòng)節(jié)能、保護(hù)環(huán)境的有效措施。由于電于技術(shù)的發(fā)展,綠色照明在低碳經(jīng)濟(jì)時(shí)代的應(yīng)用前景極為廣闊。
綠色照明概念的提出源于20世紀(jì)90年代初,這是一項(xiàng)提高照明用電效率、節(jié)約電力、減少空氣污染的行動(dòng)計(jì)劃,后逐漸成為上集照明節(jié)電、環(huán)境保護(hù)、改善照明質(zhì)量和發(fā)展電子產(chǎn)業(yè)于一體的一項(xiàng)跨世紀(jì)工程。隨后,我國(guó)推出了“中國(guó)綠色照明工程”,推行照明器具,逐步替代傳統(tǒng)的低效照明電光源。實(shí)施綠色照明既可以節(jié)約電力,又可以降低環(huán)境污染程度和提高能源的利用效率。要實(shí)現(xiàn)綠色照明有兩條選擇途徑:改造光源和改進(jìn)電路,其中關(guān)于改進(jìn)光源的研究比較普遍。
一、高頻交流電子鎮(zhèn)流技術(shù)與應(yīng)用
高頻交流電子鎮(zhèn)流器的電路由兩個(gè)基本功能單元構(gòu)成:高頻變流電路保證在高頻狀態(tài)工作,而負(fù)載諧振電路則可以實(shí)現(xiàn)啟動(dòng)和限流等基本功能。整流電路將工頻交流變?yōu)槊}動(dòng)直流,通過(guò)高頻逆變電路將直流量逆變?yōu)楦哳l交流,然后高頻交流通過(guò)負(fù)載諧振電路向熒光燈供電。燈電路網(wǎng)絡(luò)除須將逆變電路輸出的高頻交流功率輸送給燈管,完成電——光的轉(zhuǎn)換外,還包括諸如燈絲預(yù)熱、燈電流檢測(cè)反饋以及整個(gè)電子鎮(zhèn)流器系統(tǒng)的輔助供電源等功能。功率變壓器T初級(jí)接逆變電路,通過(guò)電容直接向燈管輸送燈正常發(fā)光所需的燈電流,次級(jí)繞組則向燈管提供預(yù)熱和維持工作的燈絲電流。電流互感器TA執(zhí)行對(duì)燈電流的檢測(cè)和傳感,通過(guò)燈電流的變化隨時(shí)將有關(guān)燈工作情況的信號(hào)送往控制電路。
控制電路可根據(jù)燈電流的大小(甚至包括燈管脫連和斷路),判斷燈的發(fā)光強(qiáng)弱,然后向逆變電路發(fā)送相應(yīng)的控制信號(hào)。逆變電路主要的功能是將經(jīng)功率因子校正電路輸出的高壓直流變換為供熒光燈使用的高頻交流,實(shí)現(xiàn)零電壓開(kāi)關(guān)(ZVS),對(duì)高壓直流實(shí)行斬波。工頻電源經(jīng)過(guò)射頻干擾(RFl)濾波器,全波整流和無(wú)源(或有源)功率因數(shù)校正器(PPFC或APFC)后,變?yōu)橹绷麟娫础Mㄟ^(guò)DC/AC變換器,輸出20K一100KHZ的高頻交流電源,加到與燈連接的LC串聯(lián)諧振電路加熱燈絲。同時(shí)在電容器上產(chǎn)生諧振高壓,加在燈管兩端,使燈管“放電”變成“導(dǎo)通”狀態(tài),再進(jìn)入發(fā)光狀態(tài),此時(shí)高頻電感起限制電流增大的作用,保證燈管獲得正常工作所需的燈電壓和燈電流,為了提高可靠性,常增設(shè)各種保護(hù)電路,如異常保護(hù)、溫度保護(hù)等。
二、電子鎮(zhèn)流器的諧波及控制
電子鎮(zhèn)流器的一個(gè)難以克服的缺陷是其所含的諧波成分較大,并且諧波的形成會(huì)對(duì)電網(wǎng)造成污染,進(jìn)而打破電網(wǎng)的三相平衡。一旦大量的電子鎮(zhèn)流器一起工作,容易造成諸如跳閘、打火或相互干擾的電子現(xiàn)象。因此,控制諧波含量是當(dāng)務(wù)之急。實(shí)踐操作中控制的基本路徑有三種:一是設(shè)計(jì)有效的校正補(bǔ)償裝置,提高電路功率因數(shù),降低諧波成分。采用這種方法增加的成本不高,是比較實(shí)用的選擇;二是加定量電感的混合式鎮(zhèn)流器,推出高功率因數(shù)低諧波成分的混合式鎮(zhèn)流器,對(duì)于綠色照明的實(shí)施非常有利;三是開(kāi)發(fā)有源濾波器,該濾波器由于應(yīng)用PWM技術(shù),有效地降低諧波成分。該方法濾波效果相當(dāng)明顯,近在高度發(fā)達(dá)國(guó)家已經(jīng)應(yīng)用實(shí)際,不過(guò)其缺點(diǎn)是結(jié)構(gòu)復(fù)雜、成本高,就我國(guó)當(dāng)前的技術(shù)和經(jīng)濟(jì)發(fā)展水平而言并不適用。
三、軟開(kāi)關(guān)技術(shù)的應(yīng)用
軟開(kāi)關(guān)技術(shù)主要是通過(guò)在原有的開(kāi)關(guān)電路基礎(chǔ)上增加很小的電感或電容等諧振電子元件,構(gòu)建輔助換流網(wǎng)絡(luò),使得開(kāi)關(guān)過(guò)程前后形成諧振現(xiàn)象。開(kāi)關(guān)開(kāi)通前電壓先降為零,或閉合前電流先降為零,起到消除開(kāi)關(guān)過(guò)程中電壓、電流的重疊問(wèn)題,減低其變化率。軟開(kāi)關(guān)技術(shù)可以控制開(kāi)關(guān)運(yùn)行軌跡,降低電磁干擾狀況,提升電路功率轉(zhuǎn)換的效率,強(qiáng)化產(chǎn)品安全性能和減小電子鎮(zhèn)流器的體積和重量等,從而極大程度上降低甚至消除損耗和開(kāi)關(guān)噪聲。日漸成熟的軟開(kāi)關(guān)技術(shù)在電子鎮(zhèn)流器的發(fā)展中已經(jīng)得到應(yīng)用。
四、綠色照明電路的發(fā)展前景
綠色照明電路的發(fā)展,很大程度上取決于電力電子技術(shù)的進(jìn)步。由于電子技術(shù)的飛速提升和廣泛應(yīng)用,能源消耗和設(shè)備成本不斷降低,綠色照明電路的功能更加趨于完善。具體表現(xiàn)在:一是利用計(jì)算機(jī)搖控臺(tái)和室內(nèi)電腦控制照明系統(tǒng),根據(jù)自然照明程度、實(shí)現(xiàn)照明亮度控制,并且整個(gè)照明系統(tǒng)的參數(shù)設(shè)置,改變和監(jiān)控均可通過(guò)計(jì)算機(jī)屏幕實(shí)現(xiàn)。二是集成化技術(shù)正在與現(xiàn)代燈具的發(fā)展逐步接軌,各種燈具采用集成化電路后,節(jié)能*。三是采用總線技術(shù)實(shí)現(xiàn)照明系統(tǒng)的點(diǎn)控、組控和群控,具有節(jié)能效果明顯、使用方便、控制靈活等一系列優(yōu)點(diǎn)。四是電子鎮(zhèn)流器的未來(lái)設(shè)計(jì)趨向于標(biāo)準(zhǔn)通用化、控制智能化(遙控、光控和聲控)、電路集成化和功能模塊化等發(fā)展方向。
隨著燈和燈具一體化的開(kāi)發(fā)與應(yīng)用,以電子鎮(zhèn)流器為代表的照明燈具電子化技術(shù)發(fā)展迅速,各種集成化照明裝置和計(jì)算機(jī)控制系統(tǒng)在照明系統(tǒng)中的應(yīng)用取得明顯的進(jìn)步,在燈調(diào)光、遠(yuǎn)控、控制光燈色的燈具和照明系統(tǒng)方面,將有很大的改善。