无极灯电子镇流器频率跟踪控制技术研究.pdf

第32卷 第 1期 电工 电能 新 技 术 Vol_32．No．1 2013年 1月 AdvancedTechnologyofElectricalEngineeringandEnergy Jan．2013 无极灯 电子镇流器频率跟踪控制技术研究 沈 豫，林国庆，唐建 山 (福州大学电气工程与 自动化学院，福建 福州 350108) 摘要 ：基于无极灯电气模型的分析 ，提 出一种适合于无极灯负载特性的控制策略。通过扫频控制 寻找谐振频率以产生点灯所需的高压脉冲，正常运行时以半桥逆变器中点电压与谐振电容 电压的 相位差作为闭环控制变量实现对谐振频率的 自动跟踪控制，以获得最大的功率输 出和最佳的负载 匹配。电路仿真和 实验结果验证 了所提 出的方案是可行的。 关键词 ：无极灯；电子镇流器；负载谐振 ；谐振频率跟踪 中图分类号 ：TM46 文献标识码 ：A 文章编号 ：1003．3076(2013)01-0052．04 1 引言 2 电路拓扑与工作原理 无极灯具有高光效、高显色性、无频闪和长寿命 无极灯电子镇流器 电路结构如图 1所示 ，由电 等优点 ，是一种具有 良好发展前景的新型气体放 压型半桥逆变电路、串并联谐振网络、耦合线圈和控 电光源，广泛应用于公共照 明和道路照明等场合。 制电路等组成。电压型半桥逆变电路 由Q和 Q，组 无极灯没有 电极，依靠电磁感应形成等离子气体放 成 ，串并联谐振 网络由电感 、 和电容 C、C等组 电的基本原理而发光 ，其放电的 “伏安”性能呈负阻 成。耦合线圈由激励电感线圈 和灯管等离子放 特性 ，因此必须与电子镇流器配套才能正常运行 。 电体环组成 。 目前 ，国内外对无极灯的研究主要集 中在谐振 环传输特性 、开环 电路模型等几个方面 ，控制电 路大多采用开环控制 ，并没有考虑开环下谐振 网络参数变化对系统稳定性的影响。无极灯电子镇 流器在使用过程中受到耦合电感、材料、温度等因素 变化的影响，因此其谐振网络参数发生变化 ，进而导 致电路 固有谐振点发生偏移时，系统 的工作频率并 不能随之变化，系统工作频率将偏离固有谐振频率， 图1 无极灯 电子镇流器结构 可能导致系统效率降低、灯工作不稳甚至熄灭等。 Fig．1 Schematicofelectronicballastsforelectrodelesslamp 因此 ，只有对无极系统设置频率跟踪电路 ，实现闭环 控制，才能使系统始终工作在 固有谐振频率附近，实 灯管等离子体放电环和若干匝的无极灯激励电 现最大功率输出，保证无极灯系统高效、可靠工作。 感线 圈之间可等效成一个耦合系数为 k、互感为 本文在分析无极灯用谐振变换器负载谐振特性的基 的变压器，其中等离子体放 电环相当于变压器副边 础上 ，提出一种适合于无极灯负载特性的新型控制 的单匝绕组，激励 电感线圈相当于变压器的原边绕 策略，使无极灯工作频率能 自动跟踪负载固有谐振 组 。无极灯点亮前，灯管 内的气体相当于绝缘物 频率的变化 ，实现了电子镇流器输 出特性与无极灯 质，激励电感线圈相当于纯电感。点灯时，控制电路 负载特性 的良好匹配。 通过扫频寻找谐振回路固有谐振频率以产生点灯所 需的高压脉冲，高压脉冲通过耦合线圈使灯管 内的 收稿 日期 ：2011．I1．07 作者简介：沈 豫 (1985一)，女，河南籍，博士研究生 ，研究方向