電子技術(shù)在綠色照明電路中的應(yīng)用
綠色照明是一項推動電子技術(shù)全面創(chuàng)新和節(jié)能的系統(tǒng)工程,被國際社會視為推動節(jié)能、保護環(huán)境的最有效措施。由于電于技術(shù)的發(fā)展,綠色照明在低碳經(jīng)濟時代的應(yīng)用前景極為廣闊。
本文引用地址:http://m.butianyuan.cn/article/199965.htm綠色照明概念的提出源于20世紀90年代初,這是一項提高照明用電效率、節(jié)約電力、減少空氣污染的行動計劃,后逐漸成為國際上集照明節(jié)電、環(huán)境保護、改善照明質(zhì)量和發(fā)展電子產(chǎn)業(yè)于一體的一項跨世紀工程。隨后,我國推出了“中國綠色照明工程”,推行高效照明器具,逐步替代傳統(tǒng)的低效照明電光源。實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。要實現(xiàn)綠色照明有兩條選擇途徑:改造光源和改進電路,其中關(guān)于改進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,而負載諧振電路則可以實現(xiàn)啟動和限流等基本功能。整流電路將工頻交流變?yōu)槊}動直流,通過高頻逆變電路將直流量逆變?yōu)楦哳l交流,然后高頻交流通過負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——光的高效轉(zhuǎn)換外,還包括諸如燈絲預(yù)熱、燈電流檢測反饋以及整個電子鎮(zhèn)流器系統(tǒng)的輔助供電源等功能。功率變壓器T初級接逆變電路,通過電容直接向燈管輸送燈正常發(fā)光所需的燈電流,次級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)行對燈電流的檢測和傳感,通過燈電流的變化隨時將有關(guān)燈工作情況的信號送往控制電路。
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)光強弱,然后向逆變電路發(fā)送相應(yīng)的控制信號。逆變電路最主要的功能是將經(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,實現(xiàn)零電壓開關(guān)(ZVS),對高壓直流實行斬波。工頻電源經(jīng)過射頻干擾 (RFl)濾波器,全波整流和無源(或有源)功率因數(shù)校正器(PPFC或APFC)后,變?yōu)橹绷麟娫?。通過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),再進入發(fā)光狀態(tài),此時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)各種保護電路,如異常保護、溫度保護等。
二、電子鎮(zhèn)流器的諧波及控制
電子鎮(zhèn)流器的一個難以克服的缺陷是其所含的諧波成分較大,并且諧波的形成會對電網(wǎng)造成污染,進而打破電網(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。實踐操作中控制的基本路徑有三種:一是設(shè)計有效的校正補償裝置,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,對于綠色照明的實施非常有利;三是開發(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,最近在高度發(fā)達國家已經(jīng)應(yīng)用實際,不過其缺點是結(jié)構(gòu)復(fù)雜、成本高,就我國當(dāng)前的技術(shù)和經(jīng)濟發(fā)展水平而言并不適用。
三、軟開關(guān)技術(shù)的應(yīng)用
軟開關(guān)技術(shù)主要是通過在原有的開關(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),使得開關(guān)過程前后形成諧振現(xiàn)象。開關(guān)開通前電壓先降為零,或閉合前電流先降為零,起到消除開關(guān)過程中電壓、電流的重疊問題,減低其變化率。軟開關(guān)技術(shù)可以控制開關(guān)運行軌跡,降低電磁干擾狀況,提升電路功率轉(zhuǎn)換的效率,強化產(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關(guān)噪聲。日漸成熟的軟開關(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:一是利用計算機搖控臺和室內(nèi)電腦控制照明系統(tǒng),根據(jù)自然照明程度、實現(xiàn)照明亮度控制,并且整個照明系統(tǒng)的參數(shù)設(shè)置,改變和監(jiān)控均可通過計算機屏幕實現(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)能效果顯著。三是采用總線技術(shù)實現(xiàn)照明系統(tǒng)的點控、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。四是電子鎮(zhèn)流器的未來設(shè)計趨向于標(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算機控制系統(tǒng)在照明系統(tǒng)中的應(yīng)用取得明顯的進步,在燈調(diào)光、遠控、控制光燈色的燈具和照明系統(tǒng)方面,將有很大的改善。
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