电力电子技术在绿色照明电路中的应用

Q260046902专业做论文中国石油大学（华东）现代远程教育毕业设计（论文）题目：电力电子技术在绿色照明电路中的应用学习中心：重庆信息工程专修学院奥鹏学习中心年级专业：0409级电气工程及自动化学生姓名：崔文虎学号：0451480045指导教师：韩亚军职称：讲师导师单位：重庆信息工程专修学院中国石油大学（华东）远程与继续教育学院论文完成时间：年月日中国石油大学（华东）现代远程教育毕业设计（论文）任务书发给学员崔文虎1．设计(论文)题目：电力电子技术在绿色照明电路中的应用2．学生完成设计(论文)期限：年月日至年月日3．设计(论文)课题要求：当今的中国以及全世界能源已经成为了最严峻的问题，所以我从电力电子技术方面考虑绿色照明，以及他的控制达到节能的目的。通过介绍电力电子器件的工作原理和各种照明电路中的应用。再次介绍了智能照明控制采用调光模块，通过灯光的调光在不同使用场合产生不同的灯光效果，营造出不同的舒适的视觉氛围。4．实验部分要求内容：在学校规定的时间内，利用电力电子技术知识通过实验方法验证了不同照明电路的应用。电子镇流器在节能电路中的工作原理和智能照明控制系统的应用。5．文献查阅：[1]李采芹.中国火灾大典.上海：上海科学技术出版社，1997[2]李春镐.防火手册.上海：上海科技出版社，1991[3]中国消防协会.建筑内部装修防火研讨班论文集.北京：中国计划出版社，19956．发出日期：年月日7．学员完成日期：年月日指导教师签名：学生签名：i摘要自本世纪五十年代未第一只晶闸管问世以来，电力电子技术开始登上电气传动技术舞台，以此为基础开发的可控硅整流装置，是电气传动领域的一次革命，使电能的变换和控制从旋转变流机组和静止离子变流器进入由电力电子器件构成的变流器，这标志着电力电子的诞生。进入70年代晶闸管开始形成由低电压小电流到高电压大电流的系列产品，普通晶闸管不能自关断的半控型器件，被称为第一代电力电子器件。随着电力电子技术和制造工艺水平的不断提高，电力电子器件在容易和类型等方面得到了很大发展随着经济的不断发展。现在能源短缺已经成为当今社会主要问题。如何找到一种节能元件能够节能，成为首选。电力电子技术是应用于电力领域的电子技术,使用电力电子器件对电能进行变换和控制的技术。本文通过介绍电子镇流器在节能电路中的工作原理和智能照明控制系统的应用。从而达到了节能的目的。关键词:电力电子技术,绿色照明,电子镇流器,i目录摘要........................................................i目录........................................................i第1章前言.................................................1第2章电子镇流器的工作原理..................................22.1、高频交流电子镇流......................................22.2、常用高频交流电子镇流器电路与改进......................42.2.1单级半桥谐振式......................................42.2.2双级谐振式高频交流电子镇流器........................52.2.3无源功率因数校正....................................62.2.4常用高频交流电子镇流器调光..........................62.3、单级高性能、高功率因数高频交流电子镇流器..............92.3.1高功率因数、低电磁幅射、具有宽调光范围的电子镇流器..92.3.2一种改进电荷泵功率因数校正（CPPFC）的电子镇流器.....92.3.3一种用于紧凑型荧光灯的新型自激E类电子镇流器.......102.3.4一种改进单级电子镇流器起动特性的新方法.............102.3.5采用反激推挽集成变换器的电子镇流器.................102.3.6基于单级高功率因数的电子镇流器.....................112.3.7一种新型单级恒功率高功率因数电子镇流器.............112.3.8基于反激变换器的单级高功率因数电子镇流器...........11第3章智能照明控制系统的应用...............................133.1实现照明控制智能化....................................133.3可观的节能效果........................................143.4提高管理水平，减少维护费用............................143.5智能照明控制系统的重要性..............................143.6智能照明控制系统的优点................................15ii第4章结论.................................................18致谢......................................................19参考文献....................................................191第1章前言目前，我国电力工业发展速度很快，但是电力供应不足和用电效率低的状况依然比较严峻，这在今后相当一段时期内将继续存在。推行终端节电技术节约电能，是改善电力负荷紧张状况的主要途径。我国照明用电量约占总发电量的10%左右，且以低效照明为主，是终端节电的主要对象之一。照明用电大都属于峰时用电，因此，照明节电具有节约电量和缓和高峰用电的双重作用。同时，我国用电浪费和电耗高的问题相当严重，是造成企业经济效益不高和污染环境的主要因素，如1995年全国电厂二氧化硫的排放量占全国总排放量的1/3，所以照明节电对提高企业经济效益、保护环境也具有重要意义。民用荧光灯(日光灯)交流电子镇流器在20世纪的70年代就开始了研究，到80年代就有许多企业投入了生产，但其质量的可靠性和稳定性在当时确实令人生畏。到90年代，随着国外用于电子镇流器的专用功率开关器件和控制集成电路(IC)新器件的不断出现，我国引进了如APFC技术。这才使得日光灯电子镇流器质量可靠性和稳定性有了技术上的突破。目前在日光灯中，电子镇流器几乎全部取代了电感镇流器。同时，电子镇流器光效高、功耗低、重量轻、无噪声、无频闪和提高荧光灯使用寿命等优点更显突出。“日光灯下看书会影响视力”已成为过时的常识。绿色照明产业在世界的兴起使得电子镇流器倍受青睐。相关企业都看准了电子镇流器中蕴藏着的巨大商机。在民用荧光灯的交流电子镇流器取得突破性进展的同时，一些企业对我国道路上的高压钠灯所潜藏的节能潜力大为关注。据统计，若将全国高压气体放电灯都换上电子镇流器，全国全年可节电246亿千瓦时，可解决目前全国1/3的电力缺口。2第2章电子镇流器的工作原理2.1高频交流电子镇流由于气体放电灯（如荧光灯、霓虹灯、卤素灯、金卤灯等）是一种负阻性电光源(特性曲线如图1所示)要使其正常稳定工作，需加一个限流装置。这个限流装置叫做镇流器。目前气体放电灯使用的镇流器有两种：（1）电感式镇流器；（2）高频交流电子镇流器。由于电感式镇流器工作在市电频率，体积大、笨重，还需消耗大量铜和硅钢等金属材料，散热困难、效率低、有频闪，所以现在一些电光源界的科技工作者纷纷寻找新的镇流方法，而高频交流电子镇流器就是一种有效方法。电子镇流器采用高频开关变换电子线路的方法实现镇流，具有无频闪、效率高、体积小、重量轻、可调光，不使用大量铜材和硅钢材料的特点，所以自20世纪70年代以来，高频交流电子镇流器一问世，由于它的体积小、发光效率高、无频闪效应，适应供电电压范围宽、节能的一系列优点，受到了用户的欢迎。据统计，世界上照明用电占了世界上产生的总电量的1/4，如仅将现用的200亿只灯泡中的50亿只换成节能的电子镇流灯泡，就可节省200GW的电能，从而少建几十个电站。由于高频交流电子镇流器节能和巨大的市场潜力，进入20世纪90年代后，各种气体放电照明灯广泛采用高频电子镇流器，形成一个“绿色照明”的新兴产业。“绿色照明”是90年代初国际上对节约电能、保护环境照明系统的形象说法。美、英、法、日等主要发达国家和部分发展中国家先后制定了绿色照明的计划，并已经取得明显效果。事实上，照明的质量和水平已成为衡量社会现代化的一个重要标志，成为人类社会可持续发展的一项重要标志。目前，我国已成为照明器具的生产大国，现有照明器具生产企业1000家，电光源产品有60多个门类3500多个品种规格，灯具产品30多个门3类500多个品种规格。我国照明节能大有潜力可挖。目前，荧光灯、稀土三色紧凑型荧光灯已生产出适合家用的H、双H、O、D、双D、SL型等多种产品。这种灯与照度相同的管型荧光灯相比约节电27%，与白炽灯相比，可节电70%。2001年，按每户仅用一只节能灯计算，全国4亿只节能灯就可节电2000万千瓦电力，投资只需120亿元，而要生产2000万千瓦的电力，即需投资500亿元。所以在我国照明节能是一项很重要的课题。目前，世界上一些著名的大专院校、科研院所、公司都投入了较大的力量进行高频交流电子镇流器的科研开发、生产。如美国弗吉尼亚大学功率电子研究中心（VPEC），李泽元教授领导的科研中心每年都有相关论文和实验报告在IEEE功率电子学学刊刊出，并提出了如高频能量反馈、采用电荷泵功率因数校正的电子镇流器等概念，美国加州理工大学（UCT）的S.CUK教授关于单级高功率因数电子镇流器，一种用于紧凑型荧光灯的E类电子镇流器，西班牙、巴西、我国台湾和香港地区的一些著名高等院校、科研院所、公司都投入了一些高水平的科研人员进行开发。同时，国内一些著名科研院所、大学也投入了较大力量进行科研开发。这点可从国内相关科技文献看出。勿容置疑的是我国是世界上电子镇流器的一个生产大国，我国有较多的公司、企业从事这种“绿色电光源”产品的生产。特别是自20世纪80年代末、90年代初，IEC928（1990）、GB15143（1994）《管形荧光灯用交流电子镇流器一般要求和安全要求》及IEC929（1990）、GB/T15144《管形荧光灯用交流电子镇流器的性能要求》等技术标准相继颁布与实施，使交流电子镇流器的研究、开发、生产有了统一技术规范。由于高频交流电子镇流器要求体积小、造价低，并且对电磁辐射干扰、输入功率因数、波峰因数、可靠性等技术指标严格，所以要做出一个满足高性能、低价格、体积小、低电磁辐射干扰，使用安全可靠的高4频交流电子镇流器并非件易事，所以往往让人感到：看似简单的一个电子产品，但是技术含量很高，是一个涉及电路拓扑、高频电子变换、谐振开关（ZVS、ZCS）、LC串并联谐振、功率因数校正、电磁干扰抑制（EMC、EMI）、信号传感、采集和控制、电子元器件、电光源器件等电力电子技术的方方面面。同时，如何测量高频交流电子镇流器的技术参数，如功率、高频谐波成分、效率、电磁辐射干扰（EMI），也是高频交流电子镇流器的研究热点。实践证明，要做出一只高性能的高频交流电子镇流器，还需对它的负载--灯的技术特性、灯对电源的技术要求有所了解，否则要做出高性能的高频交流电子镇流器是不现实的。由于对电网供电质量的要求不断提高，国际电工技术委员会1982年分别制定了IEC555-2《家用设备及类似电器设备对供电系统的干扰》标准，和IEC1000《电磁兼容性标准》，分别对相关电器设备的功率、谐波成分、电磁辐射干扰等技术指标做出了要求，对高频交流电子镇流器而言也相应增加了电路的设计难度和制造难度。2.2常用高频交流电子镇流器电