基于燈陰極電流法的電子鎮(zhèn)流器諧波校正

1電子鎮(zhèn)流器電阻率電路分析電子鎮(zhèn)流器作為一種新型的電視鎮(zhèn)流裝置，在許多方面比傳統(tǒng)的電視鎮(zhèn)流裝置好。例如，光效率高、電池省、低溫壓縮性好、頻率低、噪聲少等。然而作為一個電子變換部件,其輸入電流諧波含量和功率因數(shù)是一個不可忽視的問題,諧波含量過高會導(dǎo)致高頻污染、干擾甚至破壞其它電器,并加重供電電網(wǎng)的負(fù)擔(dān),尤其是三次諧波含量過高會使中線電流成倍上升。而功率因數(shù)過低又會加重對電網(wǎng)的沖擊和線路負(fù)荷。電子鎮(zhèn)流器的功率因數(shù)校正電路分有源功率因數(shù)校正和無源功率因數(shù)校正,前者在功率因數(shù)、總電流諧波含量、三次諧波及燈電流波峰系數(shù)等指標(biāo)上遠(yuǎn)遠(yuǎn)優(yōu)于國標(biāo)GB/T15144-94中規(guī)定的技術(shù)指標(biāo),適合制作高性能電子鎮(zhèn)流器,但由于其造價高,很難在我國普及;后者以其較低的造價和較好的性能在我國電子鎮(zhèn)流器生產(chǎn)中被廣泛采用,其功率因數(shù)、三次諧波含量等指標(biāo)均能達(dá)到國標(biāo)中規(guī)定的H級水平。2低電阻率電子鎮(zhèn)流器測試對比圖1和圖2是目前國內(nèi)廣泛使用的逐流式和高頻反饋式無源功率因數(shù)校正電路。我們利用電子鎮(zhèn)流器專用輸入、輸出特性測試儀對上述2種電路進(jìn)行測試,并與傳統(tǒng)的單電容式濾波的低功率因數(shù)電子鎮(zhèn)流器對比,結(jié)果如表1所示。從表1中的測試結(jié)果可以看出,不論是逐流式電路還是高頻反饋式電路,其功率因數(shù)、奇次諧波含量都明顯優(yōu)于單電容濾波式低功率因數(shù)電子鎮(zhèn)流器,可是燈電流波峰系數(shù)都明顯高于單電容濾波電路,并且都已超出國標(biāo)規(guī)定的1.7的技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)。而采用逐流式和高頻反饋式的無源功率因數(shù)校正電路的電子鎮(zhèn)流器,它的濾波性能較差,使得橋式整流輸出的直流電壓波動太大,這個波動的直流電壓給高頻振蕩電路供電時,對高頻蕩振電流產(chǎn)生了較深的幅度調(diào)制,從而使波峰系數(shù)大于1.7的國家標(biāo)準(zhǔn)。3燈的開關(guān)壽命我們采用加速燈陰極老化的方法對上述3種電路進(jìn)行開關(guān)壽命對比測試。各取出由上述3種電路制成的電子鎮(zhèn)流器10只,輸出功率在(36±0.5)W,采用36W飛利蒲燈管并使用220V交流穩(wěn)壓電源供電。由循環(huán)開關(guān)控制器自動控制燈的開與關(guān)并設(shè)定開燈6min、關(guān)燈2min直到燈不啟動為止,測試數(shù)據(jù)見表2。從表2中可以看出,高頻反饋式電路波峰系數(shù)最高,燈的開關(guān)壽命最短;單電容濾波的低功率因數(shù)波峰系數(shù)最低,燈的開關(guān)壽命最長。根據(jù)熱電子發(fā)射理論,燈陰極發(fā)射物質(zhì)的蒸發(fā)速率與陰極熱點溫度的關(guān)系為V=Cexp(-Q/RT)(1)其中,C為常數(shù);Q為激活能;T為陰極熱點溫度;R為氣體普適常量。(1)式表明:燈陰極熱點溫度對陰極電子發(fā)射物質(zhì)的蒸發(fā)速率十分敏感,T越高蒸發(fā)速率越快。然而陰極熱點溫度是由通過燈絲的陰極電流決定的,當(dāng)燈電流波峰系數(shù)越大時,通過燈絲的峰值電流也越大,則燈陰極熱點溫度就越高。而過高的陰極溫度必然導(dǎo)致電子發(fā)射物質(zhì)的過分蒸發(fā),致使陰極發(fā)射能力下降,燈管兩端早期發(fā)黑,加速了燈陰極的老化,最終導(dǎo)致燈壽命降低。4新的自主濾波電路筆者經(jīng)過多年的研究與實驗研制出一種低成本、高性能電子鎮(zhèn)流器(見圖3),其性能參量符合國標(biāo)GB/T15144-94標(biāo)準(zhǔn)。4.1自舉濾波電路當(dāng)接通電源時,電解電容C3被充電,給后級提供了平滑的直流電源,當(dāng)后級變換電路得電工作后,有源自舉濾波電路便開始工作:電容C1,C2隨N1,N2開關(guān)管的工作而充放電,將電源能量轉(zhuǎn)移至L1,L2儲能元件,而后L1,L2又通過續(xù)流二極管D5,D6將能量轉(zhuǎn)移給負(fù)載,電容C3此時起到平滑電壓的作用,從而保證有很好的燈波峰比電流輸出,使燈電流具有對稱性,從而延長燈管的使用壽命。4.2電路定位1成本低只增加幾個低成本的器件,其價格與高頻反饋式電子鎮(zhèn)流器價格相當(dāng)。2產(chǎn)品標(biāo)準(zhǔn)的改進(jìn)其優(yōu)良的電性能,可以歸結(jié)為L級高檔電子鎮(zhèn)流器。3高參數(shù)其實測值接近0.995,提高電源的利用率。4低畸變和低波形輸入電流波形與電壓同步,且很接近正弦波,所以諧波含量很低,均符合L類國標(biāo)要求。5延長熱管的使用壽命,使燈電流波峰系數(shù)減到低,使燈點計放電由于采用電解電容平滑濾波,可為后級提供平滑的電壓,使燈電流波峰系數(shù)減到很低,實測值接近1.5,小于國標(biāo)1.7的標(biāo)準(zhǔn),從而延長燈管的使用壽命。6燈的電壓相位是好的因為此線路采用對稱設(shè)計,上下開關(guān)管輪流導(dǎo)通工作,從而保證輸出波形的對稱,使燈管不會出現(xiàn)一端先老化。5l級別電子鎮(zhèn)流器本文提出的設(shè)計雖然只增加了幾個低成本的元件,但整機的性能卻有質(zhì)的改進(jìn),其各項性