電子鎮(zhèn)流器發(fā)展與相關(guān)問(wèn)題研討

【摘 要】本文談了電子鎮(zhèn)流器的發(fā)展進(jìn)程，并且對(duì)電子鎮(zhèn)流器的電磁兼容、諧波及頻率問(wèn)題進(jìn)行了探討。

【關(guān)鍵詞】電子鎮(zhèn)流器 發(fā)展 問(wèn)題探究

電子鎮(zhèn)流器有著傳統(tǒng)的電感式鎮(zhèn)流器無(wú)法比擬的諸多優(yōu)勢(shì)并因此獲得人們青睞，在近幾年得到迅猛發(fā)展。熒光燈配套用的電子鎮(zhèn)流器，具有高功率因數(shù)、重量輕、無(wú)閃爍、無(wú)噪聲等特點(diǎn)，用較低的電源電壓就可以啟動(dòng)熒光燈，并可以在輸入電壓波動(dòng)范圍較大的環(huán)境中正常工作，而且是電子式結(jié)構(gòu)，易附加其它電路，如APFC（有源功率因數(shù)校正電路）技術(shù)通過(guò)提高電能利用率、降低諧波含量、避免對(duì)公共電網(wǎng)造成危害來(lái)達(dá)到節(jié)能環(huán)保功效，或增加PWM（脈沖寬度調(diào)制）、FM（頻率調(diào)制）等技術(shù)對(duì)熒光燈進(jìn)行調(diào)光，或增加過(guò)壓、過(guò)流、超載等異常保護(hù)電路以提高使用的安全性。

一、電子鎮(zhèn)流器的發(fā)展進(jìn)程

70年代末，國(guó)外廠家率先突出了第一代電子鎮(zhèn)流器，是照明史上一項(xiàng)重大的創(chuàng)新。由于它具有節(jié)能等許多優(yōu)點(diǎn)，引起了全世界的極大關(guān)注和興趣，認(rèn)為是取代電感鎮(zhèn)流器的理想產(chǎn)品，隨后一些著名的企業(yè)都投入了相當(dāng)?shù)娜肆?、物力?lái)進(jìn)行更高一級(jí)的研究與開(kāi)發(fā)。由于微電子技術(shù)突飛猛進(jìn)，促進(jìn)了電子鎮(zhèn)流器向高性能高可靠性方向發(fā)展，許多半導(dǎo)體公司推出了專用功率開(kāi)關(guān)器件和控制集成電路的系列產(chǎn)品。

中國(guó)對(duì)電子鎮(zhèn)流器的研究開(kāi)發(fā)起步較晚，技術(shù)起點(diǎn)低，早期對(duì)這一產(chǎn)品的難度和復(fù)雜性認(rèn)識(shí)不足，專用半導(dǎo)體器件開(kāi)發(fā)為跟上，產(chǎn)品質(zhì)量過(guò)不了關(guān)，而且市場(chǎng)極不規(guī)范，大量的低價(jià)劣質(zhì)品被拋向市場(chǎng)。使消費(fèi)者蒙受損失，嚴(yán)重?fù)p害了電子鎮(zhèn)流器的形象。90年代后期，由于生產(chǎn)水平有了迅速發(fā)展和提高，從電路設(shè)計(jì)到電子器件的配套都進(jìn)入了較成熟階段，優(yōu)質(zhì)產(chǎn)品進(jìn)入建筑工程。隨著中國(guó)綠色照明工程的實(shí)施，為電子鎮(zhèn)流器推廣應(yīng)用鋪平了道路，國(guó)產(chǎn)電子鎮(zhèn)流器必將迅速趕上國(guó)際先進(jìn)水平，在競(jìng)爭(zhēng)的國(guó)際市場(chǎng)中占有一席之地。

第一代電子鎮(zhèn)流器取代傳統(tǒng)的電感鎮(zhèn)流器，電子鎮(zhèn)流器的誕生于發(fā)展是電力電子技術(shù)由低頻向高頻過(guò)度的典型產(chǎn)品。兩者的典型區(qū)別就是電感鎮(zhèn)流器工作在50HZ，而電子鎮(zhèn)流器工作在大于25HZ的環(huán)境下。電感鎮(zhèn)流器與電子鎮(zhèn)流器的對(duì)比見(jiàn)圖1。

圖1 電感鎮(zhèn)流器與電子鎮(zhèn)流器的對(duì)比

第二代采用無(wú)源濾波的高功率因數(shù)電子鎮(zhèn)流器，線路簡(jiǎn)單，體積小，重量輕，將功因提高0.9以上，省電，減少對(duì)電網(wǎng)的污染，性能和可靠性有一定改善。

第三代采用有源濾波的高性能電子鎮(zhèn)流器，將功因做到0.98以上，進(jìn)一步減少諧波對(duì)電網(wǎng)的污染，引入軟啟動(dòng)，零電壓開(kāi)關(guān)，電磁兼容技術(shù)，將高效與節(jié)能相互結(jié)合。

第四代則是高性能價(jià)格比的電子鎮(zhèn)流器，大幅集成化，引入厚膜電路，節(jié)省成本同時(shí)保證較高效率，以及實(shí)現(xiàn)只能調(diào)光等新功能。

二、電子鎮(zhèn)流器電磁兼容問(wèn)題

電磁兼容就是研究在有限的空間、時(shí)間及頻譜條件下，各種電氣設(shè)備可以共存而不至于引起降級(jí)的一門科學(xué)。電磁兼容性包括兩部分：電磁干擾（EMI）和電磁敏感性（EMS）。鑒于組建一套電磁兼容測(cè)試系統(tǒng)的價(jià)格對(duì)于中小企業(yè)來(lái)說(shuō)是難以承受的，而一般照明設(shè)計(jì)工程人員苦于缺乏關(guān)于電磁兼容方面的知識(shí)，不知如何設(shè)計(jì)出既能滿足性能要 筆者就電子鎮(zhèn)流器的工作原理及其產(chǎn)生電磁干擾的原因進(jìn)行分析并提出相應(yīng)整改措施。首先，簡(jiǎn)單了解關(guān)于電磁兼容的問(wèn)題，或者叫電磁干擾問(wèn)題。產(chǎn)生電磁兼容問(wèn)題必須要同時(shí)具備三個(gè)條件：一是干擾源（產(chǎn)生干擾的電路或設(shè)備）；二是敏感源（受這種干擾影響的電路或設(shè)備）；三是耦合通道（能夠?qū)⒏蓴_源產(chǎn)生的干擾能量傳遞到敏感源的途徑）。

這就是電磁兼容的三要素。只要將這三個(gè)要素中的一個(gè)消除或采取措施加以抑制，電磁干擾就會(huì)消失或減小。因此，電磁兼容技術(shù)都是圍繞這三個(gè)要素進(jìn)行研究的。

三、電子鎮(zhèn)流器的諧波問(wèn)題

諧波電流產(chǎn)生的根源主要是由具有相角控制和整流電源器件產(chǎn)生的，這類設(shè)備會(huì)產(chǎn)生非正弦的電流輸入回路。在接通電源時(shí)，電容器被充電，這一過(guò)程一直進(jìn)行到電容器充電到整流電壓的峰值為止。一旦充電電流消失，二極管便導(dǎo)通交流電流、且只有在交流源大于電容器時(shí)才對(duì)電容器充電。當(dāng)交流電源電壓低于電容器電壓時(shí)，二極管截至。在交流電壓波形最高點(diǎn)上對(duì)電容器充電將引起交流電流以連續(xù)的窄電流脈沖形式流過(guò)電容器。這樣就形成了諧和波含量很大的非線性交流供電電流。過(guò)量的諧波電流會(huì)使發(fā)電機(jī)和電動(dòng)機(jī)產(chǎn)生附加的功耗引起發(fā)熱；對(duì)無(wú)功補(bǔ)嘗電容器組諧波電流過(guò)大可能導(dǎo)致電力電容器過(guò)載而損壞；諧波電流會(huì)增加變壓器和電網(wǎng)的損耗，浪費(fèi)能源；對(duì)電網(wǎng)繼電保護(hù)、自控裝置和電產(chǎn)生干擾或造成誤動(dòng)作；對(duì)計(jì)量檢測(cè)儀器引入較大的誤差，不能保證計(jì)量和檢測(cè)正確度；由于諧波電流與供電系統(tǒng)阻搞相互作用而引起嚴(yán)重的電壓失真，可通用性使接到相同分支電路上的設(shè)備不能正常工作。抑制諧波的改進(jìn)措施就是盡可能提高其功率因數(shù)，減小輸入電流的諧波失真。要達(dá)到這個(gè)目的，就必須提高整流管的導(dǎo)通率（即延長(zhǎng)輸入電流的導(dǎo)通時(shí)間），使得電源電流的波形接近電壓的正弦波，減小電流的波形失真；同時(shí)又要保證電源濾波電容能平滑地向負(fù)載連續(xù)供電（即減小輸入電流與輸入電壓間的相位差）。

四、電子鎮(zhèn)流器工作頻率對(duì)其性能和可靠性的影響問(wèn)題

電子鎮(zhèn)流器是一個(gè)通過(guò)電子電路，將工頻電源變換成直流電源，再將直流電源插座變換成數(shù)十KHz甚至更高頻率，集點(diǎn)燃和限流于一身的逆變裝置，它給熒光燈提供一個(gè)較高較合適頻率的電源。頻率對(duì)其性能和可靠性的影響，至少涉及以下幾方面。（1）光效。熒光燈的光效取決于其內(nèi)部參數(shù)和外部條件多種因素，但是，就一定的熒光燈，試驗(yàn)發(fā)現(xiàn)，提高工作頻率，熒光燈的光效隨之提高。（2）元器件的損耗。元器件介質(zhì)的損耗與頻率有關(guān)例如磁性元件，頻率越高損耗越大。就晶體管而言，在不一定開(kāi)關(guān)狀態(tài)下，開(kāi)關(guān)工作的損耗與頻率成正比。（3）噪音。電子鎮(zhèn)流器中的磁性元件，在交變場(chǎng)的作用下，會(huì)出現(xiàn)磁致伸縮效應(yīng)，可能會(huì)產(chǎn)生噪音。但是，如果其頻率大于20KHz，則這種聲波人們耳朵聽(tīng)不到，所以頻率大于20KHz有利于工作和生活環(huán)境。

在科技日新月異的今天，新光源不斷推出，電子鎮(zhèn)流器也得到了大規(guī)模、大面積的使用。根據(jù)電子鎮(zhèn)流器的相關(guān)問(wèn)題，做出相應(yīng)的改進(jìn)，提高電子鎮(zhèn)流器的工作效率。

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