基于逐流高頻反饋技術(shù)的電子節(jié)能燈研究

溫建華　廣州城市職業(yè)學(xué)院設(shè)備處　510405

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基于逐流高頻反饋技術(shù)的電子節(jié)能燈研究

溫建華廣州城市職業(yè)學(xué)院設(shè)備處510405

【文章摘要】

隨著我國經(jīng)濟(jì)發(fā)展水平的不斷提高，人們節(jié)能環(huán)保理念日趨深入，節(jié)能型的家用電器開始受到人們歡迎，普通電子節(jié)能燈使用不可控整電流，但卻使輸入的電流變得扭曲，含有較多的諧波，致使節(jié)能燈的功率大大降低。面對這種情況，人們開始使用逐流高頻反饋技術(shù)對電子節(jié)能燈進(jìn)行設(shè)計優(yōu)化。實踐證明，電子節(jié)能燈中應(yīng)用高頻反饋技術(shù)能夠?qū)⒐?jié)能燈輸入功率提高，將輸入電流總諧波扭曲率降低，設(shè)計方案性價比高，廣被大眾接受、認(rèn)同。

【關(guān)鍵詞】

逐流高頻；反饋技術(shù)；電子節(jié)能燈

節(jié)能燈是新一代電光源，具有重量低、照明持久、無頻閃、功率高等優(yōu)點，在設(shè)計上更加方便、易行。在2011年，國家發(fā)改委聯(lián)合商務(wù)部、海關(guān)部以及工商總局印發(fā)了《逐步禁止進(jìn)口與銷售普通照明白熾燈通知》，白熾燈路線圖基本被淘汰，這是我國實施節(jié)能減排戰(zhàn)略的一項重要舉措。

1　電子節(jié)能燈概述

電子節(jié)能燈分為熒光燈管與高效電子鎮(zhèn)流器兩部分。節(jié)能熒光燈使用熒光粉制造而成，具有非常高的發(fā)光效率，是普通白熾燈的3～5倍，更是普通日光燈的30%。高效化電子鎮(zhèn)流器使用開關(guān)電源技術(shù)與諧振技術(shù)，能夠?qū)⒐ぷ餍蚀蟠筇嵘?，提升的頻率范圍為20～50Hz，其使用效率也在不斷提高。節(jié)能燈中使用電子鎮(zhèn)流器不僅能將普通日光燈頻閃消除，還能降低噪音，將功率因數(shù)提升至0.8以上，比一般日光燈提高70%的功率。由此，熒光燈越來越常見，使用次數(shù)也在不斷增加。但是，電子節(jié)能燈與普通白熾燈或者電感式熒光燈存在構(gòu)造上以及性能上的差異，有更加復(fù)雜的工作原理，對生產(chǎn)技術(shù)有著更高要求。普通型電子鎮(zhèn)流器性價比高，但諧波較多，超出既定標(biāo)準(zhǔn)，市場上有較多改進(jìn)過的新型節(jié)能燈，即使各項指標(biāo)過關(guān)，但價格較高。

2　普通型節(jié)能燈電路

普通節(jié)能燈多使用二極管整流橋，將其作為電網(wǎng)與用電設(shè)備接口，但是二極管導(dǎo)通角小，電網(wǎng)中僅在每一個工頻周期時間內(nèi)負(fù)載能量。其中，大電容的CI主要功能是將低頻紋波過濾掉，進(jìn)而得到一個直流電壓。整流的二極管與非線性、濾波電容具備存儲能量的功能，能夠在短時間內(nèi)、高峰值周期內(nèi)存儲峰尖電流，這些電流中具有非常多樣的高次諧波。具體見下圖一所示：

對上圖一中的電路節(jié)能燈負(fù)載的兩端進(jìn)行測量，能夠測得電壓波形與電流波形，通過觀察波形能夠發(fā)現(xiàn)，輸入電流高次諧波將出現(xiàn)最高峰值，此時，眾多高壓脈沖在電網(wǎng)中由不同電器高次諧波交叉疊加在一起，電容耐壓性也有了更高要求。從波形圖中還能看出電流波與電壓波相位差。通過分析電路圖能夠發(fā)現(xiàn)電路輸入側(cè)使用不同方法對整流進(jìn)行控制，功率因數(shù)低，輸出的電流與電壓將存在相位差，輸入電流中不僅有基波，還有高次諧波，高次諧波非常豐富，因為電子鎮(zhèn)流器整流電路沒有布設(shè)電網(wǎng)，隔離做的不夠充分，大量高次諧波源源不斷流入到電網(wǎng)中將產(chǎn)生非常嚴(yán)重光污染。

圖一　普通節(jié)能燈電路圖

3　改進(jìn)以后的節(jié)能燈電路

逐流技術(shù)下的熒光燈電子鎮(zhèn)流器基于PFC技術(shù)提出，基本原理與思路是使用兩個串聯(lián)電容當(dāng)成濾波電容，可配置二級管，充電時使用電容串聯(lián)方式，而放電則使用并聯(lián)方法，這樣能夠增加二極管的導(dǎo)通角，對輸入側(cè)功率因數(shù)進(jìn)行改善，直流母線電壓是輸入電壓最大值與最小值的一半，脈動就產(chǎn)生在其中。

3.1逐流高頻反饋節(jié)能燈電路

設(shè)計的逐流高頻反饋節(jié)能燈電路如下圖二所示。對逐流高頻反饋節(jié)能燈電路設(shè)計過程中需嚴(yán)格遵循設(shè)計規(guī)范與要求。對帶有逐流電路的節(jié)能燈電路使用高頻能量反饋法無源濾波技術(shù)。具體方法就是將反饋從燈絲與C8處引出來，需經(jīng)過二極管的反饋引入到C1中正極，電子鎮(zhèn)流器能輸入信號，經(jīng)過二極管充電電容，全波整流輸出電壓比C2上的電壓高。當(dāng)交流電值低于UDc時，C2就能通過電子鎮(zhèn)流器的功率網(wǎng)絡(luò)，順利完成放電。比起直接輸出端的濾波電容器，鎮(zhèn)流器將不再輸入交流電脈沖，而是與跟蹤交流電壓軌跡保持連續(xù)，由此，高次諧波被抑制，極大提高了系統(tǒng)功率因數(shù)。

圖二　逐流高頻反饋節(jié)能燈電路圖

在上圖中，狀態(tài)保護(hù)電路是虛線框內(nèi)部各種組成元件，扼流圈L3的次級繞組W3感應(yīng)電壓表示為VD10、R9以及C10整流濾波，在C10上電壓低于穩(wěn)壓二極管通道，到VD12 與V3處停止。如果電路存在異常情況，W2處的變電動勢就會產(chǎn)生，造成C10電壓迅速提升，如果C10電壓達(dá)到穩(wěn)壓值，VD12控制極就會流過導(dǎo)體，開關(guān)晶體將達(dá)到飽和狀態(tài)，致使開關(guān)管V2處停止，致使停止震蕩電路也不會使高頻電壓產(chǎn)生。如果將這種異常消除才能恢復(fù)震蕩。

3.2電路測試

對節(jié)能燈負(fù)載兩端進(jìn)行測量，電壓波與電流波形出現(xiàn)，普通電子節(jié)能燈輸入電壓或者輸入電流，波形相位差為=75°，逐流高頻反饋節(jié)能燈輸入電壓與電流相位差則為=15°，《，電路功率因數(shù)增大。此外，還能發(fā)現(xiàn)，改進(jìn)后的電流基波分量也在提高，降低的則是高次諧波峰值。

4　數(shù)值分析

虛擬示波器功能有數(shù)字存儲示波器、頻譜分析等，頻譜能對時域段進(jìn)行分析，提供時域觀測不到的信息或者數(shù)據(jù)。使用頻譜分析儀也能對頻率、頻率響應(yīng)以及諧波純度參數(shù)等進(jìn)行分析。一種是普通節(jié)能燈電路輸入諧波分析，一種是逐流高頻反饋節(jié)能燈輸入電流諧波分析。諧波次數(shù)有1、3、5、7、9、11、13，常用普通節(jié)能燈諧波含量（%）分別為100、20.35、31.256、12.054、11.245、8.256、13.012, ;而逐流高頻反饋節(jié)能燈諧波含量（%）分別為100、13.25、4.25、5.24、11.25、8.25、4.26。對數(shù)值進(jìn)行分析比較，發(fā)現(xiàn)普通節(jié)能燈總諧波畸變?yōu)?0.25%，而逐流高頻反饋節(jié)能燈總諧畸變?yōu)?1.04%，功率因數(shù)大大提高，解決了電流諧波含量過高的問題。

5　結(jié)束語

在節(jié)能環(huán)保、可持續(xù)發(fā)展理念下，人們應(yīng)用節(jié)能燈的比重越來越高，通過上述分析表明，使用逐流高頻反饋技術(shù)能獲得更高的輸入功率因數(shù)，將諧波分量降低，使電路構(gòu)造更加簡單、易行、可靠，能降低研發(fā)與生產(chǎn)費用。

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