间谐波电压作用下自激式电子镇流器荧光灯的闪变效应研究

摘要

随着电力电子技术的飞速发展，尤其是变频调速装置在电力系统中的广泛应用和各种非线性负荷的日益增多，越来越多的间谐波注入到电网中。间谐波是指任何非整数倍基波频率的电压或电流信号。间谐波的主要负面效应是导致电压波动和闪变，进而造成光源的光闪变，影响人们的视觉舒适性和工作效率。大量事实和试验均表明荧光灯在间谐波电压作用下有着非常显著的闪变效应，并且即便是较高频率的间谐波也会导致人眼可以察觉的光闪变。这一问题引起了国内外学者的极大关注，并积极展开工作，取得了一定的研究成果。但迄今为止，还没有一个公认的基于荧光灯闪变的间谐波限制标准和评价方法，研究荧光灯在间谐波电压作用下的闪变效应对于进一步研究间谐波抑制措施以及相关的间谐波兼容标准都具有重要的理论意义和实用价值。
　　 论文根据自激式电子镇流器的工作原理，利用高频工作状态下的荧光灯等值电路对该电子镇流器荧光灯建立数学模型并进行理论分析；采用基于调制理论的开关函数法，推导出供电电压中含有间谐波分量时荧光灯的功率响应，建立了荧光灯瞬时功率波形包络线的波动深度及波动频率与间谐波幅值和频率之间的关系曲线，提出了在间谐波电压作用下荧光灯的功率波动特征。
　　 通过运用数学软件Matlab/Simulink工具中的电力系统仿真模块对所建立的自激式电子镇流器荧光灯数学模型搭建了仿真电路，对荧光灯在间谐波电压作用下的功率波动进行了仿真，得到的结果与理论分析基本吻合。此外，论文还通过物理实验定性地对间谐波电压作用下自激式电子镇流器荧光灯的电压波动进行了验证，从而证明了基于自激式电子镇流器荧光灯所建立的数学模型进行理论分析的合理性。
　　 通过对荧光灯瞬时功率波形及其光通量波形的分析，并结合已有的相关研究成果，提出了荧光灯光通量波动与功率波动之间的关系；并将由IEC闪变仪得到的基于白炽灯满足瞬时闪变视感度S(t)=1的临界光通量波动曲线推广到荧光灯中，基于自激式电子镇流器荧光灯所建立的理论分析数学模型，获得了供电电压中含有单个及一对间谐波分量时荧光灯的闪变限制曲线。

目录

文摘

英文文摘

声明

1 绪论

1.1问题的提出及研究的意义

1.2国内外研究现状

1.2.1间谐波的产生

1.2.2间谐波的危害

1.2.3间谐波的相关标准

1.2.4闪变评价的研究现状

1.2.5荧光灯闪变的研究现状

1.3论文的主要研究内容

2含间谐波分量的电压波动特征分析

2.1含单个间谐波的电压波动特征分析

2.1.1电压的波动频率

2.1.2电压包络线的特征

2.1.3含单个间谐波的电压峰值波动率

2.2含一对间谐波的电压波动特征分析

2.2.1与含单个间谐波的电压的波动频率的关系

2.2.2与含单个间谐波电压包络线的特征的关系

2.2.3与含单个间谐波的电压峰值波动率的关系

2.3本章小结

3基于电子镇流器荧光灯数学模型的功率波动分析

3.1电子镇流器荧光灯简介

3.1.1荧光灯简介

3.1.2荧光灯模型分析

3.1.3电子镇流器作用及结构分析

3.2荧光灯在正弦电压下的功率响应

3.2.1理论分析数学模型的建立

3.2.2荧光灯在正弦电压下的功率响应

3.2.3荧光灯在间谐波电压作用下的功率响应

3.2.4荧光灯的功率波动特性分析

3.3本章小结

4 基于数学模型荧光灯功率波动的Matlab仿真与实验验证

4.1 Matlab/Simulink仿真模块参数设置

4.2开关工作频率的改变对灯电压波动影响的仿真验证

4.3荧光灯功率波动的仿真比较

4.4基于电子镇流器荧光灯在间谐波电压作用下的实验验证

4.5本章小结

5含间谐波电压下的电子镇流器荧光灯闪变限制值分析

5.1闪变与光通量波动

5.2荧光灯瞬时光通量的表达式

5.3荧光灯光通量波动与功率波动的关系式

5.4临界光通量波动曲线

5.5单个间谐波下荧光灯的闪变限制曲线

5.6一对间谐波下荧光灯的闪变限制曲线

5.6.1一对间谐波下荧光灯的功率响应

5.6.2一对间谐波下荧光灯的闪变限制曲线

5.7基于仿真结果的荧光灯闪变限制曲线

5.8本章小结

6总结与展望

6.1论文工作总结

6.2后续研究工作展望

致谢

参考文献

附录：作者在攻读学位期间发表的论文目录