多通信模式调光型HPS灯电子镇流器的研究

摘要

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。随着绿色照明工程的实施，具有光效高、寿命长、光色好、透雾性强等优点的高压钠灯受到越来越广泛的关注。目前与之配接的电感镇流器功率因数低、体积大、功率不稳，而模拟电子镇流器又存在电路结构复杂、成本高、可靠性差等缺点，而且两者都难以实现远程监控和调光功能，无法满足现代照明发展的要求。为此，本文对高压钠灯电子镇流器的数字化、调光和智能网络管理进行研究，提出了多通信模式调光型高压钠灯电子镇流器的设计方案，并对其进行深入的理论分析和工程实践。
　　本文提出一种以低成本单片机为控制核心的系统结构方案，通过单片机程序设计，完成高压钠灯的启动、功率控制、调光和远程通信等功能，使控制电路简化，系统可靠性提高。
　　根据高压钠灯的电气特性，通过对半桥LCC串并联负载谐振电路的分析，提出一种变频带滑频软启动方法，实现了高压钠灯的自适应启动，同时满足功率开关管的零电压开通。
　　针对高压钠灯从启动到稳态的非线性特性，提出分段控制的思想，实现启动到稳态的平滑过渡以及稳态阶段的功率控制。其中稳态阶段采用控制逆变器输入平均功率的间接控制策略，简化了系统设计。
　　以有效利用能源为目的，研究高压钠灯的主要调光方法。采用闭环控制的调频调光策略，实现了高压钠灯在宽范围内的数控连续调光，最后给出了250W高压钠灯的调光实验结果。
　　照明系统的网络化管理是今后发展的趋势。本文研究电子镇流器的远程通信功能，借助现代通信技术，设计了基于电力线载波和485总线两种通信模式的电子镇流器系统，实现了对高压钠灯的远程监控。

目录

多通信模式调光型HPS灯电子镇流器的研究

RESEARCH ON DIMMING HPS ELECTRONIC BALLAST BASED ON MULTI COMMUNICATION MODE

摘要

Abstract

第1章 绪论

1.1 课题背景

1.2 高压钠灯综述

1.2.1 电光源的发展与分类

1.2.2 HPS灯工作原理与启动过程

1.2.3 HPS灯电气特性

1.3 电子镇流器的起源、现状与发展

1.3.1 电子镇流器的起源

1.3.2 电子镇流器的研究现状

1.3.3 电子镇流器的发展趋势

1.4 高压钠灯对电子镇流器的要求

1.5 课题主要研究内容

第2章 调光型HPS灯电子镇流器系统结构

2.1 系统整体结构

2.2 功率因数校正电路

2.2.1 功率因数与总谐波畸变定义

2.2.2 功率因数校正电路分类

2.2.3 有源功率因数校正电路拓扑结构与工作原理

2.3 逆变器与负载谐振电路

2.4 智能网络通信接口

2.5 本章小结

第3章 启动方法与功率控制策略研究

3.1 基于LCC谐振的启动方法研究

3.1.1 半桥LCC谐振变换器电路分析

3.1.2 变频带滑频软启动方法

3.2 功率控制策略研究

3.2.1 分段控制思想

3.2.2 直接功率反馈控制

3.2.3 逆变器输入平均功率控制策略

3.3 本章小结

第4章 系统设计与实验研究

4.1 引言

4.2 系统硬件设计

4.2.1 有源功率因数校正电路主要参数设计

4.2.2 半桥LCC参数设计

4.2.3 辅助隔离电源设计

4.3 系统软件设计

4.4 系统仿真与实验结果

4.5 本章小结

第5章 电子镇流器调光与智能网络控制

5.1 电子镇流器的调光方法

5.2 调频调光系统实现

5.2.1 系统结构与仿真

5.2.2 调光信号传输方式

5.2.3 软件设计

5.3 调光实验结果

5.4 路灯照明智能网络控制系统

5.4.1 电力线载波模式系统

5.4.2 485总线模式系统

5.4.3 通信协议与软件设计

5.4.4 模拟实验系统

5.5 本章小结

结论

参考文献

攻读学位期间发表的学术论文

哈尔滨工业大学硕士学位论文原创性声明

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致谢