高压钠灯数字镇流器研究与设计

摘要

在中国国民生产总值中，电光源产值占有举足轻重的地位。作为第三次光源技术革命中最具有代表性的产品，大功率气体放电灯，其中高压钠灯更是在交通领域中发挥巨大的作用。随着光源的不断发展，高压钠灯驱动电源市场也在增长，研制出高品质的驱动电源已经大势所趋，而数字控制已经是电源领域的技术热点。
　　本文针对大功率高压钠灯数字镇流器进行了全面设计，高压钠灯采用飞利浦SON系列600W灯泡，主要应用于高速公路场所照明。
　　本文详细介绍了高压钠灯数字镇流器在设计过程中应用到的学术理论，从而为本设计选定适合的方案，具体学科理论包括:功率因数校正(PFC)技术、高频逆变技术、启动点火技术、声共振抑制技术、采样技术，使气体放电灯达到电流控制并使镇流器具有保护功能。最重要的数字控制核心器件是采用DSP2812作为主控芯片。
　　市电通过以L6562芯片为核心器件的有源功率因数校正电路后升到400V后给母线提供电压。400V直流电压经过以DSP2812芯片作为PWM控制器的半桥逆变电路后输出高频交流电压。以IR2110芯片为核心的集成电路方案来驱动半桥功率开关管。启动点火方式选用了串并联的LCC谐振电路，利用电流霍尔传感器采集电流、AD转换器实现恒流控制。采用频率跳转法对输出PWM频率调频控制来解决声共振问题。
　　最后经过测试，系统整体性能满足设计目标，能够实现高压钠灯的正常稳定工作，为接下来的研发、生产奠定了良好基础。

目录

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摘要

第一章 绪论

1．1 研究背景和意义

1．2 光源及其分类

1．3 LED气体放电灯简介

1．3．1 高压钠灯结构

1．3．2 高压钠灯特性

1．4 镇流器简介

1．4．1 电感镇流器的局限性

1．4．2 电子镇流器的优点

1．4．3 气体放低灯对电子镇流器的要求

1．4．4 电子镇流器发展趋势

第二章 高压钠灯数字镇流器关键部分的研究

2．1 高压钠灯电子镇流器的系统结构

2．2 PFC电路分析

2．2．1 功率因数的定义

2．2．2 功率因数校正的意义

2．2．3 无源功率因数校正电路

2．2．4 有源功率因数校正电路及其控制策略

2．2．5 有源PFC电路的基本架构

2．2．6 升压型APFC电路工作原理

2．3 逆变电路

2．4 HPS的启动

2．4．1 脉冲变压器启动方式

2．4．2 谐振启动方式

2．5 数字控制器设计

2．6 本章小结

第三章 功率因数校正电路的分析与设计

3．1 输入保护电路

3．1．1 浪涌电流保护

3．1．2 过压保护

3．2 EMI滤波器设计

3．3 L6562芯片简介

3．4 临界导通模式功率因数校正电路的原理及分析

3．5 PFC电路参数计算

3．5．1 升压电感计算

3．5．2 其他元件参数计算

3．6 APFC电路实验结果

3．7 本章小结

第四章 声谐振解决方案及电磁兼容性分析

4．1 电磁干扰(EMI)

4．2 电子镇流器的电磁干扰源

4．3 电子镇流器的电磁干扰抑制

4．4 声谐振的产生及危害

4．5 声谐振的解决方案

4．6 本章小结

第五章 数字镇流器的设计与开发

5．1 控制策略分析

5．2 主电路硬件设计

5．2．1 辅助电源设计

5．2．2 驱动电路设计

5．2．3 点火电路设计

5．2．4 MOS管保护电路

5．2．5 过流过压保护电路

5．3 主电路软件设计

5．3．1 DSP性能介绍

5．3．2 系统功能框图

5．3．3 主要引脚定义

5．3．4 系统软件流程

5．3．5 PWM驱动软件设计

5．3．6 保护电路软件设计

5．3．7 声谐振抑制软件设计

5．4 本章小结

第六章 总结与展望

6．1 实验结果

6．2 工作展望

参考文献

发表论文和参加科研情况说明

致谢