大功率數字化電子鎮流器關鍵技術的研究.pdf

1、傳統大功率HPS電子鎮流器（EB）存在效率低、局部過熱、電磁干擾（EMI）嚴重、可靠性差及使用壽命短等問題，在低電壓大電流（LVLC）輸入時上述問題尤為突出，所以大量公共照明系統仍然采用高能耗、高電磁污染的電感鎮流器（IB）。為取代IB，研究應用于大功率HPS EB的高效有源功率因數校正（APFC）變換器和DC-AC變換器（簡稱逆變器）拓撲，對EB系統的可靠性進行優化設計，對大功率EB更好地應用于公共照明和特種照明系統具有重要意義。

2、r>　　本文主要研究LVLC輸入輸出下的大功率EB系統的變換器拓撲和可靠性，以提高系統的效率和使用壽命，改善系統的保護機制和動態性能。具體內容包括：
　　針對LVLC輸入，提出了一種基于無橋、交錯并聯及輸入電流零紋波（RFIC）技術的高效Boost APFC變換器。無橋結構用于減小整流橋的損耗，交錯并聯技術用來減小輸入輸出電流紋波，減小開關管和磁性器件的損耗，同時改善系統的EMI特性。RFIC技術用于減小輸入電流高頻紋波，減少因差

3、模噪聲所引起的EMI濾波器損耗，同時減小EMI濾波器體積。文中給出了基于改進狀態空間平均法的電路模型，提出了一種數字PFC算法，抑制了低輸入電流總諧波失真（THD），提高了輸出電壓動態響應。
　　針對LVLC輸出，提出了一種基于傳統LCC逆變器的效率優化方法，通過降低輸入電壓來提高LCC逆變器的電壓傳輸比，使得穩態工作點向諧振頻率靠近，也即逆變器的輸入阻抗角減小，從而獲得較低的MOSFET關斷電流。解決了傳統LCC逆變器效率低、開

4、關管局部發熱嚴重以及輸出電流波峰系數高等問題。上述方法的缺點是增加了PFC級設計難度。為此，提出了一種零電壓零電流開關（ZVZCS）型CLCL逆變器拓撲，利用其多階諧振特性，在保證穩態工作點的低電壓傳輸比的同時，獲得大于1的電流傳輸比，實現功率開關管的ZVZCS工作，消除MOSFET開通損耗的同時，極大地降低其關斷損耗，最終實現了較高的變換器效率。
　　為提高大功率EB系統可靠性，本文對EB產品的故障點和故障原因進行了分類研究。分

5、析了配電不當，啟動沖擊電路過大，環境溫度過高，諧振點火電路啟動電流過大，保護電路響應速度過慢以及數字控制程序自適應性差等原因導致的EB故障，并給出了相應的解決方法。針對Boost變換器存在的啟動沖擊電流過大的問題，提出了一種三級式啟動沖擊電流抑制電路，不但抑制了電路啟動瞬間的脈沖型沖擊電流，而且消除了第一級電路切換引起的二次沖擊。為了解決諧振點火電路啟動或開路期間產生的過大諧振電流的問題，提出一種新型脈沖啟動電路。其點火脈沖自動與逆變器

6、輸入電壓的上升、下降沿對應，有效地提高了電弧建立的可靠性。使用可飽和的輔助諧振電感，減小脈沖幅值并增加了點火脈沖數量，從而獲得了較理想的點火脈沖群，實現了HPS燈的可靠無沖擊啟動。
　　Boost APFC變換器與DC-AC橋式逆變器構成的兩級式EB具有高PF，低THD和高性價比等優點，因此得到了深入研究和廣泛的應用。在LVLC輸入輸出時，兩級式HPS EB存在輸入整流橋，功率開關管以及磁性元件的損耗大、局部發熱嚴重等問題?；趥?/p>