电子镇流器的基本原理是什么?它是如何进行工作的
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镇流器包括电子式镇流器和电感式镇流器,但随着时光的流逝,电子式镇流器在现实中的应用越来越广泛,电感式镇流器由于某些缺点的存在使得其应用范围越来越小。
一、电子镇流器工作原理- -简介
电子镇流器,英文名称为Electricalballast,是一个将工频交流电源转换成高频交流电源的变换器,是利用这种电子技术驱动光源来完成照明功能的一种镇流器。电子镇流器还可与灯管集成在一起,可以兼具启辉器的功能,也可以改善或消除日光灯的闪烁现象。电子镇流器轻便小巧,在日常生活中得到了广泛的应用。
二、电子镇流器工作原理- -分类
电子镇流器按安装模式可分为独立式电子镇流器、内装式电子镇流器和整体式电子镇流器三种;按性能特点可分为普通型电子镇流器(小型、轻巧、具有节电功能)、高功率因数电子镇流器H级(采用无源滤波和异常保护技术)、高性能电子镇流器L级(采用异常保护,电磁兼容)、高性价比电子镇流器L级(采用集成技术和恒功率电路设计)、可调光电子镇流器(采用集成技术和有源可变频率谐振技术)五种。
三、电子镇流器工作原理
电子镇流器完成的是将工频交流电源转换成高频交流电源的变换器,首先,工频电源经过射频干扰滤波器、全波整流器、无源/有源功率因数校正器转变为直流电源,其次,经过直流/交流变换器转变为高频交流电源。将转换过后的高频交流电源加到LC串联谐振电路上对灯丝进行加热,在电容器上产生谐振高压使得灯管经导通状态转变为发光状态,以提供灯管正常工作所需的电压和电流。还可在其基础上添加异常保护、电流保护、温度保护等保护电路以完成各种所需功能。
在荧光灯中用于取代电感镇流器和启辉器。《》对交流电子镇流器定义如下: 由电网电源供电的、并包含有稳压器件的交流-交流逆变器,其通常在高频下启动并使用一支或几支荧光灯工作。
1、电子镇流器的基本构成及原理
电子镇流器的典型的基本构成包括整流单元、逆变单元和谐振单元。其工作原理如图4。
图1 电子镇流器荧光灯启动及工作原理
220V/50Hz交流电经过整流部分变为直流电,直流电经过逆变单元变为20kHz~50kHz的交流电,电感L和电容C构成谐振单元谐振单元的谐振频率与逆变单元产生的交流电频率相同。 电容C与灯管并联,灯管可以等效为一个电阻R。在通电瞬间,灯管发光前,其阻值很大,R和C并联后相当于只有电容C。于是,L、C产生谐振,在电容C 两端产生高压,高压电通过灯丝形成回路,灯丝发热,灯丝阴极产生电子,电子在高压作用下由低电势端向高电势端快速运动。在加速运动的过程中,碰撞管内惰性 气体,使之迅速电离。惰性气体电离生热,热量使水银产生蒸气,随之水银蒸气也被电离,并发出强烈的紫外线。在紫外线穿过涂覆在灯管管壁上的荧光粉,发出可 见光。 灯管发光后,灯管的等效电阻R变小,R和C并联相当于只有电阻R,于是,LC串联谐振电路变为LR串联电路,谐振停止,L起限流/降压作用,灯管稳定发光。
2、电子镇流器的辅助电路
图1所示电子镇流器仅仅为实现荧光灯工作所必须的基本电路。实际的电子镇流器一般还包括有源滤波器和保护电路。
a、有源滤波器电路
增加有源是因为:电子镇流器的输入整流电路产生较大的谐波电流,未加谐波抑制的荧光灯大量使用将会对电网造成严重的谐波污染。 有源滤波器(active power filter),也称APF,是采用现代电力电子技术和数字信号处理技术制成的新型电力谐波治理专用设备。APF可针对测量到的各次谐波的幅值和相位,产 生与其幅值相等、相位相反的谐波电流与之抵消,同时,也可产生幅值和相位可控的基波电流补偿基波无功电流。有源滤波器即可抑制谐波,也可对基波进行无功补 偿,理论上可使功率因数达到1。
b、保护电路
设计良好的,其保护回路设计必须相当的周到,含盖下列各种特殊状况,才能提供长期使用保证的品质。 开路/短路保护回路(Open/Short Circuit Protection) 雷击/突波保护(Inrush Current Protection) 过高压保护(Over High Voltage Protection) 过低压保护(Over Low Voltage Protection) 灯管末期保护(End of Lamp Life Protection) 灯管漏气保护(Lamp Leakage Protection) 静电高压保护(Static Prevernion) 自动恢复点灯(Auto Reset)
整流器的作用:主要有两个作用:一、将交流电(AC)转换成直流电(DC),经滤波后供给负载或逆变器;二、给蓄电池提供充电电压。因此,它还可以充当充电器。
电子整流器的工作原理:电子整流器是将工频交流电源转换成高频交流电源的转换器。其基本工作原理是工频电源经过全波整流、射频干扰滤波、和无源功率因数校正器后成为DC电源。将20K-100KHZ的高频交流电源供给与灯连接的LC串联谐振电路加热灯丝,通过DC/交流转换器,同时在电容上产生谐振高压,施加到灯管两端,但灯管“放电”成“导通”状态,然后进入发光状态。此时高频电感起到限制电流增加的作用,保证灯管获得正常工作所需的灯电压和灯电流。为了提高可靠性,往往要增加各种保护电路。
逆变器为什么要整流?其实还有不需要整流单元的变频器,所谓交-交变频器。但是市场上的大多数产品是交流-DC-交流转换器,也就是说,它们包含整流单元。这是技术和市场竞争到一定程度形成的格局。交流-DC-交流转换器生产成本更低,使用更可靠、更成熟,因此人人都在使用。其实这也符合人类科学研究的一些规律。比如我们的声音变成简单的0-1编码,被数字化,然后传输到很远的地方,再变成真实的声音。因为简单的东西容易量化和处理,所以我们会把复杂的曲线线性化,然后用线性化的东西来近似复杂的实际环节。
整流器是二极管三相桥式不控整流器或由大功率晶体管组成的全控整流器,逆变器其作用是由大功率晶体管组成的三相桥式电路,正好与整流器相反,是将恒定的直流电转换成电压和频率可调的交流电。中间滤波环节是用电容器或电抗器对整流后的电压或电流进行滤波。根据中间DC滤波环节的不同,交流-DC-交流变频器可分为电压型和电流型。由于控制方式和硬件设计等多种因素,电压型逆变器得到了广泛的应用,在工业自动化领域的变频器以及it和电源领域的不间断电源中都有应用。