閉環控制LED路燈電源

改造者：范連波

閉環控制LED路燈電源

改造者：范連波

在維修沈陽經濟開發區LED路燈時發現所有路燈燈桿帶電，經過仔細檢測發現是LED路燈開關電源工作時產生的諧波使整個電力系統中性點帶電引起的故障。公司開始研發新型電源，取代LED路燈開關電源。此項研發是實際工作中發現問題，解決問題。

目前國內外LED照明驅動電源大部分采用開關電源，每個開關電源中有多個部分能產生諧波污染電網（整流、開關管、高頻變壓器產生的諧波污染）開關電源產生的諧波成分復雜。開關電源使用范圍很廣，它的工作原理是把交流整流成直流，通過開關管產生脈沖直流輸入變壓器初級，在變壓器次級感應出電流，整流后供給用電設備。開關電源的工作頻率比較高一般在40kHz左右，在開關管開、關時，反射40kHz的頻率至電源。雖然這種用電設備單臺功率不大，但它的應用范圍非常廣，它還產生很多三次諧波，造成電力變壓器中性線電流居高不下，而且三次諧波還會通過電力變壓器污染到10kV電網。開關電源電路復雜故障率高，成本高。當大量使用開關電源時產生的干擾頻率不可能一致，所以集中消除非常困難。開關電源故障率占燈具總故障率40％，（美國能源之星統計）往往LED燈珠沒壞電源驅動先損壞。由于使用開關電源的LED燈具污染電網和驅動電源故障率高等情況，嚴重制約了LED這種節能光源推廣。尋求用新型電源代替開關電源成為企業研發目標，為LED這種節能光源推廣和發展服務。閉環控制LED電源設計思路是電源工作時可控硅以最大導通角運行，（或者采用過零觸發電路）使控硅導通角達到最大，輸出完整的正弦波。實際工況是由于溫度變化引起熱敏電阻阻值變化，使可控硅導通角變化，可控硅沒有完全導通產生缺角正弦波，整個LED照明系統調壓可控硅導通角都在變化產生諧波。但是此諧波形狀相同頻率接近，電路本身消除加集中消除可以解決問題。國外采用后沿相調光電路降低電網污染，提高功率因數。其實如果污染源諧波一樣，采用集中消除和集中提高功率因數意義更大。目前電力部門為解決非線性用電設備和其它諧波污染源的污染問題，基本方法有兩個：一個是安裝諧波補償裝置來消除諧波，另一個是對生產電子產品本身進行改造，使產品不產生諧波，但是這有一定困難因為電子元件參數受溫度、濕度、時間影響會發生變化，出廠時指標合格不代表運行一段時間后合格。

電力系統消除諧波裝置簡單方法就是采用LC調諧濾波器。這種方法既可消除諧波，又可提高功率因數，一直被廣泛使用。這種方法的主要缺點是容易和系統發生并聯諧振，導致諧波被放大，使LC濾波器過載甚至損壞。另外，它只能消除固定頻率的諧波，閉環控制LED電源產生的諧波就是固定的缺角正弦波。在整個LED路燈照明系統，電源采用這種補償成本低容易推廣。

閉環控制LED電源電路說明

閉環控制LED電源可控硅以接近最大導通角運行，（LED燈具功率80W左右）功率因數0.8左右，使其工作波形盡可能接近正弦波，減少“削波”。RT是正溫系數熱敏電阻放置在LED燈板合適位置，（溫度最高的中心位置）檢測LED發光溫度，當LED燈具和環境溫度升高時可控硅導通角變小，使輸入全橋交流電壓降低，整流輸出電流減少，兩個溫度不可能劇烈變化，所以電壓、電流變化平穩，不會對電網造成沖擊。當工況和LED開關電源那樣大面積使用時，閉環控制LED電源產生諧波單一，容易集中消除。閉環控制LED電源既不“恒流”也不“恒壓”利用LED燈珠的電流可以大范圍變化，和對溫度的要求來滿足使用條件。具體操作方法是：根據本地區夏季最高溫度來設定最大安全電流，LED燈具根據環境溫度+燈具自身升溫自動調節燈具電流。可控硅直接控制整流全橋輸入交流電壓，不加電容濾波盡量減少對電網的干擾。交流電兩個周期都被利用。利用人體視覺暫停機理連續發光。

調試方法

檢查焊接電路無誤后，把R3調整到阻值最大位置，（防止接入電源后可控硅導通角過大損壞LED燈珠）把熱敏電阻放到恒溫箱內，恒溫箱設定溫度50℃（某地區最高氣溫）放置一分鐘后，電路接入220V電源，慢慢調節R3，調到LED燈具發光，測量R1兩端電壓，使U/ R1=310mA然后把熱敏電阻放到冷凍箱使U/R1的值不超過350mA根據此樣品電阻值進行批量焊接生產。

產品價值

此電源在LED路燈照明工程中有巨大的商業價值，有四點可以證明。

一、對電網污染一定比開關電源少，因為每個燈具產生的諧波頻率接近，電路本身LC濾波消除，再加集中濾波消除。

二、此電源價位是開關電源的1/3。

三、稍加改動就可以方便進行自動或手動調光。

四、使用電氣元件故障率非常少比開關電源低。通過5個月實驗室運行沒有發現問題。

10.3969/j.issn.1001-8972.2015.10.038