基于逐流高頻反饋技術的電子節能燈研究

溫建華　廣州城市職業學院設備處　510405

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基于逐流高頻反饋技術的電子節能燈研究

溫建華廣州城市職業學院設備處510405

【文章摘要】

隨著我國經濟發展水平的不斷提高，人們節能環保理念日趨深入，節能型的家用電器開始受到人們歡迎，普通電子節能燈使用不可控整電流，但卻使輸入的電流變得扭曲，含有較多的諧波，致使節能燈的功率大大降低。面對這種情況，人們開始使用逐流高頻反饋技術對電子節能燈進行設計優化。實踐證明，電子節能燈中應用高頻反饋技術能夠將節能燈輸入功率提高，將輸入電流總諧波扭曲率降低，設計方案性價比高，廣被大眾接受、認同。

【關鍵詞】

逐流高頻；反饋技術；電子節能燈

節能燈是新一代電光源，具有重量低、照明持久、無頻閃、功率高等優點，在設計上更加方便、易行。在2011年，國家發改委聯合商務部、海關部以及工商總局印發了《逐步禁止進口與銷售普通照明白熾燈通知》，白熾燈路線圖基本被淘汰，這是我國實施節能減排戰略的一項重要舉措。

1　電子節能燈概述

電子節能燈分為熒光燈管與高效電子鎮流器兩部分。節能熒光燈使用熒光粉制造而成，具有非常高的發光效率，是普通白熾燈的3～5倍，更是普通日光燈的30%。高效化電子鎮流器使用開關電源技術與諧振技術，能夠將工作效率大大提升，提升的頻率范圍為20～50Hz，其使用效率也在不斷提高。節能燈中使用電子鎮流器不僅能將普通日光燈頻閃消除，還能降低噪音，將功率因數提升至0.8以上，比一般日光燈提高70%的功率。由此，熒光燈越來越常見，使用次數也在不斷增加。但是，電子節能燈與普通白熾燈或者電感式熒光燈存在構造上以及性能上的差異，有更加復雜的工作原理，對生產技術有著更高要求。普通型電子鎮流器性價比高，但諧波較多，超出既定標準，市場上有較多改進過的新型節能燈，即使各項指標過關，但價格較高。

2　普通型節能燈電路

普通節能燈多使用二極管整流橋，將其作為電網與用電設備接口，但是二極管導通角小，電網中僅在每一個工頻周期時間內負載能量。其中，大電容的CI主要功能是將低頻紋波過濾掉，進而得到一個直流電壓。整流的二極管與非線性、濾波電容具備存儲能量的功能，能夠在短時間內、高峰值周期內存儲峰尖電流，這些電流中具有非常多樣的高次諧波。具體見下圖一所示：

對上圖一中的電路節能燈負載的兩端進行測量，能夠測得電壓波形與電流波形，通過觀察波形能夠發現，輸入電流高次諧波將出現最高峰值，此時，眾多高壓脈沖在電網中由不同電器高次諧波交叉疊加在一起，電容耐壓性也有了更高要求。從波形圖中還能看出電流波與電壓波相位差。通過分析電路圖能夠發現電路輸入側使用不同方法對整流進行控制，功率因數低，輸出的電流與電壓將存在相位差，輸入電流中不僅有基波，還有高次諧波，高次諧波非常豐富，因為電子鎮流器整流電路沒有布設電網，隔離做的不夠充分，大量高次諧波源源不斷流入到電網中將產生非常嚴重光污染。

圖一　普通節能燈電路圖

3　改進以后的節能燈電路

逐流技術下的熒光燈電子鎮流器基于PFC技術提出，基本原理與思路是使用兩個串聯電容當成濾波電容，可配置二級管，充電時使用電容串聯方式，而放電則使用并聯方法，這樣能夠增加二極管的導通角，對輸入側功率因數進行改善，直流母線電壓是輸入電壓最大值與最小值的一半，脈動就產生在其中。

3.1逐流高頻反饋節能燈電路

設計的逐流高頻反饋節能燈電路如下圖二所示。對逐流高頻反饋節能燈電路設計過程中需嚴格遵循設計規范與要求。對帶有逐流電路的節能燈電路使用高頻能量反饋法無源濾波技術。具體方法就是將反饋從燈絲與C8處引出來，需經過二極管的反饋引入到C1中正極，電子鎮流器能輸入信號，經過二極管充電電容，全波整流輸出電壓比C2上的電壓高。當交流電值低于UDc時，C2就能通過電子鎮流器的功率網絡，順利完成放電。比起直接輸出端的濾波電容器，鎮流器將不再輸入交流電脈沖，而是與跟蹤交流電壓軌跡保持連續，由此，高次諧波被抑制，極大提高了系統功率因數。

圖二　逐流高頻反饋節能燈電路圖

在上圖中，狀態保護電路是虛線框內部各種組成元件，扼流圈L3的次級繞組W3感應電壓表示為VD10、R9以及C10整流濾波，在C10上電壓低于穩壓二極管通道，到VD12 與V3處停止。如果電路存在異常情況，W2處的變電動勢就會產生，造成C10電壓迅速提升，如果C10電壓達到穩壓值，VD12控制極就會流過導體，開關晶體將達到飽和狀態，致使開關管V2處停止，致使停止震蕩電路也不會使高頻電壓產生。如果將這種異常消除才能恢復震蕩。

3.2電路測試

對節能燈負載兩端進行測量，電壓波與電流波形出現，普通電子節能燈輸入電壓或者輸入電流，波形相位差為=75°，逐流高頻反饋節能燈輸入電壓與電流相位差則為=15°，《，電路功率因數增大。此外，還能發現，改進后的電流基波分量也在提高，降低的則是高次諧波峰值。

4　數值分析

虛擬示波器功能有數字存儲示波器、頻譜分析等，頻譜能對時域段進行分析，提供時域觀測不到的信息或者數據。使用頻譜分析儀也能對頻率、頻率響應以及諧波純度參數等進行分析。一種是普通節能燈電路輸入諧波分析，一種是逐流高頻反饋節能燈輸入電流諧波分析。諧波次數有1、3、5、7、9、11、13，常用普通節能燈諧波含量（%）分別為100、20.35、31.256、12.054、11.245、8.256、13.012, ;而逐流高頻反饋節能燈諧波含量（%）分別為100、13.25、4.25、5.24、11.25、8.25、4.26。對數值進行分析比較，發現普通節能燈總諧波畸變為40.25%，而逐流高頻反饋節能燈總諧畸變為21.04%，功率因數大大提高，解決了電流諧波含量過高的問題。

5　結束語

在節能環保、可持續發展理念下，人們應用節能燈的比重越來越高，通過上述分析表明，使用逐流高頻反饋技術能獲得更高的輸入功率因數，將諧波分量降低，使電路構造更加簡單、易行、可靠，能降低研發與生產費用。

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