设计和实现藏灯供应使用回程转换器

G.Mohanambal¹,R.Yamini²,S.Shanthi¹,S.Janani¹

PG学生(应用电子技术)、ECE称,斯里兰卡Eshwar工程学院,哥印拜陀,Tamilnadu、印度
助理教授,ECE称,斯里兰卡Eshwar工程学院,哥印拜陀,Tamilnadu、印度

文摘

藏灯广泛更有效地生产明显光对于给定数量的电力比荧光灯或白炽灯泡。藏灯使用,当需要高水平的亮度和能源效率。电子镇流器驾驶高强度放电(HID)灯组成的飞回转换器用于这项工作。在飞回转换器直流供电切换以非常高的频率和电感转移到通过高频变压器和整流器直流负载。这个概念是利用工作两个电容的充电和放电或者使用两个功率开关连接到高频变压器的初级和中级。增加EMI滤波器(电磁干扰滤波器)可以附加,以防止产生高频的入侵50 hz供应。Pf、功率和效率的计算也执行。还提供了闭环PID控制实现的首选输出电压。原型组成的传感电路完全引用开关一般地详细解释。设计一致性,实验和仿真结果从Matlab和CCS,以及考虑变换器完成可能性

关键字

反馈,飞回来,过滤器,整流器,控制器,HID灯。

I.INTRODUCTION

最近使用高强度放电(HID)灯由于其已知的优势在几个应用程序中其他照明来源。长寿命、发光效率高,达到大于100 lm / W,是两个重要的特点。众所周知,照明显示了能源消费的主要组成部分。在全球电力消耗的19%和3%的全球石油需求是照明的特点。此后电灯泡是爱迪生发明的,许多重要的节能照明产品被发明了。现在有近6000个各类灯具制造可以放置三个类别:即)白炽灯、汞灯,发光二极管(LED)。

白炽灯、气体放电灯、led发光通过不同的物理电能量转换的过程。白炽灯是基于电阻加热过程从这些过程电加热高钨纤维产生强烈的亮度。灯电流是由外加电压和电阻的钨丝,封闭的vi线性电阻的特征。从白炽灯的总能量辐射光谱是连续的和显色然而,通常白炽灯效率较低,只有10%左右的电能流经白炽灯转化为光。

气体放电灯泡产生光通过一个通过电离气体放电。即等离子体。通常,这些灯是准备的气体和金属,如汞、钠,或金属卤化物。然后,金属产生光一旦加热到一个特定的点。在处理气体电离和自由电子,因为电场加速管、气体和金属原子相互碰撞。很少有流动的气体和金属原子周围的电子刺激这些碰撞;带他们到一个更高的能量状态。当电子回到原来的状态发出光子产生一个紫外线或可见光。紫外线辐射转换成可见光的荧光涂层内部一些灯灯的玻璃表面的类型。LED半导体二极管,发光,当电流在前进的道路上由于应用的结果pn结发出语无伦次和窄谱光致发光。 An LED is normally a small-area light source of less than 1 mm2, often with optics additional to the chip to shape its radiation model and support in reflection. The color of the emitted light depends on the semiconducting material when we used, and it can be infrared, visible, or ultraviolet. LEDs are normally used as indicator lights on electronic devices and increasingly in higher-power applications like flashlights and area lighting. Because single LEDs are low-voltage DC devices, operating from AC mains needs well-designed circuitry and a thermal case to dissipate the heat.

常见的参数用于计算灯质量包括发光效率,典型的灯,和显色指数。光源的发光效率是最重要的属性,显示了部分的电磁功率有助于说明。光通的部分辐射通量,并计算每瓦流明(lm / W)。光波长在可见光谱发光效率下降,因为无法看到的光线波长的辐射通量,而这个灯的光通量是零。典型的灯需要生活时间的小时数大约50%的一大群灯相似类型的失败。如果灯不能正常工作,不再是光的显色指数(CRI)是一种定量计算能力的光源忠实复制的颜色不同的物质在评价最终或自然光源。白炽灯取决于100年中国国际广播电台的黑体辐射。中国国际广播电台铰接在0到100的水平。如果CRI值是100它产生一个明显的光而CRI值零没有生产的光。

二世。藏灯操作

HPS灯于1968年被引入.High压力钠(HPS)灯属于高强度放电(HID)灯的家庭是更高效的白色光源HPS的商业应用现在,作为外的能源效率,安全,工业照明应用,主要用于道路照明。因为他们的效率高、寿命长时间用于内部应用程序。在高压钠灯,压实曲线管包含氙、钠和汞。氙气体很容易电离在电极电压时促进引人注目并产生电弧。然后电弧蒸发所产生的热汞和钠。汞蒸气增加气体压力和操作电压和钠蒸汽压力时产生光弧内管是充分的。高压钠灯是最有效的人工白色光源灯使用的约29%的能源生产。

三世。高压钠灯

高压钠(HPS)灯也小,它包含额外的元素,如汞,它产生一个深粉红色光芒在其第一次袭击,而温暖它给强粉红色橙色光。一些灯泡中生成一个蓝白光如果汞之间达到一个高压电弧放电特性之前钠完全是温暖的。在HPS灯钠的防线是主要光源和过度压力排放汞,可以实施更多的颜色与低压钠灯相比。它是用来增强地区显色为佳。因此,它的新型号名称的儿子是“太阳”的版本(名称主要用于欧洲和英国)。HPS灯是室内园丁一般越来越喜欢的地方,因为它产生的色温范围相对高效的灯的运行成本。

高压钠灯是有效的范围100 lm / W,以适应光的照明条件。较高的电动版的600 W 150 lm / W的效率。目前可以用于外部区域照明如路边的灯和保护。人类颜色视觉的敏感的理解从亮到中光和暗是必不可少的合适的计划,诡计多端的道路照明。由于非常高的化学作用的高压钠电弧,电弧管是由半透明氧化铝。这种结构导致通用电气使用贸易名称“Lucalox”的高压钠灯。

氙是一种低压气体可以用它作为一个“起动器气体”HPS灯。而导热系数最低,最低的所有非放射性惰性气体的电离势。亲切的气体与化学反应发生在不妨碍操作灯。在工作状态灯,低导热系数的减小热损失和低电离电位可以刺激气体的击穿电压比较低在寒冷的状态,这让灯是很容易创建。

电子开关型直升机一个直流电压转换为一个不同的电压电平,当输入能量暂时储存,然后释放能量输出不同的电压水平。存储可能是磁场存储机制(电感、变压器)或电场存储组件(电容器)。这个改变的过程是有效的(通常是75%到98%)相比,线性稳压(消除不必要的权力以热能的形式)。这个效率是有利于提升电池的运行时间操作设备。由于电力场效应晶体管的使用效率增加了自1980年代以来,它能够更有效地在高频开关功率双极型晶体管相比,它实现更多的切换损失,需要一个更复杂的驱动电路。DC-to-DC转换器的另一个重要的计划是使用同步整流取代飞轮二极管与电力场效应晶体管的小“上”状态阻力,从而降低切换损失。

旅行最DC-to-DC转换器被认为是在只有一个方向,从输入到输出。所有开关式稳压器技术可以双向代替都与独立控制精力充沛的整流二极管。一个双向变换器可以在两个方向推动力量。它在应用程序需要再生制动是有价值的。开关转换器有少量的缺点包括困难,电子噪声(EMI / RFI)和几个阶段成本,尽管这可以减少芯片设计。集成电路有DC-to-DC转换器也最小额外的组件和混合电路中含有直升机转换器,欣然访问电子组装。

尽管HID灯的优点是一流的照明源,把灯藏在低电力开发应用程序限制高灯和镇流器的主要成本。藏灯在住宅应用程序并不常用。跟踪照明为例;最重要的两个竞争对手在这个应用程序中是卤素灯和HID灯。藏灯发光效率更高(一个20 w藏灯可以提供相同的流明为70 w卤素灯),和更长的灯存在比卤素灯(12000小时)(4000小时)。不过,藏灯构造了不到20%的全额跟踪照明市场,而卤素灯建立市场的70%左右。卤素灯的主要原因是大多是白炽灯,所以他们不需要窒息,而藏灯需要昂贵的镇流器,镇流器所需的额外空间。

需要大约四年的时间节约能源和降低维护成本的HID灯来抵消初步成本高。因此,紧急划算,高浓度与高性能电子镇流器采用先进的高频电子镇流技术促进利用藏灯类型。

IV.FLYBACK变换器拓扑

回程转换器是当前使用smp低输出功率应用电路的输出电压当然从输入的主要来源。这种电路的反应可能不同从几瓦到不到100瓦。

这个转换器的作为一个整体电路拓扑明显比其他smp电路简单。电路的输入通常是不受监管的交流电压整流直流电压维持的效用遵循的一个简单的电容滤波器。电路可以显示一个或多个独立的输出电压,可以激活在大范围的输入电压偏移。特定的能效,回程权力规定下标其他smp电路,但它是拓扑结构简单,成本低廉,使其首选低输出功率范围。

答:回程转换器的操作阶段

预计直粱反激变换器的基本原理是基于应用程序之间的电压差灯电容C1和C2。Stage1: C2电压的总和E和负载电压,反向偏压D4(阻塞)。S1进行和S2废墟了。C1电压是主要应用于回程,N1。因此,主要是兴奋与能量直接相对于当前在S1,提供从C1。

第二阶段:当C1电压与输入电压源的电压相同E + E (C2留在灯电压),处于停滞状态与S1和S2打开关闭,电压E是直接应用于主N1回程。压载保持被起诉,但随着电压源的能量E。

阶段3:S1是开放的。存储在电感的能量转移到电场C2通过电流的反向二极管S2, D2。

阶段4:S1和S2保持在关闭位置,没有能量储存在压载水。电流通过电容器(C2) C1的负载。

诉仿真结果

在投影系统中,可以通过整流直流供电标准AC供应。增加了EMI滤波器可以包括防止在高频率的干扰与50 hz供应。提出系统的优点是不需要额外的电力设备和无源元件。ZVS获得共鸣。切换损失,传导损失显著降低和高效。

七世。实验结果

单片机执行所有必要的任务在初始阶段,准备活动,和稳定状态,包括灯电流的闭环控制和保护。eepm单片机功能是256字节的内存数据,自动编程,ICD, 2比较器,8通道的10位模拟/数字转换器(A / D), 2捕获PWM功能,同步串行端口可以电话配置为串行外围接口和一个通用异步接收发送器(USART)。所有这些特性使它适合更先进水平A / D应用在汽车工业、家电和国内的应用程序。设计实现的简单性和反馈回路被数字根据传感单元。运放的正电压信号输出应用最后/ D1,在8位单片机执行抽样方式在10 kHz的采样频率。D3和D6插入原电路对灯电流测量的目的,加上D4和D5,防止反向传导的内在MOSFET二极管。为此,D4和D5。

块体二极管的传导,D3和D6飞回来的放电电流(N1and N2)。作为正常电流通过C1和C2是null(电容器),平均电流通过二极管D3和D6对应,分别平均放电电流通过N1和N2:灯正面和负面的电流。使用缓冲由于噪声和可靠性问题,可能成为不必要的和一种改进的PCB布局安排。电压测量用于故障检测等打开负载和输入过压、遥感重要,重要的是实现创业,热身和功率控制。

VIII.CONCLUSION

电子镇流器的冲动与高频HID灯从230年主要供应。lamp应用程序效率的主要因素;因此它也降低了能耗和提高输出功率的可靠性。仿真结果满足前面提出的分析结果。转换器模型提出了;附加的滤波电路利用以减少不良的噪声信号。高强度放电灯(钠灯)使用飞回转换器的概念是制定高的功率因数和效率。仿真结果与反馈系统可以实现。EMI滤波器(电磁干扰滤波器)添加到防止产生高频干扰的50 hz供应。这项工作的结果表明,包络仿真可以用来产生高频小信号输出的系统。 The validity of the simulation method was proven and exhibit simulation tool is reliable and simple to use. It is thus concluded that by applying proposed simulation and design methodology the performance of the operating system in closed loop configuration can be improved so the power factor and efficiency is enhanced.

引用

一起。米,Soltau。N,托马斯。年代,De Doncker r W 2010”的平衡可再生能源在电网和用户的要求:模块化电池储能系统电力电子,“电力电子,IEEE, 25卷,第3049 - 3056页。
表示“鹿。玛切萨t·b·坎波斯。和普拉多雷诺数2007,”一个com -对比分析基于差动连接的HID灯电子镇流器的两个DC / DC,“相依Rec, IEEE IAS物质。会议上,457 - 462页
Dalla科斯塔。N阿尔瓦雷斯j·m·a·加西亚.克里斯汀•a . l .和Gacio牧童d (2012),“Microcontroller-based高功率因数电子镇流器供应金属卤化物灯,“IEEE反式。印第安纳州。电子。,vol. 59, no. 4, pp. 1779–1788.
道格拉斯•冠毛Andressa Colvero Schittler,乔纳斯里特暂停,马可·a . Dalla哥2013”修改回程HID灯供应:设计、建模、和控制”IEEE工业应用,49卷,第二。
Glozman。年代和Ben-Yaakov。2001年代,“动态交互分析高频镇流器、荧光灯包络仿真的基础上,“IEEE反式。印第安纳州,达成。,vol. 37, no. 5, pp. 1531–1536.
谢长廷y . C。,Moo C. S, and I. S. Tsai, 2002"Balance charging circuit for charge equalization," in Power Conversion Conference, .pp. 1138- 1143 vol.3.
Javier Diaz .F Francisco j . Azcondo 2008”数字控制的低频方波电子镇流器与谐振点火”55卷,没有。9,IEEE。
马里奥•庞塞艾夫伦弗洛雷斯,Rene Osorio 2002”分析和设计的用水HID灯再辅以广场波形”海特《科学与工程B,卷2,问题5 - 6,第879 - 869页。”
莫莱斯L.M.F. Donoso-Garcia功率因数2005“高压钠灯电子镇流器没有通过与PWM控制的谐波注入合成声共振”IEEE。
佐野。K和藤田。2008 H, Voltage-Balancing电路基于多级逆变器的谐振开关电容变换器,“行业应用,IEEE, 44卷,第1768 - 1776页
沈。m钱还是z和彭f . 2003 z,“设计两级低频方波电子镇流器的HID灯,“IEEE反式。印第安纳州,达成。,vol. 39, no. 2, pp. 424–430.