通過雙向可控硅減小電網(wǎng)電壓波形畸變的電子型鎮(zhèn)流器的制造方法
【專利摘要】本實用新型的通過雙向可控硅減小電網(wǎng)電壓波形畸變的電子型鎮(zhèn)流器，包括整流電路、濾波電路、逆變驅(qū)動電路和逆變電路，特征在于：整流電路的輸入端設(shè)置有電子開關(guān)電路，在電網(wǎng)電壓由0V向波峰和波谷變化的過程中，電子開關(guān)電路始終處于斷開狀態(tài)，電子型鎮(zhèn)流器不從電網(wǎng)中獲取能量；當(dāng)電網(wǎng)電壓逾過電壓的波峰和波谷附近位置時，電子開關(guān)電路閉合，整流式電子設(shè)備可從電網(wǎng)中獲取能量。本實用新型的電子型鎮(zhèn)流器，通過控制電子開關(guān)電路斷開和閉合的時刻，使得整流式設(shè)備只利用電網(wǎng)電壓逾過波峰、波谷后的能量，避開利用電網(wǎng)電壓峰值及其附近時間段內(nèi)的能量，可有效減少向電網(wǎng)中注入3次諧波和5次諧波分量，減小電網(wǎng)電壓波形的畸變，提高電網(wǎng)電能質(zhì)量。
【專利說明】通過雙向可控硅減小電網(wǎng)電壓波形畸變的電子型鎮(zhèn)流器
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本實用新型涉及一種電子型鎮(zhèn)流器，更具體的說，尤其涉及一種利用交流電峰值一側(cè)能量，減少整流式電子設(shè)備從交流電峰值附近獲取能量從而減小電網(wǎng)電壓波形畸變的電子型鎮(zhèn)流器。
【背景技術(shù)】
[0002]隨著電子產(chǎn)品的效能不斷改進和提高以及電子類電氣設(shè)備在家庭和企事業(yè)單位中的應(yīng)用迅速增加，許多電子類電氣設(shè)備需要將交流電轉(zhuǎn)換成直流電。傳統(tǒng)的整流電路只有在交流電壓接近峰值的時候，整流管才導(dǎo)通有輸入電流。這種脈沖狀輸入電流的3次諧波和5次諧波含量大，且工作電流越大，脈沖電流的幅值就越大，波形嚴(yán)重畸變的電流注入低壓電網(wǎng)，從而給電網(wǎng)帶來嚴(yán)重的諧波污染。諧波電流會增加系統(tǒng)功率損耗，影響用戶自身用電設(shè)備和電網(wǎng)設(shè)備的正常運行，嚴(yán)重時會引發(fā)系統(tǒng)諧振甚至發(fā)生電力系統(tǒng)事故。因而人們對電網(wǎng)質(zhì)量的關(guān)心程度越來越高，對諧波電流所造成的嚴(yán)重后果也越來越擔(dān)憂。國際電工委員會對此高度重視，制定了更加嚴(yán)格的諧波電流標(biāo)準(zhǔn)，要求電網(wǎng)電流諧波的幅值限制在規(guī)定的范圍內(nèi)，以保證電網(wǎng)的質(zhì)量。因此，如何改造電子類電氣設(shè)備抑制諧波成為當(dāng)前重要的研究課題。
[0003]近年來，為了節(jié)能減排，世界各國都提倡使用節(jié)能的照明設(shè)備。節(jié)能燈因其光電效率高、壽命長、光線柔和等優(yōu)點，在工業(yè)和民用照明中被普遍采用。國際能源組織機構(gòu)估計，如果全部改用節(jié)能燈，全球電力需求將減少18%，并且將大大減少溫室氣體的排放。2011年我國發(fā)布白熾燈淘汰路線，給節(jié)能燈留下了巨大的發(fā)展?jié)摿?，今后，白熾燈的產(chǎn)量和需求將大大減少，節(jié)能燈將唱主角。面對較好的發(fā)展機遇，節(jié)能燈也面臨著其他的困擾。由于節(jié)能燈電子鎮(zhèn)流器的電流總諧波失真可以達到100%，因此節(jié)能燈成為電網(wǎng)的主要諧波源之一。當(dāng)這些諧波互相疊加時，會嚴(yán)重影響電網(wǎng)的波形質(zhì)量，對電源設(shè)備和用電設(shè)備造成很大的傷害。
[0004]目前抑制電子鎮(zhèn)流器產(chǎn)生諧波的方法主要采用濾波器，但當(dāng)系統(tǒng)阻抗、頻率、負載量等發(fā)生變化時，對濾波器的濾波效果會有影響。電子類電氣設(shè)備的諧波主要是由于過多利用正弦波峰值時刻的能量產(chǎn)生的，如果能讓節(jié)能燈避開從電網(wǎng)電壓峰值及其附近的時間段獲取能量，讓節(jié)能燈利用正弦波峰值一側(cè)的能量，這樣可以大大減少諧波幅值，從而有效地減小電網(wǎng)電壓波形畸變，提高電網(wǎng)電能質(zhì)量。由于節(jié)能燈功率較小，比較適合利用正弦波峰值兩側(cè)的能量。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0005]本實用新型為了克服上述技術(shù)問題的缺點，提供了一種利用交流電峰值一側(cè)能量，減少整流式電子設(shè)備從交流電峰值附近獲取能量從而減小電網(wǎng)電壓波形畸變的電子型鎮(zhèn)流器。
[0006]本實用新型的通過雙向可控硅減小電網(wǎng)電壓波形畸變的電子型鎮(zhèn)流器，包括整流電路、濾波電路、逆變驅(qū)動電路和逆變電路，整流電路的輸入端與220V交流市電相連接，濾波電路設(shè)置于整流電路的輸出端，逆變電路將直流電源電壓轉(zhuǎn)換成高頻開關(guān)電壓，驅(qū)動節(jié)能燈發(fā)光；其特別之處在于:所述整流電路的輸入端設(shè)置有電子開關(guān)電路，在電網(wǎng)電壓由OV向波峰和波谷變化的過程中，電子開關(guān)電路始終處于斷開狀態(tài)，電子型鎮(zhèn)流器不從電網(wǎng)中獲取能量；當(dāng)電網(wǎng)電壓逾過電壓的波峰和波谷附近位置時，電子開關(guān)電路閉合，整流式電子設(shè)備可從電網(wǎng)中獲取能量。
[0007]整流電路對輸入的交流電進行整流，逆變電路在逆變驅(qū)動電路的驅(qū)動下將直流電源電壓轉(zhuǎn)化為高頻開關(guān)電壓，驅(qū)動節(jié)能燈發(fā)光。只有當(dāng)電網(wǎng)中的電壓逾過電壓的波峰和波谷位置時，電子開關(guān)電路才處于閉合的狀態(tài)，在其余時刻均處于斷開狀態(tài)，使得整流式電子設(shè)備不利用交流電波峰和波谷附近的能量，有效地減小了對電網(wǎng)電壓波形畸變的影響。
[0008]本實用新型的通過雙向可控硅減小電網(wǎng)電壓波形畸變的電子型鎮(zhèn)流器，所述電子開關(guān)電路由雙向可控硅VT、雙向二極管VD、電容Cl、電阻Rl和可變電阻R2組成，雙向可控硅VT串聯(lián)于220V交流市電的輸入線路上；電阻R1、可變電阻R2和電容Cl依次串聯(lián)后所形成電路的兩端，分別接于雙向可控硅VT的兩主電極上；雙向二極管VD的一端與VT的門極相連接，另一端接于可變電阻R2與電容Cl的連接處。
[0009]雙向可控硅串聯(lián)于220V交流市電的一個輸入線路上，通過控制雙向可控硅的導(dǎo)通和截止，進而控制市電是否向整流電路輸入能量。雙向二極管VD接于雙向可控硅VT的門極上，220V交流市電經(jīng)過電阻R1、可變電阻R2以及整流電路對電容Cl進行充電，經(jīng)過一段時間的充電，當(dāng)電容Cl兩端的電壓達到雙向二極管VD的導(dǎo)通電壓時，雙向可控硅VT的門極和主電極得到一個觸發(fā)脈沖，VT導(dǎo)通，電網(wǎng)才可向后端的整流電路供電，在電容Cl兩端的電壓沒有達到二極管的VD的導(dǎo)通電壓之前，電網(wǎng)是不向后端的電路供電的。因此，通過調(diào)節(jié)可變電阻R2接入電路中的阻值，即可改變對電容的CI的充電時間，如果當(dāng)過了電網(wǎng)的交流正弦電壓的波峰和波谷時，雙向可控硅VT才可導(dǎo)通，就使整個電路避免利用正弦波電壓峰值及其附近的能量，而是利用波峰、波谷后端的能量，從而減少電網(wǎng)中3次諧波和5次諧波的分量，也就減小了電網(wǎng)電壓波形的畸變，提高電網(wǎng)電能質(zhì)量。
[0010]本實用新型的通過雙向可控硅減小電網(wǎng)電壓波形畸變的電子型鎮(zhèn)流器，設(shè)交流市電的周期為T，雙向二極管VD的導(dǎo)通電壓為
Kff ;電阻R1、可變電阻R2的接入電阻、電容Cl的大小應(yīng)滿足:電容Cl在輸入電壓過零點時刻開始充電直至達到所用時間段大于T/4。
[0011]本實用新型的通過雙向可控硅減小電網(wǎng)電壓波形畸變的電子型鎮(zhèn)流器，包括由變壓器TBl和電容C8構(gòu)成的諧振電路；所述逆變驅(qū)動電路由固定頻率脈寬調(diào)制芯片TL494組成，逆變電路由場效應(yīng)管VTl和VT2組成，VT1、VT2的柵極分別與TL494的9引腳、10引腳相連接，VTl的源極通過電阻R13和R14與VT2的源極相連接，VT1、VT2的漏極分別接于變壓器TBl —次側(cè)繞組的兩端，R13與R14的連接處、變壓器TBl的中間抽頭分別接于整流電路的兩輸出端。
[0012]本實用新型的通過雙向可控硅減小電網(wǎng)電壓波形畸變的電子型鎮(zhèn)流器，所述整流電路為由二極管VD1、VD2、VD3、VD4組成的全橋整流電路，濾波電路由電容C2組成；電容C2的兩端接于整流電路的兩輸出端上。[0013]本實用新型的有益效果是:本實用新型的電子型鎮(zhèn)流器，通過在電網(wǎng)電壓的輸入線路上設(shè)置由雙向可控硅VT、雙向二極管VD、電阻R1、可變電阻R2和電容Cl構(gòu)成的電子開關(guān)電路，通過改變電阻R2的阻值來改變電網(wǎng)電壓對電容Cl的充電時間，當(dāng)逾過電網(wǎng)正弦電壓的波峰、波谷時才控制雙向可控硅VT導(dǎo)通，這樣使得整個電路只利用電網(wǎng)電壓波峰、波谷后端的能量，避開利用電網(wǎng)電壓峰值及其附近時間段內(nèi)的能量，從而可有效減少向電網(wǎng)中注入3次諧波和5次諧波分量，也就減小了電網(wǎng)電壓波形的畸變，提高電網(wǎng)電能質(zhì)量。
[0014]本實用新型的電子型鎮(zhèn)流器，減小了對電網(wǎng)電壓波形畸變的影響，特別是在電子類電氣設(shè)備在家庭和商業(yè)部門中得到廣泛應(yīng)用的現(xiàn)狀下，本實用新型為改善電網(wǎng)電壓波形提供了新的方法，減小了諧波對電力系統(tǒng)和用電設(shè)備的影響及危害。
【專利附圖】

【附圖說明】
[0015]圖1為本實用新型的通過雙向可控硅減小電網(wǎng)電壓波形畸變的電子型鎮(zhèn)流器的電路圖；
[0016]圖2為電網(wǎng)輸入電壓波形、輸入至整流電路的電壓波形、整流電路輸出的電壓波形的示意圖。
【具體實施方式】
[0017]下面結(jié)合附圖與實施例對本實用新型作進一步說明。
[0018]如圖1所示，給出了實用新型的通過雙向可控硅減小電網(wǎng)電壓波形畸變的電子型鎮(zhèn)流器的電路圖，其由電子開關(guān)電路、整流電路、濾波電路、逆變驅(qū)動電路、逆變電路以及諧振電路組成，電子開關(guān)電路設(shè)置于220V交流電至整流電路的輸入端上，用于控制電路的到導(dǎo)通時間。整流電路為由整流二極管VD1、VD2、VD3、VD4組成的全橋整流電路，濾波電路由電容C2組成，電容C2的兩端接于整流電路的兩輸出端上，對輸出的電壓進行濾波。逆變電路由場效應(yīng)管VTl和VT2組成，其不僅允許由較大的電流通過，而且還可進行高頻關(guān)斷和導(dǎo)通；逆變電路的前端為固定頻率脈寬調(diào)制芯片LT494組成的逆變驅(qū)動電路，以產(chǎn)生驅(qū)動逆變電路工作的兩路互補的PWM波形。諧振電路由變壓器TBl和電容C8組成，為節(jié)能燈管LAMP提供正常工作的電流。
[0019]所示的電子開關(guān)電路由雙向可控硅VT、雙向二極管VD、電阻R1、可變電阻R2以及電容Cl組成，所示的雙向可控硅VT接于220V交流電壓至逆變電路的線路中，通過控制雙向可控硅VT的導(dǎo)通和截止，對交流電是否輸入至整流電路進行控制。電阻R1、可變電阻R2和電容Cl依次串聯(lián)后所形成電路的兩端，分別接于雙向可控硅VT的兩主電極上，雙向二極管VD的一端與雙向可控硅VT的門極相連接，另一端接于可變電阻R2與電容Cl的連接處；這樣，電網(wǎng)輸入的正弦交流電通過R1、R2和整流電路對電容Cl進行充電，當(dāng)電容充電Cl兩端的電壓達到雙向二極管VD正負導(dǎo)通電壓閾值時，才可觸發(fā)雙向可控硅VT雙向?qū)?，?dāng)電網(wǎng)電源電壓過零時，雙向可控硅VT自動斷開。因此，通過改變可變電阻R2接入電路中的阻值大小，控制電容Cl的充電時間，即可控制VT的導(dǎo)通時間，即對電網(wǎng)電壓何時接入電路進行控制。
[0020]如果設(shè)電網(wǎng)電壓的周期為T (標(biāo)準(zhǔn)市電點的周期為0.02s)，設(shè)雙向二極管VD的導(dǎo)通電壓為Kff，電網(wǎng)電壓過零點時對電容Cl進行充電，經(jīng)過大于T/4的時間段才可將電容Cl兩端的電壓充至!^j.大小,才可使雙向可控娃VT導(dǎo)通,如圖2所不,給出了電網(wǎng)輸入電壓
波形V1、輸入至整流電路的電壓波形V2、整流電路輸出的電壓波形V3的示意圖，這樣，就使得整個電路只利用波峰和波谷后端的能量，而不利用電網(wǎng)的波峰、波谷及其附近區(qū)域的能量，從而可有效減少向電網(wǎng)中注入3次諧波和5次諧波分量，也就減小了電網(wǎng)電壓波形的畸變，提高電網(wǎng)電能質(zhì)量。同時，可以根據(jù)節(jié)能燈功率的大小，改變可變電阻R2的阻值大小，調(diào)整電子開關(guān)電路的通斷時刻，達到合理分配功率的目的。
[0021]逆變控制電路由TL494芯片構(gòu)成，TL494芯片的引腳I通過電阻R3、R4分別接于整流電路的兩輸出端上，引腳2依次通過電阻R6和電容C5與引腳3相連接，引腳4通過電阻R5和電容C3與電源負端相連，引腳4、5分別通過電容C6、電阻R7與電源負相連引腳8與電源正相連。逆變驅(qū)動電路中的TL494芯片開始工作時，內(nèi)部12引腳穩(wěn)壓電路開始工作，并為內(nèi)部電路供電，R4、C5引入高頻負反饋，抗高頻干擾；引腳I為反饋取樣元件,用于調(diào)整輸出電壓；R3、R6為引腳4提供偏置電壓，用于控制死區(qū)時間；R7、C4為引腳2內(nèi)部比較器提供基準(zhǔn)；5、6引腳外接的電阻和電容與內(nèi)部電路共同構(gòu)成振蕩器，以確定振蕩器產(chǎn)生方波信號的頻率。
[0022]逆變電路由場效應(yīng)管VTl和VT2組成，引腳9、10輸出兩路互補的PWM方波信號驅(qū)動VTl和VT2輪流導(dǎo)通，將直流電源電壓轉(zhuǎn)換成高頻開關(guān)電壓，C6、LAMP和TBl構(gòu)成諧振電路，C6兩端產(chǎn)生高電壓，驅(qū)動節(jié)能燈發(fā)光，當(dāng)節(jié)能燈正常工作后，C6和TBl在交流電壓下提供節(jié)能燈正常工作的電壓和電流。
[0023]如圖2所示，給出了電網(wǎng)輸入電壓波形、輸入至整流電路的電壓波形、整流電路輸出的電壓波形的示意圖，圖A中，標(biāo)號為I的波形為電網(wǎng)輸入電壓的波形圖，如2為電容Cl的充電曲線，曲線I與曲線2在 輸入電壓波形的波峰或波谷的后側(cè)相交，其相交點的電壓值
為雙向二極管VD的導(dǎo)通電壓^，這樣，在雙向可控硅VT的作用下，輸入至全橋整流電路
中的電壓波形圖如圖B所示，使得整個電路只可利用波峰和波谷后側(cè)的能量，而避免了使用波峰和波谷及其附近的電網(wǎng)能量，有效減少向電網(wǎng)中注入3次諧波和5次諧波分量，也就減小了電網(wǎng)電壓波形的畸變，提高電網(wǎng)電能質(zhì)量。經(jīng)整流電路的整流后，其輸出電壓波形如圖C所示。
【權(quán)利要求】
1.一種通過雙向可控硅減小電網(wǎng)電壓波形畸變的電子型鎮(zhèn)流器，包括整流電路、濾波電路、逆變驅(qū)動電路和逆變電路，整流電路的輸入端與220V交流市電相連接，濾波電路設(shè)置于整流電路的輸出端，逆變電路將直流電源電壓轉(zhuǎn)換成高頻開關(guān)電壓，驅(qū)動節(jié)能燈發(fā)光；其特征在于:所述整流電路的輸入端設(shè)置有電子開關(guān)電路，在電網(wǎng)電壓由OV向波峰和波谷變化的過程中，電子開關(guān)電路始終處于斷開狀態(tài)，電子型鎮(zhèn)流器不從電網(wǎng)中獲取能量；當(dāng)電網(wǎng)電壓逾過電壓的波峰和波谷附近位置時，電子開關(guān)電路閉合，整流式電子設(shè)備可從電網(wǎng)中獲取能量。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的通過雙向可控硅減小電網(wǎng)電壓波形畸變的電子型鎮(zhèn)流器，其特征在于:所述電子開關(guān)電路由雙向可控硅VT、雙向二極管VD、電容Cl、電阻Rl和可變電阻R2組成，雙向可控硅VT串聯(lián)于220V交流市電的輸入線路上；電阻R1、可變電阻R2和電容Cl依次串聯(lián)后所形成電路的兩端，分別接于雙向可控硅VT的兩主電極上；雙向二極管VD的一端與VT的門極相連接，另一端接于可變電阻R2與電容Cl的連接處。
3.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的通過雙向可控硅減小電網(wǎng)電壓波形畸變的電子型鎮(zhèn)流器，其特征在于:設(shè)交流市電的周期為T，雙向二極管VD的導(dǎo)通電壓為;電阻R1、可變電阻R2的接入電阻、電容Cl的大小應(yīng)滿足:電容Cl在輸入電壓過零點時刻開始充電直至達到^所用時間段大于 T/4。
4.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的通過雙向可控硅減小電網(wǎng)電壓波形畸變的電子型鎮(zhèn)流器，其特征在于:包括由變壓器TBl和電容CS構(gòu)成的諧振電路；所述逆變驅(qū)動電路由固定頻率脈寬調(diào)制芯片TL494組成，逆變電路由場效應(yīng)管VTl和VT2組成，VT1、VT2的柵極分別與TL494的9引腳、10引腳相連接，VTl的源極通過電阻R13和R14與VT2的源極相連接，VTl、VT2的漏極分別接于變壓器TBl —次側(cè)繞組的兩端，R13與R14的連接處、變壓器TBl的中間抽頭分別接于整流電路的兩輸出端。
5.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的通過雙向可控硅減小電網(wǎng)電壓波形畸變的電子型鎮(zhèn)流器，其特征在于:所述整流電路為由二極管VD1、VD2、VD3、VD4組成的全橋整流電路，濾波電路由電容C2組成；電容C2的兩端接于整流電路的兩輸出端上。
【文檔編號】H05B41/26GK203618201SQ201320840772
【公開日】2014年5月28日 申請日期:2013年12月19日 優(yōu)先權(quán)日:2013年12月19日
【發(fā)明者】崔玲, 李超睿 申請人:山東建筑大學(xué)