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灯具抗电压跌落特性研究及其补偿[2]

2014-1-2  来源:(1 北京电力科学研究院 2复旦大学电光源研究所 上海 200433)  作者:唐宇 于希娟 丁屹峰 周作春 周小丽 刘木清  有5884人阅读

灯具是电压敏感型负载,当电网电压突然跌落或者断电后,灯可能会熄灭,而气体放电灯为冷态启动光源,灯熄灭后重启需要十几分钟,本文对典型的几种光源进行抗电压跌落实验,研究在电网电压不同跌落幅值和跌落相角时灯具是否熄灭,并针对HID灯提出抗电压跌落的补偿方法。

  表2.被试钠灯(SON-T150W)试验结果

  表3.被试钠灯(SON-T1000W)试验结果

  表4. 被试金属卤化灯(HPI-T250W )试验结果

  表5 被试金属卤化灯(HPI-T400W )试验结果

  表6. 被试金属卤化灯(HPI-T1000W )试验结果

  3 灯具抗电压跌落补偿

  3.1补偿装置原理

  针对上述灯具抗电压跌落的实验结果,本文提出了一种灯具抗电压跌落补偿的装置,补偿装置采用一个电容器储能,平时电网电压工作正常时,灯具由电网供电,同时电网通过整流器整流给电容充电;当电网电压跌至额定电压的60%时,电容存储的能量通过逆变电路将电压变为交流220V输出供给灯具,灯具由补偿装置供电,系统中采用一个DSP进行电网电压的实时监控和电路的控制。补偿装置原理图如图5所示。

  图5.补偿装置结构框图

  主电路如图6所示。逆变器为单相桥式结构。逆变器直流侧采用电解电容作为储能装置,提供直流侧电压ud。当电网供电正常的时候,双向晶闸管VT1导通,直流侧电容由IGBT反并联的二极管通过电感L进行充电储能。当检测到电网电压跌落超过40%时,VT1分断,使负载脱离电网,同时,VT2导通,逆变器输出交流电压,以供给负载使用。

  图6. 补偿装置主电路结构图

  控制电路如图7所示。控制电路采用基于DSP的数模混合结构实现。其中中央处理器DSP采样电网电压,用于投切判断;采样直流侧电压,用于输出电压有效值控制。DSP的PWM单元输出四路高频驱动信号至逆变桥的4支IGBT管,两路通断信号至2支晶闸管开关。电路控制部分供电由两部分构成,当电网供电正常时,有电网电压降压整流取电,当电网供电不正常而被切除时,由直流侧电容分压后供电。

  图7. 补偿装置控制电路图

  3.2实验结果

  以负载为一个400W的金卤灯为例,根据试验该灯具在电网电压跌到额定电压的70%时灯具会熄灭,故该实例中设定电压切换的阈值电压为额定电压的70%时进行切换,即电网电压小于154V时进行投切,设灯具最高允许输入电压为额定电压的120%,即220*1.2=264V,设置当电网断电后装置能够维持100ms(这个时间也是电网后备电源二次投切所需要的时间),则储能电容值计算如下:

  在实际应用中,考虑留一定的裕量,选用400V/1000的电容两只来实现。图8为逆变器输出端电压波形,图9为逆变器输出负载端电压波形,将补偿装置接入400W金卤灯,电网电压断电100ms灯具维持不熄灭,电压跌至60%时10s内灯具不熄灭。

  图8.逆变器输出电压波形

  图9. 逆变器输出端负载电压波形

  4 结论

  本文选用了市面上典型的几款灯具进行了灯具抗电压跌落试验,试验表明,金卤灯和钠灯等气体放电光源对电压较为敏感,并且启动特性较差,最后根据试验结果,提出了一种针对单灯的补偿装置,保证在电网电压断电或突然跌落时给予补偿,保证灯具不熄灭。

 

编辑:Cedar

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