高強(qiáng)度氣體放電燈及其電子鎮(zhèn)流器系統(tǒng)的建模與仿真.pdf

1、高強(qiáng)度氣體放電（HID）燈以其光效高、壽命長(zhǎng)、顯色性好等優(yōu)點(diǎn)而備受矚目。目前高強(qiáng)度氣體放電燈大多仍采用傳統(tǒng)的電感式鎮(zhèn)流器作為限流元件，但是電感鎮(zhèn)流器遠(yuǎn)不符合綠色照明的要求，故以電子鎮(zhèn)流器取代電感鎮(zhèn)流器已經(jīng)成為綠色照明工程中的一項(xiàng)緊迫任務(wù)。
　　電子鎮(zhèn)流器系統(tǒng)的分析和設(shè)計(jì)主要有三種途徑：試驗(yàn)樣機(jī)型；分析型；計(jì)算機(jī)仿真。其中計(jì)算機(jī)系統(tǒng)仿真由于成本低，周期短，能實(shí)現(xiàn)一些實(shí)驗(yàn)不能或難以實(shí)現(xiàn)的功能，提高研究人員工作效率，成為電子鎮(zhèn)流器設(shè)計(jì)中

2、的一種重要方法。要進(jìn)行系統(tǒng)仿真，首先要對(duì)電子鎮(zhèn)流器系統(tǒng)準(zhǔn)確地建模，而鎮(zhèn)流器建模的關(guān)鍵是高強(qiáng)度氣體放電燈的建模。要全面掌握高強(qiáng)度氣體放電燈這一具有熱慣性的非線性電阻元件，從而進(jìn)行電子鎮(zhèn)流器的優(yōu)化設(shè)計(jì)和穩(wěn)定性分析，必須建立合適的氣體放電燈模型，并在此基礎(chǔ)上研究出一套行之有效的鎮(zhèn)流器仿真分析方法，無(wú)疑對(duì)電子鎮(zhèn)流器的設(shè)計(jì)起到很好的指導(dǎo)作用，對(duì)綠色光源的推廣使用有著重大現(xiàn)實(shí)意義。
　　本文首先闡述了綠色照明及電子鎮(zhèn)流器的發(fā)展背景，并分析了電

3、子鎮(zhèn)流器系統(tǒng)的建模仿真對(duì)鎮(zhèn)流器設(shè)計(jì)的意義，介紹了一些常用的建模方法。然后對(duì)系統(tǒng)仿真在電力電子電路設(shè)計(jì)中的應(yīng)用進(jìn)行了分析，闡述了電力電子電路系統(tǒng)仿真的背景意義和基本研究方法。接下來(lái)以Francis改良模型為參考，建立了高強(qiáng)度氣體放電燈的數(shù)學(xué)模型，并利用該模型分析了半橋串并聯(lián)負(fù)載諧振逆變器，證明了所建模型的準(zhǔn)確性。此外，為了便于分析啟動(dòng)段的動(dòng)態(tài)特性，利用分段線性回歸法建立了放電燈的啟動(dòng)段模型。在高強(qiáng)度氣體放電燈模型的基礎(chǔ)上，重點(diǎn)研究了一種單

4、級(jí)PFC（CIC-CPPFC）的拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)。詳細(xì)分析了CIC-CPPFC電子鎮(zhèn)流器的工作原理、單位功率因數(shù)的條件和參數(shù)設(shè)計(jì)。對(duì)基于CIC-CPPFC的電子鎮(zhèn)流器系統(tǒng)進(jìn)行了分析，使用狀態(tài)空間平均法建立了整個(gè)系統(tǒng)的數(shù)學(xué)模型，并在所建立的高強(qiáng)度氣體放電燈模型的基礎(chǔ)上，用SIMULINK對(duì)系統(tǒng)進(jìn)行了仿真分析并利用仿真進(jìn)行參數(shù)設(shè)計(jì)。最后，針對(duì)50W高壓鈉燈，建立了鎮(zhèn)流器閉環(huán)控制系統(tǒng)的仿真模型，分析和驗(yàn)證了控制策略的正確和有效性。仿真實(shí)驗(yàn)結(jié)果證明所建