晚上好,欢迎来到7号设计网 注册 |  登录 |  联系客服
或者
您当前的位置:
镇流器的来源发展历史
时间:2016年6月5日   浏览:915
 

  镇流器的来源发展历史

  20世纪80年代后期,美国将环型电感镇流器应用在紧凑型节能荧光灯上,1988年Midwest Toriod公司开始批量生产。我国相继于90年代初。

  镇流器(ballast resistor)是日光灯上起限流作用和产生瞬间高压的设备,它是在硅钢制作的铁芯上缠漆包线制作而成,这样的带铁芯的线圈,在瞬间开/关上电时,就会自感产生高压,加在日光灯管的两端的电极(灯丝)上。这个动作是交替进行的,当启辉器(跳泡)闭合时,灯管的灯丝通过镇流器限流导通发热;当启辉器开路时,镇流器就会自感产生高压加在灯管的两端灯丝上,灯丝发射电子轰击管壁的萤光粉发光,启辉器反复几次通断,就会反复几次这样的动作,从而打通灯管。当灯管正常发光时,内阻变小,启辉器就始终保持开路状态,这样电流就稳定的通过灯管、镇流器工作了,使灯管正常发光。由于镇流器在日光灯工作时,始终有电流通过,所以容易产生振动,并且会发热,所以有镇流器的日光灯,特别是镇流器质量不好时,会产生很大的声音,用的时间长了,还容易烧毁。镇流器分电子镇流器和电感镇流器。

  20 世纪70年代出现了世界性的能源危机,节约能源的紧迫感使许多公司致力于节能光源和荧光灯电子镇流器的研究,随着半导体技术飞速发展,各种高反压功率开关器件不断涌现,为电子镇流器的开发提供了条件,70年代末,国外厂家率先推出了第一代电子镇流器,是照明发展史上一项重大的创新。由于它具有节能等许多优点,引起了全世界的极大关注和兴趣,认为是取代电感镇流器的理想产品,随后一些著名的企业都投入了相当的人力、物力来进行更高一级的研究与开发。由于微电子技术突飞猛进,促进了电子镇流器向高性能高可靠性方向发展,许多半导体公司推出了专用功率开关器件和控制集成电路的系列产品,1984年,西门子公司开发出了TPA4812等有源功率因数校正电器IC,功率因数达到0.99。随后一些公司相继推出集成电子镇流器,89年芬兰赫尔瓦利公司又成功推出可调光单片集成电路电子镇流器,电子镇流器已在全世界特别是发达国家全国推广应用。

  随着工业技术的飞速发展,人们对所使用的电能的质量要求越来越高;在能源日益危机的今天,以高效节能、优质合理使用电能为特点的电力电子装置得到了前所未有的发展。然而,电力电子技术在给人们的生活带来方便的同时,也引发了新问题,即对电网的污染问题。

  传统的整流电路一般采用不控整流,输出并联大电容滤波。这种电路的优点是具有很高的可靠性,简单易用,不需要控制电路。但即使负载为纯阻负载,由于滤波电容的使用,整流电路的入端电流为脉冲电流,谐波含量十分丰富。另外由于对输出电压没有控制,输出电压随负载波动变化较大,使得下一级电路的设计必须留出一定的裕量,造成对器件使用效率的限制。在一些电路中采用相控整流虽然可以对输出直流电压进行控制,但是这种电路的入端电流谐波含量很高,而且还造成电流的滞后。

  不控或相控整流电路的谐波污染和功率因数低下形成了人们常说的电力公害,其中尤以谐波污染为甚。大量的谐波会引起电力线路和设备发热增加、损耗加大,破坏绝缘,影响使用寿命。谐波也会影响电力系统中继电保护装置和自动控制系统的工作,给电网带来危害。谐波引起的电磁场还会耦合至通讯线路,影响通讯质量。

  为了保证电网和用电设备的安全经济运行,目前许多工业发达国家、国际电工组织以及一些大电力公司都制定了相应的谐波标准,对用电设备的入端性能作出严格的限制,如IEC555-2、IEEE519等。这些标准对电器的入端功率因数和入端电流各次谐波的含量都作出了具体的限定。随着这些规范逐渐被各国采用,功率因数和谐波含量成为电力电子系统设计人员必须

  考虑的问题。我国则于1993年完成了国家标准《电能质量及公用电网谐波》的制定,并由国家技术监督局发布,于1994年3月1日起正式执行。

  在这种背景下,人们开始对造成谐波污染的整流装置进行大量的研究,许多新的整流技术不断被提出来,以实现低谐波、高功率因数;微处理器技术和电力半导体技术的飞速发展也为进一步实现电力电子系统的高可靠性、高性能提供了坚实的物质基础。

  为了改善整流器网侧电流谐波畸变率,提高网侧入端功率因数,可以在普通交-直-交电压型逆变器的三相输入端或直流母线上串接电抗器,由于受电抗器体积和成本的限制,电感量一般较小,对功率因数的改善也有限;或者运用多重化技术,使用多绕组移相变压器将电压进行移相后进行多相整流,可以在变压器原边获得较低的谐波电流,适用于大容量应用场合;也可以采用功率因数校正装置控制功率因数;还可以在谐波负载的网侧加装功率因数和谐波补偿装置,甚至采用有源滤波装置,这样会大大增加系统成本。

  改善网侧功率因数最根本的办法是改造整流装置本身。对于中小容量电力电子装置,采用PWM控制的整流器,使其对电网不产生谐波且基本上不消耗无功功率,这是技术发展的必然趋势和提高产品竞争力的要求。

  由于电力半导体开关器件制造技术已逐渐成熟,其成本呈逐年下降的趋势,过去阻碍PWM整流器走向大规模应用的门槛已经逐步消除。越来越多的工业应用场合需要使用PWM整流器。在这种形势下,一些国际知名的大公司又相继推出了自己的PWM整流产品,如西门子公司的有源前端(Active Front End)系列产品,使更加实用、性能更为优异的大容量交流传动的应用成为可能。

  国内在功率换流领域方面的研究起步较晚,与先进的工业国家相比尚有较大的差距。因此,进行高性能的PWM整流器的研究开发工作,并尽快产品化具有重大意义。

本文由温州工业设计平台 - 温州电子信息研究院发布,转载需要注明:作者:www.7hsj.com