高強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、高強度氣體放電（HID）燈以其光效高、壽命長、顯色性好等優(yōu)點而備受矚目。目前高強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緊迫任務。
　　電子鎮(zhèn)流器系統(tǒng)的分析和設計主要有三種途徑：試驗樣機型；分析型；計算機仿真。其中計算機系統(tǒng)仿真由于成本低，周期短，能實現(xiàn)一些實驗不能或難以實現(xiàn)的功能，提高研究人員工作效率，成為電子鎮(zhèn)流器設計中

2、的一種重要方法。要進行系統(tǒng)仿真，首先要對電子鎮(zhèn)流器系統(tǒng)準確地建模，而鎮(zhèn)流器建模的關(guān)鍵是高強度氣體放電燈的建模。要全面掌握高強度氣體放電燈這一具有熱慣性的非線性電阻元件，從而進行電子鎮(zhèn)流器的優(yōu)化設計和穩(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，無疑對電子鎮(zhèn)流器的設計起到很好的指導作用，對綠色光源的推廣使用有著重大現(xiàn)實意義。
　　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)的建模仿真對鎮(zhèn)流器設計的意義，介紹了一些常用的建模方法。然后對系統(tǒng)仿真在電力電子電路設計中的應用進行了分析，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。接下來以Francis改良模型為參考，建立了高強度氣體放電燈的數(shù)學模型，并利用該模型分析了半橋串并聯(lián)負載諧振逆變器，證明了所建模型的準確性。此外，為了便于分析啟動段的動態(tài)特性，利用分段線性回歸法建立了放電燈的啟動段模型。在高強度氣體放電燈模型的基礎(chǔ)上，重點研究了一種單

4、級PFC（CIC-CPPFC）的拓撲結(jié)構(gòu)。詳細分析了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)設計。對基于CIC-CPPFC的電子鎮(zhèn)流器系統(tǒng)進行了分析，使用狀態(tài)空間平均法建立了整個系統(tǒng)的數(shù)學模型，并在所建立的高強度氣體放電燈模型的基礎(chǔ)上，用SIMULINK對系統(tǒng)進行了仿真分析并利用仿真進行參數(shù)設計。最后，針對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，分析和驗證了控制策略的正確和有效性。仿真實驗結(jié)果證明所建