晶闸管相控节能控制器造成金属卤化物灯闪灯灭原因剖析.pdfVIP

晶问管相4s节鱼控41-Wnl,成金属卤佑物 灯闪灯天原因钊析 广东工业大学信息工程学院 文元美 陈长缨 广东省佛山市 何颂坚 摘要 针对采用晶闸管相控调压技术实现金属卤化物灯节能出现的灯闪灯灭现象进行了剖析，并提出 了解决此问题的思路。 关键词:节能 金属卤化物灯 晶闸管调压 灯闪 引言 晶闸管相控调压技术是照明节能采用的一种技术，具有良好的节能效果。但当负载是高强度气 体放电灯 (HID)，如金属卤化物灯 (MH)时，可能会造成灯闪灯灭现象。具体电路原理图见图1 (以单相为例)。其中T1,T2为互为反并联的两只晶闸管，L为镇流器电感，C为无功补偿电容。 土 输入220V 触发 灯 图1金属卤化物灯晶闸管相控调压主电路原理图 1原因剖析 金属卤化物灯的重复着火电压Vre，要随灯内气体温度变化，并且在200℃左右时达到最大 (见图 2)。具体地说金属卤化物灯的温度小于200℃时，灯内气 体的蒸气压较低，放电还是属于低气压弧光放电，当电流 过零点时，由于电子和原子的碰撞很频繁，电子把能量交 给了原子，电子温度急剧下降。这时卤化物会俘获自由电 Vrei 子形成负离子，减少了在后半周开始时能够重新电离气体 的电子数目，从而造成了下半周着火电压Vre、的升高。随 着温度的升高，卤化物蒸气压提高，造成Vre;的进一步升 100 200 高。但在200℃以上时，灯内卤化物己全部蒸发，卤化物 TCC) 蒸气压不会再上升，灯内温度再升高。灯内气体蒸气压升 图2 重复着火电压随温度的变化 高，放电越来越接近高气压放电。因此在电流过零时，重复着火电压反随温度升高而降低。 金属卤化物灯中卤素和卤化物的引入使灯的启动变得困难，因此均配有镇流器以产生足够高的 启动电压。大多数镇流器的输出电流波形如图3所示 (未加入晶闸管相控节电控制器)，波形并非是 正弦形，其畸变是由于镇流器铁芯饱和之故。每半周有一段 时间电流近似为零，这一段时间称为熄灭时间text。很明显， 熄灭时间tex:越长或这段时间内的电流越小，灯的重复着火 电压Vrei大于镇流器所能提供的电压，灯就会熄灭。当未加 入晶闸管相控节电控制器时，这一现象往往发生在当灯启动 图3 典型镇流器的输出电流波形 15-30s以后，灯管壁温度被逐渐加热到200℃左右时，Vre，大于镇流器所能提供的电压，灯熄灭; 待它冷却后重新启动，如此周而复始。 采用晶闸管相控调压装置节能，是通过改变两晶闸管元件T1,T2的移相触发角大小，在电源电 压US过零点附近引入 “切口”，改变触发角大小即改变 “切口”大小，从而达到节能目的。若不并无 功补偿电容C，负载为较强感性负载，调压装置输出波形见图4。其中U处为T1,T2管的触发电压， 工为晶闸管调压装置的输出电流波形，U。为晶闸管调压装置的输出电压波形。当电源电压反向过零时， 由于负载电感L(镇流器电感等)产生的感应电动势阻止电流变化，电流不会立即为零即有 “拖尾” 现象，对金属卤化物灯熄灭时间text内的电流有改善作用，可以保证移相触发角有较深的调节。当并 联上无功补偿电容C时，调压装置在电源电压反向过零时的输出电流 “拖尾”时间缩短，加之晶闸 管移相调压引起的电压过零点开始出现的 “切口”的影响，使得金属卤化物灯熄灭时间text加长或这 段时间内电流为零或很小，因此要求的重复着火电压Vre，就越高。当移相触发角达到某一深度时，如 果要求的重复着火电压Vre，大于镇流器所能提供的电压，灯就会熄灭，待它冷却后重新启动，如此周 而