灯具抗电压跌落特性研究及其补偿

By | 2020年7月24日

  1 引言


  电压跌落(周波跌落)次要是由于电网、电力设施毛病或负荷忽然呈现年夜的变动惹起的[1-4]。一些文献中采纳从零碎侧处理电压跌落的办法[5],本文从用户侧动手,次要以光源为负载钻研灯具的抗电压跌落特点并提出弥补办法。气体放电灯(HID)包罗钠灯、金卤灯等为电压敏理性负载,当电网电压跌落或忽然断电后,灯具仅能维持很短期就会燃烧,而HID灯的原理决议了它们断电后重启需求较长的工夫,大略需求十几分钟[6]。为了餍足首要政治用户对照明负荷失常用电的特定需要,达到“零闪烁”的指标,需求正在剖析HID灯具抗电压跌落功能的根底上,钻研HID灯具的抗电压跌落弥补安装,使患上电网电压动摇或毛病断电后,HID灯能维持没有燃烧,放弃到应急后备电源切换下来,能够保障灯具没有会受电网毛病而燃烧重启。本文起首用电压跌削发生安装进行罕用典型灯具的抗电压跌落特点钻研,并针对HID灯具提出单灯的弥补办法,从而保障灯具没有燃烧。


  2 灯具抗电压跌落实验


  2.1测试原理


  正在本文顶用北京电力迷信钻研院研发的电压跌落模仿发作安装对典型的灯具进行实验,电压跌落模仿发作安装以及实验原理图如图1所示。实验中能够设定电压跌落幅值、肇始相角、距离工夫以及反复次数等。该安装详细技巧目标以下:跌落幅值范畴:0-100%;跌落继续工夫范畴:1ms-5min,分辩率1ms;跌落相角范畴:0-359°,分辩率1°;输入电流:200A;模仿三相三线(三相四线)零碎同时电压跌落;分相模仿电压跌落,相间跌落工夫差能够管制。



  图1. 电压跌落模仿安装原理图


  针对跌落幅值、继续工夫、跌落相角三个特色量进行组合实验,每一个组合进行三次,两次实验之间最小工夫距离依被试设施的特点而没有同(关于气体放电灯类,因电压跌落会影响放电特点,要等稳固落后行下一次实验),但没有患上小于10s。实验中记载被试灯具的电压以及电流波形;惹起燃烧发作的跌落相角、跌落幅值以及继续工夫;和被试灯具燃烧后规复失常运转的重启工夫。 电压跌落特点形容如图2所示。跌落幅值是指电网电压无效值值跌落的幅度,用额外值的1%-90%标示,跌落相角指电压开端跌落的肇始相位角,继续工夫是指低电压的继续工夫。



  图2. 电压跌落表示图


  2.2测试后果


  对钠灯、金属卤化灯、节能灯、白炽灯、LED灯进行电压跌落实验,各类灯的启动特点以及电压跌落呼应功能如表1所示。从表1能够看出,LED、白炽灯以及节能灯启动较快,燃烧后也可立刻规复,而钠灯以及金属卤化灯启动特点绝对较差,启动进程工夫较长,灯燃烧后需求充沛冷却能力启动,大略需求10分钟阁下能力规复照明,对电压跌落也较敏感。


  图3,图4辨别为电压跌落至67%以及81%时的钠灯实验录波图,从图中能够看出,电压跌落至67%时,钠灯继续6ms燃烧,而电压跌落至81%时,继续20ms灯放弃没有燃烧。表2-表4为典型钠灯以及金卤灯的试验数据。


  经过对没有同品种、功率的气体放电灯进行试验,能够看出气体放电灯的功率与抗跌落才能无关。气体放电灯的功率越年夜,其抗跌落的功能绝对越强。


  表1. 灯具的启动特点以及电压跌落呼应功能




  图3. 钠灯实验录波图:电压跌落至67%继续6ms(灯熄)



  图4. 钠灯实验录波图:电压跌落至81%继续20ms(灯没有燃烧)

 

  表2.被试钠灯(SON-T150W)实验后果



  表3.被试钠灯(SON-T1000W)实验后果



  表4. 被试金属卤化灯(HPI-T250W )实验后果



  表5 被试金属卤化灯(HPI-T400W )实验后果



  表6. 被试金属卤化灯(HPI-T1000W )实验后果



  3 灯具抗电压跌落弥补


  3.1弥补安装原理


  针对上述灯具抗电压跌落的试验后果,本文提出了一种灯具抗电压跌落弥补的安装,弥补安装采纳一个电容器储能,平常电网电压工作失常时,灯具由电网供电,同时电网经过整流器整流给电容充电;当电网电压跌至额外电压的60%时,电容存储的能量经过逆变电路将电压变成交流220V输入供应灯具,灯具由弥补安装供电,零碎中采纳一个DSP进行电网电压的及时监控以及电路的管制。弥补安装原理图如图5所示。



  图5.弥补安装构造框图


  主电路如图6所示。逆变器为单相桥式构造。逆变器直流侧采纳电解电容作为储能安装,提供直流侧电压ud。当电网供电失常的时分,双向晶闸管VT1导通,直流侧电容由IGBT反并联的二极管经过电感L进行充电储能。当检测到电网电压跌落超越40%时,VT1分断,使负载脱离电网,同时,VT2导通,逆变器输入交流电压,以供应负载应用。



  图6. 弥补安装主电路构造图


  管制电路如图7所示。管制电路采纳基于DSP的数模夹杂构造完成。此中地方解决器DSP采样电网电压,用于投切判别;采样直流侧电压,用于输入电压无效值管制。DSP的PWM单位输入四路高频驱动旌旗灯号至逆变桥的4支IGBT管,两路通断旌旗灯号至2支晶闸管开关。电路管制局部供电由两局部形成,当电网供电失常时,有电网电压降压整流取电,当电网供电没有失常而被切除了时,由直流侧电容分压后供电。



  图7. 弥补安装管制电路图


  3.2试验后果


  以负载为一个400W的金卤灯为例,依据实验该灯具正在电网电压跌到额外电压的70%时灯具会燃烧,故该实例中设定电压切换的阈值电压为额外电压的70%时进行切换,即电网电压小于154V时进行投切,设灯具最高容许输出电压为额外电压的120%,即220*1.2=264V,设置当电网断电后安装可以维持100ms(这个工夫也是电网后备电源二次投切所需求的工夫),则储能电容值较量争论以下:


  正在实际使用中,思考留肯定的裕量,选用400V/1000的电容两只来完成。图8为逆变器输入端电压波形,图9为逆变器输入负载端电压波形,将弥补安装接入400W金卤灯,电网电压断电100ms灯具维持没有燃烧,电压跌至60%时10s内灯具没有燃烧。



  图8.逆变器输入电压波形



  图9. 逆变器输入端负载电压波形


  4 论断


  本文选用了市道市情上典型的几款灯具进行了灯具抗电压跌落实验,实验标明,金卤灯以及钠灯等气体放电光源对电压较为敏感,而且启动特点较差,最初依据实验后果,提出了一种针对单灯的弥补安装,保障正在电网电压断电或忽然跌落时给予弥补,保障灯具没有燃烧。


 


编纂:Cedar