电源电流的技术指标

为了与国际接轨，目前我国执行的国家标准GB15143、GB15144与国际电工委员会标准IEC928-90、IEC929-90是完全一致的，其三项主要技术指标是电源电流的谐波含量、线路功率因数和灯电流波峰比。1、电源电流谐波含量：分为L（低谐波）标志和H（高谐波）标志两种，具体要求见表一。表一如果电子镇流器的谐波含量高，其中3、9、15等奇次谐波电流在电网的中线上同相叠加，导致中线电流大增，过载熔断，破坏了供电系统的平衡，引起电源开关跳闸，甚至发生火灾。当集中大面积使用谐波含量高的电子镇流器，它们的谐波互相窜扰，恶性循环，会导致大量电子镇流器的相继烧毁。据悉，为了确保电网供电系统的正常运行，国家将要对电子镇流器产品采取发放“入网证”的办法限制劣质电子镇流器产品流入市场。2、线路功率因数因为线路电流为非正弦量，所以功率因数用λ或PF表示而不用cosφ，标准规定当λ≥0.85，称为高功率因数电子镇流器。对电子镇流器来说，λ与谐波含量是相辅相成的，谐波越低，λ越高，线路电流越小，线路损耗也就越小，更加节能。3、灯电流波峰比这是指灯管电流的峰值与有效值之比，用CF表示，标准要求CF应小于1.7。说明灯电流不能比三角形波形还差，否则会导致灯管两头容易发黑，损害用户利益。标准还有其他要求，如灯的启动、异常保护、流明系数、耐久性、安全性等等。三、目前市场状况按上述三项指标来分，目前市场上流通的产品大致分为四类1、采用单电容滤波电路这是最早期产品，功率因数只有0.6左右，谐波总量THD高达100%，属严重不合格产品。它的优点是灯电流波峰比小于1.7，成本较低，分散家庭使用还可以，但不宜集中大面积使用，迟早会被淘汰。2、采用追逐滤波电路这是目前最大量的产品，其谐波含量为H标志，功率因数0.93左右，但灯电流波峰比高达1.9以上，容易引起灯管发黑，也为不合格产品。3、采用有源滤波电路这是采用功率因数校正IC来进行斩波，以获得平滑的直流电压，三项指标十分理想，λ≥0.99，L标志，灯电流波峰比1.4左右，缺点是线路复杂、元件多、价格高、国内市场难以接受。第一、二类电子镇流器的滤波电路为无源滤波电路，从原理上来说，上述三项指标是互相矛盾的，难以统一。不少人对这个技术难关发起攻关，但久攻不下，有人就主张放弃无源滤波电路。4、专利产品笔者经过多年努力，不但攻克了许多技术难关，而且获得了多项国家专利。我们根据这些专利生产出高品质的电子镇流器，证明了采用改进的无源滤波电路完全可以把功率因数、谐波含量和灯电流波峰比这三项难以统一的指标统一起来，做到PF≥0.99，L标志，CF1.7，全面达到标准要求。可靠性也得到大大提高，电路简单，成本低（40W材料成本不超过10元），性能价格比高，特别适合国情。四、高品质电子镇流器图一笔者综合自有的几个国家专利技术设计的高品质电子镇流器，其关系结构见图一RL示。产品已经批量投产。其工作过程大致为：电源电压经LC1交流滤波，桥式整流和B网络滤波后，在ab端获得约为250V的直流电压。当C3经R3充电至32V左右，DB3触发导通，给Q2提供一个足够强的基极电流，Q2开始导通，导电回路：从a点→A网络→荧光灯（与C2并联）→n1→D网络→Q2→b点，此时A网络储存能量。由于脉冲变压器线圈n1~n3同名端的接法，保证Q2饱和与Q1截止。当流经荧光灯的电流增长至最大值，n1~n3的极性反转，使Q2截止，Q1饱和，此时A网络的能量释放，路径为:a点→Q1→D网络→n1→荧光灯→A网络。这样，Q1Q2如此轮换饱和与截止，荧光灯流过高频电流点亮。图一中的A、B、C三个网络用来改善电子镇流器的性能指标，实现功率因数PF≥0.99，谐波含量为L标志，灯电流波峰比1.7，而D、E、F三个网络是为了从根本上解决电子镇流器的可靠性而设置的。各网络的工作分述如下：1、网络：丫型功率因数校正网路。主要用来校正线路功率因数，其原理是利用两只开关三极管Q1Q2的高速开与关的作用，从电源中引入部分工频电流到灯负载上，此电流与流经整流桥的电流共同构成电源电流。因此其导通角从120°扩展到接近180°，从图二中的波形图可见，电源电流i与电源电压u基本上是同相的，功率因数PF≥0.99。图二2、B网络：低波峰比追逐滤波网络。众所周知，常规的追逐滤波电路，其灯电流波峰比高达1.9以上。本网络利用输出能量的一部分反馈到滤波网络上，用以提升直流电压，改善直流电压波形的平滑程度，从而降低灯电流波峰比，达到CF1.7，见图三中“灯电流分析”一项，波峰系数为1.61。图三3、C网络：谐波分量调节网络。作用是在谐波总量（THD）一定的条件下，提升3次谐波分量，抑制5、7、9等各次谐波分量，使谐波分布符合表一中L标志的要求，产品实测见表二中电流谐波“相对含量”一栏。表二4、D网络：动态等电位抗“共导”网络。从所周知，半桥式电路的两只开关三极管Q1Q2常常发生共同导通而烧坏。这了解决这个问题，我们把D网络串联在Q1与Q2之间。工作时，网络的①点和②点的电位在任何瞬时都相等，使Q1的发射极和Q2的集电极工作在“动态等电位”模式，但在结构上①、②点都被网络元件分隔着。我们知道，等电位之间是没有电流流通的，也就是说，Q1Q2绝不可能发生共同导通，从而彻底解决三极管的“共导”问题。5、E、F网络：无源抗饱和网络。本网络简单而又非常有效，它具有三个功能：①保证Q1Q2工作在不饱和状态，有利于截止三极管迅速退出饱和区，加速从饱和到截止的开关过程，缩短了关断时间；②即时泄放三极管基区的存贮电荷，确保截止时三极管的集电极电流瞬即降到零；以上两项功能大大改善了三极管的开关特性，最大限度减少了三极管的开关损耗，降低了三极管的温升，延长了三极管的寿命。③大幅度提高了三极管的反向击穿电压，对中功率管，如13003~13009，实测其反向击穿电压从450V提高到850V，大大扩展了三极管的安全工作区，极有利于可靠性的提高。