可減小對電網電壓波形畸變影響的電子型鎮(zhèn)流器的制造方法
【專利摘要】本實用新型的可減小對電網電壓波形畸變影響的電子型鎮(zhèn)流器，包括整流電路、斬波電路和逆變電路，特征在于：斬波電路實現對交流電壓峰值附近的斬波，使整流式電子設備不從交流電峰值附近索取能量，斬波電路由電壓比較電路和電子開關電路組成，電壓比較電路由電壓比較器、穩(wěn)壓二極管VD6以及電阻R1、R2、R3、R4組成，電子開關電路由NPN型三極管VT1和PNP型三極管VT2構成。本實用新型的電子型鎮(zhèn)流器，電網中的電壓由0逐漸增大的過程中，電子開關電路處于閉合，輸出電能；當處于電網電壓的波峰和波谷附近位置時，電子開關電路處于斷開，起到了斬波作用，不輸出電能。減少了向電網電壓注入諧波分量，減小了電網電壓波形的畸變，提高了電網電能的質量。
【專利說明】可減小對電網電壓波形畸變影響的電子型鎮(zhèn)流器
【技術領域】
[0001]本實用新型涉及一種電子型鎮(zhèn)流器，更具體的說，尤其涉及一種利用交流電峰值兩側能量，減少整流式電子設備從交流電峰值附近獲取能量從而減小對電網電壓波形畸變影響的電子型鎮(zhèn)流器。
【背景技術】
[0002]隨著電子產品的效能不斷改進和提高以及電子類電氣設備在家庭和企事業(yè)單位中的應用迅速增加，許多電子類電氣設備需要將交流電轉換成直流電。傳統(tǒng)的整流電路只有在交流電壓接近峰值的時候，整流管才導通有輸入電流。這種脈沖狀輸入電流的3次諧波和5次諧波含量大，且工作電流越大，脈沖電流的幅值就越大，波形嚴重畸變的電流注入低壓電網，從而給電網帶來嚴重的諧波污染。諧波電流會增加系統(tǒng)功率損耗，影響用戶自身用電設備和電網設備的正常運行，嚴重時會引發(fā)系統(tǒng)諧振甚至發(fā)生電力系統(tǒng)事故。因而人們對電網質量的關心程度越來越高，對諧波電流所造成的嚴重后果也越來越擔憂。國際電工委員會對此高度重視，制定了更加嚴格的諧波電流標準，要求電網電流諧波的幅值限制在規(guī)定的范圍內，以保證電網的質量。因此，如何改造電子類電氣設備抑制諧波成為當前重要的研究課題。
[0003]近年來，為了節(jié)能減排，世界各國都提倡使用節(jié)能的照明設備。節(jié)能燈因其光電效率高、壽命長、光線柔和等優(yōu)點，在工業(yè)和民用照明中被普遍采用。國際能源組織機構估計，如果全部改用節(jié)能燈，全球電力需求將減少18%，并且將大大減少溫室氣體的排放。2011年我國發(fā)布白熾燈淘汰路線，給節(jié)能燈留下了巨大的發(fā)展?jié)摿?，今后，白熾燈的產量和需求將大大減少，節(jié)能燈將唱主角。面對較好的發(fā)展機遇，節(jié)能燈也面臨著其他的困擾。由于節(jié)能燈電子鎮(zhèn)流器的電流總諧波失真可以達到100%，因此節(jié)能燈成為電網的主要諧波源之一。當這些諧波互相疊加時，會嚴重影響電網的波形質量，對電源設備和用電設備造成很大的傷害。
[0004]目前抑制電子鎮(zhèn)流器產生諧波的方法主要采用濾波器，但當系統(tǒng)阻抗、頻率、負載量等發(fā)生變化時，對濾波器的濾波效果會有影響。電子類電氣設備的諧波主要是由于過多利用正弦波峰值時刻的能量產生的，由于節(jié)能燈功率較小，適合利用正弦波峰值兩側的能量。如果能讓節(jié)能燈避開從電網電壓峰值及其附近的時間段獲取能量，讓節(jié)能燈利用正弦波峰值兩側的能量，這樣可以大大減少諧波幅值，從而有效地減小電網電壓波形的畸變，提高電網電能質量。

【發(fā)明內容】

[0005]本實用新型為了克服上述技術問題的缺點，提供了一種利用交流電峰值兩側能量，減少整流式電子設備從交流電峰值附近獲取能量從而減小對電網電壓波形畸變影響的電子型鎮(zhèn)流器。
[0006]本實用新型的可減小對電網電壓波形畸變影響的電子型鎮(zhèn)流器，包括整流電路、斬波電路和逆變電路，整流電路對輸入的220V交流市電進行整流，整流電路的輸出經斬波電路的處理后輸入至逆變電路，逆變電路將直流電源電壓轉換成高頻開關電壓，驅動節(jié)能燈發(fā)光；其特別之處在于:所述斬波電路實現對交流電壓峰值附近的斬波，使整流式電子設備不從交流電峰值附近索取能量，以減小對電網電壓波形的畸變影響；所述斬波電路由電壓比較電路和電子開關電路和濾波電路組成，電壓比較電路由電壓比較器、穩(wěn)壓二極管VD6以及電阻Rl、R2、R3、R4組成，Rl與R2串聯(lián)后的兩端以及R3、R4和VD6依次串聯(lián)后的兩端均接于整流電路的兩輸出電源線上，Rl與R2之間的連接處與電壓比較器的反相輸入端相連接，VD6與的陰極與電壓比較器的同相輸入端相連接；所述電子開關電路由NPN型三極管VTl和PNP型三極管VT2構成，VTl的基極經電阻R5與電壓比較器的輸出端相連接，VTl的集電極經電阻R6與VT2的基極相連接，VT1、VT2的發(fā)射極分別接于整流電路的兩輸出電源線上，VTl的發(fā)射極和VT2的集電極形成電壓輸出端。
[0007]整流電路對交流市電進行整流，逆變電路將直流電源電壓轉換成高頻開關電壓，驅動節(jié)能燈發(fā)光。斬波電路將整流電路輸出的電壓峰值附近區(qū)域的波形進行斬斷，以使整流式電子設備不利用交流電波峰和波谷附近的能量，有效地減小了對電網電壓波形畸變的影響。
[0008]電壓比較器的反相輸入端經電阻Rl、R2分別接于電源的兩端，這就使反相輸入端的電壓會隨著整流電路的輸出而變化；電壓比較器的同相輸入端又與穩(wěn)壓二極管VD6的陰極相連接。電子開關電路由三極管VTl和VT2組成，電子開關電路的狀態(tài)受電壓比較器輸出信號的控制，電壓比較器輸出高電平時，電子開關電路閉合，反之，電子開關電路斷開。這樣，整流電路輸出的電壓由O逐漸增大的過程中，經電阻Rl和R2分壓后，當反向輸入端的電壓小于穩(wěn)壓管VD6兩端的電壓時，電壓比較器輸出高電平，電子開關電路閉合，向后端輸出電壓；當整流電路輸出的電壓逐漸增大，反向輸入端的電壓也會隨之增大，即接近正弦電壓的波峰位置時，反向輸入端的電壓會大于同相輸入端的電壓，此時電壓比較器輸出低電平，電子開關電路處于斷開狀態(tài)，不向外界輸出能量。因此，通過增設電壓比較電路和電子開關電路，實現了從正弦波電網電壓的波峰和波谷的兩側吸收能量的目的，減少了向電網電壓中注入3次諧波和5次諧波分量，減小了電網電壓波形的畸變，提高了電網電能的質量。
[0009]本實用新型的可減小對電網電壓波形畸變影響的電子型鎮(zhèn)流器，所述電壓比較電路還包括二極管VD7和穩(wěn)壓二極管VD5，二極管VD7設置于R3與R4之間，穩(wěn)壓二極管VD5的陽極、陰極分別接于電源地、VD7與R3之間的連接處，VD5的陰極與電壓比較器的電源輸入端相連接，穩(wěn)壓二極管VD5的兩端并聯(lián)有電容Cl ;所述斬波電路的輸出端還設置有濾波電路，濾波電路由電容C3組成，電容C3的兩端分別接于二極管VTl的發(fā)射極和VT2的集電極上。
[0010]本實用新型的可減小對電網電壓波形畸變影響的電子型鎮(zhèn)流器，所述逆變電路的前后兩端分別設置有逆變驅動驅動電路和諧振電路，逆變驅動電路由固定頻率脈寬調制芯片TL494組成，逆變電路由場效應管VT3和場效應管VT4組成，諧振電路由變壓器TBl和電容C9組成；VT3、VT4的柵極分別與TL494的引腳9、引腳10相連接，VT3、VT4的源極通過電阻R17和R18相連接，VT3、VT4的漏極分別接于變壓器TBl —次側繞組的兩端，變壓器TBl的中間抽頭、R17與R18的連接處分別接于直流電源的兩端。[0011 ] 本實用新型的可減小對電網電壓波形畸變影響的電子型鎮(zhèn)流器，所述TL494芯片的8、11、12號引腳以及7號引腳分別與直流電源的正負極相連接，I號引腳經可變電阻R7、電阻R8分別接于電源的正負極，2號引腳依次經電阻R10、電容C6與3號引腳相連接，5號引腳、6號引腳分別經電容C7、電阻Rll與電源負端相連接。
[0012]本實用新型的有益效果是:本實用新型的電子型鎮(zhèn)流器，通過在整流電路的后端設置由電壓比較電路、電子開關電路和濾波電路組成的穩(wěn)壓電路，且電壓比較器的反向輸入端經兩電阻接于整流電路的輸出端，同相輸入端與穩(wěn)壓管的陰極相連接，電網中的電壓由O逐漸增大的過程中，由于反相輸入端的電壓小于穩(wěn)壓二極管的電壓，電壓比較器輸出高電平，電子開關電路處于閉合狀態(tài)，輸出電能；當處于電網電壓的波峰和波谷附近位置時，會使反相輸入端的電壓大于穩(wěn)壓二極管的電壓，電壓比較器輸出低電平，電子開關電路處于斷開狀態(tài)，起到了斬波作用，不輸出電能。因此，用電設備不會從正弦波電網電壓的波峰、波谷及其附近吸收能量，而使在距離波峰、波谷較遠處吸收能量，減少了向電網電壓中注入3次諧波和5次諧波分量，減小了電網電壓波形的畸變，提高了電網電能的質量。
【專利附圖】

【附圖說明】
[0013]圖1為本實用新型的電子型鎮(zhèn)流器的電路原理圖；
[0014]圖2為本實用新型中由電壓比較電路、電子開關電路和濾波電路所構成的穩(wěn)壓電路的電路圖；
[0015]圖3為本實用新型中逆變驅動電路、逆變電路和諧振電路的電路圖；
[0016]圖4和圖5為本實用新型中電壓比較電路的工作原理圖。
[0017]圖中:1整流電路，2電壓比較電路，3電子開關電路，4濾波電路，5逆變電路。
【具體實施方式】
[0018]下面結合附圖與實施例對本實用新型作進一步說明。
[0019]如圖1所示，給出了本實用新型的電子型鎮(zhèn)流器的電路原理圖，其包括整流電路
1、電壓比較電路2、電子開關電路3、濾波電路4以及逆變電路5，電壓比較電路2和電子開關電路3構成了一種具體形式的斬波電路，但斬波電路不局限于這一種形式。整流電路I對輸入的220V的交流市電進行整流，電壓比較電路2由電壓比較器組成，通過反向輸入端與同相輸入端端的比較，當整流電路I輸出的電壓位于峰值(對應于電網電壓的波峰和波谷)兩側附近時，電壓比較電路2輸出斷開電子開關電路3的信號，不向后端用電設備輸出電能；當整流電路I輸出的電壓不處于峰值兩側附近位置時，電子開關電路處于閉合狀態(tài)，后端的逆變電路可以從電網中吸取能量。因此，用電設備在電網電壓的波峰、波谷及其附近區(qū)域不會吸收能量，而是在距離波峰、波谷較遠處吸收能量。
[0020]如圖2所示，給出了整流電路1、電壓比較電路2、電子開關電路3、濾波電路4的電路圖，所示的整流電路I為由二極管VD1、VD2、VD3、VD4構成的全橋整流電路，電壓比較電路2由電壓比較器LM393、穩(wěn)壓二極管VD5和VD6組成，電子開關電路3由三極管VTl和VT2組成，濾波電路4由電容C3組成。電阻Rl、R2串聯(lián)后接于整流電路I的兩輸出電源線上，Rl與R2的連接處與LM393的反相輸入端相連接；穩(wěn)壓二極管VD6、電阻R4、二極管VD7、電阻R3依次串聯(lián)后接于整流電路I的兩輸出電源線上，VD6的陰極與電壓比較器LM393的同相輸入端相連接。穩(wěn)壓二極管VD5的陽極、陰極分別接于電源地、R3與VD7的連接處，VD5為12V穩(wěn)壓管，VD5的陰極與LM393的電源輸入端相連接，用于給LM393的工作提供穩(wěn)定的電壓。電壓比較器LM393在反向輸入端、同相輸入端的共同作用下，控制其輸出端的電平狀態(tài)。對于穩(wěn)壓數值一定的VD5來說，通過改變電阻Rl與R2的比值，可控制斬波電路的斬波時刻，以控制斬波電路輸出電壓的大小。
[0021]三極管VTl為NPN型三極管，其基極通過電阻R5與電壓比較器LM393的輸入端相連接，三極管VTl的集電極通過電阻R6與三極管VT2的基極相連接，VT2為PNP型。VTl的發(fā)射極接于整流電路I的負輸出端，VT2的發(fā)射極接于整流電路I的正輸出端，電容C3的兩端分別與VTl的發(fā)射極、VT2的集電極相連接，用于輸出穩(wěn)定的直流電壓。
[0022]如圖4和圖5所示，圖4中的Vl為整流電路I輸出的電壓波形，圖5中的V2為經電壓Rl、R2分壓后輸入至LM393反向輸入端的電壓波形；當電壓比較器反向輸入端的電壓由O逐漸增大的過程中(即圖5中由O上升至A點)，假設此時反向輸入端的電壓均小于同相輸入端的電壓，則LM393輸出高電平，三極管VT1、VT2均處于導通狀態(tài)，電路向后端輸出電能；即電網電壓在距離O點附近的區(qū)域時，整個電子型鎮(zhèn)流器會從電網中吸收能量。設當LM393反向輸入端的電壓達到A點電壓時，反向輸入端的電壓高于同相輸入端的電壓，當反向輸入端的電壓由A點到B點變化的過程中，此時LM393的輸出端會始終輸出低電平，三極管VTl和VT2始終處于截止狀態(tài)，不會向后端設備輸出能量。因此經過斬波電路的處理后，用電設備不會從正弦波電網電壓的波峰、波谷及其附近吸收能量，而在距離波峰、波谷較遠處吸收能量，減少了向電網電壓中注入3次諧波和5次諧波分量，減小了電網電壓波形的畸變，提聞了電網電能的質量。
[0023]如圖3所示，給出了逆變驅動電路、逆變電路和諧振電路的電路圖，所示的逆變驅動電路由固定頻率脈寬調制芯片TL494組成，逆變電路由場效應管VT3、VT4組成，諧振電路由變壓器TBl和電容C9組成。所示的TL494的I號引腳通過可變電阻R7和電阻R8分別接于電源正和電源負上，2號引腳通過電阻RlO和電容C6與引腳3相連接，8、11、12號引腳分別接于電源正上。場效應管VT3、VT4的柵極分別與TL494的輸出端9、10引腳相連接，以通過9、10引腳輸出的PWM方波控制場效應管的關斷和導通；VT3的源極通過電阻R17、R18與VT4的源極相連接，變壓器TBl的中間抽頭、R17與R18的連接處分別與電源正和電源負相連接，VT3的漏極、VT4的漏極分別接于變壓器TBl —次側繞組的兩端。
[0024]R8、C6引入高頻負反饋，抗高頻干擾；引腳I為反饋取樣元件，用于調整輸出電壓；R7、R10為引腳4提供偏置電壓，用于控制死區(qū)時間；R11、C5為引腳2內部比較器提供基準；
5、6引腳外接的電阻R9和電容C7與內部電路共同構成振蕩器，以確定振蕩器產生方波信號的頻率；引腳9、10輸出兩路互補的PWM方波信號驅動VT3和VT4輪流導通，將直流電源電壓轉換成高頻開關電壓。變壓器TB1、C9、LAMP和構成諧振電路，C9兩端產生高電壓，驅動節(jié)能燈發(fā)光，當節(jié)能燈正常工作后，C9和TBl在交流電壓下提供節(jié)能燈正常工作的電壓和電流。
【權利要求】
1.一種可減小對電網電壓波形畸變影響的電子型鎮(zhèn)流器，包括整流電路(I)、斬波電路和逆變電路(5)，整流電路對輸入的220V交流市電進行整流，整流電路的輸出經斬波電路的處理后輸入至逆變電路，逆變電路將直流電源電壓轉換成高頻開關電壓，驅動節(jié)能燈發(fā)光；其特征在于:所述斬波電路實現對交流電壓峰值附近的斬波，使整流式電子設備不從交流電峰值附近索取能量，以減小對電網電壓波形的畸變影響；所述斬波電路由電壓比較電路(2)和電子開關電路(3)組成，電壓比較電路由電壓比較器、穩(wěn)壓二極管VD6以及電阻R1、R2、R3、R4組成，Rl與R2串聯(lián)后的兩端以及R3、R4和VD6依次串聯(lián)后的兩端均接于整流電路的兩輸出電源線上，Rl與R2之間的連接處與電壓比較器的反相輸入端相連接，VD6的陰極與電壓比較器的同相輸入端相連接；所述電子開關電路由NPN型三極管VTl和PNP型三極管VT2構成，VTl的基極經電阻R5與電壓比較器的輸出端相連接，VTl的集電極經電阻R6與VT2的基極相連接，VTU VT2的發(fā)射極分別接于整流電路的兩輸出電源線上，VTl的發(fā)射極和VT2的集電極形成電壓輸出端。
2.根據權利要求1所述的可減小對電網電壓波形畸變影響的電子型鎮(zhèn)流器，其特征在于:所述電壓比較電路(2)還包括二極管VD7和穩(wěn)壓二極管VD5，二極管VD7設置于R3與R4之間，穩(wěn)壓二極管VD5的陽極、陰極分別接于電源地、VD7與R3之間的連接處，VD5的陰極與電壓比較器的電源輸入端相連接，穩(wěn)壓二極管VD5的兩端并聯(lián)有電容Cl ;所述斬波電路的輸出端還設置有濾波電路(4)，濾波電路由電容C3組成，電容C3的兩端分別接于二極管VTl的發(fā)射極和VT2的集電極上。
3.根據權利要求1所述的可減小對電網電壓波形畸變影響的電子型鎮(zhèn)流器，其特征在于:所述逆變電路(5)的前后兩端分別設置有逆變驅動驅動電路和諧振電路，逆變驅動電路由固定頻率脈寬調制芯片TL494組成，逆變電路由場效應管VT3和場效應管VT4組成，諧振電路由變壓器TBl和電容C9組成；VT3、VT4的柵極分別與TL494的引腳9、引腳10相連接，VT3、VT4的源極通過電阻R17和R18相連接，VT3、VT4的漏極分別接于變壓器TBl —次側繞組的兩端，變壓器TBl的中間抽頭、R17與R18的連接處分別接于直流電源的兩端。
4.根據權利要求3所述的可減小對電網電壓波形畸變影響的電子型鎮(zhèn)流器，其特征在于:所述TL494芯片的8、11、12號引腳以及7號引腳分別與直流電源的正負極相連接，I號引腳經可變電阻R7、電阻R8分別接于電源的正負極，2號引腳依次經電阻R10、電容C6與3號引腳相連接，5號引腳、6號引腳分別經電容C7、電阻Rll與電源負端相連接。
【文檔編號】H05B41/285GK203722898SQ201320840901
【公開日】2014年7月16日 申請日期:2013年12月19日 優(yōu)先權日:2013年12月19日
【發(fā)明者】崔玲, 李超睿 申請人:山東建筑大學