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數字式5 kW紫外燈電子鎮流器的研究與設計

作者: 時(shí)間:2012-12-14 來(lái)源:網(wǎng)絡(luò ) 收藏

由式(1)可得,最小電感量為394μH,實(shí)際應用中采用了單邊電感量為180μH的非晶磁芯的共模電感,串聯(lián)后電感量為500μH。采用共模電感是為了濾除電路中的共模分量,減小關(guān)鍵器件所承受的電壓應力。輸出電容容量的大小決定了Buck電路輸出電壓紋波的強弱,工程應用中常利用式(2)進(jìn)行計算:
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式中:L為Buck電路電感量;Ts為Buck電路工作周期;△Uτ為滿(mǎn)足輸出要求的紋波電壓。
由式(2)可得,最小電容量為9.6μF,實(shí)際應用中選用10μF/1.2 kV的高頻薄膜無(wú)感電容。

4 控制系統設計
4.1 控制策略
Buck電路控制從燈擊穿到穩態(tài)工作的全部過(guò)程,是整個(gè)的核心。從啟動(dòng)到正常工作需經(jīng)歷3個(gè)階段,即啟動(dòng)階段、恒流預熱階段和功率跟隨階段。的啟動(dòng)和預熱階段采用電流閉環(huán)的恒流控制,功率跟隨階段采用內環(huán)電流、外環(huán)功率的雙環(huán)恒功率控制。
(1)啟動(dòng)階段 系統啟動(dòng)完畢后,進(jìn)行啟動(dòng),采樣當前Buck輸出電壓和電流,如果此時(shí)電壓小于50 V,并且電流在2~10 A之間,則將紫外燈運行階段標志置為第2階段。如果不滿(mǎn)足上述條件則仍使紫外燈運行控制程序運行在第1階段。在此階段中僅進(jìn)行每100μs一次的電流數字PID閉環(huán)調節。PID調節時(shí),如果采樣所得電流小于2 A,則用較小的比例系數Kp進(jìn)行調節,使得Buck占空比慢慢增大,同時(shí)限制Buck電路的最大占空比為10%,因為此時(shí)紫外燈未被擊穿,Buck電路相當于空載,經(jīng)過(guò)幾個(gè)工作周期后Buck電路輸出電容的電壓便會(huì )升高到紫外燈的擊穿電壓;如果采樣所得電流大于2 A,則用較大的Kp進(jìn)行調節,這時(shí)紫外燈剛被擊穿,需要快速地將電流控制在合理的范圍內,因此需采用較大的Kp進(jìn)行調節,使得Buck電路的占空比迅速減小,從而使得燈電流迅速下降。
(2)預熱階段 轉換到預熱的第2階段后,采樣當前Buck電路的輸出電壓和電流,DSP可算得當前的功率,若此時(shí)功率大于設定功率的80%,則將紫外燈運行階段標志置為第3階段,否則仍使紫外燈運行控制程序運行在預熱階段。
在此階段中也只進(jìn)行每100μs一次的電流數字PID閉環(huán)調節,且此時(shí)紫外燈的工作狀態(tài)相對較穩定,其等效內阻會(huì )隨著(zhù)溫度的升高而增大,這時(shí)PID調節器只需調節Buck電路的占空比使得當前負載滿(mǎn)足恒流的要求。
(3)功率跟隨階段 轉換到功率跟隨的第3階段后,紫外燈運行控制程序便重復在這一階段工作,除非進(jìn)行新一次的啟動(dòng)過(guò)程。在此階段中進(jìn)行電流與功率的雙數字PID閉環(huán)調節,電流PID調節的時(shí)間間隔是100μs,而功率PID調節器的時(shí)間間隔是1 ms。由于采用了電流環(huán)作為內環(huán),且每100μs計算一次,整個(gè)電子鎮流器系統可等效為一個(gè)恒流源,即具有非常高的輸出阻抗。同時(shí)采用具有采樣量少,控制簡(jiǎn)單較易實(shí)現等優(yōu)點(diǎn)。圖3示出閉環(huán)控制系統框圖,圖4示出紫外燈控制策略的流程圖。

本文引用地址:http://dyxdggzs.com/article/159637.htm

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