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场效应脉宽调制控压技术

2014-07-04 10:552820中国节能网

  场效应脉宽调制控压技术简介

  交流-交流PWM变压技术的节能原理是通过新型的电力电子开关器件,控制路灯两端的电压的大小,达到降低路灯的功率以节约电能的目的。该技术的节能原理与目前国内外市场所采用的电磁调压、全半夜灯隔盏亮、串联电感降压等的主要节能技术具有明显的优势,包括以下几个方面:

  1. 采用整体调压技术,避免了全半夜灯隔盏亮的道路“斑马纹”情况的出现,在部分快速路段也可以使用;

  2. 不改变路灯线路的功率因素,避免了串联电抗器降压所增加的无功电流的线路损耗与变压器损耗,避免了电磁换挡调压的闪灯灭灯现象;

  3. 输出电压稳定、可靠。在先进的电力电子与滤波技术的辅助下,交交PWM变压器,输出电压稳定可靠,且不随电网电压波动而波动;

  4. 采用先进的控制技术,输出电压可以连续微调。与传统的串联电抗器降压的变压器分接头调整降压节能方式不同的是,交交PWM变压技术的电压输出是连续变化的而不是骤然突变,这就保证了其在有金卤灯的路段亦可以使用,同时由于其节能时电压不突变,部分老化的灯泡亦不会突然熄灭,可以有效提升路灯系统的亮灯率;

  5. 与现有的通讯技术兼容良好,可以无缝接入现有的路灯监控系统中使用;

  分析该类型节能器的以上几个优势,通过增加该类设备,可使市政原有的路灯系统的潜在节能点都可以得到充分挖掘,以达到进一步节能增效的目的。

  2  场效应脉宽调制控压技术的原理

  新型交交PWM变压技术的原理示意图如图12所示,

  图 12 交交PWM变压技术的原理示意图

  在图12中,in点为输入电压接入端(交流220V、50Hz),SW1为电力电子的开关器件,其开关频率为50kHz,通过PWM(脉冲宽度调节技术)来控制out点的输出电压,其原理如下:

  1)通过电容C1,滤去输入端的谐波,并平滑输入电流,从而使得in点的电压满足为标准的50Hz正弦波,如图13所示

  图13 输入电压波形

  2)通过开关SW1,控制mid点的电压输出,其控制逻辑如下,以控制电压输出为输入电压的90%为例:

  a) 在一个开关周期内,前90%的时间,开关SW1闭合,mid点电压与输入电压相同;

  b) 在一个开关周期内,后10%的时间,开关SW1分开,mid点电压为0;

  以开关频率为500Hz(电网频率10倍)为例,其mid点的输出波形如图所示,

  图 14 in点输出波形(50Hz)

  对以上波形进行傅里叶频谱分析可以得到如图15所示结果,

  图 15 in点输出波形频谱分析(500Hz)

  在500Hz的开关频率之下,图15中所示的电网电压已经下降为原输出电压的90%,达到了降压目的,主要问题在于谐波电压较大,超过了15%,且集中在500Hz的中频区,较难滤波。

  使用电力电子器件IGBT实现SW1开关,可以实现50kHz的开关频率,其输出如图16所示,

 
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