灯具谐波的改进

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  4.3谐波的产生及改进措施
　　
　　由于整流二极管的单向导电性和电解电容的储能作用，只有当输入电压超过Ｃ７两端的电压时，Ｄ１～Ｄ４才会得到正偏而导通。整流回路电流除了供给半桥逆变电路工作外，还同时对Ｃ７进行充电。但输入电压瞬时值低于Ｃ７端的电压时，整流管就会由导通变为截止而停止对Ｃ７充电，改由Ｃ７向半桥逆变电路供给电流以维持其工作。而Ｃ７容量一般都较大（一般为１５～２２μＦ），当负载电流较小时，致使Ｃ７充电时间短而放电时间过长，整流管的导通时间变短，使得输入电压只在正弦波峰值很短的一段时间内才有电流对Ｃ７充电，这个电流是一个很窄但峰值又很高的周期性尖脉冲电流。除了基波外，这种畸变的输入电流还含有很丰富的高次谐波分量，这些过高的谐波分量会对公共电网造成严重影响，从而形成谐波干扰。
　　
　　有人认为，完全可以采用小容量的电解电容来代替Ｃ７，这样既可以降低谐波含量，又可降低成本（笔者接触的很多工程技术人员在对谐波项目整改中都是采取这种办法）。其实这个方法是不可取的。Ｃ７如果取值过低，滤波效果变差。因为使Ｃ７放电时间大为缩短，充放电间隙周期更短，流入Ｃ７的周期性尖脉冲电流则更窄，会使直流脉动电压起伏变大，使灯电流的波峰系数变大，对灯管极为不利。同样，灯的光通量起伏也加大，对人的视力造成较大损害。直流脉动电压起伏变大也会使得Ｑ１和Ｑ２不能处于最佳工作状态，容易发热而导致损坏，镇流器的使用寿命将大大缩短，得不偿失。
　　
　　综上所述，抑制谐波的改进措施就是尽可能提高其功率因数，减小输入电流的谐波失真。要达到这个目的，就必须提高整流管的导通率（即延长输入电流的导通时间），使得电源电流的波形接近电压的正弦波，减小电流的波形失真；同时又要保证电源滤波电容能平滑地向负载连续供电（即减小输入电流与输入电压间的相位差）。这就是我们通常所说的功率因数校正电路工作原理。功率校正电路分无源校正（ＰＰＦＣ）和有源校正（ＡＰＦＣ）。目前，我国生产的电子镇流产品限于成本价格因素，大都采用改进型逐流电路组成的无源谐波抑制电路。这种技术发展得比较成熟，只要调试得当，镇流器的谐波含量基本可以得到有效的抑制。但这种电路存在调试难度高，在大量生产时难以控制产品质量的问题，而且基本上无法同时满足电磁兼容标准和性能标准要求，只在一些低功率镇流器或节能灯中使用。而有源校正则是采用三极管等分立有源器件组成的谐波抑制电路，或采用专用集成电路的谐波抑制电路，后者调试要比前者简单，可靠性更高，但成本也更高。图２所示的就是一种比较典型的分立有源器件组成的有源功率校正电路，其电路特性就是由Ｑ３负责控制Ｃ７的充电和放电。功率因数校正专用集成电路（ＡＰＦＣ控制器）大都是利用这一原理研制的。

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