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《LED驅(qū)動(dòng)穩(wěn)定性設(shè)計(jì)所不能回避的幾個(gè)基礎(chǔ)知識(shí)》

發(fā)布時(shí)間:2023-02-14

作者: 容祥安照明

LED驅(qū)動(dòng)穩(wěn)定性設(shè)計(jì)所不能回避的幾個(gè)基礎(chǔ)知識(shí)

 

 

 

 

 

 

 

 

      一、什么是PF值?

       PF值即功率因素:是表示用電設(shè)備對(duì)電網(wǎng)電力系統(tǒng)利用率的一個(gè)指標(biāo)。相同功率的用電設(shè)備,PF值較高的設(shè)備輸入電流更小,所需電力系統(tǒng)的容量也更小。各國對(duì)民用、商業(yè)和工業(yè)用電設(shè)備都有明確的PF值要求。

 

      二、PF值過低有什么壞處?

       PF值過低會(huì)帶來多方面的不良影響:首先PF值過低會(huì)導(dǎo)致輸入電流較大,需要增大輸入線線徑保證線路安全,其次PF值過低會(huì)增大電網(wǎng)損耗,拉低電網(wǎng)電壓,導(dǎo)致用電設(shè)備異常。同時(shí)PF值低的設(shè)備往往諧波也很大,諧波容易對(duì)電網(wǎng)用電設(shè)備產(chǎn)生干擾,影響設(shè)備正常工作。

 

      三、什么是總諧波失真(THD)?

       諧波是指電流中所含的頻率為基波整數(shù)倍的電量。總諧波失真是指信號(hào)輸入時(shí),輸出信號(hào)比輸入信號(hào)多出的額外諧波成分,各諧波疊加在輸入信號(hào)上會(huì)產(chǎn)生畸變的波形,THD通常用百分比來表示,表示電流諧波含量占基波含量的百分比。

 

      四、總諧波失真(THD)過高有什么不好?

       當(dāng)大量使用THD過高的用電器設(shè)備時(shí),它產(chǎn)生的諧波電流總量會(huì)嚴(yán)重污染整個(gè)供電系統(tǒng)和其他用電用戶,同時(shí)也使電網(wǎng)電壓波形發(fā)生畸變。

過大的諧波電流會(huì)產(chǎn)生以下危害:

 

       1、使電力變壓器產(chǎn)生局部磁化,損耗增大,嚴(yán)重時(shí)會(huì)危及變壓器及電力運(yùn)行安全。

       2、諧波電流通過功率補(bǔ)償設(shè)備的電力電容器時(shí),容易導(dǎo)致電力電容器過流或過壓損壞。

       3、諧波電流能對(duì)線路上的繼電保護(hù)、儀器儀表、自動(dòng)控制、電子通訊、衛(wèi)星導(dǎo)航以及計(jì)算機(jī)系統(tǒng)產(chǎn)生強(qiáng)烈干擾,從而引起誤動(dòng)作、出現(xiàn)噪聲等異常現(xiàn)象。

       4、在三相四線制供電系統(tǒng)中,諧波電流會(huì)使電網(wǎng)的相電流無法在中線相互抵消致使中線內(nèi)電流產(chǎn)生疊加而過流損壞,若三相電位發(fā)生偏移,嚴(yán)重時(shí)會(huì)導(dǎo)致燒毀燈具,甚至引起火災(zāi)。

 

      五、什么是浪涌?

       顧名思義就是瞬間出現(xiàn)超出額定值的峰值,它包括浪涌電壓和浪涌電流。浪涌也叫突波,顧名思義就是超出正常工作電壓的瞬間過電壓。本質(zhì)上講,浪涌是發(fā)生在僅僅幾百萬分之一秒時(shí)間內(nèi)的一種劇烈脈沖。可以引起浪涌的原因有:重型設(shè)備、短路、電源切換或大型發(fā)動(dòng)機(jī)。而含有浪涌阻絕裝置的產(chǎn)品可以有效地吸收突發(fā)的巨大能量,以保護(hù)連接設(shè)備免于受損。

       1、浪涌簡介

       浪涌電流是指電源接通瞬間或是在電路出現(xiàn)異常情況下產(chǎn)生的遠(yuǎn)大于穩(wěn)態(tài)電流的峰值電流或過載電流。

       在電子設(shè)計(jì)中,浪涌主要指的是電源剛開通的那一瞬間產(chǎn)生的強(qiáng)力脈沖,由于電路本身的非線性有可能高于電源本身的脈沖;

       或者由于電源或電路中其它部分受到本身或外來尖脈沖干擾叫浪涌。它很可能使電路在浪涌的一瞬間燒壞,如PN結(jié)電容擊穿,電阻燒斷等。

       浪涌保護(hù)就是利用非線性元器件對(duì)高頻(浪涌)的敏感設(shè)計(jì)的保護(hù)電路。簡單而常用的是并聯(lián)大小電容和串聯(lián)電感。

       2、產(chǎn)生原因

       ⑴、外部原因(雷電原因)

       雷擊引起的浪涌危害最大。在雷擊放電時(shí),以雷擊為中心1.5~2.0KM范圍內(nèi),都可能產(chǎn)生危險(xiǎn)的過電壓。雷擊引起(外部)電涌的特點(diǎn)是單相脈沖型,能量巨大。

       外部電涌的電壓在幾微秒內(nèi)可以從百伏特快速升高至20000V,可以傳輸相當(dāng)長的距離。按ANSI/IEEE C62.41-1991說明,瞬間電涌可高達(dá)20000V,瞬間電流可達(dá)10000A。根據(jù)統(tǒng)計(jì),系統(tǒng)外的電涌主要來自于雷電和其它系統(tǒng)的沖擊,大約占20%。

       ①、感應(yīng)雷擊電涌過電壓:雷擊閃電產(chǎn)生的高速變化的磁場,閃電輻射的電場作用于導(dǎo)體,感應(yīng)很高的過電壓,這類過電壓具有很陡的前沿并快速衰減。

       ②、直接雷擊電涌過電壓:直接落雷面電網(wǎng)上,由于瞬間能量巨大,破壞力超強(qiáng),還沒有一種設(shè)備能對(duì)直接落雷進(jìn)行保護(hù)。

       ③、雷擊傳導(dǎo)電涌過電壓:由遠(yuǎn)處的架空線傳導(dǎo)而來,由于接于電力網(wǎng)的設(shè)備對(duì)過電壓有不同的抑制能力,因此傳導(dǎo)過電壓能量隨線路的延長而減弱。

       ④、振蕩電涌過電壓:動(dòng)力線等效一個(gè)電感,并與大地及臨近金屬物體間存在分布電容,構(gòu)成并聯(lián)諧振回路,在TT、TN供電系統(tǒng),當(dāng)出現(xiàn)單相接地故障的瞬間,由于高頻率的成分出現(xiàn)諧振,在線路上產(chǎn)生很高過電壓,主要損壞二次儀表。

       直接雷擊是最嚴(yán)重的事件,尤其是如果雷擊擊中靠近用戶進(jìn)線口架空輸電線。在發(fā)生這些事件時(shí),架空輸電線電壓將上升到幾十萬伏特,通常引起絕緣閃絡(luò)。雷電電流在電力線上傳輸?shù)木嚯x為一公里或更遠(yuǎn),在雷擊點(diǎn)附近的峰值電流可達(dá)100KA或以上。在用戶進(jìn)線口處低壓線路的電流每相可達(dá)5KA到10KA。在雷電活動(dòng)頻繁的區(qū)域,電力設(shè)施每年可能有好幾次遭受雷電直擊事件引起嚴(yán)重雷電電流。而對(duì)于采用地下電力電纜供電或在雷電活動(dòng)不頻繁的地區(qū),上述事件是很少發(fā)生的。

       間接雷擊和內(nèi)部浪涌發(fā)生的概率較高,絕大部分的用電設(shè)備損壞與其有關(guān)。所以電源防浪涌的重點(diǎn)是對(duì)這部分浪涌能量的吸收和抑制。

 

       ⑵、內(nèi)部原因(大型設(shè)備工作、短路、電源切換、設(shè)備故障、同一線路帶載數(shù)量過多)

       內(nèi)部浪涌發(fā)生的原因同供電系統(tǒng)內(nèi)部的設(shè)備啟停和供電網(wǎng)絡(luò)運(yùn)行的故障有關(guān):

       在電力系統(tǒng)內(nèi)部,由于斷路器的操作、負(fù)荷的投入和切除或系統(tǒng)故障等系統(tǒng)內(nèi)部的狀態(tài)變化,而使系統(tǒng)參數(shù)發(fā)生變化,從而引起的電力內(nèi)部電磁能量轉(zhuǎn)換或傳輸過渡過程,將在系統(tǒng)內(nèi)部出現(xiàn)過電壓。系統(tǒng)內(nèi)的電涌主要來自于系統(tǒng)內(nèi)部用電負(fù)荷的沖擊,大約占80%。在電力系統(tǒng)引起的內(nèi)部過電壓的原因大致可分為:

       ①、電力在負(fù)荷的投入和切除。

       ②、感性負(fù)荷的投入和切除。

       ③、功率因素補(bǔ)償電容器的投入和切除。

       ④、短路故障。

       ⑤、同一線路帶載數(shù)量過多。

 

      六、浪涌的等級(jí)分類

       根據(jù)GB/T17626.5-2008《電磁兼容試驗(yàn)和測量技術(shù) 浪涌(沖擊)抗擾度試驗(yàn)》等同于國際標(biāo)準(zhǔn):IEC61000-4-5:2005

       浪涌抗擾度試驗(yàn)等級(jí)分為:

 


備注:“X”可以是高于、低于或在其他等級(jí)之間的任何等級(jí),該等級(jí)可以在產(chǎn)品標(biāo)準(zhǔn)中規(guī)格。

      七、紋波電流

       紋波電流定義為輸出直流電流上疊加的交流成分。LED電源將輸入端的交流電轉(zhuǎn)換成直流電來驅(qū)動(dòng)LED,轉(zhuǎn)換的過程中因電路及器件的特性不可避免的疊加了交流成分。有試驗(yàn)證明,紋波電流對(duì)LED的光輸出和光效有影響,紋波電流的存在會(huì)降低LED的光輸出和光效,紋波電流幅值越大光效和輸出下降越明顯,但控制紋波幅值的大小,LED仍可保持較高的光效。

 

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