照明產(chǎn)品自動(dòng)老化臺(tái)設(shè)計(jì)匯總.doc

摘 要隨著社會(huì)科技水平的不斷發(fā)展，照明產(chǎn)品成為了人們不可缺少的物質(zhì)基礎(chǔ)，并且在人們生活中有著不可替代的作用。照明產(chǎn)品質(zhì)量檢測(cè)技術(shù)中的老化測(cè)試在照明產(chǎn)業(yè)中顯得至關(guān)重要。老化測(cè)試的目的在于預(yù)測(cè)產(chǎn)品的使用壽命。老化測(cè)試在多方面有著重要的意義，比如首先它可以給生產(chǎn)商測(cè)量評(píng)估產(chǎn)品耐用性的好壞并且為生產(chǎn)商預(yù)測(cè)最佳的生產(chǎn)產(chǎn)量從而生產(chǎn)商可以對(duì)產(chǎn)品進(jìn)行進(jìn)一步系統(tǒng)優(yōu)化分析；其次，它提高了用戶使用的安全性、可靠性而且也合理的利用資源和節(jié)約能源；最后老化測(cè)試可以更好地解決人民生活中的照明問(wèn)題等等。本文介紹了交流穩(wěn)壓電源設(shè)計(jì)方案；老化實(shí)驗(yàn)控制設(shè)計(jì)方案；老化實(shí)驗(yàn)臺(tái)結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)方案；完成了220V單相交流穩(wěn)壓電源的設(shè)計(jì)。目前照明產(chǎn)品質(zhì)量檢測(cè)設(shè)備交流穩(wěn)壓多通過(guò)調(diào)壓方式實(shí)現(xiàn)，需要人工手動(dòng)調(diào)節(jié)，同時(shí)照明產(chǎn)品在測(cè)試過(guò)程中自動(dòng)化水平低。本文的老化檢測(cè)設(shè)備實(shí)現(xiàn)了穩(wěn)壓方式自動(dòng)化調(diào)節(jié)，定時(shí)切斷功能，自動(dòng)記錄產(chǎn)品數(shù)據(jù)信息，使檢測(cè)效率大大提高。關(guān)鍵字：照明產(chǎn)品 質(zhì)量檢測(cè) 老化測(cè)試 交流電源IIABSTRACTWith the development of social science and technology, lighting products has become an indispensable material basis and it has played an irreplaceable act in daily life. The aging test in the detection technology of lighting products quality is very important in the lighting industry. The purpose of aging testing is to predict the service life of the products. Aging test has a great significance in many aspects, firstly, for producers to evaluate the durability of a product whether is good or bad and predict optimal production so that they make a system analysis. Secondly, it can also improve the safety and reliability of the users, whats more, it can save resources and energy, at last the aging test can optimize the illumination problems in peoples life, etc. This paper mainly introduces some solutions, including the way of designing AC regulated power supply and the control ofaging experimental, the structure design of aging test bench and the design of 220V single phase AC regulated power supply. As we all know, the quality inspection equipment of lighting products is regulated by voltage regulation mode, meanwhile the manual adjustment was needed. However, the degree of automation is low during the testing process. The aging detection device in this paper realizes the automatic regulation of the voltage regulation mode, the function of timing cut-off, the automatic recording of the products data information, and the detection efficiency is greatly improved.Key Words: lighting products quality inspection aging test AC power supply目 錄 摘 要IABSTRACTII1 緒論11.1研究的目的和意義11.2 國(guó)內(nèi)外研究現(xiàn)狀11.2.1 照明產(chǎn)品檢測(cè)技術(shù)綜述11.2.2 交流穩(wěn)壓電源技術(shù)綜述21.3 本論文的主要內(nèi)容32 交流穩(wěn)壓電源設(shè)計(jì)方案42.1單相交流穩(wěn)壓電源系統(tǒng)的基本原理42.2整流電路的工作原理42.3 buck降壓電路的工作原理52.4 逆變電路工作原理62.5 LC濾波電路工作原理82.6 PWM控制原理83 老化實(shí)驗(yàn)臺(tái)控制設(shè)計(jì)方案103.1 老化實(shí)驗(yàn)臺(tái)設(shè)計(jì)目標(biāo)103.2 老化臺(tái)定時(shí)控制方案103.3老化臺(tái)結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)原理114老化實(shí)驗(yàn)臺(tái)測(cè)試方案134.1基本性能參數(shù)測(cè)試134.2長(zhǎng)期老化測(cè)試方案134.3老化臺(tái)性能測(cè)試144.3.1測(cè)試方法144.3.2測(cè)試結(jié)果155 結(jié) 論165.1結(jié)論與分析165.2下一步工作方案16參考文獻(xiàn)17致謝181 緒論1.1研究的目的和意義 隨著社會(huì)科技水平的不斷發(fā)展，各種照明產(chǎn)品成為了人們不可缺少的物質(zhì)基礎(chǔ)，在人們生活中有著不可替代的作用。從人類(lèi)懂得用火照明，發(fā)展到現(xiàn)在不同種類(lèi)，不同用途的照明產(chǎn)品滿足人們對(duì)光的基本需求。尤其是近現(xiàn)代科學(xué)技術(shù)的發(fā)展，照明產(chǎn)品也有了非常大的改變，從之前人們經(jīng)常使用的那種結(jié)構(gòu)相對(duì)比較簡(jiǎn)單的白熾燈和熒光燈逐漸的發(fā)展到了現(xiàn)在更加常用的一些具有高強(qiáng)度特征的氣體放電燈、LED等，而且照明燈的種類(lèi)也更加繁多，能夠?qū)崿F(xiàn)的功能也各異。隨著現(xiàn)代人們對(duì)于自己生活質(zhì)量的要求越來(lái)越高，也進(jìn)一步的推動(dòng)了照明電器行業(yè)的蓬勃發(fā)展，目前已經(jīng)朝著更加節(jié)能和環(huán)保的方向發(fā)展，此時(shí)，照明產(chǎn)品質(zhì)量的檢測(cè)技術(shù)水平便成為了衡量照明產(chǎn)業(yè)發(fā)展水平的至關(guān)重要的因素。目前照明產(chǎn)品質(zhì)量檢測(cè)設(shè)備交流穩(wěn)壓多通過(guò)調(diào)壓方式實(shí)現(xiàn)，需要人工手動(dòng)調(diào)節(jié)，同時(shí)照明產(chǎn)品在測(cè)試過(guò)程中自動(dòng)化水平低。例如，老化時(shí)間到后還需要手動(dòng)切斷電源，更無(wú)從談及對(duì)測(cè)試產(chǎn)品的信息記錄。因此需要提高照明產(chǎn)品技術(shù)的自動(dòng)化水平和檢測(cè)效率，更近一步可通過(guò)大量數(shù)據(jù)記錄為產(chǎn)品質(zhì)量分析提供數(shù)據(jù)基礎(chǔ)。1.2 國(guó)內(nèi)外研究現(xiàn)狀近年來(lái)，在西方的一些發(fā)達(dá)國(guó)家當(dāng)中，比如說(shuō)美國(guó)、英國(guó)、法國(guó)、德國(guó)、日本等發(fā)達(dá)國(guó)家及政府組織在照明自動(dòng)檢測(cè)技術(shù)方面投入大量的人力、物力組織開(kāi)發(fā)和研究，使照明產(chǎn)品自動(dòng)檢測(cè)技術(shù)水平有了突飛猛進(jìn)的提高1。對(duì)于照明自動(dòng)檢測(cè)技術(shù)裝備而言，我國(guó)在自主研發(fā)技術(shù)和高附加值檢測(cè)裝備的研究應(yīng)用還很薄弱，與國(guó)際水平相差很大，特別是在應(yīng)用基礎(chǔ)研究、集成創(chuàng)新開(kāi)發(fā)上，還不完全能滿足我國(guó)各個(gè)產(chǎn)業(yè)發(fā)展的深層次需求。1.2.1 照明產(chǎn)品檢測(cè)技術(shù)綜述照明行業(yè)要在未來(lái)更加良性的健康發(fā)展必須要建立在照明檢測(cè)技術(shù)的不斷更新?lián)Q代的基礎(chǔ)上，從相反的角度來(lái)考慮的話，照明檢測(cè)技術(shù)是未來(lái)照明行業(yè)不斷朝著更加現(xiàn)代的方向發(fā)展的一個(gè)非常有效的支撐技術(shù)。一般情況下，在對(duì)各種照明產(chǎn)品進(jìn)行檢測(cè)的過(guò)程當(dāng)中，包括兩種不同的類(lèi)型，第一種是工程產(chǎn)品檢測(cè)；第二種是現(xiàn)場(chǎng)工程檢測(cè)。隊(duì)友工程產(chǎn)品的檢測(cè)來(lái)說(shuō)，基本上是依靠在生產(chǎn)制造的過(guò)程當(dāng)中去進(jìn)行相應(yīng)的抽樣檢查，對(duì)燈具、產(chǎn)品質(zhì)量光源的光學(xué)性能檢測(cè)，以及用戶使用過(guò)程中的電氣安全性能檢測(cè)。而對(duì)于現(xiàn)場(chǎng)工程的檢測(cè)來(lái)說(shuō)，主要的方法就是在進(jìn)行實(shí)際使用的過(guò)程當(dāng)中，在不同的環(huán)境之下對(duì)各種照明產(chǎn)品進(jìn)行檢測(cè)，也有幾種不同的方法，比如說(shuō)室內(nèi)和室外照明檢測(cè)等。對(duì)所有行業(yè)而言，檢測(cè)技術(shù)都是科技研發(fā)應(yīng)用領(lǐng)域的重要組成部分，可以說(shuō)，每一項(xiàng)科技的發(fā)展都有檢測(cè)技術(shù)的支持，每一步技術(shù)的進(jìn)步都離不開(kāi)檢測(cè)技術(shù)的推動(dòng)，尤其是極端惡劣艱苦條件下的檢測(cè)手段和技術(shù)，已成為深化客觀認(rèn)識(shí)、并進(jìn)一步的推動(dòng)整個(gè)科技進(jìn)步的一個(gè)非常重要的手段。同樣的，對(duì)于當(dāng)前的照明產(chǎn)品檢測(cè)當(dāng)中使用的相關(guān)技術(shù)來(lái)說(shuō)也不例外，當(dāng)前照明行業(yè)的發(fā)展是要建立在各種比較先進(jìn)的照明檢測(cè)技術(shù)基礎(chǔ)上的，而對(duì)于檢測(cè)技術(shù)來(lái)說(shuō)，是現(xiàn)代照明產(chǎn)業(yè)能夠繼續(xù)可持續(xù)發(fā)展的一個(gè)有力的保障。發(fā)展到現(xiàn)在，已經(jīng)成功的從過(guò)去的那種燃料光源，發(fā)展到了近現(xiàn)代照明產(chǎn)品的檢測(cè)技術(shù)，從剛開(kāi)始那種比較普通的白熾燈，逐漸發(fā)展到后來(lái)的熒光燈，現(xiàn)在又廣泛的使用了具有高強(qiáng)度的氣體放電燈和LED等，這些不同的照明燈具有非常不同的特性，而這些不同的特性也能夠滿足人們對(duì)于生活的不同需求，相應(yīng)的需要對(duì)現(xiàn)代光源的光學(xué)參數(shù)、電學(xué)參數(shù)以及熱學(xué)參數(shù)等進(jìn)行更加詳細(xì)的測(cè)試和分析，并以此來(lái)表征，這便涉及檢測(cè)技術(shù)的規(guī)范及操作。不同產(chǎn)品對(duì)應(yīng)不同的檢測(cè)技術(shù)和指標(biāo)，其中產(chǎn)品壽命的檢測(cè)是最直觀的指標(biāo)，對(duì)于照明產(chǎn)品的壽命預(yù)測(cè)方法，世界各國(guó)均已給出了相應(yīng)標(biāo)準(zhǔn)，標(biāo)準(zhǔn)中規(guī)定了測(cè)試環(huán)境、樣品選擇的標(biāo)準(zhǔn)以及相應(yīng)的測(cè)試方法。對(duì)于普通照明燈的質(zhì)量反映在如下指標(biāo)：標(biāo)志、尺寸、初始光電參數(shù)、流明維持率、燈泡壽命等指標(biāo)，通常通過(guò)扭力矩試驗(yàn)、絕緣電阻、潮熱試驗(yàn)、燈頭溫升等方式來(lái)檢測(cè)。以緊湊型熒光燈為例，規(guī)定了樣品須在室溫25攝氏度的環(huán)境中進(jìn)行測(cè)試。一個(gè)實(shí)驗(yàn)周期為持續(xù)通電時(shí)間為3小時(shí)，再對(duì)電源進(jìn)行斷開(kāi)，時(shí)間需要在20分鐘左右。如果所有的測(cè)試樣品當(dāng)中有超過(guò)一半的光源都已經(jīng)失效，這個(gè)時(shí)間也就可以定義為整個(gè)光源所具有的額定平均壽命。一般來(lái)說(shuō)，對(duì)于常見(jiàn)的普通照明光源并不是使用光通維持率來(lái)作為評(píng)判產(chǎn)品壽命的參數(shù)，原因在于普通照明產(chǎn)品，如白熾燈的壽命失效即是燈絲耗損，而熒光燈的光通維持率在額定壽命內(nèi)損失率不大。從歷史的發(fā)展規(guī)律來(lái)看，不同國(guó)家和地區(qū)，在不同行業(yè)的規(guī)范和測(cè)試體系差別加大。也只有這樣才能真正提高我國(guó)自動(dòng)化檢測(cè)技術(shù)的技術(shù)水平，可以更好的促進(jìn)整個(gè)照明行業(yè)未來(lái)的可持續(xù)發(fā)展，而且也能夠進(jìn)一步的縮小我國(guó)與國(guó)際上一些發(fā)達(dá)國(guó)家的水平差距。在當(dāng)今經(jīng)濟(jì)全球化高速發(fā)展的時(shí)代，隨著自動(dòng)化技術(shù)的迅猛發(fā)展，不同光源已經(jīng)涉及到了我們生產(chǎn)和生活的很多方面，在這樣的一個(gè)過(guò)程當(dāng)中，自動(dòng)化檢測(cè)照明產(chǎn)品的使用情況顯得尤為重要。因此，照明產(chǎn)品的自動(dòng)化檢測(cè)技術(shù)應(yīng)用在各類(lèi)場(chǎng)景的應(yīng)用、在各類(lèi)不同照明產(chǎn)品的設(shè)計(jì)和生產(chǎn)過(guò)程當(dāng)中，甚至是維護(hù)過(guò)程當(dāng)中，對(duì)于提高整個(gè)的生產(chǎn)率、并大大的降低成本來(lái)說(shuō)都能夠起到非常重要的作用。1.2.2 交流穩(wěn)壓電源技術(shù)綜述隨著經(jīng)濟(jì)的發(fā)展，我國(guó)許多地方電力供應(yīng)緊張，而電力設(shè)備相對(duì)老化，導(dǎo)致電壓大幅度波動(dòng)，對(duì)照明產(chǎn)品尤其是高精度智能設(shè)備，對(duì)交流電源穩(wěn)定性要求非常高，所以提高交流穩(wěn)壓技術(shù)對(duì)經(jīng)濟(jì)的發(fā)展至關(guān)重要。交流穩(wěn)壓電源形式有很多種，目前我國(guó)主要生產(chǎn)的有機(jī)械調(diào)整型、改變抽頭型和功率補(bǔ)償型。（1）單項(xiàng)交流穩(wěn)壓電源技術(shù)單項(xiàng)交流穩(wěn)壓電源的輸入端為直接三項(xiàng)電網(wǎng)電壓，經(jīng)過(guò)整流電路獲得直流電流經(jīng)過(guò)電容濾波后，通過(guò)buck降壓電路獲得所需要的電壓的直流電，然后經(jīng)過(guò)逆變電路獲得所需要的一定電壓值的交流電，之后再經(jīng)過(guò)濾波電路獲得所需要的電壓值的并且諧波較少的正弦交流電6。（2）PWM逆變器式交流穩(wěn)壓電源當(dāng)前，有兩種無(wú)觸點(diǎn)補(bǔ)償式交流穩(wěn)壓電源可以取代三相柱式交流電力穩(wěn)壓器。其中，用多個(gè)補(bǔ)償變壓器組合, 通過(guò) 多全橋變換電路, 就可以直接將機(jī)械傳動(dòng)以及相應(yīng)的觸點(diǎn)去掉,而且也能夠切換其中的一些補(bǔ)償變壓器初級(jí)頭等，同時(shí)也能夠補(bǔ)償尾連接，從而就能夠有效的提高整個(gè)照明設(shè)備的壽命，也能夠?qū)崿F(xiàn)動(dòng)態(tài)性能方面的補(bǔ)償, 而且所需的補(bǔ)償變壓器和切換開(kāi)關(guān)較多，電路相對(duì)復(fù)雜，補(bǔ)償精度低。這是變壓器補(bǔ)償式穩(wěn)壓器，進(jìn)而有效地提高了電能供應(yīng)的質(zhì)量，的確是一種很有應(yīng)用前景的交流穩(wěn)壓電源。但PWM逆變器式交流穩(wěn)壓電源任然需要生產(chǎn)進(jìn)一步驗(yàn)證其可靠性。（3）PIC單片機(jī)的斬波式交流穩(wěn)壓電源為了解決機(jī)械調(diào)整型電刷易損壞、電壓調(diào)整慢的缺點(diǎn)，改變抽頭電壓有級(jí)差，工作壽命斷等問(wèn)題，設(shè)計(jì)了基于PIC單片機(jī)的等脈寬調(diào)制高頻斬波器補(bǔ)償型交流穩(wěn)壓電源。他們認(rèn)為相對(duì)于傳統(tǒng)的補(bǔ)償式穩(wěn)壓電源，采用PIC16F886單片機(jī)和EPWM斬波控制技術(shù)的穩(wěn)壓電源具有補(bǔ)償和和控制開(kāi)關(guān)數(shù)量少、體積不大、重量較輕、穩(wěn)壓的精度相對(duì)來(lái)說(shuō)也更高、而且系統(tǒng)的反應(yīng)速度也比較快，這樣就可以很好的實(shí)現(xiàn)無(wú)級(jí)補(bǔ)償11。目前，5kV產(chǎn)品已正式生產(chǎn)，作者正在按此方案利用IGBT代替MOSFET進(jìn)行大功率斬波式交流穩(wěn)壓電源開(kāi)發(fā)。綜上所述，結(jié)合當(dāng)前的照明老化檢測(cè)的技術(shù)及發(fā)展情況，穩(wěn)壓交流電源對(duì)于設(shè)計(jì)照明自動(dòng)老化臺(tái)具有重要的參考價(jià)值。同時(shí)，照明產(chǎn)品老化臺(tái)設(shè)計(jì)具有重要社會(huì)的意義。1.3 本論文的主要內(nèi)容隨著照明產(chǎn)業(yè)的不斷發(fā)展，各種各樣照明產(chǎn)品已經(jīng)成為人類(lèi)生活不可代替的部分。照明產(chǎn)業(yè)的發(fā)展和檢測(cè)技術(shù)的進(jìn)步相輔相成，缺一不可，相互促進(jìn)，相互影響。本文的主要內(nèi)容就是改進(jìn)照明產(chǎn)品檢測(cè)技術(shù)。本論文主要完成的工作（1） 針對(duì)單相交流穩(wěn)壓電源，進(jìn)行了整流、降壓、逆變、濾波、PWM控制原理分析，完成了單相交流穩(wěn)壓電源的綜合設(shè)計(jì)。（2） 針對(duì)老化臺(tái)的定時(shí)控制設(shè)計(jì)，進(jìn)行了定時(shí)系統(tǒng)的電源設(shè)計(jì)、硬件控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)、晶振電路設(shè)計(jì)，完成了老化臺(tái)自動(dòng)計(jì)時(shí)的功能設(shè)計(jì)。（3） 在老化臺(tái)的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中，對(duì)老化臺(tái)的穩(wěn)定性、實(shí)用性以及靈活性等都可以進(jìn)行一個(gè)綜合的分析，對(duì)老化臺(tái)的結(jié)構(gòu)進(jìn)行了最合適的設(shè)計(jì)。（4） 對(duì)老化臺(tái)的基本參數(shù)進(jìn)行了正常老化測(cè)試、間歇式老化測(cè)試、加速老化測(cè)試，預(yù)測(cè)照明產(chǎn)品的使用使命壽命，對(duì)照明產(chǎn)品進(jìn)行篩選，得到穩(wěn)定可靠的優(yōu)質(zhì)產(chǎn)品。102 交流穩(wěn)壓電源設(shè)計(jì)方案2.1單相交流穩(wěn)壓電源系統(tǒng)的基本原理單相交流穩(wěn)壓電源系統(tǒng)的模型如下：三相電網(wǎng)電壓輸出 濾 波 電 路 逆 變 電 路 Buck降壓電 路 整 流 電 路 圖2.1 單相交流電源的原理框圖該穩(wěn)壓電源的輸入端為直接源自三相電網(wǎng)電壓，然后經(jīng)過(guò)整流電路獲得直流電流電，經(jīng)過(guò)電容濾波獲后通過(guò)buck降壓電路獲得所需要的電壓的直流電，然后經(jīng)過(guò)逆變電路，獲得所需要的一定電壓值交流電，之后再經(jīng)過(guò)濾波電路獲得所需要的電壓值的并且諧波較少的正弦交流電。對(duì)各個(gè)模塊的工作原理介紹如下5：2.2整流電路的工作原理在這個(gè)整流電路當(dāng)中，設(shè)計(jì)的時(shí)候是打算用一種三相橋式的不可控整流電路，這種電路的主要工作原理是：（1）1、3、5 三根晶閘管當(dāng)中的陰極會(huì)直接連在一起，組成一個(gè)共陰極組 （2）4、6、2 這三個(gè)晶閘管當(dāng)中的陽(yáng)極可以連在一起，并組成一個(gè)共陽(yáng)極組（3）由分屬于共陰組和共陽(yáng)組中的各一支 晶閘管同時(shí)導(dǎo)通，形成輸出回路，且不能為同一相中的器件；（4）對(duì)觸發(fā)電路和脈沖的要求：雙窄脈沖晶閘管在進(jìn)行導(dǎo)通的時(shí)候，需要按照以下的順序進(jìn)行： VT1 VT2 VT3 VT4 VT5 VT6 U2圖2.2 三相橋式全控整流電路原理圖圖2.3三相橋式不控整流電路波形整流輸出電壓Ud一個(gè)周期波動(dòng)六次，故該電路為六脈波整流電路。2.3 buck降壓電路的工作原理圖2.4 buck降壓電路的原理圖該電路的工作原理如下：（1）當(dāng)t = 0的時(shí)候，V 就會(huì)直接導(dǎo)通，而E會(huì)直接對(duì)負(fù)載供電，這個(gè)時(shí)候U0= E，I0 而且是按照指數(shù)的曲線上升，L 則作為整個(gè)電路的儲(chǔ)存電能；（2）當(dāng)t = t1的是， V 就會(huì)直接被關(guān)斷，而I0則需要經(jīng)過(guò) VD 進(jìn)行續(xù)流，這個(gè)時(shí)候U0= 0，而I0則會(huì)呈現(xiàn)出指數(shù)曲線下降的狀態(tài)，L 也會(huì)在這個(gè)過(guò)程當(dāng)中釋放一定的電能，并以此來(lái)保證整個(gè)負(fù)載電流的連續(xù)性；（3）當(dāng)t = t2 的時(shí)候 V 又會(huì)重新的導(dǎo)通，這個(gè)時(shí)候就會(huì)開(kāi)始一個(gè)新的周期；（4）如果整個(gè)電路進(jìn)入到一個(gè)穩(wěn)態(tài)的過(guò)程當(dāng)中，負(fù)載電流就會(huì)在同一個(gè)周期當(dāng)中，具有一樣的初值和終值；圖2.5 buck降壓電路的波形圖電流處于一種連續(xù)狀態(tài)的時(shí)候，其負(fù)載電壓所具有的平均值為： Ton 代表的就是V 通的具體時(shí)間；而Toff 代表的就是V 斷開(kāi)的具體時(shí)間； 導(dǎo)通占空比；T 開(kāi)關(guān)周期；斬波電路三種控制方式：（1）脈沖寬度調(diào)制（PWM），T 不變，改變 Ton ；（2）頻率調(diào)制，改變，Ton不變 ；（3）混合控制型，T和Ton 都可改變 ；2.4 逆變電路工作原理逆變電路擬采用在單相逆變電路中應(yīng)用最多的電壓型全橋逆變電路，其工作原理如下所示：系統(tǒng)的逆變?cè)砣鐖D所示：圖2.6 電壓型全橋逆變電路原理圖電壓型全橋逆變電路的工作原理為：兩對(duì)橋臂施加PWM 脈沖驅(qū)動(dòng)信號(hào),來(lái)控制兩個(gè)橋臂上開(kāi)關(guān)管的導(dǎo)通與采用電壓型逆變電路, 直流側(cè)為電壓源U d，通過(guò)脈沖驅(qū)動(dòng)信號(hào)來(lái)控制兩個(gè)橋臂上開(kāi)關(guān)管的導(dǎo)通與關(guān)斷，可將直流電壓逆變成為方波輸出5。電壓型全橋逆變電路的工作特點(diǎn)如下：（1）是兩個(gè)半橋電路的組合， V1、V4 和 V2、V3各為一對(duì)橋臂；（2）一對(duì)橋臂當(dāng)中的兩個(gè)不同器件需要同時(shí)進(jìn)行導(dǎo)通，而且兩對(duì)還需要交替導(dǎo)通180；（3）逆變器輸出電壓的基波幅值為：逆變器當(dāng)中輸出的電壓基波所具有的有效值為：其中Uo為輸出電壓，Ud為直流側(cè)電壓，M為PWM的調(diào)制比。圖2.7 電壓型全橋逆變電路波形圖2.5 LC濾波電路工作原理采用LC濾波電路的目的是濾去諧波，從而把逆變電路輸出端的輸出的方波電壓經(jīng)過(guò)濾波后輸出為正弦波電壓信號(hào)，這樣就可以為后續(xù)的進(jìn)一步使用作出一個(gè)準(zhǔn)備。眾所周知，對(duì)于電感來(lái)說(shuō)，如果它處于一般的電路當(dāng)中，所能夠起到的常見(jiàn)作用就是可以直接和電容一起，組成一個(gè)比較有效的LC濾波電路。而這個(gè)電容所具有的最大特點(diǎn)就在于“阻直流、通交流”。那么在這種情況下，如果我們無(wú)意中將一些混有很多不同干擾信號(hào)的相應(yīng)直流電直接通過(guò)這樣的一個(gè)LC濾波電路，這個(gè)時(shí)候，該電路當(dāng)中所具有的絕大多數(shù)直流干擾信號(hào)都可以被電容直接阻止并過(guò)濾，剩下的交流信號(hào)通過(guò)點(diǎn)感與地接通，通過(guò)這樣的方式就可以非常有效的抑制其中的干擾信號(hào)，而且也能夠在相應(yīng)的輸出端當(dāng)中獲得一個(gè)相對(duì)更加純凈的電流，這也是LC濾波電路的通常用法。濾波電路的原理圖如下：圖2.8 高通濾波電路原理圖2.6 PWM控制原理PWM（Pulse Width Modulation）就是脈沖寬度調(diào)制技術(shù)，這種技術(shù)在應(yīng)用的過(guò)程當(dāng)中主要是通過(guò)對(duì)相應(yīng)的脈沖寬度進(jìn)行一個(gè)有效的調(diào)制，并通過(guò)這種調(diào)制獲得一個(gè)我們需要的波形，在這個(gè)波形當(dāng)中主要是具有更加合理的形狀和幅值。其理論基礎(chǔ)是采用沖量相等的等高矩形脈沖來(lái)代替與其等面積的其他類(lèi)型脈沖。（1）最終能夠?qū)崿F(xiàn)的效果就是，沖量完全相等，但是形狀卻有所不同，這些窄脈沖需要放在那些具有一定慣性的環(huán)節(jié)當(dāng)中使用，也只有這樣才能夠達(dá)到更好的一個(gè)效果；（2）沖量指的就是窄脈沖所具有的實(shí)際面積；（3）對(duì)于（1）當(dāng)中所能夠取得的效果來(lái)說(shuō)，基本上是完全相同的，通常情況下，指的就是在每一個(gè)不同的環(huán)節(jié)當(dāng)中，實(shí)際的輸出響應(yīng)波形大概是相同的，而且在它們的低頻段更加接近，不過(guò)在高頻段則會(huì)有一定的差異。SPWM波形的具體定義可以表述如下：（1）整個(gè)脈沖的寬度實(shí)際上是按照正弦的規(guī)律來(lái)進(jìn)行變化的，而且和正弦波也具有一個(gè)比較等效的特點(diǎn)，尤其是PWM波形；（2）如果想要改變這種等效輸出的正弦波幅值，就需要按照同樣的一種比例來(lái)改變各個(gè)不同的脈沖寬度；圖2.9 用PWM波代替正弦半波重慶科技學(xué)院本科畢業(yè)設(shè)計(jì) 2交流穩(wěn)壓電源設(shè)計(jì)方案3 老化實(shí)驗(yàn)臺(tái)控制設(shè)計(jì)方案3.1 老化實(shí)驗(yàn)臺(tái)設(shè)計(jì)目標(biāo)本論文老化臺(tái)設(shè)計(jì)的目標(biāo)主要是改善老化臺(tái)的自動(dòng)化水平，減少產(chǎn)品在檢測(cè)過(guò)程中的誤差，提高老化檢測(cè)的效率和質(zhì)量。（1）通常的交流穩(wěn)壓電源的供電電壓一般都會(huì)存在一定的波動(dòng)，在整個(gè)系統(tǒng)當(dāng)中的用電負(fù)荷處于比較大的一個(gè)狀態(tài)之下，電壓基本上很難達(dá)到180V，而當(dāng)整個(gè)系統(tǒng)當(dāng)中的用電負(fù)荷相對(duì)較小的話，供電的電壓可能就會(huì)高達(dá)240V，不過(guò)也會(huì)有一個(gè)波動(dòng)，波動(dòng)的范圍大概在-20%+10%之間。這樣的電壓波動(dòng)會(huì)給照明產(chǎn)品老化臺(tái)的檢測(cè)效果帶來(lái)很多客觀的不利影響。為了減小電壓波動(dòng)的影響，本設(shè)計(jì)實(shí)現(xiàn)通過(guò)定時(shí)電路來(lái)控制老化臺(tái)開(kāi)關(guān)的通斷，自動(dòng)化控制220V輸出電壓，誤差控制在-5%+5%之間，最終實(shí)現(xiàn)自動(dòng)調(diào)壓。（2）傳統(tǒng)的老化臺(tái)自動(dòng)化水平低，主要依靠人工手工的方式來(lái)完成，而且人工檢測(cè)誤差比較大，標(biāo)準(zhǔn)不統(tǒng)一。本文提出的老化臺(tái)檢測(cè)技術(shù)是應(yīng)用自動(dòng)化技術(shù)，最終所能夠獲得的測(cè)試參數(shù)信息也不會(huì)受到過(guò)多的干擾，尤其是那些來(lái)自于人為的隨機(jī)干擾，整個(gè)過(guò)程的精確度相對(duì)更高，實(shí)用性強(qiáng)。 （3）電源方案的選擇，交流穩(wěn)壓電源的輸入端為直接源自三相電網(wǎng)電壓，然后經(jīng)過(guò)整流電路獲得直流電流電，經(jīng)過(guò)電容濾波獲后通過(guò)buck降壓電路獲得所需要的電壓的直流電，然后經(jīng)過(guò)逆變電路，獲得所需要的一定電壓值交流電，之后再經(jīng)過(guò)濾波電路獲得所需要的電壓值的并且諧波較少的正弦交流電，得到穩(wěn)定輸出交流穩(wěn)壓電源。3.2 老化臺(tái)定時(shí)控制方案（1）在對(duì)系統(tǒng)的硬件進(jìn)行設(shè)計(jì)的過(guò)程當(dāng)中，本次研究采用的是89C51這樣一個(gè)單片機(jī)，對(duì)于這個(gè)單片機(jī)來(lái)說(shuō)，它具有著很多不同的優(yōu)點(diǎn)，比如說(shuō)功耗相對(duì)比較低，而且性能也很高，在片內(nèi)含有一個(gè)4K字節(jié)的只讀存儲(chǔ)器，而且也具有可編程和可擦除的特性，該單片機(jī)同時(shí)也具有高性能的CMOS8位微處理器。之所以它具有這種可擦除的功能，所以整個(gè)只讀存儲(chǔ)器可以進(jìn)行反復(fù)的使用，能夠擦除100次以上。（2）設(shè)計(jì)思路，我們采用89C51單片機(jī)的目的是將其作為這個(gè)系統(tǒng)的主要中控模塊。當(dāng)這個(gè)系統(tǒng)被通電以后，按下相應(yīng)的功能鍵就可以直接進(jìn)入到一個(gè)調(diào)時(shí)狀態(tài)當(dāng)中，而且還能夠通過(guò)各個(gè)不同的單元電路對(duì)每一個(gè)不同的按鍵進(jìn)行時(shí)間方面的設(shè)定，然后就可以通過(guò)這種定時(shí)的時(shí)間來(lái)顯示出部分的數(shù)據(jù)，當(dāng)我們完成了時(shí)間設(shè)定的工作之后，可以再一次的按下相應(yīng)的功能鍵，這個(gè)時(shí)候就可以啟動(dòng)鬧鈴模塊，而其中的蜂鳴器產(chǎn)生鳴叫需要以0.5S來(lái)作為一個(gè)反應(yīng)時(shí)間，并真正的開(kāi)始進(jìn)入到定時(shí)的工作當(dāng)中，到點(diǎn)之后就可以直接實(shí)現(xiàn)響鈴，然后再由一個(gè)特定的按鍵去實(shí)現(xiàn)關(guān)閉鬧鈴的操作。中途也同樣可以對(duì)該鬧鈴進(jìn)行重新的定時(shí)數(shù)值設(shè)置。另外還可以實(shí)現(xiàn)復(fù)位功能。 （3）定時(shí)部分，定時(shí)部分是本設(shè)計(jì)的核心部分。方案：本次設(shè)計(jì)方案就是采用相應(yīng)的軟件來(lái)實(shí)現(xiàn)定時(shí)的。這個(gè)系統(tǒng)的主要工作原理就是：在單片機(jī)當(dāng)中的存儲(chǔ)器，還具體的設(shè)置了兩個(gè)不同的字節(jié)，而這兩個(gè)字節(jié)分別被存放在了時(shí)鐘當(dāng)中的分、秒信息。利用相應(yīng)的鍵盤(pán)，就可以對(duì)具體的定時(shí)時(shí)間進(jìn)行一個(gè)很好的設(shè)定，由定時(shí)顯示部分?jǐn)?shù)碼管顯示，同時(shí)單片機(jī)當(dāng)中的定時(shí)器也能夠很好的和軟件進(jìn)行結(jié)合，并通過(guò)這種結(jié)合實(shí)現(xiàn)1秒的定時(shí)中斷，如果系統(tǒng)每產(chǎn)生一次的中斷，在單片機(jī)當(dāng)中的存儲(chǔ)器內(nèi)也會(huì)相應(yīng)的減少一個(gè)秒個(gè)位；若秒個(gè)位減到0，則判秒十位值是否為0，若不是，則秒個(gè)位賦9，秒十位減1；分同理。該方案具有硬件電路簡(jiǎn)單的特點(diǎn)。 （4）鬧鈴器件的選擇，方案：采用蜂鳴器鬧鈴，當(dāng)?shù)皆O(shè)定時(shí)間時(shí)，單片機(jī)就需要直接向相應(yīng)的蜂鳴器當(dāng)中送出高電平，這樣就可以控制蜂鳴器的發(fā)生。采用這種蜂鳴器方式的鬧鈴，可以使得整個(gè)系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)更加簡(jiǎn)單，在控制起來(lái)也會(huì)更加方便一些。 （5）對(duì)于各種不同復(fù)位方式進(jìn)行選擇的時(shí)候，方案：采用相應(yīng)的按鍵進(jìn)行電平復(fù)位操作,因?yàn)槭謩?dòng)復(fù)位除了具有上電自動(dòng)復(fù)位的功能外，在電路工作的時(shí)候，可隨時(shí)實(shí)現(xiàn)復(fù)位。而上電自動(dòng)復(fù)位方式只有在上電初有一次復(fù)位。電路工作期間不可實(shí)現(xiàn)復(fù)位，故本電路采用按鍵電平復(fù)位即手動(dòng)復(fù)位。圖3.1 定時(shí)控制系統(tǒng)框圖3.3老化臺(tái)結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)原理在本次系統(tǒng)進(jìn)行設(shè)計(jì)的過(guò)程當(dāng)中必須要遵循以下的幾個(gè)原則： （1）實(shí)用性： 本次系統(tǒng)設(shè)計(jì)采用的是更加先進(jìn)和成熟的一些現(xiàn)代化的技術(shù)和設(shè)備，這樣的技術(shù)和設(shè)備能夠進(jìn)一步的滿足我們對(duì)于所設(shè)計(jì)產(chǎn)品的需要。 （2）安全、可靠性： 采用這種系統(tǒng)可以更加充分的保護(hù)我們所設(shè)計(jì)的產(chǎn)品，同時(shí)對(duì)于周邊的環(huán)境也可以起到很好的保護(hù)作用。 （3）可擴(kuò)展性： 要求老化臺(tái)具備很好的可擴(kuò)展性，這樣就可以支持很多不同種類(lèi)產(chǎn)品的老化。 （4）經(jīng)濟(jì)性： 我們可以以一個(gè)更高的性價(jià)比老化臺(tái)，使得整個(gè)資金的產(chǎn)出和投入達(dá)到最大。（6）可管理性： 在設(shè)計(jì)的過(guò)程當(dāng)中，還必須要充分的慮到今后使用過(guò)程當(dāng)中的管理性。 重慶科技學(xué)院本科畢業(yè)設(shè)計(jì) 2 交流穩(wěn)壓電源設(shè)計(jì)方案164老化實(shí)驗(yàn)臺(tái)測(cè)試方案4.1基本性能參數(shù)測(cè)試測(cè)試電源的基本參數(shù)。電壓范圍：在標(biāo)稱交流輸入電壓范圍內(nèi)電源都能正常工作。輸出電壓：電源輸出電壓范圍，檢驗(yàn)電源能帶照明負(fù)載的數(shù)量。輸出電流：要求輸出電流恒定為900mA3%。電源效率：要求電源效率不低于88%。功率因數(shù)：要求功率因數(shù)大于0.95。諧波失真：要求總諧波失真不超過(guò)20%。低溫測(cè)試：要求電源能長(zhǎng)時(shí)間在-3070的條件下能正常啟動(dòng)工作。安規(guī)測(cè)試：電源耐壓測(cè)試，不擊穿，泄漏電流符合安規(guī)要求。以上參數(shù)均能滿足要求，則可進(jìn)行下一步的老化測(cè)試。4.2長(zhǎng)期老化測(cè)試方案長(zhǎng)期老化測(cè)試分為三種方式。第一種方式，正常老化。將電源直接帶載通電老化。電源不間斷持續(xù)工作時(shí)間在一個(gè)月以上，不出故障，沒(méi)有燒毀現(xiàn)象，各項(xiàng)參數(shù)穩(wěn)定，則視為合格。第二種方式，間歇性老化。將電源帶載間歇性通電老化測(cè)試。電源在帶負(fù)載的情況下，不能的通電/斷電，測(cè)試電源的抗沖擊性能。老化時(shí)間一個(gè)月以上，不出故障，沒(méi)有燒毀現(xiàn)象，各項(xiàng)參數(shù)穩(wěn)定，則視為合格。第三種方式，加速老化。將電源放置于高溫試驗(yàn)箱內(nèi)帶負(fù)載長(zhǎng)期工作，檢驗(yàn)其各項(xiàng)性能是否穩(wěn)定。重慶科技學(xué)院本科畢業(yè)設(shè)計(jì) 4老化臺(tái)試驗(yàn)臺(tái)測(cè)試方案（1）測(cè)試儀器設(shè)備電源老化測(cè)試所需儀器設(shè)備如下：序號(hào)名稱用途數(shù)量備注1電參數(shù)測(cè)試儀測(cè)試輸入電壓，輸入功率，功率因素，諧波失真等。1臺(tái)基本性能參數(shù)測(cè)試2耐壓測(cè)試儀3數(shù)字萬(wàn)用表測(cè)試輸出電壓，輸出電流等2只4調(diào)壓器調(diào)節(jié)輸入電壓范圍1臺(tái)5照明負(fù)載作為電源的負(fù)載1臺(tái)（組）最好采用LED負(fù)載6定時(shí)開(kāi)關(guān)電源間歇通電測(cè)試開(kāi)關(guān)若干視老化電源數(shù)量7負(fù)載電阻電源老化測(cè)試的負(fù)載若干8高低溫試驗(yàn)箱電源高低溫測(cè)試1臺(tái)9老化測(cè)試架電源老化測(cè)試放置若干分層結(jié)構(gòu)（2）老化測(cè)試照明負(fù)載的老化測(cè)試分為三種方式。第一種方式是正常的老化測(cè)試。主要檢查電源在常溫下長(zhǎng)期工作的性能穩(wěn)定性。測(cè)試方式是，將電源放置于老化測(cè)試架上，常溫下帶負(fù)載電阻，通電即可。定期檢查電源的各項(xiàng)性能參數(shù)，主要考察輸出電壓和輸出電流。測(cè)試時(shí)間：72小時(shí)以上。測(cè)試數(shù)量：同型號(hào)電源測(cè)試數(shù)量510只。測(cè)試?yán)匣陂g，需要每個(gè)三天（72小時(shí)）檢測(cè)電源情況，主要測(cè)試電源輸出電壓，輸出電流是否正常。及時(shí)發(fā)現(xiàn)有損壞的電源。測(cè)試所需設(shè)備儀器器件：負(fù)載電阻。第二種方式是間歇性老化測(cè)試。主要檢查電源的抗沖擊性。測(cè)試方式是，將電源放置于老化測(cè)試架上，常溫下帶負(fù)載電阻。在電源輸入端串接一個(gè)定時(shí)開(kāi)關(guān)，開(kāi)關(guān)時(shí)間間隔約為1分鐘。即電源通電1分鐘，再斷開(kāi)1分鐘，再通電1分鐘。如此反復(fù)。間歇性老化測(cè)試可用以個(gè)定時(shí)開(kāi)關(guān)帶多個(gè)負(fù)載電源。測(cè)試時(shí)間：72小時(shí)以上。測(cè)試數(shù)量：同型號(hào)電源測(cè)試數(shù)量510只。測(cè)試?yán)匣陂g，需要每個(gè)三天（72小時(shí)）檢測(cè)電源情況，主要測(cè)試電源輸出電壓，輸出電流是否正常。及時(shí)發(fā)現(xiàn)有損壞的電源。測(cè)試所需設(shè)備儀器器件：定時(shí)開(kāi)關(guān)，負(fù)載電阻。第三種方式是加速老化。主要考察電源在高溫條件下長(zhǎng)期工作的穩(wěn)定性。測(cè)試方式是在第一種方式的基礎(chǔ)上不變，只是將電源放置于高溫試驗(yàn)箱中，使箱內(nèi)保持在50的恒溫環(huán)境，電源長(zhǎng)時(shí)間不間斷工作。測(cè)試時(shí)間：36小時(shí)以上。測(cè)試數(shù)量：同型號(hào)電源測(cè)試數(shù)量510只。測(cè)試所需設(shè)備儀器器件：高溫試驗(yàn)箱，負(fù)載電阻。4.3老化臺(tái)性能測(cè)試4.3.1測(cè)試方法(1)基本參數(shù)測(cè)試。將電源輸出端接照明負(fù)載，同時(shí)將一只電流表串接在負(fù)載中，已測(cè)試輸出電流，另一只萬(wàn)用表用以測(cè)試電源輸出的電壓。電源輸入端接電參數(shù)測(cè)試儀，電參數(shù)測(cè)試儀接調(diào)壓器輸出電壓。調(diào)節(jié)調(diào)壓器，使交流輸入電壓在電源標(biāo)準(zhǔn)的電壓范圍內(nèi)變化，同時(shí)測(cè)試照明負(fù)載是否正常工作，輸出電壓是否有變化，輸出電流是否有變化等。并記錄下輸入電壓不同時(shí)輸出的電流電壓值。電參數(shù)測(cè)試儀將顯示輸入電壓，輸入功率，功率因數(shù)，諧波失真等數(shù)據(jù)，并記錄下輸入電壓不同時(shí)各個(gè)數(shù)據(jù)。測(cè)試所需要設(shè)備儀器器件：調(diào)壓器，電參數(shù)測(cè)試儀，數(shù)字萬(wàn)用表，照明負(fù)載。（2）恒壓源相應(yīng)的短路保護(hù)。接照明負(fù)載的保護(hù)功能主要是開(kāi)路保護(hù)和短路保護(hù)。開(kāi)路保護(hù)：直接將接照明負(fù)載斷開(kāi)510秒后，再重新接通照明負(fù)載。電源是否正常工作。短路保護(hù)：直接將接照明負(fù)載輸出端短接23秒，然后再重新接通照明負(fù)載，電源是否正常工作。測(cè)試所需要設(shè)備儀器器件：手工測(cè)試，無(wú)需其他設(shè)備。（3）安規(guī)測(cè)試。主要檢測(cè)接照明負(fù)載的安全性能。測(cè)試方法：在電源交流輸入線與機(jī)殼之間將電壓增加到1500V交流或2200V直流。測(cè)試時(shí)泄漏電流不超過(guò)5mA。將交流輸入端火線和零線接在一起，接耐壓測(cè)試儀器中一條引線端，耐壓測(cè)試儀的高壓探頭觸點(diǎn)在電源的金屬外殼或接地線上。耐壓測(cè)試儀電壓調(diào)節(jié)到交流1500V，測(cè)試時(shí)間1分鐘，泄漏電流設(shè)定為5mA。耐壓測(cè)試為高壓，測(cè)試時(shí)需注意，謹(jǐn)防被電擊。（4）高低溫測(cè)試。高低溫測(cè)試主要檢測(cè)照明負(fù)載電源在惡劣的環(huán)境下是否能長(zhǎng)正常啟動(dòng)。以低溫測(cè)試為例，將電源放置低溫試驗(yàn)箱內(nèi)，在溫度保持-30條件下放置35小時(shí)后，通電測(cè)試。電源能夠正常啟動(dòng)工作，視為正常。4.3.2測(cè)試結(jié)果通過(guò)對(duì)燈具的總功率、相應(yīng)的功率因數(shù)進(jìn)行的綜合測(cè)試，就可以更加準(zhǔn)確的預(yù)測(cè)出產(chǎn)品的使用壽命、安全性以及可靠性等一些比較重要的參數(shù)。給生產(chǎn)商測(cè)量評(píng)估產(chǎn)品耐用性的好壞，為生產(chǎn)商預(yù)測(cè)最佳的生產(chǎn)產(chǎn)量從而生產(chǎn)商可以對(duì)產(chǎn)品進(jìn)行進(jìn)一步系統(tǒng)優(yōu)化分析，提高了用戶使用的安全性、可靠性而且也合理的利用資源和節(jié)約能源，最后老化測(cè)試可以更好地解決人民生活中的照明問(wèn)題等等。5 結(jié) 論5.1結(jié)論與分析通過(guò)對(duì)照明產(chǎn)品老化臺(tái)的設(shè)計(jì)，主要得到了以下結(jié)論與分析。（1）為了減小電壓波動(dòng)的影響，針對(duì)單相交流穩(wěn)壓電源，進(jìn)行了整流、降壓、逆變、濾波、PWM控制原理分析，完成了單相交流穩(wěn)壓電源的綜合設(shè)計(jì)。把電壓穩(wěn)定在220V，誤差控