RTU Research Information System
Latviešu English

Publikācija: Direct Current Control and Compensation of Non-Linearity for the Impovement of Quality Parameters of the LED Lamp

Publication Type Doctoral Thesis
Funding for basic activity Unknown
Defending: 13.05.2015 13:00, Rīgas Tehniskās universitātes Enerģētikas un elektrotehnikas fakultātē, Āzenes ielā 12/1, 212. telpā.
Publication language English (en)
Title in original language Direct Current Control and Compensation of Non-Linearity for the Impovement of Quality Parameters of the LED Lamp
Field of research 2. Engineering and technology
Sub-field of research 2.2 Electrical engineering, Electronic engineering, Information and communication engineering
Authors Oļegs Tetervenoks
Keywords LED apgaismojums, LED draiveri, strāvas tiešie pārveidotāji, nelinearitātes kompensēšana
Abstract Šis darbs ir saistīts ar energoefektīvo viedo apgaismošanas sistēmu LED gaismekļu balastu izpēti un izstrādi. Gaismas diodes jau ir pierādījušas savu efektivitāti augstās kvalitātes gaismekļu izstrādē un priekšrocības salīdzinājumā ar citiem tradicionālajiem gaismas avotiem. Tomēr, arī gaismas diodēm ir savi trūkumi. Augsta cena (lielās sākotnējas izmaksas), pārejot uz LED apgaismojumu, ir viens no galvenajiem trūkumiem. Lai pircējs/pasūtītājs būtu ieinteresēts jaunās apgaismojuma sistēmas ieviešanā, lielām sākotnējam izmaksām ir jābūt kompensētām ar samazinātām turpmākām sistēmas apkalpošanas/uzturēšanas izmaksām – mazāku elektroenerģijas patēriņu un ilgāku kalpošanas laiku. Savukārt LED apgaismojuma sistēmas kalpošanas laiks ir atkarīgs no daudziem faktoriem, tomēr īpaši var izdalīt divus problemātiskus elementus. Pašas diodes, kas ir jutīgas pret paaugstinātām temperatūrām (paātrināti degradē), un LED draiveris, kura kalpošanas mūžu parasti ierobežo elektrolītiskie kondensatori. Paaugstinātās temperatūras problēma ir atrisināmā salīdzinoši vienkārši: pēc zināmas metodikas tiek aprēķināta un uzprojektēta LED nepieciešamā dzesēšanas (siltuma novades) sistēma. Problēmas, kas saistītas ar LED draiveri, ir sarežģītāk risināmas, tām ir komplekss raksturs. Tieši tāpēc uzmanība šajā darbā ir pievērsta tām problēmām, kas saistītas ar LED draiveriem un pareizu LED darbināšanu. Darba ievadā ir dots īss esošo apgaismošanas tehnoloģiju apkopojums, apskatītas galvenās priekšrocības un trūkumi. Ir definētas galvenās hipotēzes un galvenie darba uzdevumi. Nākamajā nodaļā ir apskatīti vispārīgie jautājumi, kas saistīti ar gaismas diodēm. Pie galvenajām LED priekšrocībām ir pieskaitāmas augsta lietderība, ilgs kalpošanas laiks un apgaismojuma līmeņa regulēšanas iespēja plašā diapazonā. Tomēr apgaismojuma līmeņa regulēšana gaismas diodēm var ietekmēt apgaismojuma kvalitāti: var pamainīties gaismas krāsas temperatūra, vai parādīties gaismas pulsācijas un ar tām saistītas nevēlamās optiskās parādības. Tieši tāpēc ievadā īsi tiek apskatīti daži gaismas lielumi, jautājumi, kas saistīti ar fotometriju un kolorimetriju: ar gaismas kvalitāti saistītie lielumi. Pastāv vairākas apgaismojuma līmeņa regulēšanas metodes, kuras sīkāk ir apskatītas šī darba ievadā. Izvēlētā apgaismojuma līmeņa regulēšanas metode lielā mērā ietekmē ne tikai gaismas kvalitātes rādītājus, bet arī LED draivera uzbūvi. No lietderības un gaismas kvalitātes rādītāju viedokļa plašā pielietojuma apgaismojuma iekārtās un sistēmās izdevīgāka ir plūstošā jeb amplitūdas apgaismojuma līmeņa regulēšanas metode, kurai apgaismojuma līmeņa regulēšanas laikā ir vērojamas nelielas gaismas krāsas izmaiņas, toties gaismas pulsācijas ir minimālas. Līdz ar to divās turpmākajās darba nodaļās ir apskatītas pārveidotāju topoloģijas un darbināšanas paņēmieni, kas ļauj vienkāršāk realizēt plūstošo apgaismojuma līmeņa regulēšanu, kā arī izstrādāt vienkāršāku LED draivera vadības sistēmu uz mikrokontrollera pamata. Trešajā nodaļā tiek pētīta nelineārās LED voltampēru raksturlīknes kompensēšana ar nelineāro pārveidotāja ieejas-izejas sprieguma pārvades funkciju. Šīm nolūkam tiek apskatīti pārveidotāji ar sadalīto droseli, kā arī tiek pētīta pārveidotāju darbība pārtrauktas strāvas režīmā. Pētījumu gaitā konstatēts un apstiprināts (gan analītisko aprēķinu ceļā, gan eksperimentu gaitā), ka abi LED nelinearitātes kompensēšanas paņēmieni plūstošās apgaismojuma līmeņa regulēšanas gadījumā ļauj iegūt regulēšanas raksturlīkni ar labākiem parametriem (mazāku nelinearitāti, lielāku regulēšanas izšķirtspēju), nekā tradicionālo sprieguma pārveidotāju gadījumā. Ceturtajā nodaļā ir apskatīti pārveidotāji ar strāvas tiešo regulēšanu. Šāda tipa pārveidotāji iepriekš bija apskatīti arī citos darbos. Bija definēts arī to galvenais trūkums – pārveidotāja ieejā ir nepieciešamas strāvas avots. Elektroenerģijas avoti pēc savas dabas pārsvarā ir sprieguma avoti, tādējādi pārveidotāju ar strāvas tiešo regulēšanu praktiskā izmantošana ir apgrūtināma. Šajā nodaļā ir piedāvāts augstāk aprakstītās problēmas risinājums: neinvertējošais pazeminoši-paaugstinošs pārveidotājs ir apskatīts kā konstantas strāvas avota un pārveidotāja ar strāvas tiešo regulēšanu kombinācija. Tādējādi ar speciālo neinvertējošā pazeminoši-paaugstinoša pārveidotāja vadības algoritmu (paņēmienu), kas ir definēts un sīki aprakstīts šajā nodaļā, tiek panāktas pārveidotāja ar strāvas tiešo regulēšanu īpašības. Tas arī ļauj iegūt regulēšanas raksturlīkni ar labākiem parametriem (mazāku nelinearitāti un lielāku regulēšanas izšķirtspēju), nekā tradicionāliem sprieguma pārveidotājiem. Secinājumos ir apkopotā informācija par pētījumu rezultātu atbilstību izvirzītajām hipotēzēm. Promocijas darbs ir uzrakstīts angļu valodā uz 135 lpp, un tajā ir 5 nodaļas, ieskaitot ievadu un secinājumus un 17 pielikumus. Darbā iekļauti 85 attēli, 11 tabulas un 139 atsauces.
Reference Tetervenoks, Oļegs. Direct Current Control and Compensation of Non-Linearity for the Impovement of Quality Parameters of the LED Lamp. PhD Thesis. Rīga: [RTU], 2015. 135 p.
Full-text Full-text
Summary in English Summary in English
ID 20192