LED照明应用中驱动电源对公共电网的影响及治理

LED照明应用中驱动电源对公共电网的影响及治理

郭大雄

广东德洛斯照明工业有限公司528100

摘要：LED照明技术在实际应用中获得了良好的效果，不仅能够让照明的质量得到有效地提高，还能够切实落实节能的基本要求，延长灯具的使用年限，因此LED照明未来将会在实践中发挥更大的优势。但是，由于目前市场上LED根据存在质量参差不齐的现象，许多用户在购买灯具时并没有考虑到灯具的PFC、EMI、色温等指标，导致购买的LED灯具容易出现色温漂移、频闪、效率低下等问题，还容易在使用过程中对公共电网造成不良影响。本文对LED照明应用中的驱动电源展开讨论，分析其对公共电网的影响，并提出有效的治理措施，以供参考。

关键词：LED照明；公共电网；驱动电源；影响；治理策略

LED照明是目前常见的照明工具，在将其所具有的驱动电源和照明电网连接时，很可能会出现较多的非线性低PFC，此时就有可能导致路上容性器件和感性器件出现杂波，并且在输入电缆之中出现反馈叠加的现象，这样就会导致电网的电压和电流的波形出现变化，导致一些畸变的非正弦波存在于电网之中，这就可能对公共电网带来一定的负面干扰。

一、LED照明的驱动电源对公共电网产生的影响

针对公共电网进行电能质量的评估时，主要会采取以下指标，例如：谐波大小、频率偏差大小、电压偏差大小等等。其中，不同的灯具用的驱动电源很有可能在公共电网中造成不同的谐波影响，而需要有效的清除这些谐波影响需要深入问题产生的原因进行分析。

谐波是一种显著的正弦波分量，具有典型的周期性特点。一般情况下，如果谐波出现了畸变，主要会呈现出两种表现：一种是电流畸变，一种是电压畸变。在普通的照明电网之中，出现电流畸变的概率相对较高，而电压畸变的出现概率相对较低，并且电流畸变是导致电压畸变出现的主要原因。如果在输入电流之中出现较大的谐波分量，导致畸变程度更高，就有可能给整个公共电网造成严重的影响，此时谐波电流会大量存在于电网的输入线路上，使得输入线路上出现阻抗压降的现象，这样就会对电网电压造成影响，由此引发电压畸变的问题，从而导致整个电网的供电质量出现严重的下降[1]。针对这一现象，我国也对公共电网中谐波电压的范围做出了明确的规定，以此来进一步减少谐波电压问题出现的概率。

首先，谐波会导致电网中的电路出现大量的无功损耗现象。尤其是在电力变压器中，如果存在大量的谐波分量，不仅可能导致公共电网线路中出现更加严重的铜损问题，还有可能导致电网中的涡流损耗增加，并带来电网磁滞的问题，特别是接入LED驱动电源之后，如果谐波叠加的次数仍然在持续上升，就有可能使LED出现更为严重的频闪效应[2]。

其次，LED灯具所使用的驱动电源如果在公共电网中产生了大量的谐波，不仅会对LED本身的照明效果产生影响，同时还可能对该电网中其他通信设备造成严重的干扰问题，若电网中还接入了医疗设备，同样有可能受到负面干扰，会影响各行各业工作的正常进行。

同时，LED灯具的驱动电源所产生的谐波还会对公共电网中的继电保护装置产生影响，导致继电保护装置出现误动作问题，尤其是在智能家居日益普及的今天，如果出现大量的谐波影响，就有可能使智能家居的控制系统现失灵的问题，导致处于同一公共电网上的其他设备仪表因为谐波影响出现误差。尤其是在学校实验室、医院这些对电力和智能化设备要求较高的场所，在进行灯具选择时应该谨慎挑选LED灯具。

谐波除了会对整个公共电网的线路造成严重的损害之外，还会导致电网出现波形畸变的现象，让公共电网的环境被大量的杂波所污染，影响正常的供电工作，还会对其他用电设备造成严重的干扰，甚至有可能导致电网线路出现过载过热的问题，由此引发短路或者火灾等严重安全事故。因此需要进一步加强对LED照明应用中驱动电源的有效监管，减少其对公共电网产生的影响，这样才能够确保供电质量和供电效率。

二、驱动电源的谐波治理

一般情况下，针对公共电网中LED照明应用驱动电源的谐波治理往往会采取两种方法，一种方式是利用功率补偿装置来进一步提高公共电网的运行质量，装载有源滤波器或者无源滤波器，实现对公共电网的有效补偿，确保能够有效解决LED灯具的驱动电源在使用过程中存在的PFC较低的问题，从而减少谐波出现的几率。另一种方法则是针对LED照明的驱动电源进行电路设计的有效优化，进一步提高电路设计的科学性与合理性，使电路的滤得到有效增强，这样就能够在使用LED灯具时降低谐波的产生几率，减小谐波对公共电网的影响。从目前的研究来看，有效减少谐波的方法之一是将LED照明驱动电源的功率因数尽可能提升，这样就能够在允许的范围内有效地提高输入端的EMI指标，同时也能够实现对输出端波纹值的有效控制，这样就能够让LED照明驱动电源在工作的过程中尽可能减少谐波出现的几率[3]。

LED照明驱动电源在进行PFC控制的过程中一般有两种，一种是自然跟踪法，一种是乘法器法。其中，自然跟踪法又分为两个类型，一类是电压跟踪控制法，一类是峰值电流控制；乘法器法同样也分为两个类型，一类是平均值电流控制法，一类是瞬时值电流控制阀。

平均值电流控制主要是通过对输入电感的电流动态平衡值来对公共电网中产生的电压波形进行有效的跟踪，这种方式从理论上来讲能够对任意一种直流电压电流器实现有效的跟踪，从而把握不同线路中的电流变化情况，并且这种检测方式会对周围的噪声产生应激反应，因此在电流续断DCM和电流连续CCM两种工作模式中都能够发挥有效的作用，能够进一步实现对PFC的有效控制[4]。

电压跟踪法主要是在电流断续工作的状态下进行，通过电感电流峰值实现对电网电压的自然跟踪，这种方式在校正电网中的PFC时一般会受到输入电压和输出电压的影响，如果输出电压相对较低，则输入电流出现畸变程度会越严重。但是这种方式比乘法器法拥有更加简便的操作流程，不需要复杂的操作步骤，只需要安装相应的输出电压控制开关，就能够实现对电压的有效控制。因此在使用这一方式对PFC电路进行控制时，可以通过驱动电源PWM控制IC来作为主要的控制工具。峰值电流控制法则是以电网周期为基础，将电感电流峰值控制在一个合理的固定值范围之内，但是这种控制方法一般只能在电流连续工作的状态下起到有效的作用，对电路中产生的噪声会有较为敏感的应激反应，在boost电路拓扑中应用相对比较广泛。

除此之外，相关企业在进行LED灯具的生产过程中，还需要立足于我国对LED灯具的相关规定，深入理解研究LED灯具的指标，并在设计中有效的落实，推动LED灯具生产质量的不断提升，进一步提高LED照明驱动电源技术指标的执行效果，这样才能够进一步降低LED照明驱动电源对公共电网产生的谐波影响。同时，在公共电网运行时还应该进一步增强电网的利用率，让无功补偿和滤波补偿的效果得到进一步提升，这样就能够让LED驱动电源中的缺陷得到有效的弥补，让LED灯具的真正优势发挥出来。

结语：

综上所述，LED照明应用的驱动电源在接入公共电网的过程中有可能出现较为严重的谐波污染问题，因此对驱动电源的原理进行有效的分析和研究，探讨驱动电源产生谐波污染的主要原因，从技术层面上对LED照明的驱动电源进行有效的优化，减少谐波污染，保证公共电网的供电质量和供电安全，实现有效的节能减排。

参考文献：

[1]支晓懿. 隧道大功率LED数控驱动电源研究与设计[D].西安工业大学,2021.

[2]公文礼.LED防爆灯具对矿井电网的影响及预防措施[J].电气防爆,2021(04):36-40.

[3]沈嘉钰. 高功率因数LED驱动电源的研究与设计[D].西安科技大学,2020.

[4]辛健. LED驱动电源研究与设计[D].河北工业大学,2020.

作者简介：郭大雄 1970-10 男 广州市 汉族 本科 电子技术工程师  广东德洛斯照明工业有限公司 研究方向:LED照明技术及驱动电源