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摘要可调控电感本文仅介绍了在高压钠灯调光、恒流方面的应用。可变电感，既可变电抗器在电动机预启动，限流调速，精密稳压电源，以及有源滤波器等方面有更广泛的应用和开发前景。今后作者在相关领域再阐述讨论。
关键词高压钠灯灯功率控制无级可变电感器
高压钠灯以光效高，穿雾性强，相对运行可靠、维修方便、经济等优势，一直是道路照明的主流光源。
由于高压钠灯（包括金卤灯），具有负阻特性，灯管灯电压低，电流大，使得配套镇流器和线路损耗大，功率因数低，造成供电线路电压梯度大。变压器，首末端电压差较大，照度不均匀，限制了供电变压器的服务半径。由于变压首端电压高使得灯管超额运行，灯寿命及配套电器寿命大幅度缩短；一般节能灯管，测试寿命均在二万小时以上，按每年4000小时运行，理论维护周期在5年左右，而实际维护周期不到一年。
电性能优异的电子镇流器是驱动高压气体放电灯新的产品，但道路照明是户外恶劣使用环境（雷击频繁），加之大量的非线性用电器的使用，电网污染大，对电网敏感APFC电路，会使电网谐波放大，加之雷电不可预测原因，会造成大面积损坏，熄灯现象，至今不能全面推广。
为了节能，现在普遍使用的两段式镇流器，既用采用线圈抽头方式确定两组固定的电感量，会产生功率突变，可能造成熄灯现象。
一、改进原理：
气体放电光源（灯管）伏安特性如图1
高压钠灯在数千伏电动势的触发后，气体碰撞产生电流，如图Vt左侧所示是一负阻特性，启动的灯管电流很大（甚至可看作瞬时短路）随着时间延长，灯管电压增大，灯电流减小逐步达到稳定态（Vt、It附近）。正常运行时可看作一线性电阻，如图Vt点右侧所示。电压增量是伴有较大的电流增量，实际应用中250W钠灯，电压220V-242V，电压增加10％，功率增量 p60W左右，（不满足 ）更有甚者，会出现磁饱和现象，线路和灯功率增加速率大，引起线路故障和灯管老化。
实际高压钠灯和LED灯一样，应采用恒流源镇流器，专利技术《交流磁控功率调节电感镇流器》（专利授权号CN10117989513）。成功实现恒流调控灯功率及照度，线路如图2。在原有线路中仅增加一可变电感L’。
L’实际是一连续可变的电感器。根据功率P=I2 R
其中： 电流调整20%，功率调整率≥40% 所以仅以一小的变化L’就可达到较大和功率 P增量。
可变电感基于磁路原理设计：
在磁芯材料和几何尺寸及气隙确定后电感量取决于线圈匝数的平方。可用机械改变匝数实现可变电感量，但结构复杂，机械磨损大且故障率高，不适用于道路照明使用，我们根据专利，调整磁导率μ值：控制磁阻既调控L磁导率 （B磁感强度，H磁场强度）由基本磁化曲线，可决定各点的静态磁导率μ。如图3，既曲线各点的B与H的比值。显然，铁磁性物质的磁导率不是常数，是随B值的不同而不同的。图中 时，动态μ值最大。磁化曲线中切点的斜率，既变化率 表示各点的B-H变化，由图可看出在 ，且变化率较大，而 ，变化率较小，且可看作线性段，且H是励磁电流产生，调整励磁电流就可方便的调整μ值达到可控电感量L（ ，N为线圈匝数，L为磁路长度）
在高压钠灯限流调整功率中 L’<
图中：L为受控电感（N3),N1是控制绕组，N2辅助电源绕组。当N3主回路工作的 0为灯电流N3，N2产生感应电动势，N2经整流并经隔离二极管D，和滤波电容C1 C2和稳压电路提供Mcu工作电源，由于N2匝数很少，工作电流对N3影响忽略不计。而N1≫N3由开关K采用 PWM直接调控制i1。根据磁动势相等N1×i1=N3×i0直接由小电流i1控制 0,或者是调整L值，一般选用N1：N3=5:1，当K断开时L值最大（I1=0),当K完全导通时L=0（处于磁饱和状态）。N2在整流后在隔离二极管D阳极为Mcu提出I0的采样值和电流鉴相同步讯号（其原理不在此讨论）K开关为Mos管IGBT或及晶体管，快速晶闸管等功率开关器件。
本可变调控电感器仅在L两端A、B引线，结构简单，无方向串接在灯回路中。Mcu可根据设定值及时间编程，既可设定为恒源又可根据需要节电及节电时间控制。如果配合远程监控器。可远程控制及编程.......
灯启动时因无感应电动势，Mcu不工作，L处于最大值，串接电感镇流器，可降低灯启动电流（经验设定为稍小于工作电流）对灯管完全无冲击。
该装置可大幅度的实现按需节电，特别是半夜，电网电压升高时，在高电压下相对节电率可高达50%以上。并且在小灯电流时，可延长灯管的使用时间，几乎可达到标准电压下使用时间。加电容补偿后，电网电流接近电子镇流器，但可靠性是电子镇流器无法比拟的。
三：注意事项
在加装电容补偿的电路中，牢记补偿电容永远与电网并联。不允许将可调电感串入电流后使用，这样L’与C串联后并入电网，将产生串联谐振，如图正确接法。
四、加装可调电感的成本分析
加装可调电感后，将大幅度减少维护量，对用户来说增加的购买成本和安装费用。用户可通过加装可调电感后，对灯系统的寿命延长，投资回收期和节能成本的分析而是否采用。
1、寿命周期成本分析
寿命周期成本按公式(1)计算：
Lcc——寿命周期成本
Pc——购置费用，初期安装成本（如设备及安装人工费用）
OCi——使用成本，是指该装置在整个寿命周期内考虑到折现因素后的使用成本，包括电费和寿命期内更换灯管及其配件的费用。
r——折现率
N——寿命周期，年
2、投资回收期成本分析
回收期是回收采用节能产品增加投资所需的时间。其是购买价格（包括安装成本）的增加值与使用成本（包括维护费）的下降值的比。回收期按公式（2)计算。
如果回收期大于产品就说明所降低的使用成本不足以抵消增加的购买成本，用户的经济利益将受到损害，该产品将会失去市场。
3、节能成本是在使用寿命期内，在考虑折现率的情况下，均摊到每年的成本增加值除以每年节约的电量，节能成本按式（3）计算
节能成本的值，取决于目前和将来的电费价格。
一般年亮灯时向4000小时左右，250W钠灯年耗电1100kWh-1200kWh，400W年耗电1600kWh左右，节电率按30%计算，250W节电350kWh左右。400W节电>500kWh，安装该装置后，由一年一次维护/灯，可提高到三年一次维护。而对整个供电系统减少了载流量，各种电器的负载减轻，寿命将更长。
参考文献：
【1】《光源电器原理和应用技术》刘跃群、王强、刘卓炯 ---化学工业出版社 2003年10月第1版
【2】《照明技术手册第2版》朱小清主编林翰副主编---机械工业出版社 2004年1月第2版
【3】《电光源原理》周太明编著---复旦大学出版社
【4】《高等电路》陈崇源编著---武汉大学出版社
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