【摘要】：傳統(tǒng)的LED驅(qū)動系統(tǒng)一般由兩級電路組成,即功率因數(shù)校正電路和直流變換電路,雖然其前級功率因數(shù)較高,總諧波因數(shù)較低,但存在著成本高、控制復(fù)雜、可靠性差等問題。為了解決上述問題,單級LED驅(qū)動系統(tǒng)通過開關(guān)管的復(fù)合將功率因數(shù)校正電路與DC/DC變換電路集成到一起,減小了系統(tǒng)開關(guān)元件的數(shù)量、提高了系統(tǒng)可靠性,在近幾年得到了廣泛的關(guān)注。但是現(xiàn)階段單級LED驅(qū)動系統(tǒng)普遍存在著效率低、母線電壓高等問題,針對上述問題,本文提出一種基于LLC的多復(fù)用開關(guān)管的單級LED驅(qū)動器,拆分系統(tǒng)中的單個熱點,提高系統(tǒng)的可靠性;同時深入研究系統(tǒng)參數(shù)對于母線電壓的影響,給出系統(tǒng)參數(shù)的優(yōu)化設(shè)計方法;運用針對諧振拓撲的信號建模方法,設(shè)計具有良好動態(tài)以及穩(wěn)態(tài)特性的采樣補償電路;同時提出了三脈沖突發(fā)模式的優(yōu)化控制方法,有效降低了低載條件下的母線電壓,同時保證較高的系統(tǒng)效率。具體研究內(nèi)容包括:本文提出了一種基于交錯并聯(lián)buck-boost電路和LLC電路的單級LED驅(qū)動系統(tǒng),該系統(tǒng)利用工作在斷續(xù)模式下的buck-boost電路實現(xiàn)天然的功率因數(shù)校正功能,該系統(tǒng)能夠保證具有很高的功率因數(shù)(PF)和很低的總諧波畸變率(THD)。同時采用兩個相同電路交錯并聯(lián)的方式,可實現(xiàn)傳統(tǒng)單級系統(tǒng)的單個熱點拆分,提高系統(tǒng)的穩(wěn)定性。分別介紹了系統(tǒng)PFC環(huán)節(jié)和DC/DC變換環(huán)節(jié)的工作原理,給出系統(tǒng)一周期內(nèi)的完整工作模態(tài)。針對單級LED驅(qū)動系統(tǒng)普遍存在的低載條件下母線電壓過高的問題,以母線電容為節(jié)點,探究交錯并聯(lián)buck-boost環(huán)節(jié)與LLC環(huán)節(jié)的能量耦合關(guān)系,分析單級驅(qū)動系統(tǒng)母線電壓的影響因素,其中詳細分析了漏感與勵磁電感之比對于母線電壓的影響,同時基于所提出的新型分析方法探究了漏感與勵磁電感之比所應(yīng)滿足的取值范圍,從而得出一套較好的系統(tǒng)參數(shù)優(yōu)化設(shè)計方法,理論計算結(jié)果證明了該設(shè)計方法在輸入電壓和輸出負載變化條件下能夠有效降低系統(tǒng)母線電壓。本文利用基于擴展描述函數(shù)(Extending Description Function,EDF)的分析方法對LLC電路進行分析與系統(tǒng)建模,通過分析建模結(jié)果,分析了系統(tǒng)零點、極點分布狀態(tài),分別利用模擬器件和數(shù)字控制器兩種方法,來對系統(tǒng)的動態(tài)特性以及穩(wěn)態(tài)特性進行補償。為進一步降低系統(tǒng)低載情況下的母線電壓同時保證較高的系統(tǒng)工作效率,本文采用狀態(tài)平面軌跡的分析方法,以系統(tǒng)諧振電流和諧振電容兩端電壓為狀態(tài)變量,分析了系統(tǒng)不同工作狀態(tài)以及不同工作軌跡對輸出電壓的影響。在此基礎(chǔ)上提出了低載條件下系統(tǒng)的優(yōu)化控制策略,保證該條件下,系統(tǒng)仍然具有較低的母線電壓以及較高的效率。設(shè)計并搭建了一臺100W樣機并進行實驗,實驗結(jié)果與理論分析及仿真結(jié)果一致,所設(shè)計樣機在額定功率條件下,功率因數(shù)為0.995,THD值為5.7%,效率為91.5%。通過分析系統(tǒng)輸入電壓和輸出功率改變時系統(tǒng)母線電壓及效率的變化情況,證明了所提出算法的有效性。
【圖文】：

LED 能夠穩(wěn)定的發(fā)光，不存在頻閃現(xiàn)象。-8 所示為額定輸出功率條件下系統(tǒng)輸入側(cè)電流 3 至 19 次諧標準的對比圖，可知其各次諧波數(shù)值均遠小于相應(yīng)標準的要HD 為 5.7%，，與前端利用 boost 電路的單級拓撲相比，此時系作在斷續(xù)模式或者臨界模式的基于 boost 電路的單級拓撲。

系統(tǒng)損耗分解圖
【學(xué)位授予單位】：哈爾濱工業(yè)大學(xué)
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2015
【分類號】：TM46

【參考文獻】

相關(guān)期刊論文 前3條

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2 張斐;許建平;楊平;陳章勇;;兩開關(guān)偽連續(xù)導(dǎo)電模式Buck-Boost功率因數(shù)校正變換器[J];中國電機工程學(xué)報;2012年09期

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本文編號：2568739