无频闪无电解电容AC-DCLED驱动电源中双向变换器的优化控制

摘要

发光二极管(Light Emitting Diode，LED)作为第四代照明光源，具有环保、高效、长寿命、色彩丰富等优点，已被广泛应用于各个领域。为了发挥LED的优势，保证LED的发光品质和整体性能，设计高品质高效率的LED驱动电源至关重要。本文基于无频闪无电解电容AC-DC LED驱动电源，研究其双向变换器的优化控制。
　　无频闪无电解电容AC-DC LED驱动电源包括一个无电解电容的PFC变换器和一个双向变换器，其中双向变换器并联在PFC变换器的输出端以滤除其输出电流中的两倍工频交流分量，从而消除LED照明频闪，本文选用Buck/Boost双向变换器。为了避免采用电解电容，双向变换器储能电容电压的脉动较大，并且储能电容电压的最低值必须始终高于LED驱动电源的输出电压以保证双向变换器的正常工作。另一方面，储能电容电压与负载大小有关，为了使驱动电源能够在整个负载范围内实现较高的效率，本文提出双向变换器储能电容电压的自适应控制方法，使储能电容电压随着负载而自适应变化。提出了平均电压自适应控制和最低电压控制两种实现方式，从而使得储能电容电压最低值在任意负载下均略高于驱动电源的输出电压，以减小双向变换器的开关损耗和磁芯损耗。另外，针对双向变换器储能电容电压脉动较大、无固定直流工作点的问题，本文对其模型进行了分析，得到其近似的小信号线性模型，并在此基础上给出了电流环和电压环的设计方法。
　　本文最后研制了一台33.6W的LED驱动电源原理样机，并进行了实验验证。实验结果验证了双向变换器数学模型的准确性；并通过对比指出，所提出的双向变换器储能电容电压的自适应控制方式可以有效提高变换器的轻载效率。

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缩略词

第一章 绪论

1.1 电光源的发展概况

1.2 LED的基本特性及应用

1.3 LED驱动电源概述

1.4 加入双向变换器的无频闪无电解电容AC-DC LED驱动电源

1.5 本文的研究内容及意义

第二章 无频闪无电解电容AC-DC LED驱动电源

2.1 引言

2.2 无频闪无电解电容AC-DC LED驱动电源基本原理

2.3 DCM反激PFC变换器的工作原理

2.4 Buck/Boost双向变换器的工作原理和设计

2.5 不同负载下双向变换器的工作情况

2.6 本章小结

第三章 双向变换器储能电容电压自适应控制与电压闭环设计

3.1 引言

3.2 双向变换器储能电容电压的自适应控制

3.3 双向变换器的闭环设计

3.4 本章小结

第四章 无频闪无电解电容AC-DC LED驱动电源的研制

4.1 引言

4.2 反激PFC变换器的设计

4.3 Buck/Boost双向变换器的设计

4.4 双向变换器的损耗分析

4.5 非理想双向变换器的模型分析与验证

4.6 实验验证

4.7 本章小结

第五章 总结与展望

5.1 本文的主要工作

5.2 下一步要做的工作

参考文献

致谢

在学期间的研究成果及发表的学术论文