高適應性LED驅(qū)動器關鍵技術研究.pdf

1、由于高光效和長壽命，LED被認為是非常出色的照明光源，對能源、環(huán)境有重要的積極影響。在過去十余年，其光效不斷提高，成本快速下降，逐漸獲得市場認可。其驅(qū)動技術日益成為電力電子技術應用的研究熱點之一。本文分析了LED應用的現(xiàn)狀，總結了LED與其他光源并存、標準化與定制化并存、網(wǎng)絡化控制的典型發(fā)展特征，并歸納了目前LED驅(qū)動技術的關鍵挑戰(zhàn)，提出高適應性LED驅(qū)動器的概念，通過電力電子技術提高LED驅(qū)動電源的性能，包括對不同負載的適應性，對通信

2、功能的適應性和對網(wǎng)絡控制的適應性。
　　本研究主要內(nèi)容包括：⑴在對不同光源負載的適應技術方面，基于多光源并存的現(xiàn)實需求，根據(jù)柔性交拓撲理論，以適應LED和HPS（高壓鈉燈）的驅(qū)動電源為例，提出了能適應不同光源的驅(qū)動技術。首先從拓撲的角度研究了高壓鈉燈電子鎮(zhèn)流器與LED驅(qū)動電源的共性和差異性。兩種驅(qū)動大多采用半橋諧振變換器，諧振腔分別為LCC與LLC結構，以適應不同負載特性。由于功率電路與諧振電路有很強的相似性，提出了一個可變諧振腔

3、的復合結構，復用了大部分功率電路與控制電路，使得兼容的成本降低。該諧振腔可根據(jù)負載特征實現(xiàn)電路拓撲的重構，且保留了原諧振變換器的軟開關特性與調(diào)光功能。該技術不僅完善了電力電子柔性變拓撲理論，而且在應用上以較少型號的驅(qū)動器滿足多光源的需求和發(fā)展。⑵在對不同LED負載的適應技術方面，基于標準化與定制化并存的現(xiàn)實需求，本文提出了一種自適應匹配負載的驅(qū)動電源方案。驅(qū)動電源預設數(shù)據(jù)庫，包含了其需要驅(qū)動的不同負載的伏安特性曲線。通過自動檢測負載的電

4、壓電流，與數(shù)據(jù)庫中預設的伏安特性曲線進行對比，判斷出負載類型。然后電源對該負載提供合適的電流輸出。為了提高檢測精度，驅(qū)動電源設置了run-up階段與burn階段。不僅補充了自適應控制在LED驅(qū)動領域的學術成果，而且在應用上使得較少型號的驅(qū)動器能適應不同的LED負載，同時提高了驅(qū)動器與負載的可靠性。⑶在對網(wǎng)絡化控制的適應技術方面，根據(jù)網(wǎng)絡化控制的特點，本文做了兩項研究工作。第一，提出了一種適應網(wǎng)絡化控制的LED驅(qū)動電源的電網(wǎng)同步策略。將指

5、令通過通信設備提前下發(fā)至LED驅(qū)動電源，每臺電源利用內(nèi)部時鐘進行定時操作。利用同一電網(wǎng)內(nèi)電網(wǎng)電壓周期、相位一致的特點，每臺LED驅(qū)動電源使用電網(wǎng)電壓進行同步校時，縮小了LED驅(qū)動電源執(zhí)行指令的時間誤差。為了展示同步策略的效果，本文根據(jù)概率論與數(shù)理統(tǒng)計，還研究了系統(tǒng)性能的定量指標，對系統(tǒng)性能改進效果進行了驗證。第二，根據(jù)電力電子柔性變模態(tài)變流理論，提出了一個直流電網(wǎng)LED照明驅(qū)動組網(wǎng)方案。在直流電網(wǎng)內(nèi)，計算機通過移動互聯(lián)網(wǎng)遠程控制一個母線

6、變換器。該母線變換器將市電轉(zhuǎn)變成直流母線電壓，并通過改變拓撲工作模態(tài)，使得輸出母線能調(diào)制進信息。連接在該母線上的LED驅(qū)動電源從母線獲得能量以驅(qū)動光源，并從中解調(diào)出信息，從而實現(xiàn)了對分布式LED驅(qū)動電源的遠程控制。這種新型的電力線載波方案，用電力電子技術的方式使得LED驅(qū)動電源兼容了通信技術，具有低成本、應用便利的優(yōu)勢。這些適應電網(wǎng)的LED驅(qū)動器技術不僅豐富了概率論與數(shù)理統(tǒng)計的網(wǎng)絡性能研究、變模態(tài)柔性變流的研究，在應用上改善了網(wǎng)絡化LE