基于电流型五电平DC-DC的LED驱动电源设计

发布时间：2020-09-14 18:21

　　 近年来,随着半导体技术的日新月异、飞速进步,发光二极管(lighting emitting diode,LED)作为新一代绿色光源,凭借其节能环保、安全可靠、寿命长等优势备受关注、发展迅速,成为市场上的主导产品。传统的LED驱动电源普遍采用电解电容充当储能元件,电解电容相对较短的寿命被视作限制LED驱动电源寿命的重要因素。因此,如何规避使用电解电容一直都是LED驱动电源研究方向的热点之一。本文提出采用一种新型的电流型五电平DC-DC电路来搭建LED驱动电源,不仅去除了电解电容,延长了 LED驱动电源的整体寿命,还可实现输入端的高功率因数及恒流驱动LED负载。本文的主要研究内容如下:首先,介绍了一类非隔离双单元电流型多电平DC-DC变换器,根据LED驱动电源交流输入、恒流驱动LED负载的特性要求,选择基于双单元Buck变换器作为新型电流型五电平DC-DC电路来搭建LED驱动电源,用电感替代电解电容平衡输入输出功率差,实现了驱动电源的长寿命。然后,通过分析主电路五电平产生机理和开关管开关组合之间的关系,给出了一种适用于该电源的多电平PWM调制技术,可以实现恒流驱动LED负载并达到高输入功率因数的目的。对产生中间电平的分流电感进行自均流特性分析,并给出了均流闭环控制策略。最后,基于PSIM仿真环境搭建系统模型,仿真结果验证了关于LED驱动电源上述理论分析的正确性。详细介绍了实验样机的软硬件设计,基于上述设计搭建一台50.4W的样机验证了理论的可行性。
【学位单位】：南昌大学
【学位级别】：硕士
【学位年份】：2019
【中图分类】：TM46
【部分图文】：

逦第１章绪论逦逦逦逡逑分配，原则上可以合成自然界所有的颜色的原理。借助计算机配比三色，ＬＥＤ逡逑照明能够为人类呈现多种多样的色彩，带来精妙绝伦的感官冲击，目前，ＬＥＤ逡逑产品己广泛用于各个场所的背光照明、景观照明、信号指示灯照明等Ｗ，如图逡逑１．１所示。逡逑

对直流侧的输入电流实现均分，电流值为直流侧总电流的二分之一，通过合理逡逑的开关组合即可实现输出电流为５电平。文中对拓扑的冗余开关组合进行分析，逡逑并对该拓扑适当的简化得到６开关电流型５电平逆变器如图１．２所示。输出电逡逑流的大小是通过控制该拓扑上桥４个开关的导通组合方式来改变的，而输出电逡逑流的方向则是通过下桥臂的两个开关的通断来改变，其对应的开关组合表如表逡逑１．１所示。虽然下桥臂两开关的电流应力分别增加了一倍。但是对电路输出５电逡逑平电流并不产生影响，不足的是文献中并未给出实现电感电流均流的控制方法。逡逑文献［８］通过建立该类电路均流电感电压具体的平均值表达式，从理论上对该类逡逑变流器的均流特性进行了详细分析，提出了一种针对该类变流器的均流控制方逡逑法，实验结果表明该控制方法效果显著。逡逑——＞ｒ邋邋ＺＤ逦逡逑／ｄ逦｜逦Ｉ逡逑Ｌｉ＼逦！逦／逦！逡逑Ｕｄ／Ｓ３／邋ｓ５邋ｃ逦ｓ６／ｓ／逦｜逦｜逡逑ｓ逦Ｌｉ」逡逑图１．２单相电流型５电平逆变器逡逑文献［９］利用组合和级联的思想提出了单相组合型５电平逆变器拓扑。该拓逡逑扑如图１．３所示。它的结构主要是由两个单相电流型逆变器电路并联构成，由逡逑于每个独立的电流型逆变器电路都能输出３个电平（＋／ｄ

／邋Ｓ２ｉ邋／邋Ｓ２２逡逑０／ｄ邋ｊ逦逦逡逑／邋８２３邋／邋Ｓ２４逡逑Ｉ逦Ｉ逡逑图１．３单相组合型５电平逆变器逡逑文献［１０］提出了另外一种单相直接式电流型５电平逆变器拓扑，如图１．４所逡逑示该拓扑主要组成结构为直流母线电流分配电路和逆变电路，同时给出了一种逡逑针对控制电平宽度来抑制输出电流低次谐波的策略。表１．２给出了邋５电平对应逡逑的开关组合。文献［１１］采用为该逆变器建立数学模型的方法，从理论的角度分析逡逑了邋５电平电流的产生机理。该拓扑与文献［７］所提拓扑相比的优点是：随着输出逡逑４逡逑

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本文编号：2818501