可调光反激式LED驱动电源的研究

发布时间：2017-09-21 16:37

  本文关键词：可调光反激式LED驱动电源的研究

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【摘要】：LED照明具有寿命长,发光强度高,节能高效的特点,在倡导“绿色”环保的今天,LED照明作为一种“绿色”,无污染的照明方式正逐渐取代传统的照明方式,成为新一代的照明方式。虽然LED照明有着诸多优点,但是与传统照明不同的是,LED照明设备的正常工作需要设计专门的LED驱动电源。随着LED照明设备的普及,越来越多的人开始加入到研究设计LED驱动电源的行列,LED驱动电源设计的好坏直接影响着LED照明设备的性能和寿命。本文正是基于此,结合数字控制理论,对LED驱动电源的设计进行了深入探讨。本文首先介绍了LED照明的研究背景意义以及国内外发展现状,指出目前LED照明依然存在输出可调性差、精度低、响应速度慢等问题。为此,本文研究了基于dsPIC30F2020微控制器的可调光反激式LED驱动电源。文章对可调光反激式LED驱动电源的各个模块,包括调光电路,功率因数校正电路,主拓扑电路进行了深入的探讨与分析,对比不同电路设计方案之间的优缺点,并选择合理的设计方案。对于主电路部分,通过对比分析,选择了反激式变换器作为LED驱动电源的主电路,之后分析了反激式变换器的工作原理并在此基础上采用小信号建模的方法对反激式电路进行建模,建立起系统开环传递函数,并通过开环传递函数对系统特性进行分析。由于反激式变换器具有输出不够稳定的缺点,而LED照明设备对LED驱动电源的输出精度要求比较高,因此本文采用模糊自适应PID控制算法,对LED驱动电源的输出进行校正调节,在充分学习了解了模糊免疫PID算法之后,通过Matlab/Simulink对基于模糊免疫PID控制算法的反激式LED驱动电源进行仿真验证,并与模糊PID算法相比较。最后得出,模糊免疫PID算法对系统的控制性能要优于模糊PID。最后,文章给出了反激式LED驱动电源的数字化解决方案,在数字化过程中,首先从参数估算,元件选型等方面对dsPIC30F2020的外围电路,主电路的开关管驱动电路,输出电流采样电路等系统相关硬件电路进行了设计,并在此基础上完成了基于dsPIC30F2020微控制器的软件部分设计。
【关键词】：LED 功率因数校正 反激式变换器 小信号建模 微控制器
【学位授予单位】：安徽工程大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2016
【分类号】：TM923.34
【目录】：

• 摘要5-7
• ABSTRACT7-12
• 第一章 绪论12-16
• 1.1 LED驱动电源研究背景及意义12-13
• 1.2 LED驱动电源国内外现状及发展方向13-14
• 1.3 本文主要研究内容14-16
• 第二章 LED驱动电源调光电路设计16-21
• 2.1 LED调光电路16
• 2.2 TRIAC调光16-17
• 2.3 模拟调光17-18
• 2.4 PWM调光18-19
• 2.5 调光方式的比较与选择19-20
• 2.6 本章小结20-21
• 第三章 LED驱动电源的功率因数校正电路设计21-29
• 3.1 功率因数校正理论基础21-23
• 3.1.1 功率因数校正研究背景21-22
• 3.1.2 功率因数的定义22-23
• 3.2 无源功率因数校正23-25
• 3.3 有源功率因数校正(APFC)25
• 3.4 有源功率因数校正电路分类25-27
• 3.4.1 两级功率因数校正电路26
• 3.4.2 单级功率因数校正电路26-27
• 3.5 不同功率因数校正电路的比较27-28
• 3.6 本章小结28-29
• 第四章 单级反激式DC/DC变换电路原理与设计29-45
• 4.1 反激式DC/DC变换电路结构与工作原理29-31
• 4.2 DCM模式下反激式变换器电路参数计算31-36
• 4.2.1 反激式电路高频变压器的设计32-35
• 4.2.2 开关管的选择35-36
• 4.2.3 RCD缓冲电路设计36
• 4.3 反激式变换器电路参数仿真验证36-37
• 4.4 DCM模式下反激式变换器小信号建模37-44
• 4.4.1 系统稳态方程的建立38-42
• 4.4.2 求解系统的状态平均方程42-44
• 4.4.3 利用Matlab观察系统开环幅频特性44
• 4.5 本章小结44-45
• 第五章 基于模糊免疫PID的LED驱动电源设计45-58
• 5.1 模糊控制原理45-46
• 5.2 模糊控制器的设计46-48
• 5.2.1 模糊控制器的结构46
• 5.2.2 模糊控制器的设计步骤46-48
• 5.3 模糊PID控制器48-49
• 5.4 免疫算法原理49-52
• 5.5 模糊免疫PID控制52-55
• 5.5.1 模糊免疫算法调节参数K_p53-54
• 5.5.2 模糊算法调节参数K_i和K_d54-55
• 5.6 模糊免疫PID控制器的仿真实验55-56
• 5.7 模糊PID与模糊免疫PID的比较56-57
• 5.8 本章小结57-58
• 第六章 LED驱动电源的数字化实现58-67
• 6.1 开关电源数字化进程的发展58-59
• 6.2 LED驱动电源控制芯片选择与性能介绍59-61
• 6.2.1 LED驱动电源控制芯片选择59
• 6.2.2 dsPIC30F2020型数字信号控制器概述59-61
• 6.3 基于DsPIC3F2020的LED驱动电源硬件电路设计61-63
• 6.3.1 dsPIC30F2020控制芯片基本外围电路设计61-62
• 6.3.2 开关管驱动电路设计62-63
• 6.3.3 输出电流采样电路设计63
• 6.4 软件设计63-66
• 6.4.1 主程序设计64
• 6.4.2 A/D采样子程序设计64-65
• 6.4.3 模糊免疫PID控制子程序65-66
• 6.5 本章小结66-67
• 结论与展望67-68
• 参考文献68-71
• 攻读硕士期间研究成果71-72
• 致谢72

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本文编号：895663