單級(jí)高頻AC-AC變換器研究.pdf

1、隨著新型材料的應(yīng)用與封裝工藝的不斷提高,LED(Light Emitting Diode,LED)在光效、壽命、環(huán)保等方面與白熾燈、熒光燈等傳統(tǒng)照明光源相比優(yōu)勢(shì)非常明顯,已經(jīng)在LCD背光源、隧道照明、路燈照明等大功率照明領(lǐng)域得到廣泛應(yīng)用,在不遠(yuǎn)的將來(lái)有可能大規(guī)模進(jìn)入通用照明領(lǐng)域,是極具發(fā)展前景的新一代綠色節(jié)能照明光源。
　　在大功率LED照明應(yīng)用中,絕大多數(shù)是由電網(wǎng)交流電壓直接供電,而LED又需要恒定低壓直流驅(qū)動(dòng),必須采用功率變換

2、裝置——LED驅(qū)動(dòng)電源進(jìn)行匹配。為減少電力諧波污染,LED驅(qū)動(dòng)電源需具備功率因數(shù)校正功能;基于人身安全考慮, LED驅(qū)動(dòng)電源要求輸入輸出電氣隔離;為滿(mǎn)足光輸出總量的要求,LED驅(qū)動(dòng)電源需對(duì)多串LED進(jìn)行恒流驅(qū)動(dòng),因此需實(shí)現(xiàn)多路恒流輸出。根據(jù)LED驅(qū)動(dòng)電源的上述功能要求,本論文提出了一種由高頻AC/AC變換模塊和高頻AC/DC變換模塊構(gòu)成的模塊化多路輸出LED驅(qū)動(dòng)電源,一個(gè)高頻AC/DC變換模塊對(duì)一串LED進(jìn)行恒流驅(qū)動(dòng)。由于便于實(shí)現(xiàn)模塊化

3、設(shè)計(jì),因此可以縮短研發(fā)周期、降低開(kāi)發(fā)成本、提高維護(hù)性、推動(dòng)標(biāo)準(zhǔn)化,具有較好的應(yīng)用前景。
　　由于高頻AC/DC變換模塊已經(jīng)有相關(guān)文獻(xiàn)對(duì)其進(jìn)行了全面深入研究,因此本論文的主要研究對(duì)象是高頻AC/AC變換模塊。在總結(jié)、歸納現(xiàn)有兩級(jí)、準(zhǔn)單級(jí)高頻AC/AC變換器的基礎(chǔ)上,根據(jù)LED驅(qū)動(dòng)電源負(fù)載變化范圍小的特點(diǎn),借鑒單級(jí)PFC(Power Factor Correction,PFC)的研究電路和分析方法,研究單級(jí)高頻AC/AC變換器,從而提

4、高效率及可靠性,降低成本。論文的主要研究?jī)?nèi)容及取得的研究成果如下:
　　首先,為了簡(jiǎn)化高頻AC/AC變換器的電路結(jié)構(gòu)、降低成本、提高可靠性,本文在現(xiàn)有兩級(jí)AC/AC變換器的基礎(chǔ)上,通過(guò)詳細(xì)的拓?fù)渫蒲?推導(dǎo)出了單級(jí)高頻AC/AC變換器。接著本文將單級(jí)高頻AC/AC變換器拆分為功率因數(shù)校正單元和高頻DC/AC變換單元,并對(duì)各單元進(jìn)行了詳細(xì)的原理分析,通過(guò)對(duì)功率因數(shù)校正單元原理分析發(fā)現(xiàn),在滿(mǎn)足一定的條件下,輸入側(cè)自動(dòng)實(shí)現(xiàn)功率因數(shù)大于0.

5、9的性能要求;通過(guò)對(duì)高頻DC/AC變換單元原理分析發(fā)現(xiàn),通過(guò)合理的參數(shù)設(shè)置,可以實(shí)現(xiàn)低諧波的高頻交流電壓輸出。
　　其次,本文在原理分析的基礎(chǔ)上,對(duì)其參數(shù)設(shè)計(jì)方法進(jìn)行了詳細(xì)闡述。為了防止電網(wǎng)側(cè)的諧波污染,本文設(shè)計(jì)了輸入濾波器參數(shù);為了滿(mǎn)足性能要求,對(duì)主電路參數(shù)進(jìn)行了詳細(xì)設(shè)計(jì);通過(guò)電壓電流應(yīng)力分析以及軟開(kāi)關(guān)工作范圍研究確定了元器件的選取方法。在此基礎(chǔ)上,根據(jù)實(shí)際的性能指標(biāo),確定了真實(shí)元器件的型號(hào)以及電感、高頻變壓器的詳細(xì)設(shè)計(jì)過(guò)程。為

6、了實(shí)現(xiàn)其穩(wěn)定工作,對(duì)單級(jí)高頻AC/AC變換器的閉環(huán)回路進(jìn)行了補(bǔ)償器設(shè)計(jì)和控制驅(qū)動(dòng)設(shè)計(jì)。最后,對(duì)單級(jí)高頻AC/AC變換器進(jìn)行了閉環(huán)仿真,仿真結(jié)果驗(yàn)證了理論設(shè)計(jì)的正確性。
　　最后,本論文對(duì)單級(jí)高頻AC/AC變換器進(jìn)行了實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證,實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明其能夠?qū)崿F(xiàn)功率因數(shù)校正功能、穩(wěn)定高頻交流電輸出以及軟開(kāi)關(guān)技術(shù),達(dá)到了設(shè)計(jì)要求;對(duì)所提出的模塊化多路恒流輸出LED驅(qū)動(dòng)電源進(jìn)行了聯(lián)機(jī)實(shí)驗(yàn),實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明其具有很好的恒流輸出能力,并具備良好的動(dòng)態(tài)性能;