学位论文 > 优秀研究生学位论文题录展示

无电解电容的发光二极管照明AC/DC电源的研究

作　者: 顾琳琳
导　师: 阮新波
学　校: 南京航空航天大学
专　业: 电力电子与电力传动
关键词: LED照明电源功率因数校正谐波注入电压纹波
分类号: TM461
类　型: 硕士论文
年　份: 2009年
下　载: 180次
引　用: 4次
阅　读: 论文下载

内容摘要

LED照明电源是一个PFC变换器,将输入交流电压变换为稳定的直流电压,供给LED驱动器。由于LED照明电源的输入功率是脉动的,而输出功率是平直的,因此需要一个储能电容来平衡脉动的输入功率和恒定的输出功率。一般储能电容容量较大,通常选用电解电容,但是电解电容的寿命只有几千小时,远远短于LED的寿命(>50,000小时),这使得LED照明电源与LED的长寿命不匹配。本文的研究目的是在满足输入功率因数不低于0.9的前提下,提出减小储能电容容量的方法,用薄膜电容来替代电解电容,以延长LED照明电源的使用寿命。本文提出增大储能电容电压纹波的方法来大幅度减小储能电容容量,这样可以采用薄膜电容替代电解电容。为了保证Boost PFC变换器的正常工作,本文推导了储能电容电压最大值、最小值和平均值与储能电容容量大小的关系,并给出储能电容容量的选取原则。为了进一步减小储能电容,本文分析PFC变换器的输入功率脉动与输入功率因数之间的关系,提出在输入电流中注入适量三次谐波的方法。根据照明电源的标准,输入功率因数不能低于0.9,因此注入三次谐波的幅值不得超过基波的48.4%,此时储能电容容量可以减小到输入功率因数为1时的65.6%。论文还给出三次谐波注入的具体实现方法。基于上述减小储能电容容量的方法,本文提出一种无电解电容的两级式LED照明电源方案,其前级为Boost PFC变换器,后级为Flyback变换器,它们均工作在电流临界连续模式。论文讨论该方案的主电路参数设计,给出Boost PFC变换器和Flyback变换器的小信号模型,并进行闭环设计。本文完成一台60W原理样机进行实验验证。实验结果表明本文所提出的方法是可行的。

全文目录

摘要  4-5
ABSTRACT  5-15
第一章绪论  15-23
  1.1 电光源发展史  15-16
  1.2 LED 照明的发展现状及应用前景  16-17
  1.3 LED 照明电源的现状  17-20
  1.4 无电解电容LED 照明电源设计面临的挑战  20-21
  1.5 本文研究内容及意义  21-23
第二章减小两级式PFC 变换器中储能电容的策略  23-35
  2.1 引言  23
  2.2 增大电压纹波法  23-27
    2.2.1 储能电容电压脉动与其容量大小的关系  23-25
    2.2.2 储能电容电压的最大值、最小值及平均值  25-27
    2.2.3 设计实例  27
  2.3 三次谐波电流注入法  27-34
    2.3.1 储能电容容量与输入功率因数的关系  27-28
    2.3.2 三次谐波注入量与储能电容容量的关系  28-32
    2.3.3 带注入三次谐波的控制策略  32-34
      2.3.3.1 三次谐波信号的获取  32-34
      2.3.3.2 注入三次谐波信号的控制策略  34
  2.4 本章小结  34-35
第三章一种无电解电容的两级式LED 照明电源  35-51
  3.1 引言  35
  3.2 无电解电容的两级式LED 照明电源  35-36
    3.2.1 PFC 级  35
    3.2.2 DC/DC 级  35
    3.2.3 无电解电容的两级式LED 照明电源的性能指标  35-36
  3.3 Boost PFC 变换器的工作原理和参数设计  36-43
    3.3.1 Boost PFC 变换器的工作原理  36
    3.3.2 Boost PFC 变换器的参数设计  36-43
      3.3.2.1 Boost 变换器的开关频率  37-41
      3.3.2.2 电感电流的有效值  41
      3.3.2.3 Q_b 电流的有效值  41-42
      3.3.2.4 D_b 电流的有效值  42-43
  3.4 Flyback 变换器的工作原理和参数设计  43-49
    3.4.1 Flyback 变换器的工作原理  43-44
    3.4.2 Flyback 变换器的参数设计  44-49
      3.4.2.1 Flyback 变换器的开关频率  44-46
      3.4.2.2 变压器原边电流的有效值和最大值  46-47
      3.4.2.3 变压器副边电流的有效值和最大值  47-48
      3.4.2.4 Flyback 变换器的输出电容  48-49
  3.5 本章小结  49-51
第四章无电解电容的两级式LED 照明电源的闭环设计  51-63
  4.1 引言  51
  4.2 两级式PFC 变换器的闭环设计  51-57
    4.2.1 电流临界连续模式Boost PFC 级变换器的低频小信号建模  51-55
    4.2.2 Boost PFC 变换器中电压调节器的参数设计  55-57
  4.3 电流临界连续模式 Flyback 变换器的闭环设计  57-62
    4.3.1 电流临界连续模式Flyback 变换器的小信号建模  57-60
    4.3.2 电压调节器的参数设计  60-62
  4.4 本章小结  62-63
第五章实验结果和分析  63-74
  5.1 引言  63
  5.2 主电路参数设计  63-66
    5.2.1 Boost PFC 变换器主电路参数设计  63-65
      5.2.1.1 输入整流桥的选择  63
      5.2.1.2 储能电容C_b 的选择  63
      5.2.1.3 开关管Q_b 的选择  63-64
      5.2.1.4 二极管D_b 的选择  64
      5.2.1.5 电感L_b 的设计  64-65
    5.2.2 Flyback 变换器主电路参数设计  65-66
      5.2.2.1 变压器的设计  65-66
      5.2.2.2 二极管D_f 的选择  66
      5.2.2.3 开关管Q-f 的选择  66
      5.2.2.4 输出电容C_o 的选择  66
  5.3 控制电路的参数  66-67
  5.4 实验结果和分析  67-73
    5.4.1 Boost PFC 变换器的实验结果  67-72
    5.4.2 Flyback 变换器的实验结果  72-73
  5.5 本章小结  73-74
第六章结束语  74-76
  6.1 本文的主要工作  74-75
  6.2 下一步要完成的工作  75-76
参考文献  76-79
致谢  79-80
在学期间的研究成果及发表的学术论文  80

无电解电容的发光二极管照明AC/DC电源的研究

内容摘要

全文目录

相似论文