半导体照明大功率高效驱动与控制方法研究

摘要

半导体照明具有发光效率高、有效寿命长、节能等特点，是从白炽灯、荧光灯到高压气体放电灯之后的一场照明光源革命，也是“绿色照明”理念和半导体发光技术相结合的产物。半导体照明的发展对消费类电子、汽车电子、信息产业及光电子产业有很大的推动作用，半导体照明的兴起必将势如破竹，汹涌澎湃，已是21世纪的大势所趋。这对半导体照明驱动控制系统的高效性、快速响应性、高功率因数、稳定性等带来了新的挑战，对驱动控制系统工作性能与设计有着更高的要求。本文在OCC(One Cycle Control)控制策略Buck-Boost型驱动变换器的基础上提出了一种新颖多环控制策略Buck-Boost型高效驱动变换器，获得了一个功率因数高、抗输入电压扰动能力强和动态负载性能好的高效半导体照明驱动系统。
　　 首先简单介绍了半导体照明的基本参数、发展概述及其电学、光学、热学特性，重点分析了半导体照明的几种常见驱动电路及APFC(Active Power Factor Correction)控制策略。对Buck-Boost型驱动变换器进行了拓扑、工作原理、工作模式及特性分析，在状态空间平均法的基础上提出了非理想平均的分析方法，建立了主电路直流稳态和小信号模型，仿真结果表明运用非理想平均法建立的模型更加符合实际元器件特性。在OCC控制策略的基础上，提出了一种新颖多环控制策略，给出了Buck-Boost型高效半导体照明驱动器的实现方法，结合主电路小信号模型和多环控制小信号模型建立了整个多环控制高效驱动器的系统模型，仿真结果表明，在多环控制Buck-Boost型驱动变换器中，输入电流很好地跟踪输入电压，总谐波失真小，功率因数高，输出电压稳定，具有很高的抗输入扰动和抗负载扰动能力。和OCC控制策略相比，多环控制策略Buck-Boost型驱动变换器在不同占空比和宽输入电压范围下功率因数高，可以达到0.99，从输出阻抗特性和系统环路增益频率特性曲线可以看出，多环控制策略下输出阻抗小，动态负载性能要好，经过补偿后，系统具有更好的频率特性。

目录

摘要

第1章 绪论

1．1 前言

1．2 照明光源及其发展

1．3 半导体照明驱动及APFC控制研究现状

1．4 课题研究的意义和目的

1．5 本课题研究的主要内容

第2章 Buck-Boost型大功率半导体照明驱动变换器分析

2．1 Buck-Boost型驱动变换器拓扑结构及工作原理

2．2 Buck-Boost型驱动变换器工作模式及特性分析

2．3 Buck-Boost型大功率驱动变换器主电路模型

2．3．1 状态空间平均法

2．3．2 主电路小信号模型

2．3．3 非理想平均法电路模型

2．4 仿真验证

2．5 本章小结

第3章 OCC功率因数校正技术研究

3．1 OCC控制策略的基本原理

3．2 基于OCC控制策略的Buck-Boost型驱动器工作模式研究

3．2．1 CCM工作模式研究

3．2．2 DCM工作模式研究

3．3 本章小结

第4章 新颖Buck-Boost型高效半导体照明驱动器的实现

4．1 OCC控制Buck-Boost型驱动变换器分析

4．1．1 工作原理分析

4．1．2 优缺点分析

4．2 多环控制Buck-Boost型高效驱动变换器的实现

4．2．1 多环控制策略的基本原理

4．2．2 多环控制小信号模型

4．2．3 多环控制Buck-Boost型高效驱动器的系统模型

4．3 系统仿真

4．4 本章小结

总结与展望

参考文献

攻读硕士学位期间发表的论文目录

致谢

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