高適應(yīng)性LED驅(qū)動器關(guān)鍵技術(shù)研究.pdf

1、由于高光效和長壽命，LED被認(rèn)為是非常出色的照明光源，對能源、環(huán)境有重要的積極影響。在過去十余年，其光效不斷提高，成本快速下降，逐漸獲得市場認(rèn)可。其驅(qū)動技術(shù)日益成為電力電子技術(shù)應(yīng)用的研究熱點(diǎn)之一。本文分析了LED應(yīng)用的現(xiàn)狀，總結(jié)了LED與其他光源并存、標(biāo)準(zhǔn)化與定制化并存、網(wǎng)絡(luò)化控制的典型發(fā)展特征，并歸納了目前LED驅(qū)動技術(shù)的關(guān)鍵挑戰(zhàn)，提出高適應(yīng)性LED驅(qū)動器的概念，通過電力電子技術(shù)提高LED驅(qū)動電源的性能，包括對不同負(fù)載的適應(yīng)性，對通信

2、功能的適應(yīng)性和對網(wǎng)絡(luò)控制的適應(yīng)性。
　　本研究主要內(nèi)容包括：⑴在對不同光源負(fù)載的適應(yīng)技術(shù)方面，基于多光源并存的現(xiàn)實(shí)需求，根據(jù)柔性交拓?fù)淅碚摚赃m應(yīng)LED和HPS（高壓鈉燈）的驅(qū)動電源為例，提出了能適應(yīng)不同光源的驅(qū)動技術(shù)。首先從拓?fù)涞慕嵌妊芯苛烁邏衡c燈電子鎮(zhèn)流器與LED驅(qū)動電源的共性和差異性。兩種驅(qū)動大多采用半橋諧振變換器，諧振腔分別為LCC與LLC結(jié)構(gòu)，以適應(yīng)不同負(fù)載特性。由于功率電路與諧振電路有很強(qiáng)的相似性，提出了一個可變諧振腔

3、的復(fù)合結(jié)構(gòu)，復(fù)用了大部分功率電路與控制電路，使得兼容的成本降低。該諧振腔可根據(jù)負(fù)載特征實(shí)現(xiàn)電路拓?fù)涞闹貥?gòu)，且保留了原諧振變換器的軟開關(guān)特性與調(diào)光功能。該技術(shù)不僅完善了電力電子柔性變拓?fù)淅碚摚以趹?yīng)用上以較少型號的驅(qū)動器滿足多光源的需求和發(fā)展。⑵在對不同LED負(fù)載的適應(yīng)技術(shù)方面，基于標(biāo)準(zhǔn)化與定制化并存的現(xiàn)實(shí)需求，本文提出了一種自適應(yīng)匹配負(fù)載的驅(qū)動電源方案。驅(qū)動電源預(yù)設(shè)數(shù)據(jù)庫，包含了其需要驅(qū)動的不同負(fù)載的伏安特性曲線。通過自動檢測負(fù)載的電

4、壓電流，與數(shù)據(jù)庫中預(yù)設(shè)的伏安特性曲線進(jìn)行對比，判斷出負(fù)載類型。然后電源對該負(fù)載提供合適的電流輸出。為了提高檢測精度，驅(qū)動電源設(shè)置了run-up階段與burn階段。不僅補(bǔ)充了自適應(yīng)控制在LED驅(qū)動領(lǐng)域的學(xué)術(shù)成果，而且在應(yīng)用上使得較少型號的驅(qū)動器能適應(yīng)不同的LED負(fù)載，同時(shí)提高了驅(qū)動器與負(fù)載的可靠性。⑶在對網(wǎng)絡(luò)化控制的適應(yīng)技術(shù)方面，根據(jù)網(wǎng)絡(luò)化控制的特點(diǎn)，本文做了兩項(xiàng)研究工作。第一，提出了一種適應(yīng)網(wǎng)絡(luò)化控制的LED驅(qū)動電源的電網(wǎng)同步策略。將指

5、令通過通信設(shè)備提前下發(fā)至LED驅(qū)動電源，每臺電源利用內(nèi)部時(shí)鐘進(jìn)行定時(shí)操作。利用同一電網(wǎng)內(nèi)電網(wǎng)電壓周期、相位一致的特點(diǎn)，每臺LED驅(qū)動電源使用電網(wǎng)電壓進(jìn)行同步校時(shí)，縮小了LED驅(qū)動電源執(zhí)行指令的時(shí)間誤差。為了展示同步策略的效果，本文根據(jù)概率論與數(shù)理統(tǒng)計(jì)，還研究了系統(tǒng)性能的定量指標(biāo)，對系統(tǒng)性能改進(jìn)效果進(jìn)行了驗(yàn)證。第二，根據(jù)電力電子柔性變模態(tài)變流理論，提出了一個直流電網(wǎng)LED照明驅(qū)動組網(wǎng)方案。在直流電網(wǎng)內(nèi)，計(jì)算機(jī)通過移動互聯(lián)網(wǎng)遠(yuǎn)程控制一個母線

6、變換器。該母線變換器將市電轉(zhuǎn)變成直流母線電壓，并通過改變拓?fù)涔ぷ髂B(tài)，使得輸出母線能調(diào)制進(jìn)信息。連接在該母線上的LED驅(qū)動電源從母線獲得能量以驅(qū)動光源，并從中解調(diào)出信息，從而實(shí)現(xiàn)了對分布式LED驅(qū)動電源的遠(yuǎn)程控制。這種新型的電力線載波方案，用電力電子技術(shù)的方式使得LED驅(qū)動電源兼容了通信技術(shù)，具有低成本、應(yīng)用便利的優(yōu)勢。這些適應(yīng)電網(wǎng)的LED驅(qū)動器技術(shù)不僅豐富了概率論與數(shù)理統(tǒng)計(jì)的網(wǎng)絡(luò)性能研究、變模態(tài)柔性變流的研究，在應(yīng)用上改善了網(wǎng)絡(luò)化LE