一种无频闪无电解电容AC-DC LED 驱动电源中减小LED电流畸变的方法 电容, 驱动电源, 调节器, 表达式

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发现由于直流侧电容电压的平均值不变，占空比中的直流成分不随负载发生变化;随着负载的增加，电容的纹波增大，所需占空比的低频成分会快速增加，这样会使得线性电流调节器不足以提供这部分低频成分，只能通过增大电流跟踪的稳态误差来补偿这些低频成分，最终导致LED 的输出电流畸变。如果负载Po=Pmax，那么做出满载情况下不同电容容值下占空比各次谐波幅值的变化情况，如图7 所示。在负载和直流侧电容电压恒定的情况下，随着电容的减小，占空比低频分量迅速增大，因此可以考虑根据占空比的表达式设计非线性的控制器，在不影响系统稳定性的前提下，达到双向变换器正弦电流基准的无差跟踪，降低占空比非线性对LED 输出电流的影响。
　　3.2 改进型控制策略的实现
　　变占空比控制的思想已经应用于高功率因数的DCM PFC 变换器[15]，将此方法应用于双向变器的控制电路中。观察式(15)，如果在工频周期内，使双向变换器开关管Q1 的占空比按照理论值变化，将会使双向变换器直流侧电容电压按照理论形式变化，那么输入电流也会以两倍输入频率的交流基准变化。由于双向变换器开关管Q1 和Q2 是互补导通的，那么为了实现简单，这里选择控制开关管Q2，由式(15)可以得到其占空比d'为：



　　4.仿真验证
　　为了验证改进型控制策略可以减小双向变换器电流跟踪的稳态误差，减小LED驱动电流的畸变，用Saber软件搭建了一个采用改进型控制策略的无频闪无电解电容AC-DC LED驱动电源。其主要参数如下：交流输入电压为220 VAC/50Hz，满载输出平均电流Io=0.7A，输出电压Vo=48V，双向变换器电感为1.4mH，直流侧电容为4.7μF，其电压的平均值为150V，锯齿波幅值Vm=3V。图9和图10分别给出了满载和半载情况下滤除高频分量的副边电流、双向变换器的电感电流、LED输出电流和储能电容电压的仿真波形。可以发现满载　输出电流的峰峰值为110mA，是平均值700mA的15.7%;半载时输出电流的峰峰值为22mA是平均值350mA的6.3%，LED输出电流畸变程度较大。
　　图11和图12分别给出了采用改进型控制策略时满载和半载下的仿真波形，此时满载情况下输出电流的峰峰值为13mA，是平均值的1.9%;半载情况下输出电流的峰峰值为7mA，是平均值的2.0%。图13和图14分别给出了改进前后满载和半载输出电流的频谱，可以发现采用改进型的控制策略可以大大减小LED驱动电流中的低频分量，抑制LED输出电流的畸变，仿真结果验证了此方法的正确性和有效性。




　　5.结论
　　本文对无频闪无电解电容AC-DC LED 驱动电源中的Buck/Boost 型双向变换器进行了稳态分析，分析了直流侧电容电压纹波造成的双向变换器非线性问题，为了减小双向变换器输入电流对两倍工频交流电流基准的跟踪误差，提出了一种改进型变占空比的非线性控制策略，改善了原先LED 驱动电流畸变的问题。

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