一種驅動(dòng)電源中減小LED電流畸變的方法

　　發(fā)現由于直流側電容電壓的平均值不變，占空比中的直流成分不隨負載發(fā)生變化;隨著(zhù)負載的增加，電容的紋波增大，所需占空比的低頻成分會(huì )快速增加，這樣會(huì )使得線(xiàn)性電流調節器不足以提供這部分低頻成分，只能通過(guò)增大電流跟蹤的穩態(tài)誤差來(lái)補償這些低頻成分，最終導致LED 的輸出電流畸變。如果負載Po=Pmax，那么做出滿(mǎn)載情況下不同電容容值下占空比各次諧波幅值的變化情況，如圖7 所示。在負載和直流側電容電壓恒定的情況下，隨著(zhù)電容的減小，占空比低頻分量迅速增大，因此可以考慮根據占空比的表達式設計非線(xiàn)性的控制器，在不影響系統穩定性的前提下，達到雙向變換器正弦電流基準的無(wú)差跟蹤，降低占空比非線(xiàn)性對LED 輸出電流的影響。

　　3.2 改進(jìn)型控制策略的實(shí)現

　　變占空比控制的思想已經(jīng)應用于高功率因數的DCM PFC 變換器[15]，將此方法應用于雙向變器的控制電路中。觀(guān)察式(15)，如果在工頻周期內，使雙向變換器開(kāi)關(guān)管Q1 的占空比按照理論值變化，將會(huì )使雙向變換器直流側電容電壓按照理論形式變化，那么輸入電流也會(huì )以?xún)杀遁斎腩l率的交流基準變化。由于雙向變換器開(kāi)關(guān)管Q1 和Q2 是互補導通的，那么為了實(shí)現簡(jiǎn)單，這里選擇控制開(kāi)關(guān)管Q2，由式(15)可以得到其占空比d'為：

　　4.仿真驗證

　　為了驗證改進(jìn)型控制策略可以減小雙向變換器電流跟蹤的穩態(tài)誤差，減小LED驅動(dòng)電流的畸變，用Saber軟件搭建了一個(gè)采用改進(jìn)型控制策略的無(wú)頻閃無(wú)電解電容AC-DC LED驅動(dòng)電源。其主要參數如下：交流輸入電壓為220 VAC/50Hz，滿(mǎn)載輸出平均電流Io=0.7A，輸出電壓Vo=48V，雙向變換器電感為1.4mH，直流側電容為4.7μF，其電壓的平均值為150V，鋸齒波幅值Vm=3V。圖9和圖10分別給出了滿(mǎn)載和半載情況下濾除高頻分量的副邊電流、雙向變換器的電感電流、LED輸出電流和儲能電容電壓的仿真波形?？梢园l(fā)現滿(mǎn)載輸出電流的峰峰值為110mA，是平均值700mA的15.7%;半載時(shí)輸出電流的峰峰值為22mA是平均值350mA的6.3%，LED輸出電流畸變程度較大。

　　圖11和圖12分別給出了采用改進(jìn)型控制策略時(shí)滿(mǎn)載和半載下的仿真波形，此時(shí)滿(mǎn)載情況下輸出電流的峰峰值為13mA，是平均值的1.9%;半載情況下輸出電流的峰峰值為7mA，是平均值的2.0%。圖13和圖14分別給出了改進(jìn)前后滿(mǎn)載和半載輸出電流的頻譜，可以發(fā)現采用改進(jìn)型的控制策略可以大大減小LED驅動(dòng)電流中的低頻分量，抑制LED輸出電流的畸變，仿真結果驗證了此方法的正確性和有效性。

　　5.結論

　　本文對無(wú)頻閃無(wú)電解電容AC-DC LED 驅動(dòng)電源中的Buck/Boost 型雙向變換器進(jìn)行了穩態(tài)分析，分析了直流側電容電壓紋波造成的雙向變換器非線(xiàn)性問(wèn)題，為了減小雙向變換器輸入電流對兩倍工頻交流電流基準的跟蹤誤差，提出了一種改進(jìn)型變占空比的非線(xiàn)性控制策略，改善了原先LED 驅動(dòng)電流畸變的問(wèn)題。