無電解電容AC/DC LED驅(qū)動電源中減小輸出電流脈動的前饋控制措施

任加維 盧群利

(咸陽職業(yè)技術(shù)學(xué)院，陜西 咸陽 712000)

無電解電容AC/DC LED驅(qū)動電源中減小輸出電流脈動的前饋控制措施

任加維 盧群利

(咸陽職業(yè)技術(shù)學(xué)院，陜西 咸陽 712000)

介紹了無電解電容AC/DC LED驅(qū)動電源的工作原理，對無電解電容AC/DC LED驅(qū)動電源中減小輸出電流脈動的前饋控制措施展開了分析，并且對各項(xiàng)工作要求和規(guī)范進(jìn)行了闡述，希望能為今后相關(guān)工作的開展提供一些有價(jià)值的參考意見。

無電解電容；雙向變換器；電流畸變；前饋控制措施

0 引言

本文針對無電解電容AC/DC LED驅(qū)動電源，分析其雙向變換器輸出側(cè)儲能電容較小時(shí)電容電壓的脈動形式，在雙向變換器開關(guān)管的占空比中引入相應(yīng)的諧波成分。相對而言，無電解電容AC/DC LED驅(qū)動電源比其他電源形式穩(wěn)定性更高，能滿足不同領(lǐng)域的電源需求，從而在很大程度上解決客觀存在的種種問題，實(shí)現(xiàn)良性循環(huán)。下面筆者主要對無電解電容AC/DC LED驅(qū)動電源中減小輸出電流脈動的前饋控制措施展開分析。

1 無電解電容AC/DC LED驅(qū)動電源的工作原理

圖1為無電解電容AC/DC LED驅(qū)動電源的工作原理。為不失一般性，我們假設(shè)輸入交流電壓為：uin(t)=uinsinωint。其中，uin表示交流輸入電壓的幅值，ωin=2π/Tline，主要表示交流輸入電壓的角頻率，Tline表示交流輸入電壓的周期。結(jié)合圖1及上述公式來分析，無電解電容AC/DC LED驅(qū)動電源具有以下優(yōu)勢：首先，此種電源適合在很多電路當(dāng)中應(yīng)用，不僅可以取得良好的成效，同時(shí)解決了客觀沖突，為后續(xù)電路工作提供了保障；其次，隨著社會的發(fā)展和人口的增多，對電力資源的需求會直線上升，通過采用無電解電容AC/DC LED驅(qū)動電源，可解決技術(shù)上的難題及客觀需求的矛盾，減少不必要的問題和麻煩。另一方面，在實(shí)際工作中，應(yīng)用雙閉環(huán)控制對雙向變換器進(jìn)行了優(yōu)化，這種措施可使電壓調(diào)節(jié)器輸出基本為直流量，在穩(wěn)定狀態(tài)下，雙向變換器不會消耗能量，電流內(nèi)環(huán)的給定不含有直流分量，也就是說，電壓調(diào)節(jié)器輸出直流量為0，節(jié)能效果更佳。

圖1 無電解電容AC/DC LED驅(qū)動電源

2 前饋控制措施

2.1 LED驅(qū)動電流畸變的原因

在前饋控制措施方面，要想形成長效機(jī)制，就必須對LED驅(qū)動電流畸變的原因進(jìn)行分析，了解問題的根源。隨著負(fù)載的不斷增加，電容的電壓紋波會呈現(xiàn)出增大的趨勢，所需占空比的2倍輸入頻率及其倍數(shù)次頻率的諧波成分也會呈現(xiàn)出增加的狀態(tài)。綜合來說，當(dāng)電流內(nèi)環(huán)在2倍輸入頻率及其倍數(shù)次頻率處的增益無法同時(shí)達(dá)到無窮大的狀態(tài)時(shí)，導(dǎo)致的結(jié)果就是增大的LED驅(qū)動電流脈動，由此引發(fā)頻閃問題。

從以上表述來看，LED驅(qū)動電流畸變的原因仍然應(yīng)在細(xì)節(jié)方面追究，但由于無電解電容AC/DC LED驅(qū)動電源的特殊性，在制定相關(guān)措施或者是解決方案時(shí)，必須考慮到后續(xù)工作，所以不能僅僅采用傳統(tǒng)意義上的壓制措施，而是要根據(jù)“因勢利導(dǎo)”的原則，徹底解決固有問題和即將發(fā)生的問題。

2.2 基于輸入電流基準(zhǔn)的前饋控制策略

工作人員認(rèn)為，可以考慮根據(jù)占空比的表達(dá)式，將雙向變換器輸入電流基準(zhǔn)作為前饋量，之后要進(jìn)行詳細(xì)計(jì)算，根據(jù)計(jì)算方法設(shè)計(jì)出控制器，最終得到一個(gè)合理的占空比。通過這種措施，實(shí)現(xiàn)雙向變換器正弦電流基準(zhǔn)的無差跟蹤，經(jīng)過大量試驗(yàn)和反復(fù)研究，發(fā)現(xiàn)無差跟蹤實(shí)現(xiàn)以后，能夠有效降低占空比諧波成分對LED驅(qū)動電流的影響。本文認(rèn)為，確定基于輸入電流基準(zhǔn)的前饋控制策略，應(yīng)該從以下幾個(gè)方面出發(fā)：首先，對之前的控制措施進(jìn)行研究。從經(jīng)驗(yàn)上分析，以往的前饋控制策略技術(shù)含量較高，但由于角度不對，沒有取得預(yù)期效果。雖然現(xiàn)階段的一些電路原理和電源工作方式發(fā)生了變化，但前饋控制策略的核心內(nèi)容并沒有太大改變，結(jié)合之前的一些控制措施確定前饋控制策略，能夠取得更加理想的成效。其次，前饋控制策略僅僅是無電解電容AC/DC LED驅(qū)動電源中減小輸出電流脈動的一部分措施，并不能代表全部，今后在開展各項(xiàng)工作時(shí)，需從客觀角度出發(fā)，結(jié)合社會上的主觀需求來進(jìn)行，以擴(kuò)大服務(wù)范圍，減少不必要的問題。

2.3 控制電路的實(shí)現(xiàn)

就無電解電容AC/DC LED驅(qū)動電源本身來說，其前饋控制措施的實(shí)現(xiàn)并不是很困難，但結(jié)合電流脈動的一些基礎(chǔ)和技術(shù)的改變，前饋控制措施并不能依靠單一措施來實(shí)現(xiàn)，必須建立相應(yīng)的保障措施，解決更多的問題，這樣一來，就可以實(shí)現(xiàn)一種良性循環(huán)。

總體上，電路運(yùn)行呈現(xiàn)出良性循環(huán)的狀態(tài)，無論是“開始”還是“結(jié)束”，都表現(xiàn)出了較為理想的運(yùn)行狀態(tài)，不再是過去的“死循環(huán)”。另外，由于電路得到了革新，無電解電容AC/DC LED驅(qū)動電源也獲得了相應(yīng)的優(yōu)化。具體實(shí)施當(dāng)中，控制電路能夠有效協(xié)調(diào)問題，告別了以往的強(qiáng)制性壓制方案，使得前饋控制措施效果更加顯著，不僅可以在現(xiàn)階段應(yīng)用，還能為日后的發(fā)展提供堅(jiān)實(shí)的基礎(chǔ)。

3 對前饋控制措施的分析

無電解電容AC/DC LED驅(qū)動電源中減小輸出電流脈動的前饋控制措施，基本上按照上述幾點(diǎn)來實(shí)現(xiàn)，但是隨著社會對無電解電容AC/DC LED驅(qū)動電源的要求不斷上升，今后的工作需要朝著相關(guān)領(lǐng)域去拓展。首先，前饋控制措施不應(yīng)該僅僅集中在專業(yè)領(lǐng)域，其他領(lǐng)域也可以涉及，比如脈動領(lǐng)域、單獨(dú)的LED領(lǐng)域等，按照發(fā)散式思維去拓展，以此獲得更多的數(shù)據(jù)和資料，對前饋控制措施進(jìn)行整理，根據(jù)不同地區(qū)的差異情況，制定出詳細(xì)的方案，為解決各種問題服務(wù)。其次，要對固有的研究成果進(jìn)行深化，對于公式和電路圖來說，永遠(yuǎn)都可以向著更加深入的方向推理，有時(shí)會發(fā)生偏差，但即便是偏差，也代表著將來可能發(fā)生的問題，可以將其作為一種預(yù)警機(jī)制，從而更好地處理突發(fā)狀況。

4 結(jié)語

本文對無電解電容AC/DC LED驅(qū)動電源中減小輸出電流脈動的前饋控制措施展開了分析，并且對各項(xiàng)工作要求和規(guī)范進(jìn)行了闡述。從主觀角度來說，目前的工作已經(jīng)發(fā)生了較大的改變，固有問題得到解決，各種良性循環(huán)也開始建立，總體上的進(jìn)步還是值得肯定的。對于仍舊存在的一些問題，也會在不斷的發(fā)展之中得到管理和約束。另一方面，日后必須加強(qiáng)細(xì)節(jié)方面的工作，不僅要強(qiáng)化電路設(shè)計(jì)等工作，還要進(jìn)行反復(fù)核實(shí)與試驗(yàn)，減少不確定因素可能帶來的不利影響，創(chuàng)造更多的經(jīng)濟(jì)效益和社會效益。

[1]陳為，王小博.一種具多路LED自動均流功能的反激式磁集成變換器[J].中國電機(jī)工程學(xué)報(bào)，2012(30)

[2]姚凱，阮新波，鄒池，等.高功率因數(shù)三相單管Boost PFC變換器[J].中國電機(jī)工程學(xué)報(bào)，2012(6)

[3]方俊.基于SN3910的高功率因數(shù)LED驅(qū)動電源的設(shè)計(jì)[J].電腦知識與技術(shù)，2010(12)

[4]黃軍，楊世彥，楊威.零電流Buck/Boost雙向DC/DC變換器的研究[J].電力電子技術(shù)，2010(7)

[5]王先為，卓放.三相四橋臂并聯(lián)逆變器的零序電流建模與控制[J].西安交通大學(xué)學(xué)報(bào)，2012(10)

[6]王廣柱，王輝，李慶民.三相拋物線PWM電流控制解耦方法(方法Ⅰ)[J].中國電機(jī)工程學(xué)報(bào)，2012(27)

咸陽職業(yè)技術(shù)學(xué)院基金項(xiàng)目，項(xiàng)目編號2013KYA03

2014-05-29

任加維(1984—)，男，陜西咸陽人，助教，研究方向：電子信息工程。