大功率LED驱动电源及其控制策略的研究

作     者：乔永娜 

作者单位：东北石油大学 

学位级别：硕士

导师姓名：付光杰

授予年度：2018年

学科分类：080801[工学-电机与电器] 0808[工学-电气工程] 08[工学] 0803[工学-光学工程] 

主      题：LED驱动电源 无桥PFC 共享开关 LCL谐振变换器 预测PID控制 

摘      要：随着LED灯具在照明市场中的大面积应用,设计出效率高、可靠性强、成本低的驱动电源具有重要意义。目前主流LED驱动电源为PFC+DC-DC两级式,功率因数较高,但总体效率偏低,生产成本较高。本文从大功率LED驱动电源的电路结构及控制方法入手,设计了一种单级无桥型驱动电源,解决了传统“两级式电源成本高、控制效果不理想等问题。首先,本文设计了一款单级型LED驱动电源,在电路结构上将无桥PFC与半桥型LCL谐振变换器相结合,实现了开关管的共享,开关元件减少为2个,降低了生产成本。通过在谐振变换器上串接补偿电容,提高了电流输出能力。采用基波分析法建立了变换器的等效模型,对电容、电感参数优化,降低了电压应力。该变换器兼具软开关功能,降低开关损耗,提高转换效率。其次,由于LED照明系统具有负载多变和参数不确定等特性,采用经典的PID控制控制效果欠佳。因此,本文在经典PID基础上,结合B样条预测规则及人工神经网络算法,设计了一种具有预测电流能力的神经网络预测PID控制方法。应用该方法可实现超前控制,在负载发生变化时能够更好的输出稳定电流,提高了电源的抗扰动性能。最后,使用MATLAB/SIMULINK对本文设计的LED驱动电源建模并进行仿真分析。结果表明:在电路结构上,该电源具有转换效率高、可靠性高、开关损耗低等优点;在控制方法上,神经网络预测PID比经典PID在动态响应速度、电流输出稳定性和抗扰动性能等方面具有明显优势。