太阳能半导体照明系统中高效LED驱动器的设计与仿真

【摘要】：在能源和环境问题备受关注的今天，太阳能半导体照明系统的研究和应用有着重要的意义。太阳能半导体照明系统属于光伏发电离网应用，由太阳能电池组件、储能装置、LED照明负载、电力电子接口等组成，电力电子接口包括太阳能电池组件与储能装置的接口和储能装置与LED负载间的接口。本文以蓄电池与LED负载间的电力电子接口作为研究对象。 蓄电池与LED负载间的电力电子接口，即LED驱动电路，其主要功能是控制LED工作电流恒定。本文设计了基于Boost直流变换电路的LED驱动器的主电路，以及基于PWM技术的控制电路，基于状态变量开关周期平均方法建立了LED驱动器的数学模型，分析了LED驱动器的工作原理，设计了以开关电流峰值为控制变量、以HV9911为控制平台的模拟控制策略，基于MATLAB Simulink实现了LED驱动电路的仿真，满足了LED工作电流恒定的要求。 LED驱动电路的功率损耗主要由开关器件的静态损耗和动态损耗、电感磁滞损耗、电流取样电阻的损耗等组成。为提高LED驱动电路的工作效率，本文提出了一种开关电流检测方法，即不使用与power MOSFET开关串联的电流取样电阻；而通过快恢复二极管，使用power MOSFET自身的导通电阻来检测开关电流。设计了基于power MOSFET导通电阻检测开关电流的模拟电路，试验证实能够提高LED驱动电路的工作效率3％。 【关键词】：电子电力接口 恒流驱动器 功率开关管导通电阻 开关电流检测
【学位授予单位】：武汉纺织大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2012
【分类号】：TN312.8;TM923.34
【目录】：

• 摘要4-5
• ABSTRACT5-8
• 1 绪论8-11
• 1.1 研究的背景8
• 1.2 研究的意义8-9
• 1.3 研究的目标与方法9-10
• 1.3.1 研究目标9
• 1.3.2 研究方法9-10
• 1.4 本文的研究内容及结构10-11
• 2 国内外文献综述11-15
• 2.1 光伏发电技术的国内外发展状况11-12
• 2.2 LED 照明技术的国内外发展状况12-13
• 2.3 太阳能半导体照明系统中 LED 驱动器技术的国内以外发展状况13-15
• 3 太阳能半导体照明系统分析15-36
• 3.1 太阳能半导体照明系统结构分析15-16
• 3.2 太阳能电池板的原理分析16-19
• 3.3 太阳能半导体照明系统中 LED 的结构与驱动特性分析19-23
• 3.4 太阳能半导体照明系统中蓄电池的原理分析23-26
• 3.4.1 蓄电池充电过程中工作原理23-25
• 3.4.2 放电过程中工作原理25-26
• 3.5 太阳能半导体照明系统中控制器的原理分析26-29
• 3.6 太阳能半导体照明系统中 LED 恒流驱动器的原理分析29-36
• 4 基于场效应管导通电阻电流检测方法的恒流驱动器的设计36-53
• 4.1 基于场效应管导通电阻电流检测方法的恒流驱动器主电路设计36-40
• 4.1.1 主电路的设计36-38
• 4.1.2 基于场效应管导通电阻电流检测方法的开关电流检测设计38
• 4.1.3 基于场效应管导通电阻电流检测方法的采样电路38-39
• 4.1.4 基于场效应管导通电阻电流检测方法的软件的实现39-40
• 4.2 基于场效应管导通电阻电流检测方法恒流驱动器的控制器设计40-43
• 4.2.1 基于场效应管导通电阻电流检测方法的控制器电路设计40-42
• 4.2.2 控制器中芯片引脚及内部功能模块42-43
• 4.3 基于场效应管导通电阻电流检测方法的恒流驱动器的控制策略43-47
• 4.3.1 电流控制模式43-45
• 4.3.2 PWM 控制模式45-47
• 4.4 基于场效应管导通电阻电流检测方法的恒流驱动驱动器的数学建模47-51
• 4.5 基于场效应管导通电阻电流检测方法的恒流驱动驱动器工作原理51-53
• 5 基于场效应管导通电阻电流的恒流驱动器的仿真与实验验证53-60
• 5.1 基于场效应管导通电阻电流的恒流驱动器的仿真53-56
• 5.2 基于场效应管导通电阻电流的恒流驱动器的实验验证56-60
• 6 结论60-61
• 致谢61-62
• 参考文献62-66
• 附录66

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