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太阳能半导体照明系统中高效LED驱动器的设计与仿真

来源:论文学术网
时间:2024-08-18 22:10:15
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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

【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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