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随着新型材料的应用与封装工艺的不断提高,LED在光效、寿命、环保等方面与白炽灯、荧光灯等传统照明光源相比优势非常明显,已经在LCD背光源、隧道照明、路灯照明等大功率照明领域得到广泛应用,在不远的将来可能大规模进入通用照明领域,代表了未来照明工业的发展方向。 在大功率LED照明应用中,绝大多数是由电网交流电压供电,而LED又需要恒定直流驱动,必须采用功率变换装置——LED驱动电源进行匹配。为减少电力谐波污染,LED驱动电源需具备功率因数校正功能;为满足安全及安规方面的要求,LED驱动电源需实现输入输出电气隔离;在大功率高亮度照明领域,为满足光输出总量的要求,LED驱动电源需对多串LED进行恒流驱动,因此需实现多路恒流输出功能。由于功率因数校正技术已比较成熟,本论文研究的多路恒流输出LED驱动电源,主要实现输入输出电气隔离以及多路恒流输出功能。由于模块化设计可以缩短研发周期、降低开发成本、提高维护性、推动标准化,因此对推广应用具有重大意义。为此,本论文在总结、归纳现有三级、两级LED驱动电源及各种无源均流多路输出技术的基础上,提出研究由高频DC/AC逆变模块和无源高频AC/DC整流模块组成的模块化多路恒流输出LED驱动电源,其具备高效率、高可靠、低成本的特点。论文的主要研究内容及取得的研究成果如下: 首先,基于对高频DC/AC逆变模块性能要求的分析,选用恒频移相控制的全桥LC-LC串并联谐振逆变器作为其主电路,并对逆变器的工作原理进行了研究。根据输入输出参数,对主电路参数的选取原则进行了深入探讨,并对其设计过程进行了详细阐述。在此基础上,采用相量建模法建立的其大信号及小信号模型,进行了环路补偿设计。最后,搭建了一台输出功率为200W的实验样机,实验结果验证了理论分析的正确性。 其次,基于高频AC/DC整流模块单位输入功率因数及恒流输出的要求,推导出四种无源高频AC/DC整流器,并进行了实验验证。相关实验及理论分析结果表明,LCL-T型无源高频AC/DC整流器性能最优,因此选用其作为高频AC/DC整流模块的主电路。为了分析各无源元件参数容差对输出性能的影响,对输出电流与各无源元件参数的灵敏度进行了定量计算,这对无源元件的选取具有指导意义。论文还对LCL-T型无源高频AC/DC整流器的输入电压及负载(LED的颗数)对输出电流的影响进行了定量分析,为输入电压及串联LED颗数的选取提供了指导。 最后,论文对所提出的模块化多路恒流输出LED驱动电源进行了联机实验,实验结果表明其具有很好的多路恒流输出能力,并具备良好的动态性能。为克服工作环境变化对其性能的影响,提出了N+1主从控制模块化多路恒流输出LED驱动电源,定量分析了主路及从路串联LED颗数对输出电流的影响,实验结果证明了理论分析的正确性。