高可靠大功率分布式谐振恒流LED驱动电源系统研究

在大功率LED照明领域，通常把具备功率因数校正及恒流输出功能的LED驱动电源与LED阵列封装在一起组成LED灯具，由于功率因数校正环节输入输出瞬时功率不平衡，内部必须使用电解电容，而电解电容的MTBF比LED（100000小时）小得多，成为提高灯具使用寿命的瓶颈。本申请项目提出并研究大功率分布式恒流LED驱动电源系统，系统包括功率因数校正模块及恒流驱动模块，其中恒流驱动模块与LED阵列封装在一起组成LED灯具，而功率因数校正模块位于灯具外部，因此，其内部的电解电容不会影响灯具的使用寿命，如能实现无电解电容恒流驱动模块，灯具的使用寿命无疑将得以大大提高，即提高了驱动可靠性。由于功率因数校正模块研究相对成熟，本申请项目以无电解电容恒流驱动模块的实现及系统稳定性分析为研究重点，项目研究成功有助于提高驱动可靠性，有助于优化驱动电源系统结构，有助于驱动电源标准化，具有重要的理论价值及实用意义。

本项目研究大功率分布式恒流LED驱动电源系统，系统由功率因数校正模块及恒流驱动模块组成，功率因数校正模块位于LED灯具外部，恒流驱动模块与大功率LED阵列封装在一起组成LED灯具，研究目标在于提高LED驱动可靠性、延长实际使用寿命。项目主要完成了以下几方面的工作：（1）高效率单相Boost型功率因数校正：项目从以下两个思路着手解决低压满载时效率不高的问题，其一为研究无整流桥软开关Boost型功率因数校正，进行了相关理论分析及实验验证，取得了较好的效果；其二是研究高增益Boost变换器及其在功率因数校正中的应用，从开关电感三端网络出发，推导出了高增益Boost变换拓扑并进行了实验验证，为其在功率因数校正中的应用奠定了基础。（2）非隔离恒流驱动模块：功率因数校正模块的输出电压一般在400V左右，而LED串的输出电压一般低于60V。此外，为满足光输出总量的要求，在大功率应用场合需要多串LED并联使用。为此，本项目研究了一种高降压非隔离多路输出LED驱动电源，具备高降压、自动均流及低电压应力的特点。（3）隔离型恒流驱动模块：本项目重点研究了基于高频交流母线的高效率、高可靠、低成本模块化隔离型恒流驱动模块，由高频DC/AC逆变模块和高频AC/DC整流模块通过高频交流母线组合而成。研究了高频DC/AC整流模块的实现方案，提出了无源高频谐振恒流AC/DC整流模块，建立了系统大信号及小信号模型，进行了相关实验研究，为下一步实际应用提供了支撑。（4）大功率LED照明控制系统：以LED隧道照明为对象研究了大功率LED照明控制系统，该控制系统不仅满足了隧道的深度调光和快速调光要求，而且可以实现自动调光和连续调光。系统结构简单，控制简便，又同时具备自动控制、手动控制和应急控制功能，能够满足不同操作需要。