無線LED照明驅(qū)動系統(tǒng)方案設(shè)計

1、無線led照明驅(qū)動系統(tǒng)方案設(shè)計 光源近十年來進展達到了新月異的程度，很快應(yīng)用到汽車、建造物、醫(yī)療、景觀照明等終端市場，led 照明變得比傳統(tǒng)照明越發(fā)牢靠及高效， 在市場上也越來越普及。但led 的安裝用法卻受到輸電線鋪設(shè)的束縛，影響了其用法場合的靈便性；同時，因為led 本身，驅(qū)動源的高頻、功率開關(guān)管等非線性器件的存在，會導(dǎo)致引入電網(wǎng)中的諧波增大，影響電網(wǎng)供電質(zhì)量。而目前卻少見有同時考慮降低無線供電給電網(wǎng)帶來諧波影響的無線led 照明等成套的系統(tǒng)報道。因此本文給出了一套具有諧波補償功能的led 無線驅(qū)動計劃。該計劃能在便利led 靈便安裝的同時，按照光照的采集反饋來調(diào)整led 至合適亮度。這些

2、對led 的普及，提高供電平安性和牢靠性，高效節(jié)省電能都將非常有益。1 系統(tǒng)的總體設(shè)計本系統(tǒng)主要有：無線供電模塊、恒流驅(qū)動源模塊、有源電力（apf）模塊、控制，系統(tǒng)總體框圖1 所示。其中，逆變裝置、整流濾波2 構(gòu)成無線供電模塊；正激變換電路、整流濾波3 構(gòu)成恒流源驅(qū)動模塊。 通過光電池舉行光照采集對輸出電流舉行反饋調(diào)整以使輸出穩(wěn)壓、恒流。apf通過主控制器輸出電流來抵消由無線驅(qū)動模塊注入電網(wǎng)的電流諧波，以充實輸入端電能質(zhì)量。圖1 系統(tǒng)整體結(jié)構(gòu)圖2 系統(tǒng)電路設(shè)計2.1 無線供電系統(tǒng)設(shè)計無線供電系統(tǒng)由控制端、放射端、負(fù)載整流電路組成，分離通過電磁耦合（近距離傳輸方式）和電磁共振（遠距離傳輸方式），

3、實現(xiàn)無線供電，系統(tǒng)結(jié)構(gòu)圖2 所示。圖2 無線供電系統(tǒng)結(jié)構(gòu)圖放射端主要由和傳輸通道組成。逆變器負(fù)責(zé)將直流電（dc）轉(zhuǎn)化為溝通電（ac）的裝置，它由逆變橋、控制規(guī)律和濾波電路組成。近距離逆變頻率為200500 khz，通過電磁耦合的方式傳輸，用法u 形松耦合鐵氧體磁芯隔離實現(xiàn)無線供電，3。圖3 近距離傳輸遠距離逆變頻率為1 mhz，通過電磁共振的方式傳輸,采納空心變壓器耦合， 將初級和次級分離纏繞在圓筒上，作為傳輸介質(zhì)，達到遠距離電能傳輸，4 所示。圖4 遠距離傳輸本系統(tǒng)通過智能切換傳輸方式，達到穩(wěn)定的高效傳輸電能。次級在初級等效與距離的關(guān)系5，z 為阻抗，l 為距離，惟獨在l0 的位置等效阻抗為

4、最小。按照此原理，當(dāng)接收距離遠離l0 時，阻抗增大，初級電流減小，通過霍爾電流采集初級輸入電流大小，推斷模式的切換。圖5 次級在初級等效阻抗2.2 恒流源電路恒流源系統(tǒng)主要由dc/dc 正激變換電路和mcu 控制電路組成。正激變換電路為led 恒流驅(qū)動源，6。逆變器輸出經(jīng)整流濾波后以芯片l7824acv 作穩(wěn)壓，為dc/dc 變換電路提供+24 v 輸入。該結(jié)構(gòu)的恒流源具有高精度輸出的特點，其輸出功率取決于變壓器參數(shù)的挑選，普通能達32 w 以上，滿足大多數(shù)人led 照明應(yīng)用場合的功率要求。圖6 led 恒流驅(qū)動電路該電路采納tl494 作恒流控制芯片， 開關(guān)頻率fosc由式fosc=1.1/

5、（rtct）設(shè)定，通過電位器r4 調(diào)整死區(qū)時光，其電流輸出誤差可2.3 諧波補償系統(tǒng)2.3.1 系統(tǒng)硬件結(jié)構(gòu)諧波補償系統(tǒng)硬件主要由有源電力濾波器（apf）完成，結(jié)構(gòu)7 所示。本文采納tms320f2812 型號的數(shù)字信號處理器（）作為核心控制和信號處理單元。調(diào)理電路主要有電流/傳感器信號放大、整流，抗混疊濾波。電流傳感器1采樣負(fù)載端三相電流，通過信號調(diào)理電路送入dsp 經(jīng)a/d 采集后作諧波電流萃取算法和控制算法處理，并驅(qū)動逆變器對諧波電流作相應(yīng)的抵消, 以電流傳感器2 采樣輸出的補償電流作反饋調(diào)整。逆變器直流母線電壓經(jīng)霍爾電壓傳感器變換供應(yīng)dsp 的內(nèi)部a/d 采集，通過算法控制其直流側(cè)電壓

6、穩(wěn)定。三相電壓信號的過零點作為過零觸發(fā)信號，作為每個周期軟件處理清零和起始信號。圖7 諧波補償系統(tǒng)硬件結(jié)構(gòu)框圖2.3.2 諧波電流萃取算法1）三相瞬時無功功率原理該補償系統(tǒng)軟件部分主要包括諧波電流萃取算法，采納目前常用的三相瞬時無功功率理論（亦稱ip-iq 算法）。該檢測法通過某一轉(zhuǎn)移矩陣將三相電流與基于該理論所分解出的ip 和iq 電流重量有機地結(jié)合起來，并以此為動身點可以分離得到三相電流諧波和無功電流，其表達式為：通過（lpf）可將對應(yīng)基波電流的重量分別出來，因為ipf，iqf，可由基波重量iaf，ibf，icf 變換得到，因而ipf，iqf，經(jīng)反變換即可得到三相電流中的iaf，ibf，i

7、cf 即：當(dāng)要求同時檢測出諧波和無功電流時， 只需忽視計算ip的通道， 由ipf 計算出被檢測電流的基波有功重量iapf ， ibpf ，icpf，即：將ia，ib，ic 與iapf，ibpf，icpf 相減，即可得出ia，ib，ic 的諧波重量波和基波無功重量。2）結(jié)果文中基于dsp 編譯環(huán)境ccs3.3 的仿真模式對該算法舉行仿真，假設(shè)原三相輸入電流為相位差120°的50 hz正弦波，并以單相被削波失真為例解釋。圖8（a）為單相削波失真波形，按照總諧波畸變率（thd）計算式：其中ih 為各次諧波電流的有效值，i1 為基波電流有效值， 對波形作頻譜分析可計算得該相初始電流為12.2%。圖8（b）為經(jīng)算法提取諧波后的基波波形，經(jīng)三相瞬時無功功率算法濾波后，諧波電流基本消退，原始波形被還原。圖8 三相瞬時無功功率算法消退諧波3 結(jié)論該系統(tǒng)沒有電線的限制，led 可以在無線供電接受范圍內(nèi)隨意安裝，并通過光電傳感器自動感光來調(diào)整led 亮度。同時利用有源電力濾波器諧波補償技術(shù)， 設(shè)計出與無線驅(qū)動模塊