基于混沌分析的单级无桥AC-LED驱动系统研究

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1、硕士学位论文基于混沌分析的单级无桥AC-LED驱动系统研究RESEARCHONSINGLE-STAGEBRIDGELESSAC-LEDDRIVERSYSTEMBASEDONCHAOTICANALYSIS周杨哈尔滨工业大学2015年6月国内图书分类号：TM923.6学校代码：10213国际图书分类号：621.3密级：公开工程硕士学位论文基于混沌分析的单级无桥AC-LED驱动系统研究硕士研究生：周杨导师：张相军申请学位：工程硕士学科：电气工程所在单位：电气工程及自动化学院答辩日期：2015年6月授予学位单位：哈尔滨工业大学ClassifiedIndex:TM923.6U.

2、D.C:621.3DissertationfortheMasterDegreeinEngineeringRESEARCHONSINGLE-STAGEBRIDGELESSAC-LEDDRIVERSYSTEMBASEDONCHAOTICANALYSISCandidate：ZhouYangSupervisor：ZhangXiangjunAcademicDegreeAppliedfor：MasterofEngineeringSpeciality：ElectricalEngineeringAffiliation：SchoolofElectricalEngineeringandA

3、utomationDateofDefence：June,2015Degree-Conferring-Institution：HarbinInstituteofTechnology哈尔滨工业大学工程硕士学位论文摘要在世界能源高度紧张的今天，随着LED本体技术的不断改进提高，LED作为第四代照明光源正迅猛飞速地发展，并在某些领域逐渐取代传统光源。交流LED驱动因其使用方便、易于集成、稳定性高等独特优势，已逐渐发展成LED驱动技术中的一个重要研究方向。针对传统交流LED驱动拓扑存在的问题，本文提出一种新型的单级无桥AC-LED驱动拓扑结构。该拓扑所需器件少、效率高，控制易于

4、实现且具有PFC功能，此外采用高频方波输出电流驱动AC-LED很好地解决了工频正弦输入引起的闪烁效应问题。然而，由于非线性源开关器件的存在以及输入电压的时变特性，该变换器中蕴含着丰富的非线性动力学行为，使系统的运行状态极不稳定，电路参数的微小变化便可使系统紊乱甚至崩溃。因此，利用非线性理论研究此变换器中的混沌分岔现象，对提高系统的稳定性有重要的指导意义。借助频闪映射法的思想，本文建立了电流模式控制单级无桥AC-LED变换器在采样间隔变动下的离散迭代映射模型，同时给出了该离散模型的矩阵形式表达。通过电路仿真和数值模拟的方式揭示了系统在不恰当参数选取下的快时标倍周期分岔现

5、象，这种fast-scale不稳定现象随时间变化而出现，具有间歇性分岔的特点。基于Jacobian矩阵分析定位了系统的稳定边界，并与仿真所得的临界相角比较，分析了产生差异的原因。本文推导了电流控制单级无桥AC-LED变换器在PI调节下的分段开关模型。基于状态方程进行仿真，通过改变负载观察到系统中的慢时标非线性行为，且这种slow-scale不稳定现象表现为在线周期内的低频振荡。这种现象会降低系统的功率因数，通过理论分析指出系统状态空间维数改变引起的边界碰撞会使系统经历非光滑的Neimark-Sacker分岔，进而产生准周期性行为，最终使系统呈现出慢时标不稳定现象。最后

6、，利用PSIM软件搭建了与计算参数一致的仿真模型，并制作了一台100W的实验样机。仿真和实验结果均与理论预期相符，而且在额定输入电压下，系统功率因数为0.967，效率高达92.01%。关键词：交流LED驱动；分岔与混沌；离散迭代映射模型；快时标不稳定；慢时标不稳定-I-哈尔滨工业大学工程硕士学位论文AbstractIntoday'sworldofenergyscarcity,LEDisdevelopingrapidlyasthefourthgenerationlightsourcewiththeimprovementandenhancementofitstechnol

7、ogy.Insomefields,ithastendencytoreplacethetraditionallightsource.Havingtheuniqueadvantagesofsmallsize,flexibleusing,easyintegrationandhighstability,AC-LEDdriverhasbecomeanimportantresearchdirectionofLEDdrivingtechnology.FortheexistingproblemsoftraditionalAC-LEDdrivingtopologies