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汽車前照燈Buck轉(zhuǎn)換器控制分析

現(xiàn)代汽車照明系統(tǒng)中照明強(qiáng)度需要實現(xiàn)隨環(huán)境而快速變化，因此照明系統(tǒng)的供電功率也要相應(yīng)變化，需要鎮(zhèn)流器對照明系統(tǒng)提供瞬間高壓并限流。鎮(zhèn)流器工作時，始終有電流通過，所以容易產(chǎn)生振動?；诖?，對含Buck轉(zhuǎn)換器的鎮(zhèn)流器進(jìn)行控制設(shè)計，實現(xiàn)汽車照明系統(tǒng)在不同功率要求下保持一個穩(wěn)定的電流水平。

汽車前照燈照明系統(tǒng)中常用類型包括鹵素?zé)?、高?qiáng)度氣體放電燈及LED燈。其中，LED燈的亮度較低，但其達(dá)到最大亮度僅需1/ 1000000s，使用壽命較長,約為15000h。LED燈產(chǎn)生的燈光色溫與日光接近，降低了駕駛員的視覺疲勞。提出了基于LED燈的含Buck轉(zhuǎn)換器的鎮(zhèn)流器控制策略。單個LED燈的功率只有1W，不能直接用于汽車前照燈的照明系統(tǒng)，常將一系列LED燈進(jìn)行排列以提高光通量。由于Buck轉(zhuǎn)換器具有高效率和輸出電壓始終小于電壓源輸入電壓這一特性，使其被廣泛用在LED燈鎮(zhèn)流器中。Buck轉(zhuǎn)換器的工作模式分為電感電流連續(xù)模式和電感電流斷續(xù)模式兩種，其設(shè)計基于電感電流連續(xù)模式，設(shè)計時考慮了該模式下有一個小的輸出波紋電流和電壓。重點(diǎn)討論Buck轉(zhuǎn)換器的控制設(shè)計，將控制目標(biāo)設(shè)定為輸出電流和輸出電壓與參考值之差，即誤差模型。該控制策略需要做出兩點(diǎn)假設(shè)：①假設(shè)電感電流的動態(tài)變化相比電容電壓變化迅速，因此基于時間尺度分離原則，控制策略的設(shè)計分為內(nèi)電流環(huán)和外電壓環(huán)兩個回路設(shè)計；②假設(shè)電感、電容和電阻都是未知的常數(shù)。利用一個線性模型表示源電壓并設(shè)計相關(guān)閾值，進(jìn)行相關(guān)控制算法的設(shè)計。對該控制策略進(jìn)行驗證的結(jié)果表明，所提出的控制策略可以保持功率變化穩(wěn)定，隨前照燈光照強(qiáng)度變化的響應(yīng)時間也足夠快。

Juarez, M.A et al. 2014 IEEE International Autumn Meeting on Power, Electronics and Computing, Ixtapa Nov. 05-07, 2014.

編譯：王祥