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川大学者提出具有新型单级整流器,可消除LED频闪,避免视觉疲劳

浏览数量: 5     作者: 本站编辑     发布时间: 2022-06-21      来源: 本站

目前,照明损耗约占全球能源损耗的25%。因发光二极管(Light-Emitting Diodes, LED)具有寿命长、能效高和绿色环保等优点,已然成为新一代照明光源。由于LED本身不能直接与交流源相连,因此需要整流器作为中间环节;但要求恒功率输出以避免LED频闪。

为满足要求,无源解耦方案因拓扑简单、无需额外控制而被广泛应用。然而,在无源解耦方案中,额定功率为100W的变换器需要匹配2650㯏的电容才可将电压纹波控制在2V。上述方案明显有悖于变换器小型化设计理念。为解决这些问题,有些学者进行了大量研究,提出了解决方法,但是均存在较多的不理想因素,如器件冗余度高和能量多级传递等问题。因此,设计一类结构更加紧凑的新型拓扑显得尤为重要。
鉴于此,有学者通过器件分时复用或共用的方式,实现了AC-DC变换器(主电路)和DC-DC变换器(解耦电路)功率器件部分或完全集成。有学者仅利用一个二极管和一个MOS管完成了功率解耦。但由于电路的不对称性,前、后端产生的磁通不能完全抵消,因此在低压侧造成了额外的损耗。此外,电感作为非理想储能元件,损耗较大,并且较低的功率密度与轻量化设计冲突。因此, 去除或尽量避免电路中存在的大量磁性器件成为另一热点问题。

为应对整流器内部损耗少、能量传输路径短的新趋势,同时消除影响系统稳定性的电解电容元件,四川大学电气工程学院、河北科技大学电气工程学院的研究人员田涵雷、夏益文、陈茂林、梁国壮,在2022年第9期《电工技术学报》上撰文,提出 一种具有功率解耦和自动功率因数校正能力的新型单级整流器。该拓扑具有 元器件数量少、功率密度大、效率高和成本低等优点,值得注意的是,升压电感和解耦电感处于特殊位置,为后续磁集成设计提供有利条件。


实验样机



研究人员指出,该新型三端口整流器采用3%uD76.8㯏/250V的薄膜电容替代电解电容,并且解耦电容的钳位作用使得开关管Sa1和Sa2导通损耗明显降低。另外,器件分时复用完成了单元间整合,消除了冗余器件。桥臂Sa1和Sa2不仅用于功率因数校正单元,同时用于功率解耦单元。此外,功率因数均高于0.975,符合相关要求。

他们表示,通过改变驱动模式,消除了传统电路中承受高压应力的输出电容,效率得到了进一步提高。而且 实验结果表明,该整流器在消除对电解电容的依赖方面具有优势,并且拥有良好的输出电流质量,满足了LED无频闪的要求,不会造成视觉疲劳。

本文编自2022年第9期《电工技术学报》,论文标题为“一种具有自动功率因数校正和功率解耦能力的单级整流器”。本课题得到了国家自然科学基金资助项目的支持。



文章来源:电气新科技


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