汽車前照燈Buck轉換器控制分析

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汽車前照燈Buck轉換器控制分析

現代汽車照明系統中照明強度需要實現隨環境而快速變化，因此照明系統的供電功率也要相應變化，需要鎮流器對照明系統提供瞬間高壓并限流。鎮流器工作時，始終有電流通過，所以容易產生振動。基于此，對含Buck轉換器的鎮流器進行控制設計，實現汽車照明系統在不同功率要求下保持一個穩定的電流水平。

汽車前照燈照明系統中常用類型包括鹵素燈、高強度氣體放電燈及LED燈。其中，LED燈的亮度較低，但其達到最大亮度僅需1/ 1000000s，使用壽命較長,約為15000h。LED燈產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轉換器的鎮流器控制策略。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，常將一系列LED燈進行排列以提高光通量。由于Buck轉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燈鎮流器中。Buck轉換器的工作模式分為電感電流連續模式和電感電流斷續模式兩種，其設計基于電感電流連續模式，設計時考慮了該模式下有一個小的輸出波紋電流和電壓。重點討論Buck轉換器的控制設計，將控制目標設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假設：①假設電感電流的動態變化相比電容電壓變化迅速，因此基于時間尺度分離原則，控制策略的設計分為內電流環和外電壓環兩個回路設計；②假設電感、電容和電阻都是未知的常數。利用一個線性模型表示源電壓并設計相關閾值，進行相關控制算法的設計。對該控制策略進行驗證的結果表明，所提出的控制策略可以保持功率變化穩定，隨前照燈光照強度變化的響應時間也足夠快。

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

編譯：王祥