諧波補償功能LED無線驅動方案

led 近十年來，光源發展達到了新月異的水平，迅速應用於汽車、建築、醫療、景觀照明等終端市場，LED 照明比傳統照明更可靠、更高效，在市場上也越來越受歡迎。LED 安裝使用受輸電線鋪設的束縛，影響使用場合的靈活性；同時，由於LED 高頻變壓器、在高頻變壓器、功率開關管等非線性設備，它會導致引入電網的諧波電流增加，影響電網的供電質量。目前，很少有無線電源同時考慮減少諧波對電網的影響LED 照明等成套係統報告。因此，本文提供了一套諧波補償功能LED 無線驅動方案。這個方案很方便LED 在靈活安裝的同時，根據采光反饋進行調整LED 亮度合適。這些是對的LED 的普及，提高供電安全性和可靠性，高效節能將非常有益。

1 係統的總體設計

本係統主要包括：無線電源模塊、恒流驅動源模塊、有源電源濾波器（APF）係統的總體框架如1 所示。其中，逆變裝置和整流濾波器2 構成無線電源模塊；正激變電路和整流濾波器3 構成恒流源驅動模塊。MCU 輸出電流通過光電池收集反饋調節，使輸出穩壓恒流。APF無線驅動模塊注入電網的電流諧波通過主控製器輸出電流抵消，以改善輸入端電能質量。

2 係統電路設計

2.1 設計無線供電係統

無線電源係統由控製端、發射端和負載整流電路組成，通過電磁耦合（近距離傳輸）和電磁共振（遠距離傳輸）實現無線電源，如2 所示。

發射器主要由逆變器和傳輸通道組成。逆變器負責直流電（DC）轉化為交流電（AC）該裝置由逆變橋、控製邏輯和濾波電路組成。近距離逆變頻率為2000~500 kHz，通過電磁耦合傳輸和使用U 形鬆耦合鐵氧體磁芯隔離實現無線供電，如3。

遠程逆變頻率為1 MHz，通過電磁共振傳輸，空心變壓器耦合，將初級和次級纏繞在圓柱體上作為傳輸介質，實現遠程電能傳輸，如4 所示。

該係統通過智能切換傳輸實現穩定高效的傳輸電能。初級等效電阻與二次等效距離的關係如5，z 為阻抗，L 距離，隻有在L0 位置等效阻抗最小。根據這一原理，當接收距離遠離時L0 通過霍爾電流傳感器采集主輸入電流大小，判斷模式切換時，阻抗增大，初級電流減小。

2.2 恒流源電路

主要由恒流源係統組成DC/DC 正激變換電路和MCU 控製電路組成。正激變換電路為LED 恒流驅動源，如6。逆變器通過整流濾波輸出芯片L7824ACV 作穩壓，為DC/DC 提供變換電路 24 V 輸入。該結構的恒流源具有高精度輸出的特點，其輸出功率取決於變壓器參數的選擇，一般可達32 W 以上，滿足大多數人LED 照明應用場合的功率要求。

該電路采用TL494 作為恒流控製芯片，開關頻率fosc由式fosc=1.1/（RTCT）設置，通過電位器R4 調整死區時間，其電流輸出誤差可為1%。 中，RS 電流取樣電阻； R3 用於限製最大輸出電壓的反饋電壓采樣電阻。當輸出電流發生變化時，引腳2(1)IN-）通過TL494 內部誤差放大比較後改變PWM 驅動信號占空比，實現輸出電流的負反饋調整。單片機通過A/D 輸出後收集光電池電壓PWM 輸出電流的大小由低通濾波器變成與占空比成正比的基準電壓，實現自動調節LED 發光強度的目的是隔離和增強驅動力。R2 基準電壓與輸出電流的比例關係可以改變。L1、D3 磁泄繞組，為防止變壓器初級線圈磁飽和，在開關管關閉期間為初級線圈提供磁複位。TL494 驅動能力有限，通過三極管推拉輸出增加TL494 驅動能力。

表1 為以輸出16 W 為例的DC/DC 實物測試結果證明了恒流源能夠實現高效、高精度的電流輸出。

2.3 諧波補償係統

2.3.1 係統硬件結構

諧波補償係統的硬件主要是有源電力濾波器（APF）完成，結構如7 所示。本文采用TMS320F2812型號的數字信號處理器（DSP）作為核心控製和信號處理單元。調節電路主要包括電流/電壓傳感器信號放大、整流和抗混疊濾波。電流傳感器1采樣負載端三相電流，通過信號調節電路輸入DSP 經A/D 采集後處理諧波電流提取算法和控製算法，通過電流傳感器2，驅動逆變器抵消諧波電流 反饋調整采樣輸出的補償電流。逆變器直流母線電壓由霍爾電壓傳感器變換提供DSP 的內部A/D 采集，通過算法控製其直流側電容電壓的穩定性。三相電壓信號的過零點作為過零觸發信號，作為每個周期軟件處理的清零和起始信號。

2.3.2 諧波電流提取算法

1)三相瞬時無功功率原理

該補償係統的軟件部分主要包括諧波電流提取算法，采用常用的三相瞬時無功率理論為ip-iq 算法)。該檢測方法通過轉移矩陣分解三相電流和基於該理論的三相電流ip 和iq 電流分量有機結合，三相電流諧波和無功電流可以作為出發點分別獲得，其表達式為：

通過低通濾波器（LPF）由於相應基波電流的重量可以分離，ipf，iqf，基波可以分量iaf，ibf，icf 因此，可以轉換ipf，iqf，三相電流可以通過反轉換獲得iaf，ibf，icf 即：

當需要同時檢測諧波和無功電流時，隻需忽略計算ip的通道，由ipf 計算被檢測電流的基波有功分量iapf ，ibpf ，icpf，即：

將ia，ib，ic 與iapf，ibpf，icpf 相減，即可得出ia，ib，ic 諧波分量波和基波無功分量。

2）仿真結果

文中基於DSP 編譯環境CCS3.3 假設原三相輸入電流為相位差120