谐波补偿功能LED无线驱动方案

led 近十年来，光源发展达到了新月异的水平，迅速应用于汽车、建筑、医疗、景观照明等终端市场，LED 照明比传统照明更可靠、更高效，在市场上也越来越受欢迎。LED 安装使用受输电线铺设的束缚，影响使用场合的灵活性；同时，由于LED 高频变压器、在高频变压器、功率开关管等非线性设备，它会导致引入电网的谐波电流增加，影响电网的供电质量。目前，很少有无线电源同时考虑减少谐波对电网的影响LED 照明等成套系统报告。因此，本文提供了一套谐波补偿功能LED 无线驱动方案。这个方案很方便LED 在灵活安装的同时，根据采光反馈进行调整LED 亮度合适。这些是对的LED 的普及，提高供电安全性和可靠性，高效节能将非常有益。

1 系统的总体设计

本系统主要包括：无线电源模块、恒流驱动源模块、有源电源滤波器（APF）系统的总体框架如1 所示。其中，逆变装置和整流滤波器2 构成无线电源模块；正激变电路和整流滤波器3 构成恒流源驱动模块。MCU 输出电流通过光电池收集反馈调节，使输出稳压恒流。APF无线驱动模块注入电网的电流谐波通过主控制器输出电流抵消，以改善输入端电能质量。

2 系统电路设计

2.1 设计无线供电系统

无线电源系统由控制端、发射端和负载整流电路组成，通过电磁耦合（近距离传输）和电磁共振（远距离传输）实现无线电源，如2 所示。

发射器主要由逆变器和传输通道组成。逆变器负责直流电（DC）转化为交流电（AC）该装置由逆变桥、控制逻辑和滤波电路组成。近距离逆变频率为2000~500 kHz，通过电磁耦合传输和使用U 形松耦合铁氧体磁芯隔离实现无线供电，如3。

远程逆变频率为1 MHz，通过电磁共振传输，空心变压器耦合，将初级和次级缠绕在圆柱体上作为传输介质，实现远程电能传输，如4 所示。

该系统通过智能切换传输实现稳定高效的传输电能。初级等效电阻与二次等效距离的关系如5，z 为阻抗，L 距离，只有在L0 位置等效阻抗最小。根据这一原理，当接收距离远离时L0 通过霍尔电流传感器采集主输入电流大小，判断模式切换时，阻抗增大，初级电流减小。

2.2 恒流源电路

主要由恒流源系统组成DC/DC 正激变换电路和MCU 控制电路组成。正激变换电路为LED 恒流驱动源，如6。逆变器通过整流滤波输出芯片L7824ACV 作稳压，为DC/DC 提供变换电路 24 V 输入。该结构的恒流源具有高精度输出的特点，其输出功率取决于变压器参数的选择，一般可达32 W 以上，满足大多数人LED 照明应用场合的功率要求。

该电路采用TL494 作为恒流控制芯片，开关频率fosc由式fosc=1.1/（RTCT）设置，通过电位器R4 调整死区时间，其电流输出误差可为1%。 中，RS 电流取样电阻； R3 用于限制最大输出电压的反馈电压采样电阻。当输出电流发生变化时，引脚2(1)IN-）通过TL494 内部误差放大比较后改变PWM 驱动信号占空比，实现输出电流的负反馈调整。单片机通过A/D 输出后收集光电池电压PWM 输出电流的大小由低通滤波器变成与占空比成正比的基准电压，实现自动调节LED 发光强度的目的是隔离和增强驱动力。R2 基准电压与输出电流的比例关系可以改变。L1、D3 磁泄绕组，为防止变压器初级线圈磁饱和，在开关管关闭期间为初级线圈提供磁复位。TL494 驱动能力有限，通过三极管推拉输出增加TL494 驱动能力。

表1 为以输出16 W 为例的DC/DC 实物测试结果证明了恒流源能够实现高效、高精度的电流输出。

2.3 谐波补偿系统

2.3.1 系统硬件结构

谐波补偿系统的硬件主要是有源电力滤波器（APF）完成，结构如7 所示。本文采用TMS320F2812型号的数字信号处理器（DSP）作为核心控制和信号处理单元。调节电路主要包括电流/电压传感器信号放大、整流和抗混叠滤波。电流传感器1采样负载端三相电流，通过信号调节电路输入DSP 经A/D 采集后处理谐波电流提取算法和控制算法，通过电流传感器2，驱动逆变器抵消谐波电流 反馈调整采样输出的补偿电流。逆变器直流母线电压由霍尔电压传感器变换提供DSP 的内部A/D 采集，通过算法控制其直流侧电容电压的稳定性。三相电压信号的过零点作为过零触发信号，作为每个周期软件处理的清零和起始信号。

2.3.2 谐波电流提取算法

1)三相瞬时无功功率原理

该补偿系统的软件部分主要包括谐波电流提取算法，采用常用的三相瞬时无功率理论为ip-iq 算法)。该检测方法通过转移矩阵分解三相电流和基于该理论的三相电流ip 和iq 电流分量有机结合，三相电流谐波和无功电流可以作为出发点分别获得，其表达式为：

通过低通滤波器（LPF）由于相应基波电流的重量可以分离，ipf，iqf，基波可以分量iaf，ibf，icf 因此，可以转换ipf，iqf，三相电流可以通过反转换获得iaf，ibf，icf 即：

当需要同时检测谐波和无功电流时，只需忽略计算ip的通道，由ipf 计算被检测电流的基波有功分量iapf ，ibpf ，icpf，即：

将ia，ib，ic 与iapf，ibpf，icpf 相减，即可得出ia，ib，ic 谐波分量波和基波无功分量。

2）仿真结果

文中基于DSP 编译环境CCS3.3 假设原三相输入电流为相位差120