[发明专利]太阳能LED照明系统的恒流滑模变结构控制方法有效
申请号: | 200810222812.5 | 申请日: | 2008-09-19 |
公开(公告)号: | CN101363586A | 公开(公告)日: | 2009-02-11 |
发明(设计)人: | 冯博;赵争鸣;陈剑;袁立强;张颖超 | 申请(专利权)人: | 清华大学 |
主分类号: | F21S9/03 | 分类号: | F21S9/03;F21V23/00;H05B37/02;F21Y101/02 |
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摘要: | |||
搜索关键词: | 太阳能 led 照明 系统 恒流滑模变 结构 控制 方法 | ||
1.太阳能LED照明系统的恒流滑模变结构控制方法,其特征在于,所述方法依次含有以下步骤:
步骤(1),设计一个用于LED照明的Boost主电路,
所述Boost主电路含有:蓄电池E、电感L、电容C、二极管D、MOSFET开关S、第一电流传感器、第二电流传感器、电压传感器、LED以及用于测量所述LED环境温度的温度传感器,其中:
所述蓄电池E的正极依次串接所述电感L、第一电流传感器、二极管D、第二电流传感器和LED后返回该蓄电池负极,直接地构成一个所述Boost主电路的主回路,所述电容C直接连接于所述第二电流传感器和LED的负极之间,所述MOSFET开关S直接连接于所述二极管正极和电容C之间;
所述电压传感器输出所述蓄电池的端电压Ein信号;
所述第一电流传感器输出电感电流iL信号;
所述第二电流传感器输出流过所述LED的电流信号;
所述温度传感器输出所述LED的环境温度T;
步骤(2),在DSP控制器中设立以下模块:按LED的不同环境温度段进行分段恒流控制用的SCC模块、滑模面计算模块、饱和函数模块、控制模块以及脉宽调制模块,其中:
所述SCC模块,设有LED环境温度与LED电流参考值Iref的映射表,输入是环境温度,输出是LED电流参考值Iref;
所述滑模面计算模块,输入以下参数:所述LED的电流iLED、所述Boost主电路中与蓄电池串接电感L上的电流iL、所述蓄电池的端电压Ein,以及所述LED电流参考值Iref,输出是所述滑模面切换函数s(X):
其中:b0=0.0003,b1=0.0023
y=iLED(v0,T),v0为LED的端电压,
s(X)为滑模面切换函数,所述饱和函数模块,设有一饱和函数,输入是所述滑模面切换函数s(X),输出为s,
当s(X)>0时,0<s<1
当s(X)<0时,-1<s<0
所述控制模块,输入是所述参数s,输出是控制函数u,其采用的形式如下:
而所述饱和函数
其中:sign(s)为符号判断函数
步骤(3),依次按以下步骤对通过所述LED的电流进行滑模变结构控制:
步骤(3.1),所述电压传感器、温度传感器各自分别向所述SCC模块输入所述蓄电池的端电压Ein和LED环境温度T,输出所述LED电流参考值Iref;
步骤(3.2),所述SCC模块、电压传感器、第一电流传感器、第二电流传感器各自分别向所述滑模面计算模块输出所述LED电流参考值Iref、蓄电池端电压Ein、电感电流iL和LED电流iLED,计算出滑模面切换函数s(X);
步骤(3.3),所述滑模面计算模块向所述饱和函数模块输出滑模面切换函数s(X),X为所述T、v0组成的二维参数,所述饱和函数模块向所述控制模块输出参数s;
步骤(3.4),所述控制模块在收到所述参数s后输出控制函数u;
步骤(3.5),把控制函数u输入到PWM脉宽调制模块,与预设的锯齿波比较,产生步骤(3.4)所述的对于MOSFET开关S的开关信号;
当所述LED的环境温度升高,系统通过SCC模块降低电流参考值,控制LED的输入电流;当LED的环境温度降低,系统通过SCC模块适当升高电流参考值,使LED输入电流相应提高。
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