汽车前照灯Buck转换器控制分析

现代汽车照明系统中照明强度需要实现随环境而快速变化，因此照明系统的供电功率也要相应变化，需要镇流器对照明系统提供瞬间高压并限流。镇流器工作时，始终有电流通过，所以容易产生振动。基于此，对含Buck转换器的镇流器进行控制设计，实现汽车照明系统在不同功率要求下保持一个稳定的电流水平。

汽车前照灯照明系统中常用类型包括卤素灯、高强度气体放电灯及LED灯。其中，LED灯的亮度较低，但其达到最大亮度仅需1/ 1000000s，使用寿命较长,约为15000h。LED灯产生的灯光色温与日光接近，降低了驾驶员的视觉疲劳。提出了基于LED灯的含Buck转换器的镇流器控制策略。单个LED灯的功率只有1W，不能直接用于汽车前照灯的照明系统，常将一系列LED灯进行排列以提高光通量。由于Buck转换器具有高效率和输出电压始终小于电压源输入电压这一特性，使其被广泛用在LED灯镇流器中。Buck转换器的工作模式分为电感电流连续模式和电感电流断续模式两种，其设计基于电感电流连续模式，设计时考虑了该模式下有一个小的输出波纹电流和电压。重点讨论Buck转换器的控制设计，将控制目标设定为输出电流和输出电压与参考值之差，即误差模型。该控制策略需要做出两点假设：①假设电感电流的动态变化相比电容电压变化迅速，因此基于时间尺度分离原则，控制策略的设计分为内电流环和外电压环两个回路设计；②假设电感、电容和电阻都是未知的常数。利用一个线性模型表示源电压并设计相关阈值，进行相关控制算法的设计。对该控制策略进行验证的结果表明，所提出的控制策略可以保持功率变化稳定，随前照灯光照强度变化的响应时间也足够快。

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

编译：王祥