CN101667788A - 大功率半导体照明的直流母线驱动电源系统 - Google Patents

大功率半导体照明的直流母线驱动电源系统 Download PDF

Info

Publication number
CN101667788A
CN101667788A CN200910190944A CN200910190944A CN101667788A CN 101667788 A CN101667788 A CN 101667788A CN 200910190944 A CN200910190944 A CN 200910190944A CN 200910190944 A CN200910190944 A CN 200910190944A CN 101667788 A CN101667788 A CN 101667788A
Authority
CN
China
Prior art keywords
power
module
bus
factor correction
power factor
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Pending
Application number
CN200910190944A
Other languages
English (en)
Inventor
罗全明
周雒维
卢伟国
孙明坤
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Chongqing University
Original Assignee
Chongqing University
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Chongqing University filed Critical Chongqing University
Priority to CN200910190944A priority Critical patent/CN101667788A/zh
Publication of CN101667788A publication Critical patent/CN101667788A/zh
Pending legal-status Critical Current

Links

Images

Classifications

    • Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02B—CLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES RELATED TO BUILDINGS, e.g. HOUSING, HOUSE APPLIANCES OR RELATED END-USER APPLICATIONS
    • Y02B70/00—Technologies for an efficient end-user side electric power management and consumption
    • Y02B70/10—Technologies improving the efficiency by using switched-mode power supplies [SMPS], i.e. efficient power electronics conversion e.g. power factor correction or reduction of losses in power supplies or efficient standby modes

Abstract

大功率半导体照明的直流母线驱动电源系统。该系统中的功率因数校正功能和恒流输出功能，是分别由相互独立的有源功率因数校正模块和其内部没有电解电容的恒流驱动模块来实现的。该有源功率因数校正模块的输入端连接在交流供电电网上、其输出端与直流母线连接，该恒流驱动模块的输入端连接在该直流母线上、其输出端与大功率半导体照明灯具内部的大功率LED阵列连接。在供电的电网变压与大功率半导体照明灯具的驱动电压不匹配的情况下，增加一级DC/DC变换模块连接在初级直流母线和次级直流母线之间进行降压。本发明电路相对简单，成本相对较低，有利于标准化；能整个驱动电源系统的可靠性，延长了大功率半导体照明灯具的使用寿命。

Description

大功率半导体照明的直流母线驱动电源系统
技术领域
本发明涉及大功率半导体照明的驱动电源系统。
背景技术
半导体照明光源——发光二极管(LED)具有光效高、光色全、寿命长、无污染等优点，得到了世界各国政府的高度重视，世界三大照明工业巨头——通用电气(GE)、飞利浦(Pillips)、欧司朗(Osram)也纷纷投入半导体照明产业。
在路灯照明、隧道照明，特别是将来半导体照明最重要的市场——家庭照明等大功率照明领域，半导体照明驱动电源系统必须具备功率因数校正和恒流输出的两大功能。现有的大功率半导体照明驱动电源系统(如附图1所示)，其功率因数校正和恒流输出的两大功能是由设置在同一驱动电源模块中的功率因数校正单元和恒流输出单元所构成的组合电路来实现的。该驱动电源模块的输出端与大功率半导体照明灯具内部的大功率LED阵列连接，以驱动大功率半导体照明灯具的照明。由于现有技术的驱动电源模块是由功率因数校正单元和恒流输出单元来共同构成的组合电路，于是，就产生了因须在同一驱动电源模块中解决这两个电路单元之间的匹配问题、而带来的内部电路复杂和成本增高的问题。此外，无论是有源或无源的功率因数校正技术，在同一驱动电源模块中，必须采用电解电容来存储能量，以缓冲输入输出瞬时功率之间的不平衡，而电解电容的平均无故障时间(MTBF)短，且与LED的平均无故障工作时间不匹配。于是，现有的驱动电源模块的可靠性就比较差，进而严重影响了大功率半导体照明灯具的使用寿命。
发明内容
本发明的目的在于提供一种成本相对较低、而可靠性较高的适用于大功率半导体照明的直流母线驱动电源系统。
为实现所述目的，分别提供如下两个大功率半导体照明的直流母线驱动电源系统之方案。
1.在供电的电网电压与大功率半导体照明灯具的驱动电压匹配情况下的大功率半导体照明的直流母线驱动电源系统。与现有技术相同的方面是，该驱动电源系统包括具有功率因数校正功能的功率因数校正单元和具有恒流输出功能的恒流输出单元。其改进之处是，功率因数校正单元和恒流输出单元，分别位于相互独立的有源功率因数校正模块和内部没有电解电容的恒流驱动模块中。有源功率因数校正模块的输入端连接在交流供电电网上，其输出端与直流母线连接；恒流驱动模块的输入端连接在该直流母线上，其输出端与大功率半导体照明灯具内部的大功率LED阵列连接。
2.在供电的电网电压与大功率半导体照明灯具的驱动电压不匹配情况下的大功率半导体照明的直流母线驱动电源系统。与现有技术相同的方面是，该驱动电源系统包括具有功率因数校正功能的功率因数校正单元和具有恒流输出功能的恒流输出单元。其改进之处是，功率因数校正单元和恒流输出单元，分别位于相互独立的有源功率因数校正模块和内部没有电解电容的恒流驱动模块中。有源功率因数校正模块的输入端连接在交流供电电网上，其输出端与初级直流母线连接；有一个或多个DC/DC变换模块的输入端连接在初级直流母线上，该DC/DC变换模块的输出端与次级直流母线连接；恒流驱动模块的输入端连接在次级直流母线上，其输出端与大功率半导体照明灯具内部的大功率LED阵列连接。
从上述两个方案中可以看出，本发明是把现有技术中被设置于同一驱动电源模块中，以实现功率因数校正功能和恒流输出功能，而由功率因数校正单元和恒流输出单元来共同构成组合电路，用分布设置方式而改成在相互独立的有源功率因数校正模块和恒流驱动模块中；并在有源功率因数校正模块和恒流驱动模块之间，增设了直流母线(或者初级直流母线、DC/DC变换模块和次级直流母线)。这样一来，在这两个模块之间就能够根据大功率半导体照明电路的实际需要，在数量上，在串联、并联或串并混联的连接关系上进行多种搭配，也即无须再于各模块的内部电路中去解决所述的两大功能的匹配问题。单独设置的有源功率因数校正模块，其功率因数可达0.95以上，功率等级比恒流驱动模块的功率等级大得多，一个有源功率因数校正模块可以带多个恒流驱动模块。由于功率因数校正功能集中由有源功率因数校正模块实现，各恒流驱动模块只需实现恒流输出功能即可。同时，由于所述的两大功能是分别通过有源功率因数校正模块和恒流驱动模块来实现的，所以，有利于它们的标准化。因此，本发明具有实际电路相对简单，成本也就相对较低的优点。又由于直流母线的线路损耗小，且有源功率因数校正模块因与恒流驱动模块分离而位于大功率半导体照明灯具之外，维护方便，也就还进一步降低了运行成本。
另外，从本发明的恒流驱动模块是采用内部没有电解电容的恒流驱动模块可以看出，作为在大功率半导体照明中起到存储能量、以缓冲输入输出瞬时功率之间的不平衡之大容量电解电容，仅存在于有源功率因数校正模块的内部，可以通过N+1冗余设计提高其可靠性。而恒流驱动模块的输入输出瞬时功率都是直流功率，所以不需要大容量电解电容来进行功率缓冲，因此，采用内部没有电解电容的恒流驱动模块，就避免了大容量电解电容对其可靠性的不利影响，进而提高了本发明的整个驱动电源系统的可靠性，延长了大功率半导体照明灯具的使用寿命。
下面结合附图对本发明作进一步的说明。
附图说明
图1——现有的大功率半导体照明驱动电源系统原理图
图2——单相的无DC/DC变换模块的本发明系统原理图
图3——单相的有DC/DC变换模块的本发明系统原理图
图4——三相的无DC/DC变换模块的本发明系统原理图
图5——三相的有DC/DC变换模块的本发明系统原理图
具体实施方式
1.在供电的电网电压与大功率半导体照明灯具的驱动电压匹配情况下的大功率半导体照明的直流母线驱动电源系统(参考图2、图4)，它包括具有功率因数校正功能的功率因数校正单元和具有恒流输出功能的恒流输出单元。在本发明中，功率因数校正单元和恒流输出单元，分别位于相互独立的有源功率因数校正模块和内部没有电解电容的恒流驱动模块中--有源功率因数校正模块的输入端连接在交流供电电网上，其输出端与直流母线连接；恒流驱动模块的输入端连接在该直流母线上，其输出端与大功率半导体照明灯具内部的大功率LED阵列连接。在本具体实施方式中，恒流驱动模块本身既可以设置在大功率半导体照明灯具外部，也可以设置在其内部。
本领域技术人员清楚，当供电的电网电压与大功率半导体照明灯具的驱动电压匹配，在单相接入供电电网的情况下(参考图2)，选用单相的有源功率因数校正模块；在三相接入供电电网的情况下(参考图4)，选用三相的有源功率因数校正模块。根据实际供电范围和工程要求，上述两种有源功率因数校正模块可以是一个或并联的多个；接在直流母线后的恒流驱动模块也可以是一个或多个；大功率LED阵列可以为串联、并联、串并混联等多种组合形式。
运行时，单相或三相的交流电经有源功率因数校正模块后，将其直流电输送到直流母线，然后，恒流驱动模块再从直流母线获取直流电，向大功率半导体照明灯具内部的大功率LED阵列供电。
2.在供电的电网电压与大功率半导体照明灯具的驱动电压不匹配情况下的大功率半导体照明的直流母线驱动电源系统(参考图3、图5)，它包括具有功率因数校正功能的功率因数校正单元和具有恒流输出功能的恒流输出单元。本发明中，功率因数校正单元和恒流输出单元，分别位于相互独立的有源功率因数校正模块和内部没有电解电容的恒流驱动模块中--有源功率因数校正模块的输入端连接在交流供电电网上，其输出端与初级直流母线连接；有一个或多个DC/DC变换模块的输入端连接在初级直流母线上，该DC/DC变换模块的输出端与次级直流母线连接；恒流驱动模块的输入端连接在次级直流母线上，其输出端与大功率半导体照明灯具内部的大功率LED阵列连接。在本具体实施方式中，恒流驱动模块本身即可以设置在大功率半导体照明灯具外部，也可以设置在其内部。
本领域技术人员清楚，当供电的电网电压与大功率半导体照明灯具的驱动电压不匹配，在单相接入供电电网的情况下(参考图3)，选用单相有源功率因数校正模块；在三相接入供电电网的情况下(参考图5)，选用三相有源功率因数校正模块。根据实际供电范围和工程要求，上述两种有源功率因数校正模块可以是一个或并联的多个；接在次级直流母线后的恒流驱动模块也可以是一个或多个；大功率LED阵列可以为串联、并联、串并混联等多种组合形式。
运行时，单相或三相的交流电经有源功率因数校正模块后，将其直流电输送到初级直流母线，然后，由DC/DC变换模块降压后把其直流电输送到次级直流母线，接着，恒流驱动模块再从次级直流母线获取直流电，向大功率半导体照明灯具内部的大功率LED阵列供电。
在供电电网电压与大功率半导体照明灯具的驱动电压不匹配，即不能直接运用本发明方案1那样的驱动电源系统时，不是通过常见的交流变压器来改变电网电压，而是把直流母线设置成两级、并在初级直流母线和次级直流母线之间增设一级DC/DC变换模块来进行电压调整，其优越性在于：交流变压器的工作频率低，体积大；而DC/DC变换模块内部采用的是高频变压器降压，其工作频率高，体积小。此外，高频变压器还实现了输入、输出隔离，有利于其安全可靠运行。

Claims (2)

1.大功率半导体照明的直流母线驱动电源系统，该驱动电源系统包括具有功率因数校正功能的功率因数校正单元和具有恒流输出功能的恒流输出单元，其特征在于，所述功率因数校正单元和恒流输出单元，分别位于相互独立的有源功率因数校正模块和内部没有电解电容的恒流驱动模块中；所述有源功率因数校正模块的输入端连接在交流供电电网上，其输出端与直流母线连接；所述恒流驱动模块的输入端连接在该直流母线上，其输出端与大功率半导体照明灯具内部的大功率LED阵列连接。
2.大功率半导体照明的直流母线驱动电源系统，该驱动电源系统包括具有功率因数校正功能的功率因数校正单元和具有恒流输出功能的恒流输出单元，其特征在于，所述功率因数校正单元和恒流输出单元，分别位于相互独立的有源功率因数校正模块和内部没有电解电容的恒流驱动模块中；所述有源功率因数校正模块的输入端连接在交流供电电网上，其输出端与初级直流母线连接；有一个或多个DC/DC变换模块的输入端连接在初级直流母线上，该DC/DC变换模块的输出端与次级直流母线连接；所述恒流驱动模块的输入端连接在次级直流母线上，其输出端与大功率半导体照明灯具内部的大功率LED阵列连接。
CN200910190944A 2009-09-24 2009-09-24 大功率半导体照明的直流母线驱动电源系统 Pending CN101667788A (zh)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN200910190944A CN101667788A (zh) 2009-09-24 2009-09-24 大功率半导体照明的直流母线驱动电源系统

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN200910190944A CN101667788A (zh) 2009-09-24 2009-09-24 大功率半导体照明的直流母线驱动电源系统

Publications (1)

Publication Number Publication Date
CN101667788A true CN101667788A (zh) 2010-03-10

Family

ID=41804266

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
CN200910190944A Pending CN101667788A (zh) 2009-09-24 2009-09-24 大功率半导体照明的直流母线驱动电源系统

Country Status (1)

Country Link
CN (1) CN101667788A (zh)

Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN102149239A (zh) * 2010-12-06 2011-08-10 南京航空航天大学 一种led串均流电路及控制方法
CN107071968A (zh) * 2017-03-24 2017-08-18 深圳格林绿梵生能源股份有限公司 一种多源储能直流led照明系统

Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN102149239A (zh) * 2010-12-06 2011-08-10 南京航空航天大学 一种led串均流电路及控制方法
CN102149239B (zh) * 2010-12-06 2015-06-10 南京航空航天大学 一种led串均流电路及控制方法
CN107071968A (zh) * 2017-03-24 2017-08-18 深圳格林绿梵生能源股份有限公司 一种多源储能直流led照明系统

Similar Documents

Publication Publication Date Title
CN101807862A (zh) 电路装置、改型灯以及照明系统
CN102625548A (zh) 一种多路输出大功率led恒流驱动电源
CN101951713A (zh) 电流自平衡的多路输出谐振变流器
CN104868725A (zh) 一种升压型非隔离三端口直流变换器及其控制方法
CN110601544A (zh) 基于两级变换结构的模块化组合式中压直流变换器及控制方法
CN103337968B (zh) 单级高频ac/ac变换器
CN103118460A (zh) 一种新型的多路led无源均流电路及led驱动电源
CN101861019A (zh) 一种照明用大功率led阵列的驱动电源
CN201608948U (zh) 高压直流led路灯供电系统及路灯
CN101754536A (zh) 一种为照明系统供电的供电系统和供电方法
CN102158111A (zh) 单极性组合整流式高频隔离逆变器及其控制电路
CN102548102B (zh) 一种太阳能led路灯及其供电电路
CN101667788A (zh) 大功率半导体照明的直流母线驱动电源系统
CN201893979U (zh) 一种大功率高效恒流led驱动器
CN204013246U (zh) 高频高压正弦波输出电源
CN104822211A (zh) 一种高可靠性led照明装置
CN102118895A (zh) 一种led路灯直流供电线路结构及一种路灯供电线路改造方法
CN202998002U (zh) 实现同步电机和异步电机自动切换的变频器
CN201238412Y (zh) 一种led照明灯驱动电路
CN206260106U (zh) 一种双级pfc调光驱动电路
CN2932804Y (zh) 一种节能高可靠照明系统
Gunabalan Overview of passive light emitting diode driver circuits for street lighting
CN101977468B (zh) 一种大功率led灯具供电模块
CN102083263A (zh) Led高频恒流驱动电源及基于该驱动电源的led灯
CN201995180U (zh) Led高频恒流驱动电源及基于该驱动电源的led灯

Legal Events

Date Code Title Description
C06 Publication
PB01 Publication
C10 Entry into substantive examination
SE01 Entry into force of request for substantive examination
C02 Deemed withdrawal of patent application after publication (patent law 2001)
WD01 Invention patent application deemed withdrawn after publication

Open date: 20100310