CN102045925B - 一种led集中式直流供电系统及其运行方法 - Google Patents

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Abstract

本发明提供一种LED集中式直流供电系统及其运行方法。所述系统包括三相输入接口、电源输出接口、N+1个三相PWM整流电源模块、N个负载模块和电源管理模块；所述方法通过电源管理模块采集正负输出母线上的输出电压电流、三相输入端的电压电流以及三相PWM整流电源模块的控制信号和输出，并调节三相PWM整流电源模块的占空比，通过PWM整流电源直接将电网工频交流变成可调的直流电压，输出功率可达几十千瓦~几百千瓦或更大，直接供给整条线路上的LED。本发明所述的一种LED集中式直流供电系统，由电源管理模块控制，实现系统故障或维护时冗余电源的切除或并入，以及对LED的监控。

Description

一种LED集中式直流供电系统及其运行方法
技术领域
本发明涉及一种LED集中式直流供电系统的技术领域，具体涉及一种LED集中式直流供电系统及其运行方法。
背景技术
目前广泛采用的LED驱动都是采用几百瓦以下的电源，且每套LED灯具集成了一个独立的电源和一个LED灯，如图1所示。这种供电方式带来以下问题：一是灯具设计要考虑电源的位置和散热，体积大、灯具设计受到电源限制，且成本提高；二是电源一旦损坏，整个灯具同时报废，成本高、寿命短；三是多个LED的统一调光控制不易实现。
针对以上的不足，本发明克服了以上的问题，发明了一种LED集中式直流供电系统。
发明内容
本发明的目的在于克服现有技术存在的上述不足，提供一种LED集中式直流供电系统及其运行方法。本发明适用于LED路灯等系统，能够取代传统的单灯单供电的形式，实现将LED灯同电源分开，通过集中式机房对LED灯集中供电，另外本发明还通过N+1冗余方式实现供电，由电源管理模块控制，实现系统故障或维护时冗余电源的切除或并入，以及对LED的监控。具有节省成本，电源维修和电源管理方便等优势。本发明通过如下技术方案实现。
一种LED集中式直流供电系统，包括：三相输入接口，电源输出接口，N+1个三相PWM整流电源模块，N个负载模块，和用于对电源输入输出进行检测并调节三相PWM整流电源模块占空比的电源管理模块；每个三相PWM整流电源模块均具有三相输入端，所有三相输入端分别与所述三相输入接口连接；所述电源输出接口具有正输出母线和负输出母线，每个三相PWM整流电源模块均具有与所述正输出母线连接的正输出端和与所述负输出母线连接的负输出端；N个负载模块分别并接在正输出母线和负输出母线之间，所述电源管理模块分别与每个三相PWM整流电源模块连接，N为自然数。 
上述的一种LED集中式直流供电系统，所述三相输入接口的输入相电压为90V~264V。
上述的一种LED集中式直流供电系统，每个三相PWM整流电源模块包含三相PWM整流电路，与三相PWM整流电源模块连接的电源管理模块对三相PWM整流电源模块进行PWM调节，实现输出可调。
上述的一种LED集中式直流供电系统，每个负载模块包括串联的恒流模块和LED灯组，负载模块的正极接正输出母线，LED灯组的阴极即负载模块的负极接负输出母线。
上述的一种LED集中式直流供电系统，所述电源管理模块包括数据采集模块、控制模块和电脑。
上述的一种LED集中式直流供电系统，所述N+1个三相PWM整流电源模块和电源管理模块构成供电设备，供电设备安放于该设备所要供电的所有LED灯组的线路中间。
上述一种LED集中式直流供电系统的运行方法，包括：数据采集模块采集正输出母线和负输出母线上的输出电压电流、三相PWM整流电源模块的三相输入端的输入电压电流以及三相PWM整流电源模块的占空比和输出，再将数据传送给电脑进行数据处理，当正负母线输出电压电流过高或者过低的时候，通过控制模块调节三相PWM整流电源模块的占空比来将正负母线输出电压电流稳定在正常工作状态；当三相输入电压电流出现过高或者过低的时候，通过调节三相PWM整流电源模块的占空比来实现对电源的保护；并将电源的各种参数数据显示在电脑上。
上述的运行方法中，还可以根据电脑上显示数据以及综合天气情况和路面情况来调节三相PWM整流电源模块的占空比，从而调节LED灯组的亮度，实现节能。
与现有技术相比，本发明具有如下优点和效果：
在同功率条件下，比现有的每个LED灯中集成一个电源的灯具，成本降低。其中将电源与LED灯分离，使得灯具体积大大减小，灯具设计更加灵活，并且可以避免当电源寿命比LED灯短时造成的整套灯具的浪费；另外电源与LED灯的分离还使得LED灯的散热空间变大，延长了LED灯的寿命。
其中三相输入接口（Ua、Ub、Uc），输入相电压在90V~264V中各种等级均可适用，三相PWM整流电源模块输出电压可控，适用于各种电压等级的LED灯组。电源输出接口包括正负母线（+、-）。
N+1个三相PWM整流电源模块，实现N+1个电源冗余供电，使得整个LED系统十分可靠，使得电源维护十分方便；每个模块都有三相输入端，分别从上至下对应连接到三相输入接口（Ua、Ub、Uc）上； N+1个三相PWM整流电源模块，每个模块都有正（+）负（-）输出端口，分别对应连接到输出母线的正负极；每个三相PWM整流电源模块，内部包含三相PWM整流，可以通过对该模块进行PWM调节，实现输出可调，且提出LED电源主电路中采用PWM三相整流电路，使得功率因数较高。
将供电设备安放于所要供电的LED线路中间，可有效控制线损，线耗小。
总的来说，本发明具有如下优点和效果：目前广泛采用的LED驱动都是采用几百瓦以下的电源，且每套LED灯具集成了一个独立的电源和一个LED灯，如图1所示。这种供电方式带来以下问题：一是灯具设计要考虑电源的位置和散热，体积大、灯具设计受到电源限制，且成本提高；二是电源一旦损坏，整个灯具同时报废，成本高、寿命短；三多个LED的统一调光控制不易实现，而本发明解决了上述的问题，它直接通过PWM整流将电网工频交流变成可调的直流，输出功率可达几十千瓦，供给整条线路上的LED。
附图说明
图1是传统的单灯单供电方式的LED灯具框图。
图2是本发明具体实施方式中一种LED集中式直流供电系统的框架示意图。
图3是图2所示的PWM三相整流模块的PWM三相整流电路图。 
具体实施方式
以下结合附图对本发明的具体实施作进一步描述，但本发明的实施和保护范围不限于此。
如图2，本发明提供一种LED集中式直流供电系统。包括：三相输入接口；电源输出接口；N+1个三相PWM整流电源模块；N个负载模块；对整个系统进行实时监控的电源管理模块。每个三相PWM整流电源模块均具有三相输入端，所有三相输入端分别与所述三相输入接口连接；所述电源输出接口具有正输出母线和负输出母线，每个三相PWM整流电源模块均具有与所述正输出母线连接的正输出端和与所述负输出母线连接的负输出端；N个负载模块分别并接在正输出母线和负输出母线之间，所述电源管理模块分别与每个三相PWM整流电源模块连接，N为自然数。
本LED集中式直流供电系统，它通过PWM整流电源直接将电网工频交流变成可调的直流电压，输出功率可达几十千瓦~几百千瓦或更大，直接供给整条线路上的LED。本发明所述的一种LED集中式直流供电系统，由电源管理模块控制，实现系统故障或维护时冗余电源的切除或并入，以及对LED的监控。
如图，其中三相输入接口（Ua、Ub、Uc），输入相电压在90V~264V中各种等级均可适用，三相PWM整流电源模块输出电压可控，适用于各种电压等级的LED灯组。电源输出接口包括正负母线（+、-）。N+1个三相PWM整流电源模块实现N+1个电源冗余供电，使得整个LED系统十分可靠，使得电源维护十分方便；每个模块都有三相输入端，分别从上至下对应连接到三相输入接口（Ua、Ub、Uc）上； N+1个三相PWM整流电源模块，每个模块都有正（+）负（-）输出端口，分别对应连接到输出母线的正负极；每个三相PWM整流电源模块，内部包含三相PWM整流，可以通过对该模块进行PWM调节，实现输出可调，且提出LED电源主电路中采用三相PWM整流电源模块路，使得功率因数较高。
N个负载模块，分别对应并联于正负母线（+、-）；每个负载模块包括串联的恒流模块和LED灯组，其中负载模块中离LED灯组的阴极接近的一端为负极，接于负母线，离LED灯组阳极接近的一端为阳极，接于阳极；其中的恒流模块可以是任意成熟的电路，如Supertex公司的HV9910、 HV9912等芯片，每组LED只需一个恒流控制模快，实现恒流运行。
提出集中式电源便于实现电源管理。包括数据采集和控制模块，一台电脑以及控制软件，通过数据采集正负输出母线上的输出电压电流、三相输入端的电压电流以及三相PWM整流电源模块的控制信号和输出。通过后台数据处理后，发出控制信号给三相PWM整流电源模块，从而调节输出电压和电流。当检测到的三相输入电压过低或者过高的时候（不在预设范围内），通过调节三相PWM整流电源模块的占空比为零，禁止其工作并发出警报信号；当检测到的三相输入电压电流过高的时候，通过调节三相PWM整流电源模块的占空比为零，发出警报信号；当检测到正负输出母线上的输出电压电流超出一定值时，降低三相PWM整流电源模块的占空比（控制量），从而保证负载正常供电，必要时发出警报信号，提醒工作人员注意；另外，根据天气情况以及路面情况，工作人员可以调节三相PWM整流电源模块的占空比，使得LED灯组的亮度不至于过亮而造成浪费，从而达到节能的效果。 
提出将集中供电设备安放于所要供电的LED线路中间，可有效控制线损，线耗小。
图3给出了本发明的LED集中式供电机柜的三相PWM整流电源模块电路图，图中Ua、Ub、Uc为其三相输入端，VT1、VT2、VT3、VT4、VT5、VT6为三相PWM整流电源模块的六个控制开关管，六个开关管共同构成了一个三相桥式电路，三相输入端分别接于三个桥臂的重点，共同形成一个三相PWM整流电源模块。 
如上即可较好的实现本发明，本发明所述的LED集中式直流供电系统，通过PWM整流电源直接将电网工频交流变成可调的直流电压，输出功率可达几十千瓦~几百千瓦或更大，直接供给整条线路上的LED。

Claims (10)

1.一种LED集中式直流供电系统，其特征在于包括：三相输入接口，电源输出接口，N+1个三相PWM整流电源模块，N个负载模块，和用于对电源输入输出进行检测并调节三相PWM整流电源模块占空比的电源管理模块；每个三相PWM整流电源模块均具有三相输入端，所有三相输入端分别与所述三相输入接口连接；所述电源输出接口具有正输出母线和负输出母线，每个三相PWM整流电源模块均具有与所述正输出母线连接的正输出端和与所述负输出母线连接的负输出端；N个负载模块分别并接在正输出母线和负输出母线之间，所述电源管理模块分别与每个三相PWM整流电源模块连接，N为自然数且不为0。
2.根据权利要求1所述的一种LED集中式直流供电系统，其特征在于所述三相输入接口的输入相电压为90V~264V。
3.根据权利要求1所述的一种LED集中式直流供电系统，其特征在于每个三相PWM整流电源模块包含三相PWM整流电路，与三相PWM整流电源模块连接的电源管理模块对三相PWM整流电源模块进行PWM调节，实现输出可调。
4.根据权利要求1所述的一种LED集中式直流供电系统，其特征在于每个负载模块包括串联的恒流模块和LED灯组，负载模块的正极接正输出母线，LED灯组的阴极即负载模块的负极接负输出母线。
5..根据权利要求1~4任一项所述的一种LED集中式直流供电系统，其特征在于所述电源管理模块包括数据采集模块、控制模块和电脑。
6.根据权利要求5所述的一种LED集中式直流供电系统，其特征在于所述N+1个三相PWM整流电源模块和电源管理模块构成供电设备，供电设备安放于该设备所要供电的所有LED灯组的线路中间。
7.权利要求5所述一种LED集中式直流供电系统的运行方法，其特征在于包括：数据采集模块采集正输出母线和负输出母线上的输出电压电流、三相PWM整流电源模块的三相输入端的输入电压电流以及三相PWM整流电源模块的占空比和输出，再将数据传送给电脑进行数据处理，当正负母线输出电压电流过高或者过低的时候，通过控制模块调节三相PWM整流电源模块的占空比来将正负母线输出电压电流稳定在正常工作状态；当三相输入电压电流出现过高或者过低的时候，通过调节三相PWM整流电源模块的占空比来实现对电源的保护；并将电源的各种参数数据显示在电脑上。
8.根据权利要求7所述的运行方法，其特征在于当检测到的三相输入电压过低或者过高的时候，通过调节三相PWM整流电源模块的占空比为零，禁止其工作并发出警报信号。
9.根据权利要求7所述的运行方法，其特征在于当检测到正负输出母线上的输出电压电流超出一定值时，降低三相PWM整流电源模块的占空比。
10.根据权利要求7所述的运行方法，其特征在于还根据电脑上显示数据以及综合天气情况和路面情况来调节三相PWM整流电源模块的占空比，从而调节LED灯组的亮度。
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