CN103248109A - 一种城市公共区域照明保障装置 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种城市公共区域照明保障装置，包括AC/DC转换模块、直流后备电源、LED灯具模组以及智能检测控制器，AC/DC转换模块的输入端与市电连接，AC/DC转换模块的输出端分别与直流后备电源和LED灯具模组的输入端相连；智能检测控制器由直流后备电源供电，其输入端与市电、AC/DC转换模块连接，其输出端分别与用于控制直流后备电源的输出端通断的第一控制开关和用于控制LED灯具模组的输入端通断的第二控制开关连接。本发明的照明保障装置减少了直流电向交流电转换的逆变环节，同时由于LED灯具使用直流电，减少逆变损耗及转换损耗，大大降低了成本，增强了系统的可靠性。

Description

一种城市公共区域照明保障装置

技术领域

本发明涉及一种城市公共区域照明保障装置。

背景技术

目前，人们对城市公共区域照明具有较高的要求，人为破坏、电力事故造成城市大面积的灭灯，会给城市安全带来很大的隐患，如何保障城市公共区域的照明系统的持续正常运行，是摆在我们面前的重要课题，也是保障城市的社会稳定和市民安全、构建和谐社会的重要任务之一。

目前市场上存在的照明安全保障装置基本以UPS或EPS作为后备电源，在市电中断后，UPS或EPS继续为灯具供电。

UPS种类较多，图1示出了一种现有的工频在线式UPS的工作原理框图，工频在线式UPS主要由整流器、逆变器、转换开关和电池四部分组成，该转换开关可为旁路开关；市电供应正常时，整流器工作，将交流电转换为直流电，一方面为逆变器提供直流电力，另一方面为电池充电，逆变器的作用是将直流电转换为稳压稳频的交流电，经过旁路开关为负载供电。当市电中断时，整流器停止工作，电池将直接为逆变器提供电力，确保逆变器正常工作，保障对负载供电的连续性。而一旦逆变器发生故障时，市电经旁路开关直接为负载供电。

附图2示出了一种现有的EPS的工作原理框图，EPS的结构与UPS基本相似，只是整流器被充电器代替，其作用也是将交流电转换为直流电，可选用大功率开关电源作为整流器，一般不再为逆变器直接提供电力，只负责对电池充电；工作方式也不相同，正常情况下，市电经旁路开关直接为负载供电。仅在市电中断或超限时，使用电池电力，由逆变器为负载供电。

现有技术的缺陷在于，由于UPS或EPS体积较大，构成相对复杂，具有较高的成本，对环境要求严苛，需要安装在专用的配电室里，这几方面因素，限制了其应用范围。

发明内容

本发明要解决的技术问题是提供一种体积小、可靠稳定、结构简单且性价比高、可工作在恶劣工作环境下的城市公共区域照明安全保障装置，以克服现有技术中存在的问题。

为了解决上述技术问题，本发明采用如下技术方案：一种城市公共区域照明保障装置，包括AC/DC转换模块、直流后备电源、LED灯具模组以及智能检测控制器，所述AC/DC转换模块的输入端与市电连接，所述AC/DC转换模块的输出端分别与直流后备电源和LED灯具模组的输入端相连；所述智能检测控制器的电源端与所述直流后备电源连接，所述智能检测控制器的输入端与市电、AC/DC转换模块连接，所述智能检测控制器的输出端分别与用于控制所述直流后备电源的输出端通断的第一控制开关和用于控制所述LED灯具模组的输入端通断的第二控制开关连接。

作为优选，所述AC/DC转换模块包括一个AC/DC转换器。

作为优选，所述直流后备电源为可充电电池。

作为优选，所述LED灯具模组包括多个并联连接的LED灯具，每个LED灯具具有相应的与之串联的保险或DC/DC稳压、限流保护电路。

作为优选，所述AC/DC转换模块的输出端与直流后备电源的正极之间通过开关和所述LED灯具相连，开关和该LED灯具并联连接，该LED灯具的正极连接该直流后备电源的正极。

作为优选，为增加容量或实现冗余的需要，所述AC/DC转换模块包括多个并联的AC/DC转换器。

作为优选，所述多个AC/DC转换器中的其中一个AC/DC转换器的输出端并联在一起，构成直流母线，每个所述LED灯具通过相应的保险或DC/DC稳压、限流保护电路与所述直流母线相连。

作为优选，所述智能检测控制器包括充电控制模块和开灯控制模块。

本发明与现有技术相比，减少了直流电向交流电转换的逆变环节，同时由于LED灯具使用直流电，可与电池直接相连，使得在电池供电时，不需要考虑常规UPS或EPS供电时产生的逆变损耗及为LED灯具供电时产生的交直流转换损耗，与现有技术相比，效率提高近20%，因此在保障相同延时条件下，使用本装置所需的电池容量可降为使用UPS或EPS时的80%，大大降低了成本，同时电路得以简化，提高了整个系统的平均无故障时间，增强了系统的可靠性。

附图说明

图1为现有技术的工频在线式UPS的工作原理框图；

图2为现有技术的EPS的工作原理框图；

图3为本发明的城市公共区域照明保障装置的第一实施例的电路原理框图；

图4为本发明的城市公共区域照明保障装置的第二实施例的电路原理框图；

图5为本发明的城市公共区域照明保障装置的第三实施例的电路原理框图；

图6为本发明的城市公共区域照明保障装置的第四实施例的电路原理框图；

图7为发明的城市公共区域照明保障装置的第三实施例的电路原理图。

具体实施方式

下面结合附图对本发明作进一步的说明，为简化原理图，图中所涉及的开关K1、K2在实际应用中可以是功率继电器、接触器、IGBT、功率MOS管、功率晶体管、达林顿管以及可关断晶闸管。

参见附图3，其示出了本发明的城市公共区域照明保障装置的实施例一的电路原理框图，该装置包括AC/DC转换模块、直流后备电源、LED灯具模组以及智能检测控制器（未图示）。其中，该AC/DC转换模块包括一个AC/DC转换器V1，直流后备电源包括电池G1，该AC/DC转换器V1的输入端连接市电，输出端与电池G1的正极相连，并通过开关K2与LED发光模块相连并对其进行供电，该电池G1的负极接地；LED灯具模组包括多个并联连接的发光二极管H1,H2…Hn，每个LED灯具具有一个与之串联的保险F1，F2…Fn。保险F1，F2…Fn可以为限流电阻。智能检测控制器由电池供电，它与市电输入端相连，以检测市电的状态，当内部时钟到达开灯时间或接收到远程开灯信号时，控制开关K2闭合，实现开灯控制。在市电正常工作的情况下，市电经AC/DC转换器V1转换为直流电，为LED灯具模组供电，同时提供电能给电池G1，为电池充电；一旦市电中断，LED灯具模组将由电池G1供电，并发送相关信息给智能检测控制器的控制中心。当市电恢复后，灯具由AC/DC转换器V1供电，同时电池G1结束放电过程，系统对电池G1进行充电；上述过程的实现及开关灯的管理均是通过智能检测控制器在本地或远程实现。

在第一实施例中，如图3所示，电池G1的正极直接与AC/DC转换器V1的输出端连接，市电正常时，V1直接为LED灯具供电，同时，对电池G1进行浮充。在市电中断时，由于电池G1与母线相连，电池会直接为LED灯具供电，当放电到截止电压时，如果市电仍未恢复，智能检测控制器将发出控制信号，断开控制开关K2，以保障电池不会因过放电而损坏。但在此设计中，由于电池直接与直流母线连接，因此只要市电正常，V1就会对电池G1充电，而电池的充放电是受环境影响的，尤其是低温情况下，不应对电池充电。所以此方案不适合应用于户外型设备。但可应用于温度变化相对较小的室内环境。

为了应用于温度变化较大的室外环境，参见附图4，其示出了本发明的城市公共区域照明保障装置的第二实施例的电路原理框图，其与第一实施例类似，不同之处在于：在AC/DC转换器V1的输出端与电池G1的正极之间通过开关K1和二极管D1相连，开关K1和二极管D1并联连接，一端连接电池G1的正极，一端连接AC/DC转换器V1的输出端。通过这种设置，可以控制电池的充电，即采取加热或强制风冷手段，使电池的环境温度达到充电条件时，闭合开关K1，对电池充电。二极管D1的作用是防止直流母线电流反灌到电池。在市电存在时，电池G1的正极与AC/DC转换器V1的输出端的电位相同，电池G1将不会放电，只有在市电中断后，V1停止工作，电池电力通过单向导通的二极管流向LED灯具，从而实现不间断供电。这样，即可保障对环境要求很高的电池在户外环境中的应用。其中，智能检测控制器控制开关K2，以实现LED灯具的点亮与熄灭。

参见附图5，其示出了本发明的城市公共区域照明保障装置的第三实施例的电路原理框图，与第二实施例类似，不同之处在于本实施例中，AC/DC转换模块包括灯具模组多个并联连接的AC/DC转换器V1-Vn。其作用可分为功率并联和冗余并联。功率并联指的是将多个转换器并联，以增大转换模块的功率。冗余并联是指将多个转换器并联在一起，当一个或两个转换器故障时，其它转换器均分电流，保障在1个或2个转换器退出工作的情况下，系统仍能正常工作。这样的拓扑结构被称为n+1冗余或n+2冗余系统。此实施案例涵盖功率并联和冗余并联系统。

参见附图6，其示出了本发明的城市公共区域照明保障装置的第四实施例的电路原理框图，该装置包括AC/DC转换模块、直流后备电源、LED灯具模组以及智能检测控制器（未图示），其中AC/DC转换模块包括多个AC/DC转换器V0,V1,V2…Vn，LED灯具模组包括多个发光二极管H1,H2…Hn，每个LED灯具具有一个与之串联的保险F1，F2…Fn；该直流后备电源为电池G1。所述AC/DC转换器V0,V1,V2…Vn的输入端通过开关K1与市电连接，其中转换器V1,V2…Vn中的每一个的输出端均连接相应的保险F1，F2…Fn的第一端，保险F1，F2…Fn的第二端连接相应的LED灯具H1,H2…Hn；同时转换器V1,V2…Vn中的每一个的输出端均通过一个相应的二极管D1，D2…Dn连接到AC/DC转换器V0的输出端，其中，二极管D1，D2…Dn的正极连接AC/DC转换器V0的输出端，二极管D1，D2…Dn中的每一个的负极连接至相应的AC/DC转换器V1,V2…Vn的输出端；该二极管D1，D2…Dn中的每一个的正极以及AC/DC转换器V0的输出端通过开关K2与电池G1的正极相连，电池G1的负极与所有电源负极相连。

在该实施例中，当内部时钟到达开灯时间或接收到远程开灯信号时，如果市电正常，控制开关K1闭合，AC/DC转换器V1,V2…Vn通过保险F1，F2…Fn为LED灯具H1,H2…Hn供电，使LED灯具点亮。如果此时无市电，控制开关K2闭合,电池电流流经D1,D2…Dn及保险F1，F2…Fn为LED灯具H1,H2…Hn供电，使LED灯具点亮。在市电正常时，若温度等条件不具备，K2保持断开状态，不对电池进行充电。

需要指出的是：上述过程的实现及开关灯的管理均是通过智能检测控制器在本地或远程实现；K2的吸合是与环境温度相关的，如果电池箱内的温度高于40摄氏度或低于0摄氏度，且市电正常，K2将不会吸合，直到通过电池箱内温度调节设施调节，使温度达到正常范围，K2才会吸合；在无市电的情况下，K2可通过智能检测控制器控制吸合，在无市电的情况紧急开灯（电池充电时温度超差严重影响电池寿命，放电时影响相对较小，可在开灯的同时启动温度调节设施，逐步达到电池使用的温度条件）。

参见附图7，示出了本发明专利的典型接线原理图，与其它原理图相比，更加具体，参见附图7，示出了本发明专利的城市公共区域照明保障装置的第五实施例的典型原理图，包括AC/DC转换模块、直流后备电源、DC/DC转换器、LED灯具模块及智能检测控制器，该AC/DC转换模块包括V1和V2，该直流后备电源为电池U2，DC/DC转换器包括V3及对各个LED灯具模块进行稳压限流保护的DC/DC转换器T1~Tn，LED灯具模块包括多个并联的LED,智能检测控制器检测试点的输入状态，并控制V3是否对电池进行充电，以及控制其它DC/DC转换器T1~Tn是否开始是否开始工作，从而实现开关灯的控制。与以上实施例不同，第五实施例中，可选用本地控制或远程控制。所述智能检测控制器由直流后备电源供电，分别与市电、AC/DC转换模块及各DC/DC转换器相连，用于检测市电及各模块的工作状态，并根据实际需要启动相应DC/DC转换器，实现对电池充电及和开关灯的管理。

当然，以上所述是本发明的优选实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理的前提下，还可以做出若干改进和润饰，这些改进和润饰也视为本发明的保护范围。

Claims (8)

1.一种城市公共区域照明保障装置，其特征在于，包括AC/DC转换模块、直流后备电源、LED灯具模组以及智能检测控制器，所述AC/DC转换模块的输入端与市电连接，所述AC/DC转换模块的输出端分别与直流后备电源和LED灯具模组的输入端相连；所述智能检测控制器的电源端与所述直流后备电源连接，所述智能检测控制器的输入端与市电、AC/DC转换模块连接，所述智能检测控制器的输出端分别与用于控制所述直流后备电源的输出端通断的第一控制开关和用于控制所述LED灯具模组的输入端通断的第二控制开关连接。

2.根据权利要求1所述的照明保障装置，其特征在于，所述AC/DC转换模块包括一个AC/DC转换器。

3.根据权利要求1所述的照明保障装置，其特征在于，所述直流后备电源为可充电电池。

4.根据权利要求1所述的照明保障装置，其特征在于，所述LED灯具模组包括多个并联连接LED灯具，每个所述LED灯具具有相应的与之串联的保险或DC/DC稳压、限流保护电路。

5.根据权利要求4所述的照明保障装置，其特征在于，所述AC/DC转换模块的输出端与直流后备电源的正极之间通过开关和LED灯具相连，所述开关和所述LED灯具并联连接，所述LED灯具的正极连接所述直流后备电源的正极。

6.根据权利要求4所述的照明保障装置，其特征在于，所述AC/DC转换模块包括多个并联的AC/DC转换器。

7.根据权利要求6所述的照明保障装置，其特征在于，所述多个AC/DC转换器的输出端并联在一起，构成直流母线，每个所述LED灯具通过保险或DC/DC稳压、限流保护电路与所述直流母线相连。

8.根据权利要求1所述的照明保障装置，其特征在于，所述智能检测控制器包括充电控制模块和开灯控制模块。

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