CN103945622B - 一种集中供电的高压直流led路灯系统的保护控制方法 - Google Patents

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Abstract

本发明提供一种集中供电的高压直流LED路灯系统的保护控制方法，并联的多个电源模块为若干个LED路灯供电，其包括以下步骤：步骤S1：根据工作的电源模块的数量计算额定总输出电流；步骤S2：判断电源模块的实际总输出电流是否大于额定总输出电流；若是，转入步骤S3；若否，转入步骤S4；步骤S3：控制路灯降低亮度；步骤S4：控制路灯提高亮度。本发明能够根据可用电源模块的数量，动态调整路灯亮度，使实际总输出电流始终保持在额定总输出电流之下，保证所有路灯稳定工作；不需要增加额外的备份电源模块，避免了路灯系统成本的增加；解决了部分电源模块失效时路灯亮度不一致和反复亮灭的问题，从而提高了道路照明的可靠性，延长了路灯的使用寿命。

Description

一种集中供电的高压直流LED路灯系统的保护控制方法
技术领域
本发明涉及一种路灯系统的保护控制方法，特别是涉及一种集中供电的高压直流LED路灯系统的保护控制方法。
背景技术
LED路灯具有高效率和长寿命特点，在照明应用上正逐渐推广。在智能路灯系统中，可以对LED路灯进行遥控开灯、关灯和调节亮度。集中供电的高压直流路灯系统具有供电效率高、功率因数高、市电三相负载平衡等优点。在集中供电的高压直流LED路灯系统中，一个路段的路灯使用一个电源箱集中提供高压直流电。其中，电源箱中并联安装多个电源模块。电源模块的输入为交流市电，输出为高压直流电，且输出电压约250V。在每个路灯灯杆上有DCDC电源。由于路灯供电线路很长，导线电阻会使供电电压逐渐下降。当供电电压低到一定程度时，DCDC电源不能输出足够功率，LED路灯亮度会下降；当供电电压进一步降低，DCDC电源会关机保护，LED路灯熄灭。
对于集中供电LED路灯系统来说，在部分电源模块故障时，供电能力下降。当输出功率不能满足路灯供电要求时，电源模块进入限流工作状态，保持最大输出电流，同时输出电压大幅下降。出现以电源柜为中心，距离越远的路灯亮度越低的现象，同时还有可能出现部分路灯熄灭和反复亮灭的情况。
现有技术中，对上述问题的解决方案是：安装更多电源模块，增加冗余功率，采用N+2备份或更多的备份电源模块。N+2备份方案的优点是：当2个电源模块同时故障时，电源柜的输出能力还可以保证全部路灯全功率工作；而且2个电源模块同时故障的概率比1个电源模块故障的概率低很多。
然而，N+2备份方案具有以下不足：
(1)增加了备份电源模块，导致路灯系统成本上升；
(2)不能彻底解决问题，当2个以上电源模块出现故障时，还是会出现路灯亮度不一致，部分路灯熄灭和反复亮灭的情况。
发明内容
鉴于以上所述现有技术的缺点，本发明的目的在于提供一种集中供电的高压直流LED路灯系统的保护控制方法，在不增加备份电源模块的前提下，通过控制路灯亮度，解决了部分电源模块出现故障时路灯亮度不一致和反复亮灭的问题，保证了路灯系统的稳定运行。
为实现上述目的及其他相关目的，本发明提供一种集中供电的高压直流LED路灯系统的保护控制方法，并联的多个电源模块为若干个LED路灯供电，其包括以下步骤：步骤S1：根据工作的电源模块的数量计算额定总输出电流；步骤S2：判断电源模块的实际总输出电流是否大于额定总输出电流；若是，转入步骤S3；若否，转入步骤S4；步骤S3：控制路灯降低亮度；步骤S4：控制路灯提高亮度。
根据上述的集中供电的高压直流LED路灯系统的保护控制方法，其中：步骤S3中又包括以下步骤：判断LED路灯亮度是否已达到下限；若是，路灯亮度保持不变；若否，控制路灯降低亮度。
进一步地，根据上述的集中供电的高压直流LED路灯系统的保护控制方法，其中：所述LED路灯亮度下限为20％亮度。
根据上述的集中供电的高压直流LED路灯系统的保护控制方法，其中：步骤S4中又包括以下步骤：
判断电源模块的实际总输出电流是否小于额定总输出电流的一定比例；若是，控制路灯提高亮度；若否，路灯亮度保持不变。
进一步地，根据上述的集中供电的高压直流LED路灯系统的保护控制方法，其中：所述预定比例为85％。
进一步地，根据上述的集中供电的高压直流LED路灯系统的保护控制方法，其中：当控制路灯提高亮度时，判断LED路灯亮度是否已经达到预期亮度；若是，则保持路灯亮度不变；若否，则控制路灯提高亮度。
更进一步地，根据上述的集中供电的高压直流LED路灯系统的保护控制方法，其中：所述预期亮度是手动或自动设置的路灯系统正常工作时的亮度值。
如上所述，本发明的集中供电的高压直流LED路灯系统的保护控制方法，具有以下有益效果：
(1)能够根据可用电源模块的数量，动态调整路灯亮度，使实际总输出电流始终保持在额定总输出电流之下，保证所有路灯稳定工作；
(2)不需要增加额外的备份电源模块，避免了路灯系统成本的增加；
(3)解决了部分电源模块失效时路灯亮度不一致和反复亮灭的问题，从而提高了道路照明的可靠性，延长了路灯的使用寿命，具有良好的经济效益。
附图说明
图1显示为本发明的集中供电的高压直流LED路灯系统中一个路段的结构示意图；
图2显示为本发明的集中供电的高压直流LED路灯系统的保护控制方法流程图。
元件标号说明
1电源箱
11交流配电模块
121、122.....12N电源模块
13监控单元
14直流配电模块
21、……2NLED路灯
具体实施方式
以下通过特定的具体实例说明本发明的实施方式，本领域技术人员可由本说明书所揭露的内容轻易地了解本发明的其他优点与功效。本发明还可以通过另外不同的具体实施方式加以实施或应用，本说明书中的各项细节也可以基于不同观点与应用，在没有背离本发明的精神下进行各种修饰或改变。
需要说明的是，本实施例中所提供的图示仅以示意方式说明本发明的基本构想，遂图式中仅显示与本发明中有关的组件而非按照实际实施时的组件数目、形状及尺寸绘制，其实际实施时各组件的型态、数量及比例可为一种随意的改变，且其组件布局型态也可能更为复杂。
本发明的集中供电的高压直流LED路灯系统中，包括若干个电源箱和若干个LED路灯。其中，一个路段使用一个电源箱集中供电。如图1所示，电源箱1中包括并联的多个电源模块(121、122……12N)、监控单元13、交流配电模块11和直流配电模块14。其中，交流配电模块11为并联的多个电源模块(121、122……12N)提供交流电。电源模块的输入为交流电，输出为高压直流电，且输出电压约250V。直流配电模块14将多个电源模块(121、122……12N)输出的直流电分配给相连的若干个LED路灯(21、……2N)。监控单元13用于监控多个电源模块(121、122……12N)的供电状态，以及监控各个LED路灯(21、……2N)的工作状态。
LED路灯的亮度和所消耗的功率有对应关系，亮度越高消耗的功率越大；相应的，电源模块的输出功率就越大。路灯系统运行时，其电源模块的输出电压保持稳定，输出功率和输出电流成比例关系，输出功率越大，输出电流越大。
电源箱的额定总输出电流等于正常工作的电源模块数量乘以单个电源模块的额定输出电流。当电源箱部分电源模块出现故障时，额定总输出电流会变小。此时如果出现实际输出电流大于额定输出电流的情况，就会导致路灯亮度不一致和反复亮灭。为了保证了路灯系统的稳定运行，本发明所采用的保护控制方法就逐步调低路灯亮度，降低路灯功率，使电源箱的实际输出电流降低，最终让电源箱的实际总输出电流稳定在额定总输出电流以下。
当电源箱故障排除，额定总输出电流变大。此时如果实际总输出电流小于额定总输出电流，就逐步调高路灯的亮度，使路灯恢复到正常工作状态。
参照图2，本发明的集中供电的高压直流LED路灯系统的保护控制方法包括以下步骤：
步骤S1：根据工作的电源模块的数量计算额定总输出电流；
步骤S2：判断电源模块的实际总输出电流是否大于额定总输出电流；若是，转入步骤S3；若否，转入步骤S4；
步骤S3：控制路灯降低亮度；
步骤S4：控制路灯提高亮度。
其中，步骤S3中又包括以下步骤：
判断LED路灯亮度是否已达到下限；若是，路灯亮度保持不变；若否，控制路灯降低亮度。
优选地，LED路灯亮度下限可调，其典型值为20％亮度。
步骤S4中又包括以下步骤：
判断电源模块的实际总输出电流是否小于额定总输出电流的预定比例；若是，控制路灯提高亮度；若否，路灯亮度保持不变。
优选地，预定比例的典型值为85％。
进一步地，当控制路灯提高亮度时，首先判断LED路灯亮度是否已经达到预期亮度；若是，则保持路灯亮度不变；若否，则控制路灯提高亮度。
需要说明的是，预期亮度是手动或自动设置的路灯系统正常工作时的亮度值。
在本发明的一个优选实施例中，一套典型配置的集中供电的高压直流LED路灯系统包括1台电源箱和110盏120W的LED路灯，电源箱中安装有4个电源模块。其中，单个电源模块的额定输出电流是20A，最大输出电流为22A，供电电压250V。供电线路损耗和LED路灯DCDC电源损耗合计约10％。LED路灯的最低亮度为20％亮度，最高亮度为100％亮度。当110盏LED路灯均是100％亮度时，电源箱的实际总输出电流约60A。
当2个电源模块出现故障时，能够工作的电源模块为2个，则计算出额定总输出电流为40A。而实际总输出电流为44A，超过了额定总输出电流。这时就会出现路灯亮度不一致，部分路灯熄灭，部分路灯反复亮灭的现象。此时，本发明的集中供电的高压直流LED路灯系统的保护控制方法对全部路灯发出调低亮度的控制命令。当LED路灯的亮度调为60％并稳定后，实际总输出电流下降到约36A，则全部路灯以60％亮度稳定工作。
当3个电源模块出现故障时，能够工作的电源模块为1个，则计算出额定总输出电流为20A。而实际总输出电流为22A，超过了额定总输出电流。这时就会出现路灯亮度不一致，部分路灯熄灭，部分路灯反复亮灭的现象。此时，本发明的集中供电的高压直流LED路灯系统的保护控制方法对全部路灯发出调低亮度的控制命令，当LED路灯亮度调为30％并稳定后，实际总输出电流下降到约18A，则全部路灯以30％亮度稳定工作。
如果故障的电源模块被修复，能够工作的电源模块为4个，则计算出额定总输出电流为80A。此时全部路灯以30％亮度稳定工作，实际总输出电流约为18A，远小于额定总输出电流的85％。此时，本发明的集中供电的高压直流LED路灯系统的保护控制方法对全部路灯发出调高亮度的控制命令。当LED路灯亮度逐步调为100％并稳定后，实际总输出电流上升到约60A，则整个LED路灯系统恢复到正常工作状态。
综上所述，本发明的集中供电的高压直流LED路灯系统的保护控制方法能够根据可用电源模块的数量，动态调整路灯亮度，使实际总输出电流始终保持在额定总输出电流之下，保证所有路灯稳定工作；不需要增加额外的备份电源模块，避免了路灯系统成本的增加；解决了部分电源模块失效时路灯亮度不一致和反复亮灭的问题，从而提高了道路照明的可靠性，延长了路灯的使用寿命。所以，本发明有效克服了现有技术中的种种缺点而具高度产业利用价值。
上述实施例仅例示性说明本发明的原理及其功效，而非用于限制本发明。任何熟悉此技术的人士皆可在不违背本发明的精神及范畴下，对上述实施例进行修饰或改变。因此，举凡所属技术领域中具有通常知识者在未脱离本发明所揭示的精神与技术思想下所完成的一切等效修饰或改变，仍应由本发明的权利要求所涵盖。

Claims (6)

1.一种集中供电的高压直流LED路灯系统的保护控制方法，并联的多个电源模块为若干个LED路灯供电，其特征在于，包括以下步骤：
步骤S1：根据工作的电源模块的数量计算额定总输出电流；
步骤S2：判断电源模块的实际总输出电流是否大于额定总输出电流；若是，转入步骤S3；若否，转入步骤S4；
步骤S3：控制路灯降低亮度；
步骤S4：控制路灯提高亮度；
步骤S3中又包括以下步骤：判断LED路灯亮度是否已达到下限；若是，路灯亮度保持不变；若否，控制路灯降低亮度。
2.根据权利要求1所述的集中供电的高压直流LED路灯系统的保护控制方法，其特征在于：所述LED路灯亮度下限为20％亮度。
3.根据权利要求1所述的集中供电的高压直流LED路灯系统的保护控制方法，其特征在于：步骤S4中又包括以下步骤：
判断电源模块的实际总输出电流是否小于额定总输出电流的预定比例；若是，控制路灯提高亮度；若否，路灯亮度保持不变。
4.根据权利要求3所述的集中供电的高压直流LED路灯系统的保护控制方法，其特征在于：所述预定比例为85％。
5.根据权利要求3所述的集中供电的高压直流LED路灯系统的保护控制方法，其特征在于：当控制路灯提高亮度时，判断LED路灯亮度是否已经达到预期亮度；若是，则保持路灯亮度不变；若否，则控制路灯提高亮度。
6.根据权利要求5所述的集中供电的高压直流LED路灯系统的保护控制方法，其特征在于：所述预期亮度是手动或自动设置的路灯系统正常工作时的亮度值。
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