CN107071968A - 一种多源储能直流led照明系统 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种多储能LED照明系统，其特征在于LED照明系统的母线采用直流母线，交流母线通过交流‑直流变换器与直流母线相连接；所述蓄电池通过直流‑直流变换器和直流‑直流充电器与直流母线相连接；所述新能源发电机通过转直流变换器与直流母线相连接相连接，能量控制器监控新能源发电机工作状态，选择控制新能源发电机优先给直流母线供电或对蓄电池进行充电、或控制交流母线补充供电、或者控制蓄电池对直流母线进行补充供电。增加存能单元调整不同时间段的负载，实现有效利用新能源，同时突破传统的交流供电，直接通过直流给直流设备进行供电，特别是LED照明，有效的简化了照明系统的设计，提高LED寿命，同时降低了用电风险。
Description
技术领域
本发明涉及LED照明技术，特别涉及多源储能直流LED照明系统。
背景技术
通常LED照明系统由交流电网供电，其工作原理为驱动电源把交流电转换为直流电，然后驱动LED灯珠发光。LED照明具有绿色节能环保的优点，同等流明照度条件下，比常规灯泡具有更低的功率损耗。但是，传统交流LED照明系统的驱动电源一般集成在灯具内部，电源具有一定量的功率损耗，会导致功率器件发热，而灯具的散热通风不好，因此驱动电源长期发热将导致LED灯具的工作寿命降低。另外，交流电接入LED灯具中，灯具内部需要配置多种安全措施以符合安全规范，同时交流电系统也将增大人身触电的风险。
发明内容
针对以上缺陷，本发明目的如何提高新能源的利用率，提供一种安全的适合直流供电设备，特别是LED供电的供电系统。
为了解决以上问题本发明提出了种多储能LED照明系统，其特征在于LED照明系统的母线采用直流母线，系统至少还包括能量控制器、蓄电池、和至少一种新能源发电机，交流母线通过交流-直流变换器与直流母线相连接；所述蓄电池通过直流-直流变换器和直流-直流充电器与直流母线相连接；所述新能源发电机通过转直流变换器与直流母线相连接相连接，蓄电池、交流-直流变换器和转直流变换器都与能量控制器相连接，能量控制器监控新能源发电机工作状态，控制新能源发电机优先给直流母线供电，当新能源发电机输出功率大于直流母线的负载功率，控制直流-直流充电器对蓄电池进行充电；当新能源发电机输出功率小于直流母线的负载功率，则控制交流-直流变换器实现交流母线对直流母线进行补充供电或者控制直流-直流变换器实现蓄电池对直流母线进行补充供电。
所述的多储能LED照明系统，其特征在于所述的新能源发电机为风能发电机和\或光伏发电机；所述风能发电机通过交流-直流变换器与直流母线相连接；所述光伏发电机通过直流-直流变换器与直流母线相连接。
所述的多储能LED照明系统，其特征在于还包括柴油发电机，所述柴油发电机通过与交流母线相连接，之间设有开关SW2，所述交流电网与交流母线之间设有开关SW1，所述开关SW1和所述开关SW2互补工作。
所述的多储能LED照明系统，其特征在于直流母线与交流母线之间还设有直流-交流逆变器，直流-交流逆变器与能量控制器相连接，能量控制器检测到新能源发电机输出功率大于直流母线的负载功率时控制将多余的电能通过直流-交流逆变器给交流母线供电或者通过控制直流-直流充电器对蓄电池进行充电。
所述的多储能LED照明系统，其特征在于所述交流-直流变换器上还包括功率因数校正电路。
所述的多储能LED照明系统，其特征在于所述直流-交流逆变器为隔离方式或非隔离方式。
所述的多储能LED照明系统，其特征在于所述的直流-直流变换器和直流-直流充电器为隔离型直流功率变换器或非隔离型直流功率变换器。
所述的多储能LED照明系统，其特征在于所述直流-直流变换器和交流-直流变换器都独立工作，分别实现最大功率点跟踪功能。
所述的多储能LED照明系统，其特征在于采用双向直流-直流变换器替代用于连接蓄电池与直流母线之间的直流-直流充电器与直流-直流变换器；采用双向直流-交流逆变器替换用于连接交流母线与直流母线之间的交流-直流变换器与直流-交流逆变器。
所述的多储能LED照明系统，其特征在于所述蓄电池直接连接在直流母线上。
本发明通过增加存能单元调整不同时间段的负载，实现有效利用新能源，同时突破传统的交流供电，直接通过直流给直流设备进行供电，特别是LED照明，有效的简化了照明系统的设计，提高LED寿命，同时降低了用电风险。
附图说明
图1是多储能LED照明系统的一种实施例示意图。
具体实施方式
下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
本发明提出的是LED照明系统，并不代表负载都为LED，本照明系统的直流母线为任意的直流供电设备供电。
图1是多储能LED照明系统的一种实施例示意图，LED照明系统的母线采用直流母线，系统至少还包括能量控制器、蓄电池、风能发电机和光伏发电机，交流母线通过交流-直流变换器与直流母线相连接；蓄电池通过直流-直流变换器和直流-直流充电器与直流母线相连接；风能发电机通过交流-直流变换器与直流母线相连接；所述光伏发电机通过直流-直流变换器与直流母线相连接，蓄电池、交流-直流变换器、直流-直流变换器、直流-直流充电器和直流-交流逆变器都与能量控制器相连接，能量控制器监控新能源发电机工作状态，控制新能源发电机风能发电机和\或光伏发电机优先给直流母线供电，能量控制器检测到新能源发电机输出功率大于直流母线的负载功率时控制将多余的电能通过直流-交流逆变器给交流母线供电或者通过控制直流-直流充电器对蓄电池进行充电；当新能源发电机输出功率小于直流母线的负载功率，则控制交流-直流变换器实现交流母线对直流母线进行补充供电或者控制直流-直流变换器实现蓄电池对直流母线进行补充供电。
多源储能LED照明系统包含的工作方式有：直流-直流变换器把变化的太阳能光伏能量转换为稳定的直流电，并且实现最大功率点跟踪MPPT，接至直流母线上；交流-直流变换器把变化的风能转换为稳定的直流电，并且实现MPPT，接至直流母线上；另一个交流-直流变换器把公共电网、或柴油发电机的交流电转换为稳定的直流电，也接至直流母线上；直流母线通过另一个直流-直流充电器给蓄电池充电，另一个直流-直流变换器把蓄电池多余能量释放至直流母线上；另外使用一个直流-交流逆变器把直流母线上的多余能量释放至交流电网；交流电网与柴油发电机不能同时工作，因此使用了开关SW1和开关SW2实现互补工作；交流供电的电器设备由交流电网、或柴油发电机供电，LED照明及其他直流供电的电器设备由直流母线供电。系统中还包含的核心设备：能量控制器，其工作原理如下：
光伏电池或风能等新能源的输出能量分别经过直流-直流变换器、交流-直流变换器后传输到直流母线，优先给直流LED照明及其他直流供电的电器设备供电，通过直流-直流充电器把多余的能量给蓄电池充电，把多余的能量存储在蓄电池中；或者通过直流-交流逆变器把多余的能量实现交流并网发电，把多余的能量并入交流电网中。如果新能源的能量不足时，交流电网通过交流-直流变换器后把能量传输到直流母线，优先给直流LED照明及其他直流供电的电器设备供电，把多余的能量通过直流-直流充电器给蓄电池充电。如果公共交流电网断电时，开关SW1断开、开关SW2闭合，交流能量由柴油发电机提供，开关SW1、开关SW2互补工作。能量控制器与交流电网、柴油发电机、及各个变换器具有通讯与监控，接收各种电信号，同时也可对各种设备进行控制。开关SW1和开关SW2也可以设置在其它位置，只要可以实现对交流供电系统与柴油发电机互补供电。
由于通过多个蓄电池串联以实现不同的直流电压，因此蓄电池可以直挂在直流母线上而构成经济型系统。可以省掉给蓄电池充电的直流-直流充电器、及给蓄电池放电的直流-直流变换器。
直流-交流逆变器，可以是隔离方式，也可以是非隔离方式，如全桥、半桥等；直流-直流变换器及直流-直流充电器，可以是非隔离型的Boost、Buck、或Buck/Boost变换器，也可是隔离型的直流功率变换器，如全桥、半桥、反激、正激等变换器；交流-直流变换器实现交直流整流功能，可以在直流-直流变换器基础上增加功率因数校正电路。
以上所揭露的仅为本发明一种实施例而已，当然不能以此来限定本之权利范围，本领域普通技术人员可以理解实现上述实施例的全部或部分流程，并依本发明权利要求所作的等同变化，仍属于本发明所涵盖的范围。
Claims (10)
1.一种多储能LED照明系统，其特征在于LED照明系统的母线采用直流母线，系统至少还包括能量控制器、蓄电池、和至少一种新能源发电机，交流母线通过交流-直流变换器与直流母线相连接；所述蓄电池通过直流-直流变换器和直流-直流充电器与直流母线相连接；所述新能源发电机通过转直流变换器与直流母线相连接相连接，蓄电池、交流-直流变换器和转直流变换器都与能量控制器相连接，能量控制器监控新能源发电机工作状态，控制新能源发电机优先给直流母线供电，当新能源发电机输出功率大于直流母线的负载功率，控制直流-直流充电器对蓄电池进行充电；当新能源发电机输出功率小于直流母线的负载功率，则控制交流-直流变换器实现交流母线对直流母线进行补充供电或者控制直流-直流变换器实现蓄电池对直流母线进行补充供电。
2.根据权利要求1所述的多储能LED照明系统，其特征在于所述的新能源发电机为风能发电机和\或光伏发电机；所述风能发电机通过交流-直流变换器与直流母线相连接；所述光伏发电机通过直流-直流变换器与直流母线相连接。
3.根据权利要求2所述的多储能LED照明系统，其特征在于还包括柴油发电机，所述柴油发电机通过与交流母线相连接，之间设有开关SW2，所述交流电网与交流母线之间设有开关SW1，所述开关SW1和所述开关SW2互补工作。
4.根据权利要求3所述的多储能LED照明系统，其特征在于直流母线与交流母线之间还设有直流-交流逆变器，直流-交流逆变器与能量控制器相连接，能量控制器检测到新能源发电机输出功率大于直流母线的负载功率时控制将多余的电能通过直流-交流逆变器给交流母线供电或者通过控制直流-直流充电器对蓄电池进行充电。
5.根据权利要求4所述的多储能LED照明系统，其特征在于所述交流-直流变换器上还包括功率因数校正电路。
6.根据权利要求1至5任意一项所述的多储能LED照明系统，其特征在于所述直流-交流逆变器为隔离方式或非隔离方式。
7.根据权利要求6所述的多储能LED照明系统，其特征在于所述的直流-直流变换器和直流-直流充电器为隔离型直流功率变换器或非隔离型直流功率变换器。
8.根据权利要求7所述的多储能LED照明系统，其特征在于所述直流-直流变换器和交流-直流变换器都独立工作，分别实现最大功率点跟踪功能。
9.根据权利要求8所述的多储能LED照明系统，其特征在于采用双向直流-直流变换器替代用于连接蓄电池与直流母线之间的直流-直流充电器与直流-直流变换器；采用双向直流-交流逆变器替换用于连接交流母线与直流母线之间的交流-直流变换器与直流-交流逆变器。
10.根据权利要求9所述的多储能LED照明系统，其特征在于所述蓄电池直接连接在直流母线上。
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