CN111083847A - 一种变电站高功率因数led驱动系统 - Google Patents
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Abstract
本发明实施例公开了一种变电站高功率因数LED驱动系统，包括电源、整流滤波模块、BOOST升压电路模块、反激变换器模块，LED驱动电源，恒压恒流控制模块和功率因数校正模块；电源与整流滤波模块相连接，整流滤波模块与BOOST升压电路模块、功率因数校正模块均相连接，BOOST升压电路模块与反激变换器模块相连接，反激变换器模块与LED驱动电源、恒压恒流控制模块均相连接，恒压恒流控制模块与功率因数校正模块相连接，功率因数校正模块与BOOST升压电路模块、反激变换器模块均相连接。本发明的系统提高了LED驱动系统的功率因和能源转换效率，并通过在驱动系统中设计隔离措施，达到了输入与输出信号的隔离作用，改善了变电站的照明条件和节省了电能。
Description
技术领域
本发明实施例涉及变电站照明技术领域，具体涉及一种变电站高功率因数LED驱动系统。
背景技术
随着城市快速发展，其用电量不断增长。与之同时，配套的变电站也越建越多，变电站内照明耗能也不断增加。随着LED照明在变电站应用数量越来越多，使得LED的节能要求、环保要求及可靠稳定性要求也越来越受重视。为了节省电能，减少变电的能源损耗，提高供电效率，变电站的灯具应用也成为考虑对象。
近年来，研究利用高效的照明方案来替代低效能的白炽灯已成为一种趋势。随着LED这种半导体光源在发光性能和成本方面的迅速发展，逐渐成为人们在照明领域的关注点。其发光效率高，体积小，绿色环保，是未来理想的绿色节能照明光源。然而传统的驱动白炽灯、节能灯等光源的驱动并不适用于LED灯。
同时，传统的LED驱动系统存在着功率因数低的问题，功率因数低意味着电流谐波含量高，这将对电网或电子设备造成污染和损坏，而非隔离的电源存在着严重的共模噪声。LED驱动系统设计的好坏直接影响其照明性能的好坏。针对上述问题提出了一种高功率因数LED驱动系统，以提高功率因数为目的。
现有变电站LED驱动系统存在以下不足：功率因数低，能源转换效率不高，在驱动系统中没有设计隔离措施。
发明内容
为此，本发明实施例提供一种变电站高功率因数LED驱动系统，以解决现有技术中的问题。
为了实现上述目的，本发明的实施方式提供如下技术方案：
在本发明实施例的一个方面，提供了一种变电站高功率因数LED驱动系统，包括电源、整流滤波模块、BOOST升压电路模块、反激变换器模块，LED驱动电源，恒压恒流控制模块和功率因数校正模块；
所述电源与所述整流滤波模块相连接，所述整流滤波模块与所述BOOST升压电路模块、所述功率因数校正模块均相连接，所述BOOST升压电路模块与所述反激变换器模块相连接，所述反激变换器模块与所述LED驱动电源、所述恒压恒流控制模块均相连接，所述恒压恒流控制模块与所述功率因数校正模块相连接，所述功率因数校正模块与所述BOOST升压电路模块、所述反激变换器模块均相连接。
作为本发明一种优选地方案，所述电源为220V、50Hz的电源。
作为本发明一种优选地方案，所述电源由变电站配电箱内引出，变电站的电压等级可以为110kV、220kV、500kV或其他电压等级的变电站，220V、50Hz电源要求提供波动在±5％以内的稳定电压，波动在±0.5％以内的稳定频率。
作为本发明一种优选地方案，所述整流滤波模块用于将220V、50Hz电源由交流电转换为直流电，并滤除偶然出现的高频信号。
作为本发明一种优选地方案，所述BOOST升压电路模块用于将从整流滤波模块输入的电压升高，所述BOOST升压电路模块为一种开关直流升压电路，通过开关管导通和关断来控制电感储存和释放能量，从而使输出电压比输入电压高。
作为本发明一种优选地方案，所述反激变换器模块用于将输入信号和输出信号进行隔离，包括隔离变压器，以及串联在隔离变压器的原边W1上的开关管Q和串联在隔离变压器的副边W2上的二极管D和负载R，在所述副边W2上并联一个输出储能电容C。
作为本发明一种优选地方案，所述LED驱动电源为驱动系统最后的输出电源，具有高功率因数、输出纹波小和隔离输出的特点。
作为本发明一种优选地方案，所述恒压恒流控制模块采用AP4310芯片，利用所述AP4310芯片对所述反激变换器模块中输出的电压电流进行调节控制，所述AP4310芯片将从采样得到的电压和电流信号进行放大处理后经过光耦隔离后输出到功率因数校正模块控制芯片中。
作为本发明一种优选地方案，所述功率因数校正模块用于使输入电流与输入电压波形为同向正弦波。
作为本发明一种优选地方案，所述功率因数校正模块采用TEA1751芯片构成电压环和电流环双环控制，实现对输入电流和输出电压的控制。
本发明的实施方式具有如下优点：
本发明的系统提高了LED驱动系统的功率因和能源转换效率，并通过在驱动系统中设计隔离措施，达到了输入与输出信号的隔离作用，改善了变电站的照明条件和节省了电能。
附图说明
为了更清楚地说明本发明的实施方式或现有技术中的技术方案，下面将对实施方式或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍。显而易见地，下面描述中的附图仅仅是示例性的，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据提供的附图引伸获得其它的实施附图。
图1为本发明的一种变电站高功率因数LED驱动系统示意图；
图2为本发明的反激变换器模块电路原理图；
图3为本发明的AP4310芯片引脚图；
图4为本发明的TEA1751芯片引脚图。
具体实施方式
以下由特定的具体实施例说明本发明的实施方式，熟悉此技术的人士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及功效，显然，所描述的实施例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做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。
如图1所示，本发明提供了一种变电站高功率因数LED驱动系统，包括电源、整流滤波模块、BOOST升压电路模块、反激变换器模块，LED驱动电源，恒压恒流控制模块和功率因数校正模块；所述电源与所述整流滤波模块相连接，所述整流滤波模块与所述BOOST升压电路模块、所述功率因数校正模块均相连接，所述BOOST升压电路模块与所述反激变换器模块相连接，所述反激变换器模块与所述LED驱动电源、所述恒压恒流控制模块均相连接，所述恒压恒流控制模块与所述功率因数校正模块相连接，所述功率因数校正模块与所述BOOST升压电路模块、所述反激变换器模块均相连接。
电源为220V、50Hz的电源，电源由变电站配电箱内引出，变电站的电压等级可以为110kV、220kV、500kV或其他电压等级的变电站，220V、50Hz电源要求提供波动在±5％以内的稳定电压，波动在±0.5％以内的稳定频率。
整流滤波模块用于将220V、50Hz电源由交流电转换为直流电，并滤除偶然出现的高频信号。
BOOST升压电路模块用于将从整流滤波模块输入的电压升高，所述BOOST升压电路模块为一种开关直流升压电路，通过开关管导通和关断来控制电感储存和释放能量，从而使输出电压比输入电压高。
如图2所示，反激变换器模块用于将输入信号和输出信号进行隔离，包括隔离变压器，以及串联在隔离变压器的原边W1上的开关管Q和串联在隔离变压器的副边W2上的二极管D和负载R，在所述副边W2上并联一个输出储能电容C。
反激变换器的工作过程如下：
1)当开关管Q导通时，输入电压加在一次侧绕组上，由于初级极性与次级极性相反，二极管D反向而截止，负载R由储能输出电容C放电提供能量，而电源的能量储存在变压器中；
2)当开关管Q关断时，变压器二次侧感应电压使二极管D正向而导通，变压器的储能通过导通的D传送至输出储能电容C和负载R。
LED驱动电源为驱动系统最后的输出电源，具有高功率因数、输出纹波小和隔离输出的特点。
如图3所示，恒压恒流控制模块采用AP4310芯片，利用所述AP4310芯片对所述反激变换器模块中输出的电压电流进行调节控制，所述AP4310芯片将从采样得到的电压和电流信号进行放大处理后经过光耦隔离后输出到功率因数校正模块控制芯片中。
如图4所示，功率因数校正模块用于使输入电流与输入电压波形为同向正弦波，功率因数校正模块采用TEA1751芯片构成电压环和电流环双环控制，实现对输入电流和输出电压的控制。TEA1751芯片将功率因数校正控制器和反激式开关电源控制器集成在一起，集成度高，外接元件少，效率高。TEA1751芯片引脚配置如图4所示，每个引脚的功能如下表所示：
功率因数校正模块的工作原理是TEA1751芯片中引脚12接BOOST升压电路的MOSFET栅极驱动，由TEA1751芯片发出控制脉冲来控制升压电路的开关管开通与关断，从而控制输入电压。TEA1751芯片的引脚13接反激变换器模块电路MOSFET的栅极驱动，通过TEA1751芯片控制其占空比，调节输出电压。TEA1751芯片的引脚3接恒压恒流电路取样后反馈信号，将反馈回的电压和电流信号接回到此控制芯片，通过控制芯片调节输出电压和电流，进而获得稳定输出信号。
本发明的一种变电站高功率因数LED驱动系统，提高了LED驱动系统的功率因和能源转换效率，并通过在驱动系统中设计隔离措施，达到了输入与输出信号的隔离作用，改善了变电站的照明条件和节省了电能。
虽然，上文中已经用一般性说明及具体实施例对本发明作了详尽的描述，但在本发明基础上，可以对之作一些修改或改进，这对本领域技术人员而言是显而易见的。因此，在不偏离本发明精神的基础上所做的这些修改或改进，均属于本发明要求保护的范围。
Claims (9)
1.一种变电站高功率因数LED驱动系统，其特征在于，包括电源、整流滤波模块、BOOST升压电路模块、反激变换器模块，LED驱动电源，恒压恒流控制模块和功率因数校正模块；
所述电源与所述整流滤波模块相连接，所述整流滤波模块与所述BOOST升压电路模块、所述功率因数校正模块均相连接，所述BOOST升压电路模块与所述反激变换器模块相连接，所述反激变换器模块与所述LED驱动电源、所述恒压恒流控制模块均相连接，所述恒压恒流控制模块与所述功率因数校正模块相连接，所述功率因数校正模块与所述BOOST升压电路模块、所述反激变换器模块均相连接。
2.根据权利要求1所述的一种变电站高功率因数LED驱动系统，其特征在于，所述电源为220V、50Hz的电源。
3.根据权利要求2所述的一种变电站高功率因数LED驱动系统，其特征在于，所述电源由变电站配电箱内引出，变电站的电压等级包括110kV、220kV和500kV220V、50Hz电源要求提供波动在±5％以内的稳定电压，波动在±0.5％以内的稳定频率。
4.根据权利要求2所述的一种变电站高功率因数LED驱动系统，其特征在于，所述整流滤波模块用于将220V、50Hz电源由交流电转换为直流电，并滤除偶然出现的高频信号。
5.根据权利要求1所述的一种变电站高功率因数LED驱动系统，其特征在于，所述BOOST升压电路模块用于将从整流滤波模块输入的电压升高，所述BOOST升压电路模块为一种开关直流升压电路，通过开关管导通和关断来控制电感储存和释放能量，从而使输出电压比输入电压高。
6.根据权利要求1所述的一种变电站高功率因数LED驱动系统，其特征在于，所述反激变换器模块用于将输入信号和输出信号进行隔离，包括隔离变压器，以及串联在隔离变压器的原边W1上的开关管Q和串联在隔离变压器的副边W2上的二极管D和负载R，在所述副边W2上并联一个输出储能电容C。
7.根据权利要求1所述的一种变电站高功率因数LED驱动系统，其特征在于，所述恒压恒流控制模块采用AP4310芯片，利用所述AP4310芯片对所述反激变换器模块中输出的电压电流进行调节控制，所述AP4310芯片将从采样得到的电压和电流信号进行放大处理后经过光耦隔离后输出到功率因数校正模块控制芯片中。
8.根据权利要求1所述的一种变电站高功率因数LED驱动系统，其特征在于，所述功率因数校正模块用于使输入电流与输入电压波形为同向正弦波。
9.根据权利要求8所述的一种变电站高功率因数LED驱动系统，其特征在于，所述功率因数校正模块采用TEA1751芯片构成电压环和电流环双环控制，实现对输入电流和输出电压的控制。
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