CN112584578A - 悬浮直流供电的led路灯系统 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种悬浮直流供电的LED路灯系统，包括主电路系统和工作的辅助控制系统；主电路系统中，集中式供电电源模块包括依次电气连接的交流配电系统、整流电路系统和直流配电系统，交流配电系统与交流电网电气连接，直流配电系统与LED路灯电气连接；辅助控制系统中，控制器控制交流配电系统、整流电路系统和直流配电系统；显示器、移动终端、GPRS电路模块、交流监控模块分别与控制器连接。其优点是：采用直流悬浮电磁隔离的供电模式，不存在单极触电风险，安全性高；寿命长，成本低；效率高，转换效率达95％左右；损耗低供电距离远，线路损耗小；可靠性高；提高LED路灯的供电系统的使用寿命；GPRS远程控制。

Description

悬浮直流供电的LED路灯系统

技术领域

本发明涉及一种悬浮直流供电装置，尤其涉及一种悬浮直流供电的LED路灯系统。

背景技术

目前，随着大功率发光二极管(LED)光源技术的进步，LED路灯已经逐渐替代传统的高压钠灯、全鹵灯、高压汞灯和白炽灯，进入LED路灯技术的高速发展期。常规的LED路灯系统中，LED灯具通过传统开关电源直接连接交流电网，传统开关电源直接将交流电网整流然后通过PWM控制可控元件变换得到。但是，这种方式存在以下的缺陷：

(1)安全性低，采用交直流共地，LED路灯终端容易发生单极触电事故；

(2)寿命短，现有LED路灯的电源模块(AC-DC)的使用寿命很大程度上受制于模块中的电解电容的使用寿命；电源需要寿命有限的滤波电容或交流输入的驱动电源，影响LED路灯寿命；由于LED路灯的使用条件比较恶劣，一般电源模块的电解电容设计寿命不会超过2万小时，这与LED光源10万小时的寿命相差甚远；

(3)维护成本高、效率低，在LED路灯维护工作中，电源的损坏约占处理问题量的42％，维护花费超过维护费用的30％以上。由此可知，现有LED路灯的驱动电源存在以下的技术问题，在整个LED路灯寿命周期中，至少要更换一次电源，通常更换LED路灯的电源时工作人员需要上灯杆维护，设备及施工费用较高，不仅影响了LED照明系统的可靠性，还大大增加了LED路灯的维护成本；

(4)可靠性低，由于交流供电线路天然存在对地分布电容，交流会通过此电容产生泄漏电流，且该电容会受天气环境变化而变化，导致泄漏电流随环境变化，漏电保护值设定因难，定值太小阴雨天易误动，定值太大发生故障漏电时易拒动；

(5)供电系统复杂，一方面受电网的影响很大，例如电网对灯具的EMC影响和电网传输过来的雷击影响；另一方面，每只LED灯具都需有EMC、整流、功率因数校正、滤波、功率驱动、逆变降压、稳电压输出或再稳流输出至LED光源，导致灯具控制装置的电路复杂、元器件多，灯具成本高。

发明内容

为解决现有LED路灯的电源模块存在上述缺陷，为提高LED路灯整体寿命，有效保证LED路灯的照明可靠性，本发明提供一种用于悬浮直流供电的LED路灯系统，实现高压直流供电将成为替代交流供电的方式。

为实现上述目的，本发明采取的技术方案是：一种悬浮直流供电的LED路灯系统，包括主电路系统和控制LED路灯的供电和工作的辅助控制系统，其特征是：

主电路系统包括：

集中式供电电源模块，用于将三相交流电转换为高压直流电，包括依次电气连接的交流配电系统、整流电路系统和直流配电系统，交流配电系统与交流电网电气连接，直流配电系统与LED路灯电气连接，直流配电系统输出的直流电压为200V～280V；

供电配电控制柜，用于安装交流配电系统、整流电路系统和直流配电系统中的电气元器件；作为LED路灯系统的直流集中供电电源；；

辅助控制系统包括：

控制器，用于控制交流配电系统、整流电路系统和直流配电系统工作；分别与交流配电系统、整流电路系统和直流配电系统电气连接；

显示器，用于系统的控制信息显示，与控制器电气连接；

移动终端，用于LED路灯的远程监控；

GPRS电路模块，用于通过GPRS通信系统与移动终端无线连接，与控制器电气连接；

交流监控模块，分别与交流配电系统和控制器电气连接，用于交流配电系统控制；交流监控模块包括用于系统电量计量的电量采集模块，电量采集模块包括智能电表和电流传感器、电压传感器，智能电表与控制器电气连接，电流传感器和电压传感器设置在交流配电系统的输入端；

其中，

交流配电系统采用带保护地线的三相四线交流供电方式；

直流配电系统采用正极、负极双线制的供电方式为LED路灯供电，直流配电系统与交流电网不共地；

LED路灯为多个路灯单元组成的主路路灯或带有支路路灯的主路路灯；每个路灯单元均自带有作为终端控制器的DC-DC电源。

进一步地，所述辅助控制系统还包括绝缘电阻自动检测系统，与控制器电气连接，用于对LED路灯直流电源供电线线路对地的绝缘电阻的自动检测；当正负极中任一极对地电阻<10KΩ时，控制器发出报警信号；当任一极对地电阻<5KΩ时，控制器发出跳闸指令和报警信号。

进一步地，所述辅助控制系统还包括漏电流自动检测系统，与控制器电气连接，用于对LED路灯直流电源供电线线路对地的对地漏电流的自动检测；LED路灯开灯前，控制器自动检测线路对地漏电流，当>30mA时，立即报警；当>50mA时，控制器立即封锁触发电路停止向LED路灯供电并发出报警信号。

进一步地，所述辅助控制系统还包括载波通讯模块，与控制器电气连接，用于控制器通过直流电源供电线线路与各个路灯单元之间进行传输控制信号。控制器可通过GPRS无线网络与作为终端控制器的DC-DC电源、手机等移动终端进行数据通讯。

进一步地，所述控制器为PLC；

所述显示器为触摸屏；

所述交流配电系统包括作为主电路总开关的多极空气断路器、由PLC控制的主接触器，多极空气断路器的各输入端用于连接三相电源的三相和N相，主接触器与多极空气断路器串联连接；

所述整流电路系统包括三相工频电磁隔离变压器、整流电路、滤波电容，三相工频电磁隔离变压器原边的各相输入端分别与主接触器的各输出端对应连接，三相工频电磁隔离变压器的副边的各相输出端分别与整流电路的各相应的交流输入端连接，滤波电容并联在整流电路的正负直流输出端之间；所述三相工频电磁隔离变压器为双副边结构，双副边包括星形连接的星形绕组及三角形结构的三角绕组；整流电路包括两路结构相同的三相全桥整流电路单元，分别为星形三相全桥整流电路和三角三相全桥整流电路，星形三相全桥整流电路的交流输入端与各自对应的星形绕组的交流输出端连接，三角三相全桥整流电路的交流输入端与各自对应的三角绕组的交流输出端连接；星形三相全桥整流电路和三角三相全桥整流电路对应的正负极输出并联连接在一起构成直流电源输出端；

所述直流配电系统包括电抗器、直流输出分配电路，直流输出分配电路通过电抗器连接在整流电路的直流输出端，直流输出分配电路包括多路与LED路灯连接的开关控制单元，每路开关控制单元的电路结构相同；开关控制单元包括由PLC控制的直流输出接触器、手动控制的三极小型空气断路器，直流输出接触器的触头分别和三极小型空气断路器对应正负极输入端连接，其中三极小型空气断路器一极的输入端与PLC公共端连接，该极对应的输出端与PLC的开关信号输入端连接。星形绕组和三角绕组构成两路不同结构的电源均不与大地连接，构成悬浮电源。

进一步地，所述三相全桥整流电路单元为可控可控脉波整流电路，可控脉波整流电路包括作为整流元件的6个晶闸管和同步驱动各个晶闸管导通角的同步脉冲触发器，同步脉冲触发器由PLC控制。PLC通过控制晶闸管的导通角，即可调整输出直流电的电压，通过调节输出直流电的电压就可以调节LED路灯的亮度，从而实现线路中所有LED路灯的整体同步调节。

进一步地，所述直流电源输出端的正负极之间并联有直流电压传感器。

进一步地，所述多极空气断路器包括驱动多极空气断路器的分断机构脱扣的分励线圈；悬浮直流供电的LED路灯系统还设有作为辅助电路主开关的小型空气断路器，所述小型空气断路器的各输入端用于连接三相电源的三相和N相，小型空气断路器的各输出端分别与PLC的各相输入端对应连接，分励线圈的输入端与外置分励电源连接；其中，小型空气断路器的N相输入端和分励线圈的输入端之间串联有限流电阻，小型空气断路器的N相输出端和分励线圈的输出端之间串联有分断按钮开关。

进一步地，所述电流传感器为设于多极空气断路器的各输入端处的电流互感器。

进一步地，所述星形三相全桥整流电路和三角三相全桥整流电路的交流输入端均串联有熔断器。

上述方案中，主电路系统把LED路灯的由直接交流电网整流、然后通过PWM变换的传统开关电源拆分成两部分：即AC-DC电源部分和若干DC-DC电源部分，将其中重要的部分AC-DC放到直流供电系统中，将相对廉价稳定的DC-DC电源部分整合到路灯端。集中式供电电源模块的全可控整流部分(AC-DC电源)采用了多脉冲工频隔离变压整流技术，其核心部件是一个绕组结构经特殊设计的电磁隔离降压变压器，可以根据功率因数和THD的要求，采用的是12脉冲三相工频电磁隔离变压器；整流方面通过两路三相全桥整流电路并联共12个只晶闸管，实现12脉动的整流，变压器副边采用三角形和星形的方式配合，通过这样的技术使谐波减少，功率因数达到0.95以上，比采用无功补偿的整流方式更安全可靠。由于不存在开关电源常用的可控元件，这个AC-DC电源的可靠性远高于常规的PWM变换的开关电源。并在直流电源供电线线路中采用了输出回路电缆绝缘电阻及漏电电流在线测量技术。

由上可知，相对于现有技术，本发明应用于LED路灯的悬浮直流供电，除了具有较多的功能外，还具有如下的优点：

(1)安全性高，采用直流悬浮(电磁隔离)供电模式，不存在单极触电风险，安全性高；当单极发生单极触电时，由于直流供电线路正极、负极均与大地隔离不导通，因此单极触电点无法通过人体与大地形成回路，不会发生单极触电事故；

(2)寿命长，当采用直流供电时，LED路灯的电源内部没有交直流转换器件，或电源内部的电解电容工作在平滑的直流环境下，使灯具驱动电源模块脱离交流的供电环境，灯具的寿命大大延长；

(3)维护成本低、效率高，采用直流供电后，LED灯的驱动电源(即作为终端控制器的DC-DC电源)大大简化，甚至可以和LED模组集成在一起，大大降低驱动电源成本，同时LED路灯端的滤波电容工作在恒定的工作直流环境中，因没有脉动电流，滤波电容寿命将大大提高，基本能和LED模组寿命保持一致，使LED灯具全寿命周期基本无需更换或维修驱动电源，充分发挥LED路灯使用寿命长的特点；转换效率达95％左右，采用直流供电无线路感抗容抗和电流集肤效应的影响，同样线径和压降的情况下供电半径较交流供电系统增加一倍左右的距离；

(4)可靠性高，由于交流供电线路天然存在对地分布电容，交流会通过此电容产生泄漏电流，且该电容会受天气环境变化而变化，导致泄漏电流随环境变化，漏电保护值设定因难，定值太小阴雨天易误动，定值太大发生故障漏电时易拒动；采用直流供电，不存在线路分布电容漏电流，可以设置相比较准确的漏电保护设定值，同时，由于不存在三相交流系统漏电流方向问题，在直流系统中，比较容易实现漏电流的准确检测；

(5)降低供电系统复杂性，采用直流供电，不存在电源功率因数的问题，路灯端不需要进行无功补偿或功率因数矫正，降低了系统复杂性，减少了交流电网的运营费用；

(6)电网电压波动影响小，三相323V～475V宽交流输入电压范围。

(7)系统采用可编程控制器(PLC)控制，触摸屏显示和GPRS远程控制，便于用户掌握使用、查询和设置参数；系统通过移动运营商的平台的GPRS通讯功能，使系统运行信息和故障信息及时地反馈到客户维护人员手中，从而实现快速处理故障的功能；可根据当地的经纬度，系统自动计算每天日出日落时间，实现自动开关灯；还可以分时段设定亮度值，实现定时分时调光功能，从而实现更人性化的管理，提高节能效果。

附图说明

图1为本发明的优选实施的电路原理框图。

图2为主电路系统的电路原理图。

图3为整流电路系统的电路原理图。

附图标号说明：1-主电路系统，2-辅助控制系统，11-交流电网，12-交流配电系统，13-整流电路系统，14-直流配电系统，15-LED路灯，21-控制器，22-显示器，23-GPRS电路模块，24-移动终端，25-交流监控模块，26-绝缘电阻自动检测系统，27-漏电流自动检测系统，28-载波通讯模块，29-多功能扩展模块。

具体实施方式

下面结合附图和优选的实施方式，对本发明及其有益技术效果进行进一步详细说明。

参见图1，本发明优选实施的悬浮直流供电的LED路灯15系统，包括主电路系统1和控制LED路灯15的供电和工作的辅助控制系统2，其特征是：

主电路系统1包括：

集中式供电电源模块，用于将三相交流电转换为高压直流电，包括依次电气连接的交流配电系统12、整流电路系统13和直流配电系统，交流配电系统12与交流电网11电气连接，直流配电系统与LED路灯15电气连接，直流配电系统输出的直流电压为200V

～280V；

供电配电控制柜，用于安装交流配电系统12、整流电路系统13和直流配电系统中的电气元器件；作为LED路灯15系统的直流集中供电电源；；

辅助控制系统2包括：

控制器21，用于控制交流配电系统12、整流电路系统13和直流配电系统工作；分别与交流配电系统12、整流电路系统13和直流配电系统电气连接；

显示器22，用于系统的控制信息显示，与控制器21电气连接；

移动终端24，用于LED路灯15的远程监控；

GPRS电路模块23，用于通过GPRS通信系统与移动终端24无线连接，与控制器21电气连接；

交流监控模块25，分别与交流配电系统12和控制器21电气连接，用于交流配电系统12控制；交流监控模块25包括用于系统电量计量的电量采集模块，电量采集模块包括智能电表和电流传感器、电压传感器，智能电表与控制器21电气连接，电流传感器和电压传感器设置在交流配电系统12的输入端；

多功能扩展模块29，用于系统功能的扩展，与控制器21电气连接；

其中，

交流配电系统12采用带保护地线的三相四线交流供电方式；

直流配电系统采用正极、负极双线制的供电方式为LED路灯15供电，直流配电系统与交流电网11不共地；

LED路灯15为多个路灯单元组成的主路路灯或带有支路路灯的主路路灯；每个路灯单元均自带有作为终端控制器21的DC-DC电源。

优选地，所述辅助控制系统2还包括绝缘电阻自动检测系统26，与控制器21电气连接，用于对LED路灯15直流电源供电线线路对地的绝缘电阻的自动检测；当正负极中任一极对地电阻<10KΩ时，控制器21发出报警信号；当任一极对地电阻<5KΩ时，控制器21发出跳闸指令和报警信号。

优选地，所述辅助控制系统2还包括漏电流自动检测系统27，与控制器21电气连接，用于对LED路灯15直流电源供电线线路对地的对地漏电流的自动检测；LED路灯15开灯前，控制器21自动检测线路对地漏电流，当>30mA时，立即报警；当>50mA时，控制器21立即封锁触发电路停止向LED路灯15供电并发出报警信号。

由于本发明在直流电源供电线线路中采用了输出回路电缆绝缘电阻及漏电电流在线测量技术，提高了系统的安全性能和可靠性能。绝缘电阻自动检测系统26和漏电流自动检测系统27在现有技术中有比较多的应用，本发明采用的是现有技术，此处就不作另外的说明。

优选地，所述辅助控制系统2还包括载波通讯模块28，与控制器21电气连接，用于控制器21通过直流电源供电线线路与各个路灯单元之间进行传输控制信号。控制器21可通过GPRS无线网络与作为终端控制器21的DC-DC电源、手机等移动终端24进行数据通讯。补充说明一下，本发明采用的载波通讯模块28是现有技术，此处就不作另外的说明。通过载波通讯模块28可以实现线路中LED路灯15的单独远程调节。如果另外设有上位机系统，系统正常工作的程序如下：上位机系统向各作为子网络控制器21的DC-DC电源发送系统默认或者设置的初始化参数，并保留上次系统记忆的工作状态，然后向DC-DC电源发送请求和接收采集的数据，对接收的数据按照条件判定程序进行判断。当确定有故障发生时，导入故障诊断程序进行准确的故障类型分析和故障定位。完成判定以后修改控制指令，发送指令到指定的终端。接收到故障指令的终端进行相应的状态切换或者开关动作。同时，显示器22同步更新系统显示信息。在正常工作期间，在规定的时间间隔内不断进行各种数据采集和程序分析、程序判断和指令发送，监控整个系统按照预定的程序开展工作，直到系统关闭。

优选地，所述控制器21为PLC1；所述显示器22为触摸屏；

所述交流配电系统12包括作为主电路总开关的多极空气断路器QF5、由PLC控制的主接触器KM5，多极空气断路器QF5的各输入端用于连接三相电源的三相和N相，主接触器KM5与多极空气断路器QF5串联连接；

优选地，所述整流电路系统13包括三相工频电磁隔离变压器T1、整流电路(Z1、Z2)、滤波电容C1，三相工频电磁隔离变压器原边的各相输入端分别与主接触器KM5的各输出端对应连接，三相工频电磁隔离变压器的副边的各相输出端分别与整流电路(Z1、Z2)的各相应的交流输入端连接，滤波电容C1并联在整流电路(Z1、Z2)的正负直流输出端之间；所述三相工频电磁隔离变压器为双副边结构，双副边包括星形连接的星形绕组TY1及三角形结构的三角绕组TD2；整流电路(Z1、Z2)包括两路结构相同的三相全桥整流电路单元，分别为星形三相全桥整流电路Z1和三角三相全桥整流电路Z2，星形三相全桥整流电路Z1的交流输入端与各自对应的星形绕组TY1的交流输出端连接，三角三相全桥整流电路Z2的交流输入端与各自对应的三角绕组TD2的交流输出端连接；星形三相全桥整流电路Z1和三角三相全桥整流电路Z2对应的正负极输出并联连接在一起构成直流电源输出端；三相工频电磁隔离变压器T1的两路副边不同结构的电源均不与大地连接，构成悬浮电源，人触电后不会与大地形成回路，达到防触电的效果；

所述直流配电系统包括电抗器L1、直流输出分配电路，直流输出分配电路通过电抗器L1连接在整流电路(Z1、Z2)的直流输出端，优选地，所述直流输出分配电路包括多路与LED路灯15连接的开关控制单元，每路开关控制单元的电路结构相同；开关控制单元包括由PLC1控制的直流输出接触器(KM1～KM4)、手动控制的三极小型空气断路器(QF1～QF4)，直流输出接触器(KM1～KM4)的触头分别和三极小型空气断路器(QF1～QF4)对应正负极输入端连接，其中三极小型空气断路器(QF1～QF4)一极的输入端与PLC1公共端(PLC1-COM)连接，该极对应的输出端与PLC1的开关信号输入端(PLC1-X12～PLC1-X15)连接。

优选地，所述电抗器L1的型号参数为DCL-100A/0.5mH。优选地，所述滤波电容C1为两只金属化波膜电容器串联而成，其型号参数均为LBB60-1000uF/450V DC。

优选地，为了方便控制直流电源的输出电压和减少谐波、提高功率因数，实现线路中所有LED路灯15的整体同步调节，所述三相全桥整流电路单元为可控可控脉波整流电路，可控脉波整流电路包括作为整流元件的6个晶闸管(VT1～VT6/VT7～VT12)和同步驱动各个晶闸管导通角的同步脉冲触发器DP1，同步脉冲触发器DP1由控制器21控制；两路三相全桥整流电路单元共12个只晶闸管(VT1～VT6，VT7～VT12)，实现12脉动的整流，从而得到比较脉动较小的直流电源。

优选地，为了方便远程监控直流电源的输出电压，所述直流电源输出端的正负极之间并联有直流电压传感器V1。

优选地，为了方便远程控制主电路的电源开关，所述多极空气断路器QF5包括驱动多极空气断路器QF5的分断机构脱扣的分励线圈L2；悬浮直流供电的LED路灯15系统还设有作为辅助电路主开关的小型空气断路器QF6，所述小型空气断路器QF6的各输入端用于连接三相电源的三相和N相，小型空气断路器QF6的各输出端分别与PLC1的各相输入端对应连接，分励线圈L2的输入端与外置分励电源P1连接；其中，小型空气断路器QF6的N相输入端和分励线圈L2的输入端之间串联有限流电阻，小型空气断路器QF6的N相输出端和分励线圈L2的输出端之间串联有分断按钮开关K1。

优选地，所述电流传感器为设于多极空气断路器QF5的各输入端处的电流互感器(IA1、IB1、IC1)。

优选地，为了防止严重的短路过载损坏三相工频电磁隔离变压器T1，所述星形三相全桥整流电路Z1和三角三相全桥整流电路Z2的交流输入端均串联有熔断器。

本发明中，电网与供电配电控制柜之间：380V(±10％)、50Hz三相交流输入至各交流配电系统12，交流配电系统12的输入端设有EMC措施；输入端和输出端设有抗雷击措施。直流配电系统的输出端并联输出，最大280V的直流可调压电压，通过调节直流供电电压的高低就可以调节LED路灯15的亮度。直流线路与LED路灯15之间：在直流线路的正、负极上连接LED路灯15数量的由直流配电系统总功率来确定，即直流配电系统总功率除以每个LED路灯15的功率；对于直流配电系统总功率不够的情况，可以通过多个供电配电控制柜并联供电的方式来解决。

本发明中，主电路系统1把传统LED路灯15的由直接交流电网11整流、然后通过PWM变换的传统开关电源拆分成两部分：即AC-DC电源部分和若干DC-DC电源部分，将其中重要的部分AC-DC放到直流供电系统中，将相对廉价稳定的DC-DC电源部分整合到路灯端，开成一对多的系统结构，即一个AC-DC电源对应多个LED路灯15的DC-DC电源。集中式供电电源模块的全可控整流部分(AC-DC电源)采用了多脉冲工频隔离变压整流技术，其核心部件是一个绕组结构经特殊设计的电磁隔离降压变压器，可以根据功率因数和THD的要求，采用的是12脉冲三相工频电磁隔离变压器；整流方面通过两路三相全桥整流电路并联共12个只晶闸管，实现12脉动的整流，变压器副边采用三角形和星形的方式配合，通过这样的技术使谐波减少，功率因数达到0.95以上，比采用无功补偿的整流方式更安全可靠。由于不存在开关电源常用的可控元件，这个AC-DC电源的可靠性远高于常规的PWM变换的开关电源。从而改变了当前LED模组本身寿命可达到10万小时、而LED模组的驱动电源寿命不超过2万小时的不对称情况；现有技术中，在整个LED路灯15寿命周期中，至少要更换一次电源，通常更换LED路灯15的电源时工作人员需要上灯杆维护，设备及施工费用较高。采用直流供电后，LED灯的驱动电源大大简化，甚至可以和LED模组集成在一起，大大降低驱动电源成本，同时LED路灯15端的电源模块不再需要寿命较短的滤波电解电容C1或交流输入的驱动电源；在整个LED路灯15寿命周期中基本不用更换电源；LED路灯15端的DC-DC电源基本能和LED模组寿命保持一致，使LED灯具全寿命周期无需更换电源成为可能，充分发挥LED路灯15使用寿命长的特点。而且，采用直流供电后，AC-DC电源部分的滤波电容C1工作在恒定的工作直流环境中，因没有传统交流直接整流产生的脉动电流，滤波电容C1寿命将大大提高；就算AC-DC电源中的滤波电容C1出现故障，由于滤波电容C1是设置在供电配电控制柜中的，更换起来也比较方便，不用爬LED路灯15灯杆，也不会因为分散在LED路灯15端难以操作。

另外，作为传统交流供电的LED路灯15系统的升级换代，可直接置换原交流系统供电开关箱，可利用原来的线路，不用更换LED路灯15终端原来的匹配的电源，降低了LED路灯15供电系统升级换代的成本。

根据上述说明书及具体实施例并不对本发明构成任何限制，本发明并不局限于上面揭示和描述的具体实施方式，对本发明的一些修改和变形，也应当落入本发明的权利要求的保护范围内。

Claims (10)

1.一种悬浮直流供电的LED路灯系统，包括主电路系统和控制LED路灯的供电和工作的辅助控制系统，其特征是：

主电路系统包括：

集中式供电电源模块，用于将三相交流电转换为高压直流电，包括依次电气连接的交流配电系统、整流电路系统和直流配电系统，交流配电系统与交流电网电气连接，直流配电系统与LED路灯电气连接，直流配电系统输出的直流电压为200V～280V；

供电配电控制柜，用于安装交流配电系统、整流电路系统和直流配电系统中的电气元器件；作为LED路灯系统的直流集中供电电源；；

辅助控制系统包括：

控制器，用于控制交流配电系统、整流电路系统和直流配电系统工作；分别与交流配电系统、整流电路系统和直流配电系统电气连接；

显示器，用于系统的控制信息显示，与控制器电气连接；

移动终端，用于LED路灯的远程监控；

GPRS电路模块，用于通过GPRS通信系统与移动终端无线连接，与控制器电气连接；

交流监控模块，分别与交流配电系统和控制器电气连接，用于交流配电系统控制；交流监控模块包括用于系统电量计量的电量采集模块，电量采集模块包括智能电表和电流传感器、电压传感器，智能电表与控制器电气连接，电流传感器和电压传感器设置在交流配电系统的输入端；

其中，

交流配电系统采用带保护地线的三相四线交流供电方式；

直流配电系统采用正极、负极双线制的供电方式为LED路灯供电，直流配电系统与交流电网不共地；

LED路灯为多个路灯单元组成的主路路灯或带有支路路灯的主路路灯；每个路灯单元均自带有作为终端控制器的DC-DC电源。

2.如权利要求1所述的悬浮直流供电的LED路灯系统，其特征是：所述辅助控制系统还包括绝缘电阻自动检测系统，与控制器电气连接，用于对LED路灯直流电源供电线线路对地的绝缘电阻的自动检测；当正负极中任一极对地电阻<10KΩ时，控制器发出报警信号；当任一极对地电阻<5KΩ时，控制器发出跳闸指令和报警信号。

3.如权利要求1或2所述的悬浮直流供电的LED路灯系统，其特征是：所述辅助控制系统还包括漏电流自动检测系统，与控制器电气连接，用于对LED路灯直流电源供电线线路对地的对地漏电流的自动检测；LED路灯开灯前，控制器自动检测线路对地漏电流，当>30mA时，立即报警；当>50mA时，控制器立即封锁触发电路停止向LED路灯供电并发出报警信号。

4.如权利要求3所述的悬浮直流供电的LED路灯系统，其特征是：所述辅助控制系统还包括载波通讯模块，与控制器电气连接，用于控制器通过直流电源供电线线路与各个路灯单元之间进行传输控制信号。

5.如权利要求4所述的悬浮直流供电的LED路灯系统，其特征是：

所述控制器为PLC；

所述显示器为触摸屏；

所述交流配电系统包括作为主电路总开关的多极空气断路器、由PLC控制的主接触器，多极空气断路器的各输入端用于连接三相电源的三相和N相，主接触器与多极空气断路器串联连接；

所述整流电路系统包括三相工频电磁隔离变压器、整流电路、滤波电容，三相工频电磁隔离变压器原边的各相输入端分别与主接触器的各输出端对应连接，三相工频电磁隔离变压器的副边的各相输出端分别与整流电路的各相应的交流输入端连接，滤波电容并联在整流电路的正负直流输出端之间；所述三相工频电磁隔离变压器为双副边结构，双副边包括星形连接的星形绕组及三角形结构的三角绕组；整流电路包括两路结构相同的三相全桥整流电路单元，分别为星形三相全桥整流电路和三角三相全桥整流电路，星形三相全桥整流电路的交流输入端与各自对应的星形绕组的交流输出端连接，三角三相全桥整流电路的交流输入端与各自对应的三角绕组的交流输出端连接；星形三相全桥整流电路和三角三相全桥整流电路对应的正负极输出并联连接在一起构成直流电源输出端；

所述直流配电系统包括电抗器、直流输出分配电路，直流输出分配电路通过电抗器连接在整流电路的直流输出端，直流输出分配电路包括多路与LED路灯连接的开关控制单元，每路开关控制单元的电路结构相同；开关控制单元包括由PLC控制的直流输出接触器、手动控制的三极小型空气断路器，直流输出接触器的触头分别和三极小型空气断路器对应正负极输入端连接，其中三极小型空气断路器一极的输入端与PLC公共端连接，该极对应的输出端与PLC的开关信号输入端连接。

6.如权利要求5所述的悬浮直流供电的LED路灯系统，其特征是：所述三相全桥整流电路单元为可控可控脉波整流电路，可控脉波整流电路包括作为整流元件的6个晶闸管和同步驱动各个晶闸管导通角的同步脉冲触发器，同步脉冲触发器由PLC控制。

7.如权利要求6所述的悬浮直流供电的LED路灯系统，其特征是：所述直流电源输出端的正负极之间并联有直流电压传感器。

8.如权利要求7所述的悬浮直流供电的LED路灯系统，其特征是：所述多极空气断路器包括驱动多极空气断路器的分断机构脱扣的分励线圈；悬浮直流供电的LED路灯系统还设有作为辅助电路主开关的小型空气断路器，所述小型空气断路器的各输入端用于连接三相电源的三相和N相，小型空气断路器的各输出端分别与PLC的各相输入端对应连接，分励线圈的输入端与外置分励电源连接；其中，小型空气断路器的N相输入端和分励线圈的输入端之间串联有限流电阻，小型空气断路器的N相输出端和分励线圈的输出端之间串联有分断按钮开关。

9.如权利要求8所述的悬浮直流供电的LED路灯系统，其特征是：所述电流传感器为设于多极空气断路器的各输入端处的电流互感器。

10.如权利要求9所述的悬浮直流供电的LED路灯系统，其特征是：所述星形三相全桥整流电路和三角三相全桥整流电路的交流输入端均串联有熔断器。

Images