CN205863939U - 一种用于公路隧道的集中供配电系统 - Google Patents

Abstract

一种用于公路隧道的集中供配电系统，包括依次连接的太阳能电池、控制模块、蓄电池组，控制模块另分别连接公路LED灯具和/或隧道LED灯具、市电网络。本实用新型以控制模块作为集中供电电源，配合PWM控制器、DC‑DC转换器、DC‑AC转换器驱动各LED灯具及负载，通过PWM调制方式改变输出电流来调整单个回路中所有灯具的亮度，不再单独对每套灯具进行调光，通过恒定电流方式减小输电距离对电缆线径的依赖程度。采用全直流供电，可以扩展供电范围，减少光伏发电场地选址对环境的依赖，同时能够对发电站周围一定距离范围内的孤立偏僻的小容量外场用电设备提供电源，更加适合高速公路供电系统。

Description

一种用于公路隧道的集中供配电系统

技术领域

本实用新型涉及太阳能光伏发电照明技术，特别的，涉及一种用于公路隧道的集中供配电系统。

背景技术

目前的太阳能发电技术主要是太阳能光伏发电技术，已经基本成熟，其使用寿命已经达到25年～30年。太阳能光伏发电以其清洁、源源不断、安全等显著优势，成为关注重点，因此，提高可再生能源利用率，尤其发展并网型太阳能发电是改善生态、保护环境的有效途径。

在高速公路隧道照明系统中供电方式是呈带状式分布，目前传统的供电方式大多采用10/0.4kV的交流供电方式，而对于距离变电站500m～1500m照明灯具，必须加大电缆线径以确保压降能够符合负载要求。在高速公路行业，对于单独的小负荷用电现场，利用太阳能供电是一个很好的解决办法，常规光伏发电照明系统中，光伏发电系统采用逆变器将太阳能电池所发的低压直流电转换成市电供各种负载使用，而LED灯具又需要将市电转换成直流电以驱动灯珠，这种方案存在明显的不足：首先是供电质量不稳定，受到天气等自然因素的影响；其次，受到周围环境地貌因素制约，不是所有选址的建设规模都能够有足够的容量；最后太阳能供电储能设备需要占用较大规模，增加了建设投资。另外，对于中长距离、容量较大的外场设备供电更是存在着明显的不足。

实用新型内容

本实用新型目的在于提供一种用于公路隧道的集中供配电系统，以解决背景技术中提出的问题。

为实现上述目的，本实用新型提供了一种用于公路隧道的集中供配电系统，包括太阳能电池、控制模块、蓄电池组，所述控制模块设有多个输入端与输出端，所述太阳能电池的输出端连接到控制模块的某个输入端并作为控制模块的主供电电源，所述蓄电池组的输出端连接到控制模块的某个输入端并作为控制模块的副供电电源；控制模块的某个输出端连接到蓄电池组的输入端并作为蓄电池的充电电源，控制模块的另有若干个输出端分别与公路LED灯具、隧道LED灯具、交流负载、其他直流负载中的一个或几个直接或间接连接并为之提供电压源，且所述集中供配电系统还包括所述控制模块与市电网络间的电连接部件，市电网络设有两条线路与控制模块连接，一条线路经逆变器连接控制模块的某个输出端而将多余的电量送入市电网络，市电网络另一条线路经直流发生器连接控制模块的某个输入端并作为控制模块的备用供电电源。

所述控制模块包括有中心控制单元、直流稳压单元、及分别与直流稳压单元连接的选择单元a与选择单元b，直流稳压单元、选择单元a、选择单元b分别由中心控制单元连接控制，各输入端分别与选择单元a连接并由选择单元a控制各输入端与直流稳压单元的通断，各输出端分别与选择单元b连接并由选择单元b控制直流稳压单元与各输出端之间的通断。

进一步的，当控制模块同时作为公路LED灯具或隧道LED灯具的电压源时，所述控制模块的中心控制单元还连接有置于露天环境中的光敏传感器。

进一步的，所述控制模块的输出端与LED灯具之间连接有为LED灯具提供恒定电流的PWM恒流调节模块。

进一步的，所述PWM恒流调节模块连接有串口通信模块，PWM恒流调节模块可由外部PC经串口通信模块连接控制。

进一步的，所述控制模块的输出端通过DC-AC转换器与交流负载连接，即控制模块的输出端连接DC-AC转换器后，再与交流负载连接。

进一步的，所述控制模块另通过输出端与其它直流负载直接连接，或控制模块的输出端连接DC-DC转换器后，再与其它直流负载连接。

进一步的，所述太阳能电池包括太阳能电池阵列与光伏汇流箱组，各太阳能电池阵列连接到光伏汇流箱组后，由光伏汇流箱组与控制模块的输入端连接。

本实用新型中所述公路LED灯具指隧道以外的露天LED灯具，本实用新型中所述交流负载、其它直流负载为公路和/或隧道系统所需的除LED灯具以外的其他负载。

有益效果：本实用新型通过太阳能光伏发电系统对各负载提供全直流供电系统，光伏组件产生直流电流，经汇流箱汇流后后通过直流稳压单元进行稳压输出，对于近端的直流负载，直接传输至直流负载，不再使用逆变器，对于远端的直流负载，可以在负载端增加DC-DC变压器以适应不同工作电压的设备需要。对需要交流电供电的设备，可再增加DC-AC转换器输出220V或其他不同电压的交流电。

本实用新型还设有与市电网络互补的并网方案，在市电网络与控制模块之间增加AC-DC转换的模块化直流发生器作为系统的备用电源，同时在控制模块与市电网络之间连接逆变器将本系统产生的多余电力送入市电网络。

本实用新型以控制模块作为总供电电源，配合PWM恒流调节模块对各LED灯具提供电流恒定的直流电。通过PWM调制方式改变输出电流来调整单个回路中所有LED灯具的亮度，不再单独对每套灯具进行调光。

本实用新型采用全直流供电因为没有分布电感电容的影响，压降会比交流电小，供电质量会有所提高。在全直流电路中，因为不再有直流与交流之间的多次转换，能够有效提高光伏发电的整体效率。应用在LED灯具的全直流供电还可以取消单独的调光控制线，减少线缆数量。采用全直流供电后，可以扩展供电范围，减少光伏发电场地选址对周围环境因素的依赖程度，同时能够对发电站周围一定距离范围内的孤立、偏僻的用电小容量外场设备提供解决方案，更加适合于高速公路供电系统。

本实用新型的控制模块连接有光敏传感器，可辅助中心控制单元对整个系统的供配电进行智能自动控制。

除了上面所描述的目的、特征和优点之外，本实用新型还有其它的目的、特征和优点。下面将参照图，对本实用新型作进一步详细的说明。

附图说明

构成本申请的一部分的附图用来提供对本实用新型的进一步理解，本实用新型的示意性实施例及其说明用于解释本实用新型，并不构成对本实用新型的不当限定。在附图中：

图1是本实用新型优选实施例的原理框图；

图2是本实用新型中控制模块部分的连接框图。

具体实施方式

以下结合附图对本实用新型的实施例进行详细说明，但是本实用新型可以根据权利要求限定和覆盖的多种不同方式实施。

参见图1～图2的一种用于公路隧道的集中供配电系统，包括依次连接的太阳能电池、控制模块、蓄电池组，控制模块另分别连接公路LED灯具、隧道LED灯具、市电网络，控制模块包括有中心控制单元、直流稳压单元、及分别与直流稳压单元连接的选择单元a与选择单元b，直流稳压单元、选择单元a、选择单元b分别由中心控制单元连接控制，控制模块设有3个输入端与6个输出端，各输入端分别与选择单元a连接，各输出端分别与选择单元b连接，太阳能电池的输出端连接控制模块的输入端1，蓄电池组的输入端连接控制模块的输出端1，蓄电池组的输出端连接控制模块的输入端2，控制模块的输出端2连接隧道LED灯具为其提供电压源，控制模块的输出端6连接公路LED灯具为其提供电压源，市电网络设有两条线路与控制模块连接，一条线路经逆变器连接控制模块的输出端3，另一条线路经直流发生器连接控制模块的输入口3，控制模块还包括与中心控制单元连接的置于露天环境中的光敏传感器。

控制模块的输出端2与LED灯具之间连接有PWM恒流调节模块，通过PWM恒流调节模块对LED灯具提供稳定的供电电流，通过调整PWM恒流调节模块的输出电流大小，可对LED灯具的进行调光。

PWM恒流调节模块连接有串口通信模块，PWM恒流调节模块可由外部PC经串口通信模块连接控制。

控制模块的输出端4另连接DC-AC转换器后，再与交流负载连接。

控制模块的输出端5另连接DC-DC转换器后，再与其它直流负载连接。

本实施例中，太阳能电池包括太阳能电池阵列与光伏汇流箱组，各太阳能电池阵列连接到光伏汇流箱组后，由光伏汇流箱组与控制模块的输入端1连接。

本实施例的工作过程描述如下：

太阳能电池将太阳能转化成电能，光伏汇流箱组收集太阳能电池阵列中各电池板的电能后输出到控制模块，蓄电池组存储控制模块输出的多余的电量，控制模块以光伏汇流箱组、蓄电池组、或市电网络提供的直流电作为供电电源，并经直流稳压单元将直流电压转换输出为LED灯具或其它直流负载所需的直流工作电压，直流稳压单元连接DC-AC转换器后，可为交流负载提供所需交流工作电压。

当白天光照强烈时，公路LED灯具无需发光，光敏传感器产生的电流大，太阳能电池电能充足，中心控制单元控制选择单元a连接的输入端1与直流稳压单元接通，再经与选择单元b连接的输出端1、输出端2、输出端4、输出端5对外输出电压，由太阳能电池经控制模块对隧道LED灯具及其他负载供电，同时控制模块对蓄电池充电，蓄电池充电完成后，中心控制单元控制选择单元b连接的输出端3与直流稳压单元接通，控制模块将多余电量传送至市电网络。

当白天光照较弱时，公路LED灯具无需发光，光敏传感器产生的电流小，太阳能电池电能不足，不对除隧道LED灯具外的其他负载供电，中心控制单元控制选择单元a连接的输入端1先与直流稳压单元接通，再经直流稳压单元与选择单元b连接的输出端2接通，由太阳能电池经控制模块对隧道LED灯具供电，同时中心控制单元控制选择单元a连接的输入端3先与直流稳压单元接通，再经直流稳压单元与选择单元b连接的输出端1、输出端4、输出端5接通，由市电网络通过控制模块单独对蓄电池充电及对其他负载供电，蓄电池充电完成后，输出端1断开，市电网络作为隧道LED灯具的备用电源。

当夜间无太阳光照时，公路LED灯具与隧道LED灯具均需发光，光敏传感器无电流产生，中心控制单元控制选择单元a连接的输入端3与直流稳压单元接通，再经直流稳压单元与选择单元b连接的的输出端2、输出端4、输出端5、输出端6接通，由市电网络经控制模块对隧道LED灯具、公路LED灯具及其他负载供电，若市电网络无法供电，默认由蓄电池经输入端2为各模块、LED灯具、其他负载供电。

以上所述仅为本实用新型的优选实施例而已，并不用于限制本实用新型，对于本领域的技术人员来说，本实用新型可以有各种更改和变化。凡在本实用新型的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本实用新型的保护范围之内。

Claims (8)

1.一种用于公路隧道的集中供配电系统，其特征在于，包括太阳能电池、控制模块、蓄电池组，所述控制模块设有多个输入端与输出端，所述太阳能电池的输出端连接到控制模块的某个输入端并作为控制模块的主供电电源，所述蓄电池组的输出端连接到控制模块的某个输入端并作为控制模块的副供电电源；控制模块的某个输出端连接到蓄电池组的输入端并作为蓄电池的充电电源，控制模块另有若干个输出端分别与公路LED灯具、隧道LED灯具、交流负载、其他直流负载中的一个或几个直接或间接连接并为之提供电压源，且所述集中供配电系统还包括所述控制模块与市电网络间的电连接部件，市电网络设有两条线路与控制模块连接，一条线路经逆变器连接控制模块的某个输出端而将多余的电量送入市电网络，市电网络另一条线路经直流发生器连接控制模块的某个输入端并作为控制模块的备用供电电源。

2.根据权利要求1所述的一种用于公路隧道的集中供配电系统，其特征在于，所述控制模块包括有中心控制单元、直流稳压单元、及分别与直流稳压单元连接的选择单元a与选择单元b，直流稳压单元、选择单元a、选择单元b分别由中心控制单元连接控制，各输入端分别与选择单元a连接并由选择单元a控制各输入端与直流稳压单元的通断，各输出端分别与选择单元b连接并由选择单元b控制直流稳压单元与各输出端之间的通断。

3.根据权利要求2所述的一种用于公路隧道的集中供配电系统，其特征在于，当控制模块作为公路LED灯具或隧道LED灯具的电压源时，所述控制模块的中心控制单元还连接有置于露天环境中的光敏传感器。

4.根据权利要求1～3中任意一项所述的一种用于公路隧道的集中供配电系统，其特征在于，所述控制模块的输出端与LED灯具之间连接有为LED灯具提供恒定电流的PWM恒流调节模块。

5.根据权利要求4所述的一种用于公路隧道的集中供配电系统，其特征在于，所述PWM恒流调节模块连接有串口通信模块，PWM恒流调节模块可由外部PC经串口通信模块连接控制。

6.根据权利要求1～3中任意一项所述的一种用于公路隧道的集中供配电系统，其特征在于，所述控制模块的输出端通过DC-AC转换器与交流负载连接，即控制模块的输出端连接DC-AC转换器后，再与交流负载连接。

7.根据权利要求1～3中任意一项所述的一种用于公路隧道的集中供配电系统，其特征在于，所述控制模块另通过输出端与其它直流负载直接连接，或控制模块的输出端连接DC-DC转换器后，再与其它直流负载连接。

8.根据权利要求1～3中任意一项所述的一种用于公路隧道的集中供配电系统，其特征在于，所述太阳能电池包括太阳能电池阵列与光伏汇流箱组，各太阳能电池阵列连接到光伏汇流箱组后，由光伏汇流箱组与控制模块的输入端连接。