專利名稱：一種led集中式直流供電系統(tǒng)及其運行方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種LED集中式直流供電系統(tǒng)的技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及一種LED集中式 直流供電系統(tǒng)及其運行方法。
背景技術(shù)：
目前廣泛采用的LED驅(qū)動都是采用幾百瓦以下的電源，且每套LED燈具集成了一 個獨立的電源和一個LED燈，如圖1所示。這種供電方式帶來以下問題一是燈具設(shè)計要考 慮電源的位置和散熱，體積大、燈具設(shè)計受到電源限制，且成本提高；二是電源一旦損壞，整 個燈具同時報廢，成本高、壽命短；三是多個LED的統(tǒng)一調(diào)光控制不易實現(xiàn)。針對以上的不足，本發(fā)明克服了以上的問題，發(fā)明了一種LED集中式直流供電系 統(tǒng)。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的在于克服現(xiàn)有技術(shù)存在的上述不足，提供一種LED集中式直流供電 系統(tǒng)及其運行方法。本發(fā)明適用于LED路燈等系統(tǒng)，能夠取代傳統(tǒng)的單燈單供電的形式，實 現(xiàn)將LED燈同電源分開，通過集中式機房對LED燈集中供電，另外本發(fā)明還通過N+1冗余方 式實現(xiàn)供電，由電源管理模塊控制，實現(xiàn)系統(tǒng)故障或維護時冗余電源的切除或并入，以及對 LED的監(jiān)控。具有節(jié)省成本，電源維修和電源管理方便等優(yōu)勢。本發(fā)明通過如下技術(shù)方案實 現(xiàn)。一種LED集中式直流供電系統(tǒng)，包括三相輸入接口，電源輸出接口，N+1個三相 PWM整流電源模塊，N個負載模塊，和用于對電源輸入輸出進行檢測并調(diào)節(jié)三相PWM整流電 源模塊占空比的電源管理模塊；每個三相PWM整流電源模塊均具有三相輸入端，所有三相 輸入端分別與所述三相輸入接口連接；所述電源輸出接口具有正輸出母線和負輸出母線， 每個三相PWM整流電源模塊均具有與所述正輸出母線連接的正輸出端和與所述負輸出母 線連接的負輸出端；N個負載模塊分別并接在正輸出母線和負輸出母線之間，所述電源管 理模塊分別與每個三相PWM整流電源模塊連接，N為自然數(shù)。上述的一種LED集中式直流供電系統(tǒng)，所述三相輸入接口的輸入相電壓為 90V"264Vo上述的一種LED集中式直流供電系統(tǒng)，每個三相PWM整流電源模塊包含三相PWM 整流電路，與三相PWM整流電源模塊連接的電源管理模塊對三相PWM整流電源模塊進行PWM 調(diào)節(jié)，實現(xiàn)輸出可調(diào)。上述的一種LED集中式直流供電系統(tǒng)，每個負載模塊包括串聯(lián)的恒流模塊和LED 燈組，負載模塊的正極接正輸出母線，LED燈組的陰極即負載模塊的負極接負輸出母線。上述的一種LED集中式直流供電系統(tǒng)，所述電源管理模塊包括數(shù)據(jù)采集模塊、控 制模塊和電腦。上述的一種LED集中式直流供電系統(tǒng)，所述N+1個三相PWM整流電源模塊和電源管理模塊構(gòu)成供電設(shè)備，供電設(shè)備安放于該設(shè)備所要供電的所有LED燈組的線路中間。上述一種LED集中式直流供電系統(tǒng)的運行方法，包括數(shù)據(jù)采集模塊采集正輸出 母線和負輸出母線上的輸出電壓電流、三相PWM整流電源模塊的三相輸入端的輸入電壓電 流以及三相PWM整流電源模塊的占空比和輸出，再將數(shù)據(jù)傳送給電腦進行數(shù)據(jù)處理，當(dāng)正 負母線輸出電壓電流過高或者過低的時候，通過控制模塊調(diào)節(jié)三相PWM整流電源模塊的占 空比來將正負母線輸出電壓電流穩(wěn)定在正常工作狀態(tài)；當(dāng)三相輸入電壓電流出現(xiàn)過高或者 過低的時候，通過調(diào)節(jié)三相PWM整流電源模塊的占空比來實現(xiàn)對電源的保護；并將電源的 各種參數(shù)數(shù)據(jù)顯示在電腦上。上述的運行方法中，還可以根據(jù)電腦上顯示數(shù)據(jù)以及綜合天氣情況和路面情況來 調(diào)節(jié)三相PWM整流電源模塊的占空比，從而調(diào)節(jié)LED燈組的亮度，實現(xiàn)節(jié)能。與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明具有如下優(yōu)點和效果在同功率條件下，比現(xiàn)有的每個LED燈中集成一個電源的燈具，成本降低。其中將電 源與LED燈分離，使得燈具體積大大減小，燈具設(shè)計更加靈活，并且可以避免當(dāng)電源壽命比 LED燈短時造成的整套燈具的浪費；另外電源與LED燈的分離還使得LED燈的散熱空間變 大，延長了 LED燈的壽命。其中三相輸入接口(Ua、Ub、U。)，輸入相電壓在90V164V中各種等級均可適用，三 相PWM整流電源模塊輸出電壓可控，適用于各種電壓等級的LED燈組。電源輸出接口包括 正負母線(+、_)。N+1個三相PWM整流電源模塊，實現(xiàn)N+1個電源冗余供電，使得整個LED系統(tǒng)十分 可靠，使得電源維護十分方便；每個模塊都有三相輸入端，分別從上至下對應(yīng)連接到三相輸 入接口(Ua、Ub、U。)上；N+1個三相PWM整流電源模塊，每個模塊都有正(+ )負(-)輸出端 口，分別對應(yīng)連接到輸出母線的正負極；每個三相PWM整流電源模塊，內(nèi)部包含三相PWM整 流，可以通過對該模塊進行PWM調(diào)節(jié)，實現(xiàn)輸出可調(diào)，且提出LED電源主電路中采用PWM三 相整流電路，使得功率因數(shù)較高。將供電設(shè)備安放于所要供電的LED線路中間，可有效控制線損，線耗小。總的來說，本發(fā)明具有如下優(yōu)點和效果目前廣泛采用的LED驅(qū)動都是采用幾百 瓦以下的電源，且每套LED燈具集成了一個獨立的電源和一個LED燈，如圖1所示。這種供 電方式帶來以下問題一是燈具設(shè)計要考慮電源的位置和散熱，體積大、燈具設(shè)計受到電源 限制，且成本提高；二是電源一旦損壞，整個燈具同時報廢，成本高、壽命短；三多個LED的 統(tǒng)一調(diào)光控制不易實現(xiàn)，而本發(fā)明解決了上述的問題，它直接通過PWM整流將電網(wǎng)工頻交 流變成可調(diào)的直流，輸出功率可達幾十千瓦，供給整條線路上的LED。


圖1是傳統(tǒng)的單燈單供電方式的LED燈具框圖。圖2是本發(fā)明具體實施方式
中一種LED集中式直流供電系統(tǒng)的框架示意圖。圖3是圖2所示的PWM三相整流模塊的PWM三相整流電路圖。
具體實施例方式以下結(jié)合附圖對本發(fā)明的具體實施作進一步描述，但本發(fā)明的實施和保護范圍不限于此。如圖2，本發(fā)明提供一種LED集中式直流供電系統(tǒng)。包括三相輸入接口 ；電源輸出 接口 ；N+1個三相PWM整流電源模塊；N個負載模塊；對整個系統(tǒng)進行實時監(jiān)控的電源管理 模塊。每個三相PWM整流電源模塊均具有三相輸入端，所有三相輸入端分別與所述三相輸 入接口連接；所述電源輸出接口具有正輸出母線和負輸出母線，每個三相PWM整流電源模 塊均具有與所述正輸出母線連接的正輸出端和與所述負輸出母線連接的負輸出端；N個負 載模塊分別并接在正輸出母線和負輸出母線之間，所述電源管理模塊分別與每個三相PWM 整流電源模塊連接，N為自然數(shù)。本LED集中式直流供電系統(tǒng)，它通過PWM整流電源直接將電網(wǎng)工頻交流變成可調(diào) 的直流電壓，輸出功率可達幾十千瓦 幾百千瓦或更大，直接供給整條線路上的LED。本發(fā) 明所述的一種LED集中式直流供電系統(tǒng)，由電源管理模塊控制，實現(xiàn)系統(tǒng)故障或維護時冗 余電源的切除或并入，以及對LED的監(jiān)控。如圖，其中三相輸入接口(Ua、Ub、U。)，輸入相電壓在90V164V中各種等級均可適 用，三相PWM整流電源模塊輸出電壓可控，適用于各種電壓等級的LED燈組。電源輸出接口 包括正負母線(+、_)。N+1個三相PWM整流電源模塊實現(xiàn)N+1個電源冗余供電，使得整個LED 系統(tǒng)十分可靠，使得電源維護十分方便；每個模塊都有三相輸入端，分別從上至下對應(yīng)連接 到三相輸入接口(Ua、Ub、U。)上；N+1個三相PWM整流電源模塊，每個模塊都有正(+ )負(_) 輸出端口，分別對應(yīng)連接到輸出母線的正負極；每個三相PWM整流電源模塊，內(nèi)部包含三相 PWM整流，可以通過對該模塊進行PWM調(diào)節(jié)，實現(xiàn)輸出可調(diào)，且提出LED電源主電路中采用三 相PWM整流電源模塊路，使得功率因數(shù)較高。N個負載模塊，分別對應(yīng)并聯(lián)于正負母線(+、-)；每個負載模塊包括串聯(lián)的恒流 模塊和LED燈組，其中負載模塊中離LED燈組的陰極接近的一端為負極，接于負母線，離 LED燈組陽極接近的一端為陽極，接于陽極；其中的恒流模塊可以是任意成熟的電路，如 Supertex公司的HV9910、HV9912等芯片，每組LED只需一個恒流控制?？欤瑢崿F(xiàn)恒流運行。提出集中式電源便于實現(xiàn)電源管理。包括數(shù)據(jù)采集和控制模塊，一臺電腦以及控 制軟件，通過數(shù)據(jù)采集正負輸出母線上的輸出電壓電流、三相輸入端的電壓電流以及三相 PWM整流電源模塊的控制信號和輸出。通過后臺數(shù)據(jù)處理后，發(fā)出控制信號給三相PWM整流 電源模塊，從而調(diào)節(jié)輸出電壓和電流。當(dāng)檢測到的三相輸入電壓過低或者過高的時候(不在 預(yù)設(shè)范圍內(nèi))，通過調(diào)節(jié)三相PWM整流電源模塊的占空比為零，禁止其工作并發(fā)出警報信號； 當(dāng)檢測到的三相輸入電壓電流過高的時候，通過調(diào)節(jié)三相PWM整流電源模塊的占空比為 零，發(fā)出警報信號；當(dāng)檢測到正負輸出母線上的輸出電壓電流超出一定值時，降低三相PWM 整流電源模塊的占空比(控制量)，從而保證負載正常供電，必要時發(fā)出警報信號，提醒工作 人員注意；另外，根據(jù)天氣情況以及路面情況，工作人員可以調(diào)節(jié)三相PWM整流電源模塊的 占空比，使得LED燈組的亮度不至于過亮而造成浪費，從而達到節(jié)能的效果。提出將集中供電設(shè)備安放于所要供電的LED線路中間，可有效控制線損，線耗小。圖3給出了本發(fā)明的LED集中式供電機柜的三相PWM整流電源模塊電路圖，圖中 Ua、Ub、Uc為其三相輸入端，Vn、VT2、VT3、VT4、VT5、Vt6為三相PWM整流電源模塊的六個控制開 關(guān)管，六個開關(guān)管共同構(gòu)成了一個三相橋式電路，三相輸入端分別接于三個橋臂的重點，共 同形成一個三相PWM整流電源模塊。
如上即可較好的實現(xiàn)本發(fā)明，本發(fā)明所述的LED集中式直流供電系統(tǒng)，通過PWM整 流電源直接將電網(wǎng)工頻交流變成可調(diào)的直流電壓，輸出功率可達幾十千瓦 幾百千瓦或更 大，直接供給整條線路上的LED。
權(quán)利要求
1.一種LED集中式直流供電系統(tǒng)，其特征在于包括三相輸入接口，電源輸出接口，N+1 個三相PWM整流電源模塊，N個負載模塊，和用于對電源輸入輸出進行檢測并調(diào)節(jié)三相PWM 整流電源模塊占空比的電源管理模塊；每個三相PWM整流電源模塊均具有三相輸入端，所 有三相輸入端分別與所述三相輸入接口連接；所述電源輸出接口具有正輸出母線和負輸出 母線，每個三相PWM整流電源模塊均具有與所述正輸出母線連接的正輸出端和與所述負輸 出母線連接的負輸出端；N個負載模塊分別并接在正輸出母線和負輸出母線之間，所述電 源管理模塊分別與每個三相PWM整流電源模塊連接，N為自然數(shù)。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種LED集中式直流供電系統(tǒng)，其特征在于所述三相輸入接 口的輸入相電壓為90V164V。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種LED集中式直流供電系統(tǒng)，其特征在于每個三相PWM整 流電源模塊包含三相PWM整流電路，與三相PWM整流電源模塊連接的電源管理模塊對三相 PWM整流電源模塊進行PWM調(diào)節(jié)，實現(xiàn)輸出可調(diào)。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種LED集中式直流供電系統(tǒng)，其特征在于每個負載模塊包 括串聯(lián)的恒流模塊和LED燈組，負載模塊的正極接正輸出母線，LED燈組的陰極即負載模塊 的負極接負輸出母線。
5..根據(jù)權(quán)利要求1、任一項所述的一種LED集中式直流供電系統(tǒng)，其特征在于所述電 源管理模塊包括數(shù)據(jù)采集模塊、控制模塊和電腦。
6.根據(jù)權(quán)利要求5所述的一種LED集中式直流供電系統(tǒng)，其特征在于所述N+1個三相 PWM整流電源模塊和電源管理模塊構(gòu)成供電設(shè)備，供電設(shè)備安放于該設(shè)備所要供電的所有 LED燈組的線路中間。
7.權(quán)利要求5所述一種LED集中式直流供電系統(tǒng)的運行方法，其特征在于包括數(shù)據(jù) 采集模塊采集正輸出母線和負輸出母線上的輸出電壓電流、三相PWM整流電源模塊的三相 輸入端的輸入電壓電流以及三相PWM整流電源模塊的占空比和輸出，再將數(shù)據(jù)傳送給電腦 進行數(shù)據(jù)處理，當(dāng)正負母線輸出電壓電流過高或者過低的時候，通過控制模塊調(diào)節(jié)三相PWM 整流電源模塊的占空比來將正負母線輸出電壓電流穩(wěn)定在正常工作狀態(tài)；當(dāng)三相輸入電壓 電流出現(xiàn)過高或者過低的時候，通過調(diào)節(jié)三相PWM整流電源模塊的占空比來實現(xiàn)對電源的 保護；并將電源的各種參數(shù)數(shù)據(jù)顯示在電腦上。
8.根據(jù)權(quán)利要求7所述的運行方法，其特征在于當(dāng)檢測到的三相輸入電壓過低或者過 高的時候，通過調(diào)節(jié)三相PWM整流電源模塊的占空比為零，禁止其工作并發(fā)出警報信號。
9.根據(jù)權(quán)利要求7所述的運行方法，其特征在于當(dāng)檢測到正負輸出母線上的輸出電壓 電流超出一定值時，降低三相PWM整流電源模塊的占空比。
10.根據(jù)權(quán)利要求7所述的運行方法，其特征在于還根據(jù)電腦上顯示數(shù)據(jù)以及綜合天 氣情況和路面情況來調(diào)節(jié)三相PWM整流電源模塊的占空比，從而調(diào)節(jié)LED燈組的亮度。
全文摘要
本發(fā)明提供一種LED集中式直流供電系統(tǒng)及其運行方法。所述系統(tǒng)包括三相輸入接口、電源輸出接口、N+1個三相PWM整流電源模塊、N個負載模塊和電源管理模塊；所述方法通過電源管理模塊采集正負輸出母線上的輸出電壓電流、三相輸入端的電壓電流以及三相PWM整流電源模塊的控制信號和輸出，并調(diào)節(jié)三相PWM整流電源模塊的占空比，通過PWM整流電源直接將電網(wǎng)工頻交流變成可調(diào)的直流電壓，輸出功率可達幾十千瓦~幾百千瓦或更大，直接供給整條線路上的LED。本發(fā)明所述的一種LED集中式直流供電系統(tǒng)，由電源管理模塊控制，實現(xiàn)系統(tǒng)故障或維護時冗余電源的切除或并入，以及對LED的監(jiān)控。
文檔編號H02M7/23GK102045925SQ20101052854
公開日2011年5月4日 申請日期2010年11月2日 優(yōu)先權(quán)日2010年11月2日
發(fā)明者丘東元, 張桂東, 張波, 肖文勛 申請人:華南理工大學(xué)