專利名稱：Led照明智能控制系統(tǒng)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種LED照明智能控制系統(tǒng)，屬于照明電源技術(shù)領(lǐng)域。
背景技術(shù)：
LED作為新一代的照明技術(shù)具有節(jié)能、環(huán)保、光電效率高等獨特優(yōu)勢，是典型的綠色照明光源。由于LED芯片的光衰除了和封裝材料、熒光粉衰減有關(guān)外，更主要的原因是LED芯片發(fā)光過程中產(chǎn)生的熱量使LED芯片的PN結(jié)結(jié)溫上升，根據(jù)LED芯片的溫度特性曲線來看，溫度上升使LED芯片所容許的最大工作電流降低，故而在恒流驅(qū)動下，使得LED芯片光衰加劇、壽命變短，故目前大功率照明LED燈主要由LED驅(qū)動控制電源以及LED燈組構(gòu)成， 其主要存在以下問題1、LED芯片的光衰較快，使用一段時間后的光通量明顯減少。2、使用壽命低，可靠性較差，比理論上的10萬小時使用壽命相差較遠(yuǎn)。3、由于LED驅(qū)動芯片的使用壽命比LED光源芯片使用壽命短，在更換LED驅(qū)動器所產(chǎn)生的人工和設(shè)備運營成本遠(yuǎn)高于驅(qū)動器本身的價值，維護使用成本大大上升。而目前公開的LED驅(qū)動控制電源主要有以下幾類1、采用電阻限流電路。這種驅(qū)動控制電源的電路簡單，成本低。但由于采用設(shè)計固定的限流電阻，故而不能動態(tài)的調(diào)節(jié)LED燈組電流，容易造成LED燈組過早衰竭。同時限流電阻也會消耗大量的功率使得照明系統(tǒng)的效率比較低。另外，由于采用電阻調(diào)節(jié)精度有限， 微小的電壓輸入變化會導(dǎo)致LED燈組亮度的很大變化以及顏色純度的變化，所以這種驅(qū)動電源適合于低成本、對發(fā)光效率要求不高的情況。2、采用線性電源調(diào)節(jié)器。采用工作在線性區(qū)的功率管作為動態(tài)調(diào)節(jié)的電阻來控制電流，但對于驅(qū)動電流為幾百毫安甚至更大的大功率LED燈組，整個功率電路的損耗成了嚴(yán)重的問題，仍存在變換效率不高，消耗電能大和耗熱高的問題。3、采用開關(guān)電源調(diào)節(jié)器。開關(guān)電源是能量轉(zhuǎn)換方式中效率最高的一種，通過調(diào)節(jié)開關(guān)功率管的通斷比來調(diào)節(jié)輸出電壓的大小，功率管的損耗低，適用于大功率LED燈組的照明驅(qū)動。但隨著LED燈組在照明領(lǐng)域的普及，用市電驅(qū)動LED燈組成為必然趨勢，用市電驅(qū)動就必須解決降壓和恒流問題，還要有比較高的轉(zhuǎn)換效率、較小的體積以及長時間工作能力、低成本、電磁干擾和功率因數(shù)等問題。目前市場上使用的LED燈組驅(qū)動電源大多數(shù)是每盞燈配一個市電交流轉(zhuǎn)直流的驅(qū)動電源，并且將LED燈組和整流器、開關(guān)電源驅(qū)動器封裝在一起的整體結(jié)構(gòu)，而溫度是 LED芯片光效和壽命的最主要因素之一，由于整體耗散熱量大，使LED燈組的工作環(huán)境溫度處于非正常狀態(tài)，故容許的正向電流會大幅度降低，極容易造成LED芯片過早衰竭，甚至直接損壞LED芯片，對LED燈組的可靠性和壽命產(chǎn)生很大影響。其次由于LED燈組和驅(qū)動電源集成在一起，體積大，不便于燈具設(shè)計和安裝。因此設(shè)計高質(zhì)量，高可靠性的LED燈組驅(qū)動控制電源是大功率LED芯片應(yīng)用于照明的關(guān)鍵。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的是提供一種結(jié)構(gòu)合理，能改善LED燈組工作環(huán)境溫度，提高LED燈組照明燈的可靠性、使用壽命，控制方便，動態(tài)調(diào)光精準(zhǔn)的LED照明智能控制系統(tǒng)。本發(fā)明為達(dá)到上述目的技術(shù)方案是一種LED照明智能控制系統(tǒng)，其特征在于包括用于給至少兩個智能電源控制單元提供直流電源的同步整流單元，各智能電源控制單元輸出端通過電線與對應(yīng)的LED燈組單元連接，同步整流單元通過高壓直流母線與各智能電源控制單元連接；所述的同步整流單元包括三相PWM同步整流模塊和DC-DC Buck變換模塊，所述三相PWM同步整流模塊包括交流回路、智能功率模塊、直流回路、缺相及相序檢測電路、交流側(cè)的電壓電流采集電路、繼電器控制電路、直流側(cè)的電壓采集電路、直流側(cè)的狀態(tài)檢測電路、用于PWM控制算法的DSP主處理器、用于對三相PWM同步整流模塊進(jìn)行保護控制的第一 MCU處理器和光電隔離驅(qū)動器；所述的交流回路包括串接在三相交流電的三相隔離變壓器和三相繼電器，直流回路由并聯(lián)的電阻R和電容C構(gòu)成，交流回路經(jīng)智能功率模塊及直流回路接DC-DC Buck變換模塊，連接在三相隔離變壓器輸入端的缺相及相序檢測電路和連接在直流回路上直流側(cè)的狀態(tài)檢測電路接第一 MCU處理器的輸入端，第一 MCU處理器的輸出端通過繼電器控制電路與三相繼電器的控制端連接；連接在繼電器輸出端的交流側(cè)的電壓電流采集電路和連接在直流回路上的直流側(cè)的電壓采集電路分別接DSP主處理器的輸入端， DSP主處理器的PWM輸出端通過光電隔離驅(qū)動器接智能功率模塊的驅(qū)動端，液晶顯示器和鍵盤輸入電路分別通過光耦隔離器與DSP主處理器輸入端連接；所述的智能電源控制單元包括浪涌保護電路、EMI濾波電路、輔助電源模塊、限壓限流保護電路、故障檢測電路、用于對LED燈組單元進(jìn)行動態(tài)調(diào)光和亮滅控制的第二 MCU處理器、用于產(chǎn)生PWM信號的P麗控制電路以及用于接收外部針對LED燈具單元指令信號和上傳信號的通信模塊；DC-DC Buck變換模塊通過高壓直流母線接浪涌保護電路的輸入端， 浪涌保護電路經(jīng)EMI濾波電路、限壓限流保護電路接LED燈組單元提供電源，與LED陣列燈連接的故障檢測電路接第二 MCU處理器，EMI濾波電路的輸出端與輔助電源模塊的輸入端連接，輔助電源模塊分別接第二 MCU處理器和通信模塊的電源端，第二 MCU處理器通過PWM 控制電路接LED燈組單元的PWM控制端，通信模塊與第二 MCU處理器的通信端連接；所述的LED燈組單元包括DC-DC恒流源和LED陣列燈。本發(fā)明采用上述技術(shù)方案后的優(yōu)點(1)、本發(fā)明將同步整流單元以及智能電源控制單元和LED燈組單元分體連接，尤其同步整流單元通過高壓直流母線與智能電源控制單元連接，因此同步整流單元、智能電源控制單元和LED燈組單元可分體安裝，不僅從物理上能分離高耗熱的同步整流單元以及智能電源控制單元和LED燈組單元，改善LED燈組工作環(huán)境溫度，減小功率器件對LED燈組的熱輻射，使同步整流單元和智能電源控制單元不再成為制約大功率LED燈工作的首要因素，由于能大幅度減少LED燈組的環(huán)境溫度，故能提高LED燈組的可靠性和壽命。本發(fā)明的 LED照明智能控制系統(tǒng)采用分體安裝，不僅安裝方便，同時也大大降低維修的幾率，節(jié)約維修成本。(2)、本發(fā)明的同步整流單元采有三相PWM同步整流模塊和DC-DC Buck變換模塊，其三相PWM同步整流模塊通過DSP主處理器來控制智能功率模塊，使智能功率模塊將市電即相電壓220V的三相交流電經(jīng)過同步整流后變換為570V的直流電，再通過DC-DCBuck變換模塊將570V直流電轉(zhuǎn)換為400V的在道路上傳輸?shù)暮銐褐绷?，能集中向道路恒壓直流供電。本發(fā)明通過DSP主處理器來單獨完成PWM控制算法并控制智能功率模塊工作，故能夠?qū)崿F(xiàn)交流網(wǎng)側(cè)電流為正弦波且功率因數(shù)近似為1，較好抑制電網(wǎng)諧波，實現(xiàn)電能的雙向流動，故具有較快的動態(tài)響應(yīng)和較好的靜態(tài)特性，有效解決的傳統(tǒng)二極管、晶間管整流存在的諧波含量大、功率因數(shù)低和能量不能回饋等問題，實現(xiàn)整流器的“高效”、“綠色”運行。本發(fā)明同時省去了無功補償和諧波抑制設(shè)備，大大降低投資成本。(3)、本發(fā)明的三相PWM同步整流模塊通過第一 MCU處理器將采集交流側(cè)的三相電壓缺相及相序信號以及直流側(cè)的狀態(tài)檢測信號經(jīng)處理，并對同步整流單元及系統(tǒng)進(jìn)行保護，因此通過DSP主處理器和第一 MCU處理器分工處理方式來提高系統(tǒng)運行效率。(4)、本發(fā)明的DC-DC Buck變換模塊通過高壓直流母線與智能電源控制單元連接， 可減小了采用交流電在傳輸線上的損耗，節(jié)約了線路成本。(5)、本發(fā)明的智能電源控制單元通過第二 MCU處理器對LED燈組單元進(jìn)行動態(tài)調(diào)光和亮滅控制，PWM控制電路來產(chǎn)生對應(yīng)的PWM脈沖寬度調(diào)制控制信號，可通過通信模塊接收外部控制中心的調(diào)光指令信號傳到第二 MCU處理器，經(jīng)過D/A轉(zhuǎn)換后輸入給PWM控制電路以產(chǎn)生對應(yīng)的PWM控制信號，通過此控制信號傳送給LED燈組單元中的DC-DC恒流模塊， 由于能通過改變PWM控制信號的占空比來調(diào)節(jié)DC-DC恒流源的正向電流導(dǎo)通時間，進(jìn)而改變了 LED陣列燈的平均電流，達(dá)到亮度調(diào)整的效果實現(xiàn)PWM調(diào)光技術(shù)，故能根據(jù)時段和道路環(huán)境狀況智能、動態(tài)、精準(zhǔn)調(diào)光，進(jìn)行亮滅控制，不僅滿足正常照明需求，而且節(jié)能環(huán)保。本發(fā)明通過接收外部指令信號對LED燈組單元中的每一路LED陣列燈能進(jìn)行不同占空比的調(diào)光，使各路LED陣列燈都能按照實際照明需求輸出合適的發(fā)光強度，與整體LED陣列燈調(diào)光相比，能進(jìn)一步減小了 LED燈發(fā)熱量，延長LED燈壽命，節(jié)約了能耗。(6)、本發(fā)明的三相PWM同步整流模塊中通過采集交流側(cè)的電壓和電流以及直流側(cè)的電壓和線路狀況，能及時檢測交流側(cè)和直流側(cè)的在發(fā)生短路、斷路、過載時將故障信號傳給第一 MCU處理器，由第一 MCU控制器控制三相繼電器斷開，以保護三相PWM同步整流模塊和系統(tǒng)安全。本發(fā)明智能電源控制單元通過限壓限流保護電路和故障檢測電路實現(xiàn)對供電電壓、電流超限進(jìn)行保護控制，并通過EMI控制電路對電磁干擾進(jìn)行處理，可將自動控制、故障檢測、線路保護、通信、EMI控制集為一體，通過通信模塊將LED陣列燈的實時狀態(tài)和故障信息上傳輸?shù)娇刂票O(jiān)測中心，并通過外部的控制中心對LED燈組單元進(jìn)行控制，使監(jiān)測人員及時了解LED燈組單元運行狀況，提高了整個照明智能控制系統(tǒng)的可靠性和穩(wěn)定性。


下面結(jié)合附圖對本發(fā)明的實施例作進(jìn)一步的詳細(xì)描述。圖1是本發(fā)明LED照明智能控制系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)框圖。圖2是本發(fā)明三相PWM同步整流模塊的結(jié)構(gòu)框圖。圖3是本發(fā)明PWM整流控制算法流程。圖4是本發(fā)明LED智能電源控制單元的結(jié)構(gòu)框圖。
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圖5是本發(fā)明LED陣列燈串并陣列電路圖。圖6是本發(fā)明電壓電流采集電路原理圖。圖7是本發(fā)明直流電壓采集電路原理圖。圖8是本發(fā)明缺相及相序檢測電路原理圖。圖9是本發(fā)明狀態(tài)檢測電路原理圖。圖10是本發(fā)明浪涌保護電路原理圖。圖11是本發(fā)明限壓限流保護電路原理圖。圖12是本發(fā)明故障檢測電路原理圖。
具體實施例方式見圖1所示，本發(fā)明的LED照明智能控制系統(tǒng)，包括用于給至少兩個智能電源控制單元提供直流電源的同步整流單元，各智能電源控制單元輸出端通過電線與對應(yīng)的LED燈組單元連接，同步整流單元通過各高壓直流母線與智能電源控制單元連接，通過同步整流單元給多智能電源控制單元提供恒壓直流，而各智能電源控制單元完成各自對應(yīng)LED燈組單元的驅(qū)動控制和檢測，給LED燈組單元提供電源及PWM控制信號。見圖1、2所示，本發(fā)明的同步整流單元包括三相PWM同步整流模塊和DC-DC Buck 變換模塊。見圖2所示，本發(fā)明三相PWM同步整流模塊包括交流回路、智能功率模塊、直流回路、缺相及相序檢測電路、交流側(cè)的電壓電流采集電路、繼電器控制電路、直流電壓采集電路、直流側(cè)的狀態(tài)檢測電路、用于PWM控制算法的DSP主處理器以及用于對系統(tǒng)進(jìn)行保護控制的第一 MCU處理器和光電隔離驅(qū)動器。本發(fā)明的DC-DC Buck變換模塊采用常規(guī)Buck 型DC-DC轉(zhuǎn)換電路。智能功率模塊即IPM采用低功耗、高性能的IGBT，把功率開關(guān)器件和驅(qū)動電路集成在一起，且內(nèi)置有過流保護、過熱保護、控制電壓欠壓保護等故障檢測電路， 比單獨使用六個IGBT和續(xù)流二極管組成的功率橋臂減小體積，節(jié)約成本，如智能功率模塊選用IKCS22F60F2A或IKCS22F60F2C。本發(fā)明的DSP主處理器選用TI公司的TMS320擬8X 系列數(shù)信號處理芯片，如TMS320F2812，將高性能的DSP內(nèi)核和豐富的外設(shè)集成于一個芯片中，具有精度高、速度快和集成度高等特點，提供比傳統(tǒng)的微處理器和微控制器更強大的功能，通過DSP主處理器作為主控芯片單獨完成PWM控制算法。本發(fā)明的第一 MCU處理器可采用TI公司的MPS430F14系列芯片，如MPS430F149。見圖2所示，本發(fā)明交流回路經(jīng)智能功率模塊及直流回路接DC-DC Buck變換模塊，通過智能功率模塊將交流電進(jìn)行整流后經(jīng)DC-DC Buck變換模塊降壓后輸至智能電源控制單元。見圖2所示，本發(fā)明的交流回路包括串接在三相交流電上的三相隔離變壓器和三相繼電器，該交流回路還具有三相保險管和三相網(wǎng)側(cè)電感L，三相保險管分別接在三相隔離變壓器的輸入端，三相繼電器的輸出端接有三相網(wǎng)側(cè)電感L，三相PWM同步整流模塊的輸入端接三相交流電，額定相電壓為220V，三相交流電eab。經(jīng)三相保險管接三相隔離變壓器，而三相隔離變壓器采用1 1的隔離變壓器，可對交流電網(wǎng)電壓進(jìn)行隔離，并通過保險管及三相繼電器對智能控制系統(tǒng)進(jìn)行保護。見圖2所示，本發(fā)明的直流回路由并聯(lián)的電阻R和電容C構(gòu)成。見圖2所示，本發(fā)明連接在三相隔離變壓器輸入端的缺相及相序檢測電路以及連接在直流回路上直流側(cè)的狀態(tài)檢測電路分別接第一 MCU處理器的輸入端，第一 MCU處理器的輸出端通過繼電器控制電路與三相繼電器的控制端連接。
見圖6所示，本發(fā)明交流側(cè)的電壓電流采集電路采用帶有串行接口的可同時測量六路信號的雙向功率/電能計量集成芯片，可通過接在三相電上的一塊CSM51A芯片或三塊CS5460A來完成三相電電壓和電流的采樣，該CS5460A芯片通過自帶的SPI串口與DSP 的SPI串行口進(jìn)行數(shù)據(jù)交換，采用SPI總線接口可以簡化電路設(shè)計，與DSP主處理器構(gòu)成串行同步通信電路，節(jié)省常規(guī)電路中的接口電路和I/O線，提高設(shè)計的可靠性。見圖7所示，本發(fā)明直流電壓采集電路包括霍爾電壓傳感器、采樣電阻R3，電阻 R2、R4 R6，以及功率運算放大器LF353_1、LF353_2和快恢復(fù)二極管D1、D2，霍爾電壓傳感器通過采樣電阻R3以及兩個功率運算放大器LF353_1、LF353_2,并經(jīng)快恢復(fù)二極管Dl和 D2鉗位后將直流電壓采集信號經(jīng)電阻R6輸至DSP主處理器，電阻R2、R3，電容Cl組成RC 濾波電路對輸入信號濾波，電阻R5并聯(lián)在放大器輸入和輸出端，并經(jīng)電阻R4接入運算放大器LF!353_2的輸入端。見圖8所示，本發(fā)明缺相及相序檢測電路包括相序檢測IC集成電路TH221A芯片、 輸入降壓電阻R7 R9、電容C3、發(fā)光二極管D3和D4以及電平轉(zhuǎn)換J組成。三相交流電A、 B、C分別經(jīng)輸入降壓電阻R7 R9后接入TH221A芯片的電源輸入端1、3、5引腳，引腳7接電源地，引腳17接芯片工作電源+15V，若控制外接繼電器則引腳12接直流繼電器的電源端，引腳13外接繼電器或電平轉(zhuǎn)換后接入第一 MCU處理器相應(yīng)控制端口，引腳14為相序正常顯示端，接發(fā)光二極管D4陰極，引腳16接發(fā)光二極管D4陽極，并通過電容C3后接地，引腳15為相序錯誤顯示端，通過發(fā)光二極管D3接地，通過缺相及相序檢測電路實時檢測輸入的三相交流電，以當(dāng)缺相及相序出理錯誤時，可將檢測到的故障信號傳給第一 MCU處理器。 見圖9所示，本發(fā)明狀態(tài)檢測電路一端與直流電壓采集電路連接，其電壓的檢測可直接復(fù)用直流電壓采集電路采集的傳輸給DSP主處理器的直流電壓，狀態(tài)檢測電路主要完成直流側(cè)的電流檢測，包括電阻RlO R14、電容C4 C6、功率運算放大器LM358D_1、LM358_2和線性光耦HCNR200，電阻RlO為采樣電阻，信號經(jīng)功率運算放大器LM358D_1放大后接入線性光耦HCNR200，再經(jīng)功率運算放大器LM358_2后輸出即為采樣信號，電阻R13和電容C5，電阻R14和電容C6分別組成RC濾波電路對輸出信號濾波。當(dāng)發(fā)生短路、斷路、過載時將檢測的狀態(tài)信號傳給第一 MCU處理器，由第一 MCU處理器控制三相繼電器斷開保護同步整流單元的安全。 見圖2所示，本發(fā)明接在繼電器輸出端的交流側(cè)的電壓電流采集電路和連接在直流回路上的直流側(cè)的電壓采集電路接DSP主處理器的輸入端，且DSP主處理器的PWM輸出端通過光電隔離驅(qū)動器接智能功率模塊的驅(qū)動端，通過交流側(cè)的電壓和電流以及直流側(cè)的電壓作為PWM控制的信號輸入，DSP主處理器根據(jù)PWM雙環(huán)控制算法輸出脈沖寬度調(diào)制PWM 信號，PWM信號經(jīng)過光電隔離驅(qū)動器輸出能夠直接驅(qū)動IGBT的信號，該光電隔離驅(qū)動器采用6ED003L06-F，相電壓為220V的三相交流市電經(jīng)三相PWM同步整流模塊同步整流變換為 570V的直流電，再經(jīng)DC-DC Buck變換模塊，將570V直流電降壓轉(zhuǎn)換為400V的在道路上傳輸?shù)暮銐褐绷?。見圖2所示，本發(fā)明液晶顯示器和鍵盤輸入電路分別通過光耦隔器與DSP主處理器輸入端連接，而鍵盤輸入電路可輸入指令或修改指令。見圖3所示，是本發(fā)明由DSP 主控芯片實現(xiàn)的PWM控制算法。本發(fā)明PWM控制采用雙環(huán)控制，即電壓外環(huán)和電流內(nèi)環(huán)，電壓外環(huán)控制直流側(cè)的電壓，電流內(nèi)環(huán)控制交流側(cè)的輸出電流。本發(fā)明的LED照明智能控制系統(tǒng)將輸入的三相電壓電流信號坐標(biāo)變換為同步旋轉(zhuǎn)dq坐標(biāo)，d軸電流表示有功電流，q軸電流表示無功電流。而電壓外環(huán)通過檢測直流側(cè)的實際電壓ud。并同電壓給定值進(jìn)行比較后送入PI調(diào)節(jié)器，輸出為電流給定信號<。電流內(nèi)環(huán)將坐標(biāo)變換后的dq軸電流與給定電流信號 比較后送入PI調(diào)節(jié)器，再經(jīng)過α β坐標(biāo)變換，輸出為調(diào)制信號，再通過PWM波形產(chǎn)生算法產(chǎn)生PWM信號來控制功率開關(guān)橋臂的開通與關(guān)斷，最終控制交流側(cè)的電流。經(jīng)過三相PWM同步整流模塊，能輸出為高質(zhì)量570V直流，并能夠?qū)崿F(xiàn)交流網(wǎng)側(cè)電流為正弦波且功率因數(shù)近似為1，能夠較好的抑制電網(wǎng)諧波，實現(xiàn)電能的雙向流動，且整流控制系統(tǒng)具有較快的動態(tài)響應(yīng)和較好的靜態(tài)特性。 見圖4所示，本發(fā)明的智能電源控制單元包括浪涌保護電路、EMI濾波電路、輔助電源模塊、限壓限流保護電路、故障檢測電路、用于對LED燈組單元進(jìn)行動態(tài)調(diào)光和亮滅控制的第二 MCU處理器、用于產(chǎn)生PWM信號的PWM控制電路以及用于接收外部針對LED燈具單元指令信號和上傳信號的通信模塊，本發(fā)明的智能電源控制單元可安裝在路燈的燈桿下方，便于維護。見圖4所示，本發(fā)明的DC-DC Buck變換模塊通過高壓直流母線接浪涌保護電路的輸入端，浪涌保護電路經(jīng)EMI濾波電路 、限壓限流保護電路接LED燈組單元以提供電源，EMI濾波電路對電磁干擾進(jìn)行處理，以濾除外界電網(wǎng)的高頻脈沖對智能電源控制單元的干擾，EMI濾波電路的輸出端與輔助電源模塊的輸入端連接。見圖10所示，本發(fā)明的浪涌保護電路接在智能電源控制單元的輸入端，包括保險管FV、壓敏電阻RV1、RV2、RV3以及瞬態(tài)抑制二極管TVS，保險管FV串聯(lián)入電源輸出端，壓敏電阻RV1、RV2串聯(lián)后跨接在電源兩端且接在保險管輸出端，壓敏電阻RV3與瞬態(tài)抑制二極管TVS并聯(lián)后跨接在電源兩端，以防止雷電感應(yīng)及浪涌電壓對智能電源控制單元造成損壞。見圖11所示，本發(fā)明的限壓限流電路包括電阻R22 R26、三極管Ql和Q2、穩(wěn)壓管D6和D7，電阻R22接在輸入正極和三極管 Ql的基極之間，三極管Q2的集電極接三極管Ql的基極，三極管Q2的發(fā)射極接穩(wěn)壓管D7的陰極，穩(wěn)壓管D7的陽極接輸入負(fù)極，穩(wěn)壓管D6和電阻R23并聯(lián)，且穩(wěn)壓管D6陰極接三極管 Ql的基極，穩(wěn)壓管D6陽極接輸出正極，電阻R24并聯(lián)在三極管Q2的發(fā)射極和輸出正極間， 電阻R25和R26串聯(lián)后接在輸出正負(fù)兩極間。見圖12所示，本發(fā)明的故障檢測電路與LED 燈組單元的LED陣列燈連接，實時檢測LED燈組單元的運行狀況，包括電容C7、電阻R15 R18、R21以及康銅絲采樣電阻R19、可調(diào)電阻R20、采樣電阻R21和穩(wěn)壓管D5。其中電阻R15、 R16串聯(lián)作為分壓電阻構(gòu)成電壓采集電路，電阻R16為電壓采樣電阻，電容C7以及并聯(lián)的電阻R17、R18跨接在電路兩端，可調(diào)電阻R20和康銅絲采樣電阻并聯(lián)接入電路，電流采樣點為二者的連接點，且電流采樣點通過穩(wěn)壓管D5和電阻R21接地。通過檢測LED燈組單元的工作電壓和電流來實現(xiàn)將檢測的故障檢測信號傳送給第二 MCU處理器。見圖4所示，本發(fā)明輔助電源模塊分別接第二 MCU處理器和通信模塊的電源端，為第二 MCU處理器和通信模塊提供工作電源，通信模塊與第二 MCU處理器的通信端連接，第二 MCU處理器通過PWM控制電路接LED燈組單元的PWM控制端，通過故障檢測電路判斷LED燈組單元的線路是否開路、短路、過壓或過流，將數(shù)據(jù)傳輸給第二 MCU處理器進(jìn)行處理，如果存在故障，第二 MCU處理器控制PWM控制電路輸出占空比為零的控制信號，停止恒流源的輸出，保護LED燈組單元，同時通過通信模塊將故障告警信息傳送給控制中心，方便對電源控制單元和燈具的維修。本發(fā)明的通信模塊將智能電源控制單元的運行狀況、電壓電流以及LED燈組單元的故障信號等上傳至在外部的控制中心，同樣，外部控制中心對LED燈組單元發(fā)出調(diào)光指令信號。本發(fā)明的第二 MCU處理器可選用與第一 MCU處理器相同的型號。
本發(fā)明的智能電源控制單元的第二 MCU處理器通過通信模塊接收控制中心的調(diào)光指令信號，經(jīng)過D/A轉(zhuǎn)換后輸入給PWM控制電路以產(chǎn)生對應(yīng)的PWM控制信號，此控制信號傳送給LED燈組單元中的DC-DC恒流模塊?？赏ㄟ^改變PWM控制信號的占空比來調(diào)節(jié) DC-DC恒流源的正向電流導(dǎo)通時間，進(jìn)而改變了 LED陣列燈的平均電流，達(dá)到亮度調(diào)整的效果。當(dāng)智能電源控制單元檢 測到有故障信號或者需要關(guān)斷LED燈組單元時，輸出占空比為零的PWM信號，智能電源控制單元停止輸出，流經(jīng)LED燈組單元的電流為零。本發(fā)明的智能電源控制單元與控制中心通過總線通信，可采用主從通信方式，當(dāng)控制中心在總線上發(fā)出調(diào)光指令，每個智能電源控制單元接收到指令信息后，先判斷本機地址和指令中的目標(biāo)地址是否相符，如果相符就執(zhí)行調(diào)光指令，本發(fā)明每個智能電源控制單元都有獨立的物理地址，因此能夠?qū)崿F(xiàn)每組LED陣列燈的調(diào)光，能夠?qū)φ彰飨到y(tǒng)中的各LED陣列燈都能進(jìn)行不同占空比的調(diào)光，使各路LED陣列燈都能按照實際照明需求輸出合適的發(fā)光強度。本發(fā)明的LED燈組單元包括DC-DC恒流源和LED陣列燈，該DC-DC恒流源采用專用恒流芯片，具有體積小、功耗低的優(yōu)點，見圖5所示，本發(fā)明LED陣列燈采用多個發(fā)光二極管Dln至Dnm構(gòu)成先串聯(lián)后并聯(lián)，最大程度滿足LED的特性一致性，提高可靠性和壽命，LED 燈組單元采用一個整體封裝結(jié)構(gòu)，智能電源控制單元輸入的400V直流電輸出至DC-DC恒流源，為LED陣列燈提供需要的恒定電流，保證LED陣列燈工作在恒流狀態(tài)，同時將PWM控制信號傳DC-DC恒流源，實現(xiàn)LED陣列燈的調(diào)光。
權(quán)利要求
1.一種LED照明智能控制系統(tǒng)，其特征在于包括用于給至少兩個智能電源控制單元提供直流電源的同步整流單元，各智能電源控制單元輸出端通過電線與對應(yīng)的LED燈組單元連接，同步整流單元通過高壓直流母線與各智能電源控制單元連接；所述的同步整流單元包括三相PWM同步整流模塊和DC-DC Buck變換模塊，所述三相 PWM同步整流模塊包括交流回路、智能功率模塊、直流回路、缺相及相序檢測電路、交流側(cè)的電壓電流采集電路、繼電器控制電路、直流側(cè)的電壓采集電路、直流側(cè)的狀態(tài)檢測電路、用于PWM控制算法的DSP主處理器、用于對三相PWM同步整流模塊進(jìn)行保護控制的第一 MCU 處理器和光電隔離驅(qū)動器；所述的交流回路包括串接在三相交流電的三相隔離變壓器和三相繼電器，直流回路由并聯(lián)的電阻R和電容C構(gòu)成，交流回路經(jīng)智能功率模塊及直流回路接 DC-DC Buck變換模塊，連接在三相隔離變壓器輸入端的缺相及相序檢測電路和連接在直流回路上直流側(cè)的狀態(tài)檢測電路接第一 MCU處理器的輸入端，第一 MCU處理器的輸出端通過繼電器控制電路與三相繼電器的控制端連接；連接在繼電器輸出端的交流側(cè)的電壓電流采集電路和連接在直流回路上的直流側(cè)的電壓采集電路分別接DSP主處理器的輸入端，DSP 主處理器的PWM輸出端通過光電隔離驅(qū)動器接智能功率模塊的驅(qū)動端，液晶顯示器和鍵盤輸入電路分別通過光耦隔離器與DSP主處理器輸入端連接；所述的智能電源控制單元包括浪涌保護電路、EMI濾波電路、輔助電源模塊、限壓限流保護電路、故障檢測電路、用于對LED燈組單元進(jìn)行動態(tài)調(diào)光和亮滅控制的第二 MCU處理器、用于產(chǎn)生PWM信號的PWM控制電路以及用于接收外部針對LED燈具單元指令信號和上傳信號的通信模塊；DC-DC Buck變換模塊通過高壓直流母線接浪涌保護電路的輸入端，浪涌保護電路經(jīng)EMI濾波電路、限壓限流保護電路接LED燈組單元以提供電源，與LED陣列燈連接的故障檢測電路接第二 MCU處理器，EMI濾波電路的輸出端與輔助電源模塊的輸入端連接，輔助電源模塊分別接第二 MCU處理器和通信模塊的電源端，第二 MCU處理器通過PWM 控制電路接LED燈組單元的PWM控制端，通信模塊與第二 MCU處理器的通信端連接；所述的LED燈組單元包括DC-DC恒流源和LED陣列燈。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的LED照明智能控制系統(tǒng)，其特征在于所述的交流回路還具有三相保險管和三相網(wǎng)側(cè)電感L，三相保險管分別接在三相隔離變壓器的輸入端，三相繼電器的輸入端接三相網(wǎng)側(cè)電感L。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的LED照明智能控制系統(tǒng)，其特征在于所述交流側(cè)的電壓電流采集電路采用帶有串行接口的可同時測量六路信號的雙向功率/電能計量集成芯片。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種LED照明智能控制系統(tǒng)，包括用于給至少兩個智能電源控制單元提供直流電源的同步整流單元，各智能電源控制單元輸出端通過電線與對應(yīng)的LED燈組單元連接，同步整流單元通過高壓直流母線與各智能電源控制單元連接。本發(fā)明通過同步整流單元為LED照明系統(tǒng)提供穩(wěn)定恒壓直流，能夠使整個照明系統(tǒng)高功率因數(shù)運行，諧波少。通過智能電源控制單元對所對應(yīng)的各LED燈組單元進(jìn)行動態(tài)、精準(zhǔn)的調(diào)光，實時檢測LED運行狀況，并與外部控制中心通信。本發(fā)明具有結(jié)構(gòu)合理，能改善LED燈組工作環(huán)境溫度，提高LED照明燈的可靠性和使用壽命，控制方便的特點。
文檔編號H05B37/02GK102438378SQ20111043095
公開日2012年5月2日 申請日期2011年12月20日 優(yōu)先權(quán)日2011年12月20日
發(fā)明者張興華, 賀建平, 雷錫社 申請人:江蘇宏微科技有限公司