《一種LED集中式直流供電系統及其運行方法》是華南理工大學於2010年11月2日申請的專利，該專利的申請號為2010105285466，公布號為CN102045925A，授權公布日為2011年5月4日，發明人是張波、張桂東、肖文勛、丘東元。
《一種LED集中式直流供電系統及其運行方法》提供一種LED集中式直流供電系統及其運行方法。所述系統包括三相輸入接口、電源輸出接口、N+1個三相PWM整流電源模組、N個負載模組和電源管理模組；所述方法通過電源管理模組採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整流電源模組的控制信號和輸出，並調節三相PWM整流電源模組的占空比，通過PWM整流電源直接將電網工頻交流變成可調的直流電壓，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。該發明所述的一種LED集中式直流供電系統，由電源管理模組控制，實現系統故障或維護時冗餘電源的切除或併入，以及對LED的監控。
2016年12月7日，《一種LED集中式直流供電系統及其運行方法》獲得第十八屆中國專利優秀獎。
（概述圖為《一種LED集中式直流供電系統及其運行方法》摘要附圖）
基本介紹
- 中文名：一種LED集中式直流供電系統及其運行方法
- 公布號：CN102045925A
- 授權日：2011年5月4日
- 申請號：2010105285466
- 申請日：2010年11月2日
- 申請人：華南理工大學
- 地址：廣東省廣州市天河區五山路381號
- 發明人：張波、張桂東、肖文勛、丘東元
- Int.Cl.：H05B37/02(2006.01)I；H02M7/23(2006.01)I
- 代理機構：廣州粵高專利商標代理有限公司
- 代理人：何淑珍
- 類別：發明專利
專利背景,發明內容,專利目的,技術方案,改善效果,附圖說明,技術領域,權利要求,實施方式,榮譽表彰,
專利背景
截至2010年11月，採用的LED驅動都是採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：一是燈具設計要考慮電源的位置和散熱，體積大、燈具設計受到電源限制，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的統一調光控制不易實現。
針對以上的不足，《一種LED集中式直流供電系統及其運行方法》克服了以上的問題，發明了一種LED集中式直流供電系統。
發明內容
專利目的
《一種LED集中式直流供電系統及其運行方法》的目的在於克服2010年11月前技術存在的上述不足，提供一種LED集中式直流供電系統及其運行方法。該發明適用於LED路燈等系統，能夠取代傳統的單燈單供電的形式，實現將LED燈同電源分開，通過集中式機房對LED燈集中供電，另外該發明還通過N+1冗餘方式實現供電，由電源管理模組控制，實現系統故障或維護時冗餘電源的切除或併入，以及對LED的監控。具有節省成本，電源維修和電源管理方便等優勢。
技術方案
一種LED集中式直流供電系統，包括：三相輸入接口，電源輸出接口，N+1個三相PWM整流電源模組，N個負載模組，和用於對電源輸入輸出進行檢測並調節三相PWM整流電源模組占空比的電源管理模組；每個三相PWM整流電源模組均具有三相輸入端，所有三相輸入端分別與所述三相輸入接口連線；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整流電源模組均具有與所述正輸出母線連線的正輸出端和與所述負輸出母線連線的負輸出端；N個負載模組分別並接在正輸出母線和負輸出母線之間，所述電源管理模組分別與每個三相PWM整流電源模組連線，N為自然數。
上述的一種LED集中式直流供電系統，所述三相輸入接口的輸入相電壓為90伏~264伏。
上述的一種LED集中式直流供電系統，每個三相PWM整流電源模組包含三相PWM整流電路，與三相PWM整流電源模組連線的電源管理模組對三相PWM整流電源模組進行PWM調節，實現輸出可調。
上述的一種LED集中式直流供電系統，每個負載模組包括串聯的恆流模組和LED燈組，負載模組的正極接正輸出母線，LED燈組的陰極即負載模組的負極接負輸出母線。
上述的一種LED集中式直流供電系統，所述電源管理模組包括數據採集模組、控制模組和電腦。
上述的一種LED集中式直流供電系統，所述N+1個三相PWM整流電源模組和電源管理模組構成供電設備，供電設備安放於該設備所要供電的所有LED燈組的線路中間。
上述一種LED集中式直流供電系統的運行方法，包括：數據採集模組採集正輸出母線和負輸出母線上的輸出電壓電流、三相PWM整流電源模組的三相輸入端的輸入電壓電流以及三相PWM整流電源模組的占空比和輸出，再將數據傳送給電腦進行數據處理，當正負母線輸出電壓電流過高或者過低的時候，通過控制模組調節三相PWM整流電源模組的占空比來將正負母線輸出電壓電流穩定在正常工作狀態；當三相輸入電壓電流出現過高或者過低的時候，通過調節三相PWM整流電源模組的占空比來實現對電源的保護；並將電源的各種參數數據顯示在電腦上。
上述的運行方法中，還可以根據電腦上顯示數據以及綜合天氣情況和路面情況來調節三相PWM整流電源模組的占空比，從而調節LED燈組的亮度，實現節能。
改善效果
在同功率條件下，比2010年11月前的每個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，燈具設計更加靈活，並且可以避免當電源壽命比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、Uc），輸入相電壓在90伏~264伏中各種等級均可適用，三相PWM整流電源模組輸出電壓可控，適用於各種電壓等級的LED燈組。電源輸出接口包括正負母線（+、-）。
N+1個三相PWM整流電源模組，實現N+1個電源冗餘供電，使得整個LED系統十分可靠，使得電源維護十分方便；每個模組都有三相輸入端，分別從上至下對應連線到三相輸入接口（Ua、Ub、Uc）上；N+1個三相PWM整流電源模組，每個模組都有正（+）負（-）輸出連線埠，分別對應連線到輸出母線的正負極；每個三相PWM整流電源模組，內部包含三相PWM整流，可以通過對該模組進行PWM調節，實現輸出可調，且提出LED電源主電路中採用PWM三相整流電路，使得功率因數較高。
將供電設備安放於所要供電的LED線路中間，可有效控制線損，線耗小。
2010年11月前廣泛採用的LED驅動都是採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：一是燈具設計要考慮電源的位置和散熱，體積大、燈具設計受到電源限制，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的統一調光控制不易實現，而《一種LED集中式直流供電系統及其運行方法》解決了上述的問題，它直接通過PWM整流將電網工頻交流變成可調的直流，輸出功率可達幾十千瓦，供給整條線路上的LED。
附圖說明
圖1是傳統的單燈單供電方式的LED燈具框圖。
圖2是《一種LED集中式直流供電系統及其運行方法》具體實施方式中一種LED集中式直流供電系統的框架示意圖。
圖3是圖2所示的PWM三相整流模組的PWM三相整流電路圖。
技術領域
《一種LED集中式直流供電系統及其運行方法》涉及一種LED集中式直流供電系統的技術領域，具體涉及一種LED集中式直流供電系統及其運行方法。
權利要求
1.一種LED集中式直流供電系統，其特徵在於包括：三相輸入接口，電源輸出接口，N+1個三相PWM整流電源模組，N個負載模組，和用於對電源輸入輸出進行檢測並調節三相PWM整流電源模組占空比的電源管理模組；每個三相PWM整流電源模組均具有三相輸入端，所有三相輸入端分別與所述三相輸入接口連線；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整流電源模組均具有與所述正輸出母線連線的正輸出端和與所述負輸出母線連線的負輸出端；N個負載模組分別並接在正輸出母線和負輸出母線之間，所述電源管理模組分別與每個三相PWM整流電源模組連線，N為自然數且不為0。
2.根據權利要求1所述的一種LED集中式直流供電系統，其特徵在於所述三相輸入接口的輸入相電壓為90伏~264伏。
3.根據權利要求1所述的一種LED集中式直流供電系統，其特徵在於每個三相PWM整流電源模組包含三相PWM整流電路，與三相PWM整流電源模組連線的電源管理模組對三相PWM整流電源模組進行PWM調節，實現輸出可調。
4.根據權利要求1所述的一種LED集中式直流供電系統，其特徵在於每個負載模組包括串聯的恆流模組和LED燈組，負載模組的正極接正輸出母線，LED燈組的陰極即負載模組的負極接負輸出母線。
5.根據權利要求1~4任一項所述的一種LED集中式直流供電系統，其特徵在於所述電源管理模組包括數據採集模組、控制模組和電腦。
6.根據權利要求5所述的一種LED集中式直流供電系統，其特徵在於所述N+1個三相PWM整流電源模組和電源管理模組構成供電設備，供電設備安放於該設備所要供電的所有LED燈組的線路中間。
7.權利要求5所述一種LED集中式直流供電系統的運行方法，其特徵在於包括：數據採集模組採集正輸出母線和負輸出母線上的輸出電壓電流、三相PWM整流電源模組的三相輸入端的輸入電壓電流以及三相PWM整流電源模組的占空比和輸出，再將數據傳送給電腦進行數據處理，當正負母線輸出電壓電流過高或者過低的時候，通過控制模組調節三相PWM整流電源模組的占空比來將正負母線輸出電壓電流穩定在正常工作狀態；當三相輸入電壓電流出現過高或者過低的時候，通過調節三相PWM整流電源模組的占空比來實現對電源的保護；並將電源的各種參數數據顯示在電腦上。
8.根據權利要求7所述的運行方法，其特徵在於當檢測到的三相輸入電壓過低或者過高的時候，通過調節三相PWM整流電源模組的占空比為零，禁止其工作並發出警報信號。
9.根據權利要求7所述的運行方法，其特徵在於當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整流電源模組的占空比。
10.根據權利要求7所述的運行方法，其特徵在於還根據電腦上顯示數據以及綜合天氣情況和路面情況來調節三相PWM整流電源模組的占空比，從而調節LED燈組的亮度。
實施方式
如圖2，《一種LED集中式直流供電系統及其運行方法》提供一種LED集中式直流供電系統。包括：三相輸入接口；電源輸出接口；N+1個三相PWM整流電源模組；N個負載模組；對整個系統進行實時監控的電源管理模組。每個三相PWM整流電源模組均具有三相輸入端，所有三相輸入端分別與所述三相輸入接口連線；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整流電源模組均具有與所述正輸出母線連線的正輸出端和與所述負輸出母線連線的負輸出端；N個負載模組分別並接在正輸出母線和負輸出母線之間，所述電源管理模組分別與每個三相PWM整流電源模組連線，N為自然數。
該LED集中式直流供電系統，它通過PWM整流電源直接將電網工頻交流變成可調的直流電壓，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。《一種LED集中式直流供電系統及其運行方法》所述的一種LED集中式直流供電系統，由電源管理模組控制，實現系統故障或維護時冗餘電源的切除或併入，以及對LED的監控。
如圖，其中三相輸入接口（Ua、Ub、Uc），輸入相電壓在90伏~264伏中各種等級均可適用，三相PWM整流電源模組輸出電壓可控，適用於各種電壓等級的LED燈組。電源輸出接口包括正負母線（+、-）。N+1個三相PWM整流電源模組實現N+1個電源冗餘供電，使得整個LED系統十分可靠，使得電源維護十分方便；每個模組都有三相輸入端，分別從上至下對應連線到三相輸入接口（Ua、Ub、Uc）上；N+1個三相PWM整流電源模組，每個模組都有正（+）負（-）輸出連線埠，分別對應連線到輸出母線的正負極；每個三相PWM整流電源模組，內部包含三相PWM整流，可以通過對該模組進行PWM調節，實現輸出可調，且提出LED電源主電路中採用三相PWM整流電源模組路，使得功率因數較高。
N個負載模組，分別對應並聯於正負母線（+、-）；每個負載模組包括串聯的恆流模組和LED燈組，其中負載模組中離LED燈組的陰極接近的一端為負極，接於負母線，離LED燈組陽極接近的一端為陽極，接於陽極；其中的恆流模組可以是任意成熟的電路，如Supertex公司的HV9910、HV9912等晶片，每組LED只需一個恆流控制模快，實現恆流運行。
提出集中式電源便於實現電源管理。包括數據採集和控制模組，一台電腦以及控制軟體，通過數據採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整流電源模組的控制信號和輸出。通過後台數據處理後，發出控制信號給三相PWM整流電源模組，從而調節輸出電壓和電流。當檢測到的三相輸入電壓過低或者過高的時候（不在預設範圍內），通過調節三相PWM整流電源模組的占空比為零，禁止其工作並發出警報信號；當檢測到的三相輸入電壓電流過高的時候，通過調節三相PWM整流電源模組的占空比為零，發出警報信號；當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整流電源模組的占空比（控制量），從而保證負載正常供電，必要時發出警報信號，提醒工作人員注意；另外，根據天氣情況以及路面情況，工作人員可以調節三相PWM整流電源模組的占空比，使得LED燈組的亮度不至於過亮而造成浪費，從而達到節能的效果。
提出將集中供電設備安放於所要供電的LED線路中間，可有效控制線損，線耗小。
圖3給出了《一種LED集中式直流供電系統及其運行方法》的LED集中式供電機櫃的三相PWM整流電源模組電路圖，圖中Ua、Ub、Uc為其三相輸入端，VT1、VT2、VT3、VT4、VT5、VT6為三相PWM整流電源模組的六個控制開關管，六個開關管共同構成了一個三相橋式電路，三相輸入端分別接於三個橋臂的重點，共同形成一個三相PWM整流電源模組。
如上即可較好的實現《一種LED集中式直流供電系統及其運行方法》，該發明所述的LED集中式直流供電系統，通過PWM整流電源直接將電網工頻交流變成可調的直流電壓，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。
榮譽表彰
2016年12月7日，《一種LED集中式直流供電系統及其運行方法》獲得第十八屆中國專利優秀獎。
