悬浮直流供电的LED路灯系统技术方案

本发明专利技术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。

【技术实现步骤摘要】
悬浮直流供电的LED路灯系统
本专利技术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。
技术介绍
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。
技术实现思路
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，本专利技术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，本专利技术采取的技术方案是：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本文档来自技高网...

【技术保护点】
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：/n主电路系统包括：/n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；/n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；；/n辅助控制系统包括：/n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；/n显示器，用于系统的控制信息显示，与控制器电气连接；/n移动终端，用于LED路灯的远程监控；/nGPRS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；/n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；/n其中，/n交流配电系统采用带保护地线的三相四线交流供电方式；/n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；/nLED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。/n...

【技术特征摘要】
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...

【专利技术属性】
技术研发人员：李保宁，黎耿，何景能，梁佳，陈根生，
申请(专利权)人：广东顺德长和电气有限公司，
类型：发明
国别省市：广东;44