[發明專利]一種LED集中式直流微網供電系統及供電控制方法

有效

• 申請號: 201310549039.4
• 申請日: 2013-11-07
• 公開（公告）號: CN103547043A
• 公開（公告）日: 2014-01-29
• 發明（設計）人: 黃子田;張波;張桂東;李湘峰;肖文勛;丘東元
• 申請（專利權）人: 東莞市石龍富華電子有限公司;華南理工大學
• 主分類號: H05B37/02
• 分類號: H05B37/02;H02J7/35;H02J3/28
• 代理公司: 廣州市華學知識產權代理有限公司 44245
• 代理人: 蔡茂略

技術領域

本發明涉及LED供電系統，特別是涉及一種LED集中式直流微網供電系統及其供電控制方法；屬于供電系統的技術領域。

背景技術

人類照明史的發展進入21世紀后，傳統的白熾燈、熒光燈照明證逐漸被新型的高效、節能、環保、長壽面及高可靠的半導體固體照明所取代，LED(Light?Emitting?Diode,發光二極管)被全球公認為新一代的環保型高科技新光源，更被譽為是照明史上的又一次真是意義的革命。

LED驅動電源是把電源供應轉換為特定的電壓電流以驅動LED發光的電壓轉換器，雖然LED的發光效率正在逐步提高，但是與LED配套的驅動電源電路性能和壽命成了LED推廣應用的瓶頸，目前廣泛采用的LED驅動電源選用電解電容用作濾波，使其工作壽命受到電解電容的影響，電解電容壽命目前一般只有10000小時，與工作壽命為100000小時的LED相差甚遠，因此電解電容成為影響LED驅動電源整體壽命的主要因素，使LED燈具的節能效果不能有效的實現。而且，電解電容的體積較大，影響了LED驅動電源整體性能的進一步提高。

目前廣泛采用的LED驅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，該獨立電源包括依次連接的整流器、PFC模塊、DC-DC模塊和均流模塊。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。

傳統的解決方式是通過去掉DC-DC模塊中的電解電容（在DC-DC模塊中），目前現有技術中，主要是通過控制算法來彌補去掉電解電容的缺陷，從而提高整體LED電源壽命，但是該方法需要復雜的控制電路，因此必然會增加LED驅動電源結構的復雜性，提高了LED燈具的制造成本；LED負載因受到天氣及其自身的結溫等因素的影響而發生變化，當負載變化時，通過控制算法替代大電解電容時會降低LED驅動電源的穩定性。也有相關的技術人員和學者提出來直流供電系統，將LED燈具和電源隔離，集中給LED燈供電，這樣方便維修和調節電壓。但是該方法需要將市電轉化成直流電，該部分能量的轉換將會耗去10%以上的能量損耗，且電力電子的變化還會污染電網。

發明內容

本發明的目的在于克服現有技術存在的上述不足，提供一種無需交流與直流轉變，無需單獨的獨立電源，電能利用控制合理的LED集中式直流微網供電系統及其供電控制方法。

本發明目的通過如下技術方案實現：

一種LED集中式直流微網供電系統，包括在線電網模塊、多個電能存儲模塊、多個LED負載模塊、多個風力發電模塊、多個光伏發電模塊、多個燃料電池模塊、LED直流微網供電系統管理模塊和供電母線；供電母線包括正極母線和負極母線；

在線電網模塊包括在線電網子模塊，孤島開關和雙向電能轉換模塊；在線電網子模塊為在運行的三相電網，孤島開關的三個輸入端分別連接于在線電網子模塊的三相；雙向電能轉換子模塊包括了濾波電容、電感和三相全控橋，雙向電能轉換子模塊有三個三相輸入端和兩個正負輸出端，三個輸入端分別對應連接孤島開關的三個輸出端，而雙向電能轉換子模塊的正負輸出端分別連接于供電母線的正極母線和負極母線；

多個電能存儲模塊分別并聯接在供電母線上，每個電能存儲模塊包括儲能器和充放電電路模塊；充放電電路模塊為雙向升降壓電路；

多個LED負載模塊分別并聯接在供電母線上；

多個燃料電池模塊分別并聯接在供電母線上，每個燃料電池模塊包括燃料電池子模塊以及升壓模塊，燃料電池子模塊通過升壓模塊接在供電母線上；燃料電池子模塊選用質子交換膜燃料電池；升壓模塊選用Boost電路或Buck‐Boost電路；

多個光伏發電模塊分別并聯接在供電母線上，每個光伏發電模塊包括太陽能模塊以及升壓模塊，陽能模塊通過升壓模塊接在供電母線上；升壓模塊采用Boost電路或Buck‐Boost電路；

多個風力發電模塊分別并聯接在供電母線上，每個風力發電模塊包括風機模塊以及三相PWM整流電源模塊，風機模塊通過三相PWM整流電源模塊接在供電母線上；