[發(fā)明專利]一種LED集中式直流微網(wǎng)供電系統(tǒng)及供電控制方法

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 201310549039.4
• 申請日: 2013-11-07
• 公開（公告）號: CN103547043A
• 公開（公告）日: 2014-01-29
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 黃子田;張波;張桂東;李湘峰;肖文勛;丘東元
• 申請（專利權(quán)）人: 東莞市石龍富華電子有限公司;華南理工大學(xué)
• 主分類號: H05B37/02
• 分類號: H05B37/02;H02J7/35;H02J3/28
• 代理公司: 廣州市華學(xué)知識產(chǎn)權(quán)代理有限公司 44245
• 代理人: 蔡茂略

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及LED供電系統(tǒng)，特別是涉及一種LED集中式直流微網(wǎng)供電系統(tǒng)及其供電控制方法；屬于供電系統(tǒng)的技術(shù)領(lǐng)域。

背景技術(shù)

人類照明史的發(fā)展進入21世紀(jì)后，傳統(tǒng)的白熾燈、熒光燈照明證逐漸被新型的高效、節(jié)能、環(huán)保、長壽面及高可靠的半導(dǎo)體固體照明所取代，LED(Light?Emitting?Diode,發(fā)光二極管)被全球公認(rèn)為新一代的環(huán)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(qū)動電源是把電源供應(yīng)轉(zhuǎn)換為特定的電壓電流以驅(qū)動LED發(fā)光的電壓轉(zhuǎn)換器，雖然LED的發(fā)光效率正在逐步提高，但是與LED配套的驅(qū)動電源電路性能和壽命成了LED推廣應(yīng)用的瓶頸，目前廣泛采用的LED驅(qū)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(yuǎn)，因此電解電容成為影響LED驅(qū)動電源整體壽命的主要因素，使LED燈具的節(jié)能效果不能有效的實現(xiàn)。而且，電解電容的體積較大，影響了LED驅(qū)動電源整體性能的進一步提高。

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，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(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。

傳統(tǒng)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(xiàn)有技術(shù)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(fù)雜的控制電路，因此必然會增加LED驅(qū)動電源結(jié)構(gòu)的復(fù)雜性，提高了LED燈具的制造成本；LED負(fù)載因受到天氣及其自身的結(jié)溫等因素的影響而發(fā)生變化，當(dāng)負(fù)載變化時，通過控制算法替代大電解電容時會降低LED驅(qū)動電源的穩(wěn)定性。也有相關(guān)的技術(shù)人員和學(xué)者提出來直流供電系統(tǒng)，將LED燈具和電源隔離，集中給LED燈供電，這樣方便維修和調(diào)節(jié)電壓。但是該方法需要將市電轉(zhuǎn)化成直流電，該部分能量的轉(zhuǎn)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(wǎng)。

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，提供一種無需交流與直流轉(zhuǎn)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(wǎng)供電系統(tǒng)及其供電控制方法。

本發(fā)明目的通過如下技術(shù)方案實現(xiàn)：

一種LED集中式直流微網(wǎng)供電系統(tǒng)，包括在線電網(wǎng)模塊、多個電能存儲模塊、多個LED負(fù)載模塊、多個風(fēng)力發(fā)電模塊、多個光伏發(fā)電模塊、多個燃料電池模塊、LED直流微網(wǎng)供電系統(tǒng)管理模塊和供電母線；供電母線包括正極母線和負(fù)極母線；

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

多個電能存儲模塊分別并聯(lián)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(fù)載模塊分別并聯(lián)接在供電母線上；

多個燃料電池模塊分別并聯(lián)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(zhì)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(fā)電模塊分別并聯(lián)接在供電母線上，每個光伏發(fā)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(fēng)力發(fā)電模塊分別并聯(lián)接在供電母線上，每個風(fēng)力發(fā)電模塊包括風(fēng)機模塊以及三相PWM整流電源模塊，風(fēng)機模塊通過三相PWM整流電源模塊接在供電母線上；