直流电源和直流供电led路灯系统的制作方法
【专利摘要】本发明公开了一种直流电源和直流供电LED路灯系统。该直流电源包括：单相整流电路，第一端接入单相正弦电源，用于将单相正弦电源转换为第一直流电源；电源输出分配电路，第一端与单相整流电路的第二端相连接，用于降低第一直流电源的电压，得到第二直流电源；以及多个直流输出端口，与电源输出分配电路的第二端相连接，多个直流输出端口用于分别输出第二直流电源，其中，多个直流输出端口并联。通过本发明，解决了相关技术中采用交流供电的LED路灯系统会降低LED灯具寿命的问题。
【专利说明】
直流电源和直流供电LED路灯系统
技术领域
[0001 ]本发明涉及电路领域，具体而言，涉及一种直流电源和直流供电LED路灯系统。
【背景技术】
[0002]由于发光二极管(LightEmitting D1de，简称LED)灯具具有寿命长、功耗低、亮度高的优点，被广泛应用在路灯系统中作为发光源。LED光源是低压、直流驱动，单个LED光源的工作电压较低，在实际使用中通常将多个LED光源串联，组成阵列工作，每组LED阵列都需要经过复杂的变换电路，将交流电网220V的交流电转换为低压的直流电才能接入各组LED阵列。对于不同用途，LED阵列的工作电压参数也不相同，要配备不同的驱动电源模块将220V的交流电转换为LED阵列的工作电压。每组LED阵列中需集成一个驱动电源和一组LED阵列。
[0003]传统的LED路灯一般直接连接交流电网，这是由于现有技术中的直流电源无法满足为LED路灯系统供电的需求，小功率电源一般在百瓦级别，功率不足以电量一条路上的路灯，而常见的大功率直流电源只有一个输出接口，无法连接多个低工作电压的LED路灯。
[0004]LED路灯直接连接交流电网会对LED路灯造成不好的影响，一方面，直接连接交流电网使得LED灯具受电网电压质量的影响很大，例如电网对灯具的电磁兼容性(ElectroMagnetic Capability，简称EMC)影响和电网传输过来的雷击影响；另一方面，每只LED灯具都需要在进行EMC屏蔽、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的处理之后才能连接至单只LED灯具，导致灯具控制装置的电路复杂、元器件多，灯具成本高，并且降低LED灯具的可靠性，影响LED灯具寿命。当前LED光源的理论寿命已经可以达到10万小时，远远超过当前主流的高压钠灯I万小时的理论寿命。但由于电源驱动部件的限制，LED灯具的寿命仅有2万小时，严重制约LED光源发挥经济性。另外，电源驱动模块也增加了 LED灯具的制造成本，导致灯具设计灵活性差、检修难度大、不易实现调光控制等问题。
[0005]针对相关技术中采用交流供电的LED路灯系统会降低LED灯具寿命的问题，目前尚未提出有效的解决方案。
【发明内容】
[0006]本发明的主要目的在于提供一种直流电源和直流供电LED路灯系统，以解决相关技术中采用交流供电的LED路灯系统会降低LED灯具寿命的问题。
[0007]为了实现上述目的，根据本发明的一个方面，提供了一种直流电源。该直流电源包括:单相整流电路，第一端接入单相正弦电源，用于将单相正弦电源转换为第一直流电源；电源输出分配电路，第一端与单相整流电路的第二端相连接，用于降低第一直流电源的电压，得到第二直流电源；以及多个直流输出端口，与电源输出分配电路的第二端相连接，多个直流输出端口用于分别输出第二直流电源，其中，多个直流输出端口并联。
[0008]进一步地，电源输出分配电路包括:降压式变换电路，第一端与单相整流电路的第二端相连接，第二端与多个直流输出端口相连接，用于对第一直流电源的电压进行降压，得到第二直流电源；电参数检测电路，第一端与降压式变换电路的第二端相连接，用于检测第二直流电源的电参数，得到第二直流电源的电参数测量值；以及反馈控制电路，第一端与电参数检测电路的第二端相连接，第二端用于接收第二直流电源的电参数设定值，第三端与降压式变换电路相连接，用于根据第二直流电源的电参数测量值和第二直流电源的电参数设定值向降压式变换电路确定控制电参数，其中，降压式变换电路用于根据控制电参数的大小调节第二直流电源的电压值。
[0009]进一步地，电源输出分配电路还包括:高频滤波器，第一端与降压式变换电路的第二端相连接，第二端与多个直流输出端口相连接，用于对第二直流电源进行高频滤波。
[0010]进一步地，电源输出分配电路还包括:电源频率过零点测量电路，第一端与降压式变换电路的第二端相连接，第二端与高频滤波器的第三端相连接，用于检测第二直流电源的过零点，其中，高频滤波器用于根据第二直流电源的过零点对第二直流电源进行高频滤波。
[0011]进一步地，该直流电源还包括:触摸屏，与反馈控制电路的第二端相连接，用于获取并显示第二直流电源的电参数设定值。
[0012]进一步地，该直流电源还包括:谐波无功补偿电路，与单相整流电路并联连接，用于补偿单相正弦电源的电压传输损耗，其中，谐波无功补偿电路设置有共模输入端口，单相正弦电源接入共模输入端口。
[0013]进一步地，该直流电源还包括:无源滤波器，第一端与单相整流电路的第二端相连接，第二端与和电源输出分配电路的第二端相连接，第三端与多个直流输出接口相连接，用于对第二直流电源进行低频滤波。
[0014]进一步地，无源滤波器包括:电感，第一端为无源滤波器的第一端，第二端为无源滤波器的第三端；以及电容，第一端为无源滤波器的第二端，第二端为无源滤波器的第三端。
[0015]进一步地，单相整流电路为单相桥式晶闸管全控整流电路。
[0016]为了实现上述目的，根据本发明的一个方面，提供了一种直流供电LED路灯系统。该系统包括:直流电源，其中，直流电源包括:单相整流电路，第一端接入单相正弦电源，用于将单相正弦电源转换为第一直流电源；电源输出分配电路，第一端与单相整流电路的第二端相连接，用于降低第一直流电源的电压，得到第二直流电源；以及多个直流输出端口，与电源输出分配电路的第二端相连接，多个直流输出端口用于输出第二直流电源，LED路灯，与多个直流输出端口之一相连接。
[0017]本发明通过提供了一个包含多个并联的直流输出端口的直流电源，可以直接为LED路灯系统中的LED路灯提供直流电，该直流电源的多个并联的直流输出端口可以用于连接多个LED路灯，解决了采用交流供电的LED路灯系统会降低LED灯具寿命的问题，并且可以连接多个LED路灯，系统中的LED路灯数量可扩展，无需对每个LED配置一个将交流电转换为LED的工作电流的装置，进而达到了提高LED灯具寿命，降低LED路灯系统电路成本的效果。
【附图说明】
[0018]构成本申请的一部分的附图用来提供对本发明的进一步理解，本发明的示意性实施例及其说明用于解释本发明，并不构成对本发明的不当限定。在附图中:
[0019]图1是根据本发明第一实施例的直流电源的示意图；
[0020]图2是根据本发明第二实施例的直流电源的示意图；
[0021 ]图3是根据本发明实施例的直流电源的后面板的示意图；
[0022]图4是根据本发明实施例的直流电源的前面板的示意图；
[0023]图5是根据本发明实施例的直流电源的液晶显示屏的示意图；以及
[0024]图6是根据本发明实施例的直流供电LED路灯系统的示意图。
【具体实施方式】
[0025]需要说明的是，在不冲突的情况下，本申请中的实施例及实施例中的特征可以相互组合。下面将参考附图并结合实施例来详细说明本发明。
[0026]为了使本技术领域的人员更好地理解本申请方案，下面将结合本申请实施例中的附图，对本申请实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本申请一部分的实施例，而不是全部的实施例。基于本申请中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都应当属于本申请保护的范围。
[0027]需要说明的是，本申请的说明书和权利要求书及上述附图中的术语“第一”、“第二”等是用于区别类似的对象，而不必用于描述特定的顺序或先后次序。应该理解这样使用的数据在适当情况下可以互换，以便这里描述的本申请的实施例。此外，术语“包括”和“具有”以及他们的任何变形，意图在于覆盖不排他的包含，例如，包含了一系列步骤或单元的过程、方法、系统、产品或设备不必限于清楚地列出的那些步骤或单元，而是可包括没有清楚地列出的或对于这些过程、方法、产品或设备固有的其它步骤或单元。
[0028]本发明的实施例提供了一种直流电源。
[0029]图1是根据本发明第一实施例的直流电源的示意图。如图1所示，该直流电源包括单相整流电路10，电源输出分配电路20和多个直流输出端口 30。
[0030]单相整流电路10的第一端接入单相正弦电源，用于将单相正弦电源转换为第一直流电源。单相正弦电源是三相交流电中的任意一相的电源，第一直流电源是直流电，单相整流电路10用于将交流电转换为直流电。
[0031 ]优选地，单相整流电路10可以是单相桥式晶闸管全控整流电路。
[0032]可选地，该直流电源还可以包括谐波无功补偿电路，谐波无功补偿电路可以抑制电抗，滤去单相正弦电源的共模干扰，还可以防止直流电源产生共模谐波干扰传入交流电网。
[0033]谐波无功补偿电路与单相整流电路10并联连接，谐波无功补偿电路设置有共模输入端口，单相正弦电源接入共模输入端口。
[0034]谐波无功补偿电路可以在直流电源中前置，在直流电源对单相正弦电源进行整流降压之前，直流电源先通过谐波无功补偿电路补偿单相正弦电源的电压传输损耗。
[0035]谐波无功补偿电路可以是采用常规的谐波无功补偿柜来执行。
[0036]电源输出分配电路20用于降低第一直流电源的电压，得到第二直流电源。第二直流电源的电压为直流电源输出的电压，
[0037]电源输出分配电路20的第一端与单相整流电路10的第二端相连接，电源输出分配电路20的第二端输出第二直流电源。
[0038]多个直流输出端口30与电源输出分配电路20的第二端相连接，多个直流输出端口30用于分别输出第二直流电源，其中，多个直流输出端口 30并联。
[0039]优选地，作为该实施例的一个优选实施例，电源输出分配电路20可以包括降压式变换电路(也称BUCK电路)，电参数检测电路和反馈控制电路。
[0040]降压式变换电路的第一端与单相整流电路10的第二端相连接，第二端与多个直流输出端口 30相连接，用于对第一直流电源的电压进行降压，得到第二直流电源。
[0041]电参数检测电路的第一端与降压式变换电路的第二端相连接，用于检测第二直流电源的电参数，得到第二直流电源的电参数测量值。
[0042]反馈控制电路的第一端与电参数检测电路的第二端相连接，第二端用于接收第二直流电源的电参数设定值，第三端与降压式变换电路相连接，用于根据第二直流电源的电参数测量值和第二直流电源的电参数设定值向降压式变换电路确定控制电参数，其中，降压式变换电路用于根据控制电参数的大小调节第二直流电源的电压值。
[0043]该优选实施例提供的直流电源可以通过电参数检测电路检测第二直流电源的电参数值，与预设的电参数值进行比较，通过反馈控制电路进行反馈控制。反馈控制电路可以是采用通用的PID控制电路进行控制，根据实际测量值与预设目标值的差值输出控制参数。该控制电路可以控制输出的第二直流电源的电压值恒定在预设的电压值。
[0044]电源输出分配电路20还可以包括高频滤波器，高频滤波器的第一端与降压式变换电路的第二端相连接，第二端与多个直流输出端口 30相连接，用于对第二直流电源进行高频滤波，对第二直流电源进行恒流。
[0045]电源输出分配电路20还可以包括电源频率过零点测量电路，电源频率过零点测量电路的第一端与降压式变换电路的第二端相连接，第二端与高频滤波器的第三端相连接，用于检测第二直流电源的过零点，其中，高频滤波器用于根据第二直流电源的过零点对第二直流电源进行高频滤波。
[0046]优选地，该直流电源还可以包括触摸屏，触摸屏与反馈控制电路的第二端相连接，用于获取并显示第二直流电源的电参数设定值。
[0047]该直流电源还可以包括无源滤波器，无源滤波器第一端与单相整流电路10的第二端相连接，第二端与和电源输出分配电路20的第二端相连接，第三端与多个直流输出接口相连接，用于对第二直流电源进行低频滤波。
[0048]优选地，无源滤波器可以包括电感，第一端为无源滤波器的第一端，第二端为无源滤波器的第三端；以及电容，第一端为无源滤波器的第二端，第二端为无源滤波器的第三端。
[0049]该实施例提供的直流电源包含多个并联的直流输出端口，可以直接为LED路灯系统中的LED路灯提供直流电，该直流电源的多个并联的直流输出端口可以用于连接多个LED路灯，解决了采用交流供电的LED路灯系统会降低LED灯具寿命的问题，无需对每个LED配置一个将交流电转换为LED的工作电流的装置，进而达到了提高LED灯具寿命，同时降低LED路灯系统电路成本的效果。
[0050]图2是根据本发明第二实施例的直流电源的示意图。该实施例可以作为上述第一实施例的优选实施方式，如图2所示，该直流电源包括单相桥式全控整流电路101，电源输出分配电路20，谐波无功补偿柜40，无源(LC)滤波电路50和多个LED恒流输出端□，其中，该实施例中的多个LED恒流输出端口为第一实施例中的多个直流输出端口，多个LED恒流输出端口包括LED恒流输出端口 31。
[0051]L线为火线，N线为零线，L线用于传输单相电源，N线接地。单相电源通过共模输入端接入谐波无功补偿柜4040的共模抑制电抗，经过谐波无功补偿柜4040滤去L线的单相电源的共模干扰，同时也防止直流电源自身产生的共模谐波干扰影响交流电网。
[0052]谐波无功补偿柜40与单相桥式全控整流电路101相连接，L线的单相电源在经过谐波无功补偿柜40抑制共模干扰之后进入由大功率晶闸管构成的单相桥式全控整流电路101，该单相桥式全控整流电路101将单相电源转换为直流电源。第一实施例的单相整流电路可以是该实施例的单相桥式全控整流电路1011。
[0053]电源输出分配电路20用于对单相桥式全控整流电路101整流过后的直流电源进行降压。
[0054]单相桥式全控整流电路1I整流过后的直流电源仍有幅度较小的波动，通过LC滤波电路50滤除幅度较小的波动，得到质量较好的恒定直流电源。LC滤波电路50的第一端与单相桥式全控整流电路1I相连接，第二端与单相桥式全控整流电路1I相连接。
[0055]多个LED恒流输出端口与LC滤波电路50的第三端相连接，用于输出整流、降压、滤波后的直流电源。
[0056]具体地，电源输出分配电路20包括晶闸管触发电路21，控制系统22，电源频率过零点测量电路23，电压电流反馈计算单元24和测量电路25。
[0057]晶闸管触发电路21在控制系统22的控制下，作为BUCK降压单元对单相桥式全控整流电路101整流过后的直流电源进行降压。经过晶闸管触发电路21降压之后的电压值受控制系统22的控制。
[0058]测量电路25用于测量电源输出分配电路20输出的直流电源的电参数，电参数可以是电流、电压或功率等。电压电流反馈计算单元24根据测量电路25测量的电参数值进行计算，计算出降压控制参数，降压控制参数用于输入至控制系统22，控制系统22根据降压控制参数控制经过晶闸管触发电路21降压后的电压值。
[0059]电源频率过零点测量电路23用于检测测量电路25测得的电源频率的过零点，以获取电源频率的过零点。电压电流反馈计算单元24可以根据电源频率过零点测量电路23测得的过零点计算出恒流控制参数，恒流控制参数用于控制晶闸管触发电路21输出的电流为恒流。
[0060]图3是根据本发明实施例的直流电源的后面板的示意图。如图3所示，后面板上设置有交流输入端口，空气开关和直流输出端口。交流输入端口用于接入交流电网的交流电。多个直流输出端口，用于输出多个并联的直流电。空气开关用于控制直流电源的开关，直流电源的空气开关打开时，多个直流输出端口可以向连接的线路提供直流电，直流电源的空气开关关闭时，多个直流输出端口关闭。
[0061]图4是根据本发明实施例的直流电源的前面板的示意图。前面板上设置有液晶显示屏，前面板上还可以设置控制按钮，用于控制启用例如急停、合闸、分闸、设置多个直流输出端口输出的预设目标电压电流值等功能，前面板上还可以设置有指示灯，用于指示直流电源当前启用的功能。
[0062]图5是根据本发明实施例的直流电源的液晶显示屏的示意图。液晶显示屏上可以显示有多个直流输出端口输出的电源的参数信息，还可以显示有对多个直流输出端口输出的预设目标电压电流值等信息，以及当前处于合闸状态或是分闸状态等信息。该液晶显示屏可以是触摸屏，用于接收对直流电源的操作。
[0063]本发明的实施例还提供了一种直流供电LED路灯系统。需要说明的是，本发明实施例的直流供电LED路灯系统包括本发明的直流电源。
[0064]图6是根据本发明实施例的直流供电LED路灯系统的示意图。如图6所示，该系统包括直流电源100和LED路灯200。
[0065]直流电源100可以是本发明实施例提供的直流电源100，直流电源100包括单相整流电路，电源输出分配电路和多个直流输出端口。
[0066]单相整流电路的第一端接入单相正弦电源，用于将单相正弦电源转换为第一直流电源。电源输出分配电路的第一端与单相整流电路的第二端相连接，用于降低第一直流电源的电压，得到第二直流电源。多个直流输出端口与电源输出分配电路的第二端相连接，多个直流输出端口用于输出第二直流电源。
[0067]LED路灯200与多个直流输出端口之一相连接。该系统中的LED路灯200可以是多个，多个LED路灯200分别与多个直流输出端口相连接，一个LED路灯200与一个直流输出端口相连接。
[0068]显然，本领域的技术人员应该明白，上述的本发明的各模块或各步骤可以用通用的计算装置来实现，它们可以集中在单个的计算装置上，或者分布在多个计算装置所组成的网络上，可选地，它们可以用计算装置可执行的程序代码来实现，从而，可以将它们存储在存储装置中由计算装置来执行，或者将它们分别制作成各个集成电路模块，或者将它们中的多个模块或步骤制作成单个集成电路模块来实现。这样，本发明不限制于任何特定的硬件和软件结合。
[0069]以上所述仅为本发明的优选实施例而已，并不用于限制本发明，对于本领域的技术人员来说，本发明可以有各种更改和变化。凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。
【主权项】
1.一种直流电源，其特征在于，包括: 单相整流电路，第一端接入单相正弦电源，用于将所述单相正弦电源转换为第一直流电源； 电源输出分配电路，第一端与所述单相整流电路的第二端相连接，用于降低所述第一直流电源的电压，得到第二直流电源；以及 多个直流输出端口，与所述电源输出分配电路的第二端相连接，所述多个直流输出端口用于分别输出所述第二直流电源，其中，所述多个直流输出端口并联。2.根据权利要求1所述的直流电源，其特征在于，所述电源输出分配电路包括: 降压式变换电路，第一端与所述单相整流电路的第二端相连接，第二端与所述多个直流输出端口相连接，用于对所述第一直流电源的电压进行降压，得到所述第二直流电源； 电参数检测电路，第一端与所述降压式变换电路的第二端相连接，用于检测所述第二直流电源的电参数，得到所述第二直流电源的电参数测量值;以及 反馈控制电路，第一端与所述电参数检测电路的第二端相连接，第二端用于接收所述第二直流电源的电参数设定值，第三端与所述降压式变换电路相连接，用于根据所述第二直流电源的电参数测量值和所述第二直流电源的电参数设定值向所述降压式变换电路确定控制电参数，其中，所述降压式变换电路用于根据所述控制电参数的大小调节所述第二直流电源的电压值。3.根据权利要求2所述的直流电源，其特征在于，所述电源输出分配电路还包括: 高频滤波器，第一端与所述降压式变换电路的第二端相连接，第二端与所述多个直流输出端口相连接，用于对所述第二直流电源进行高频滤波。4.根据权利要求3所述的直流电源，其特征在于，所述电源输出分配电路还包括: 电源频率过零点测量电路，第一端与所述降压式变换电路的第二端相连接，第二端与所述高频滤波器的第三端相连接，用于检测所述第二直流电源的过零点，其中，所述高频滤波器用于根据所述第二直流电源的过零点对所述第二直流电源进行高频滤波。5.根据权利要求2所述的直流电源，其特征在于，还包括: 触摸屏，与所述反馈控制电路的第二端相连接，用于获取并显示所述第二直流电源的电参数设定值。6.根据权利要求1所述的直流电源，其特征在于，还包括: 谐波无功补偿电路，与所述单相整流电路并联连接，用于补偿所述单相正弦电源的电压传输损耗，其中，所述谐波无功补偿电路设置有共模输入端口，所述单相正弦电源接入所述共模输入端口。7.根据权利要求1所述的直流电源，其特征在于，还包括: 无源滤波器，第一端与所述单相整流电路的第二端相连接，第二端与和所述电源输出分配电路的第二端相连接，第三端与所述多个直流输出接口相连接，用于对所述第二直流电源进行低频滤波。8.根据权利要求7所述的直流电源，其特征在于，所述无源滤波器包括: 电感，第一端为所述无源滤波器的第一端，第二端为所述无源滤波器的第三端；以及 电容，第一端为所述无源滤波器的第二端，第二端为所述无源滤波器的第三端。9.根据权利要求1所述的直流电源，其特征在于，所述单相整流电路为单相桥式晶闸管全控整流电路。10.一种直流供电LED路灯系统，其特征在于，包括: 直流电源，其中，所述直流电源包括: 单相整流电路，第一端接入单相正弦电源，用于将所述单相正弦电源转换为第一直流电源； 电源输出分配电路，第一端与所述单相整流电路的第二端相连接，用于降低所述第一直流电源的电压，得到第二直流电源；以及 多个直流输出端口，与所述电源输出分配电路的第二端相连接，所述多个直流输出端口用于输出所述第二直流电源， LED路灯，与所述多个直流输出端口之一相连接。
【文档编号】F21W131/103GK105841111SQ201610280766
【公开日】2016年8月10日
【申请日】2016年4月28日
【发明人】韩帅, 丁屹峰, 迟忠君, 刘鹏, 段玉林
【申请人】国网北京市电力公司, 国家电网公司