基于集中式直流供電LED智能照明系統的研究

做到互換， 因而具有成本低， 高可靠性和長(cháng)壽命的優(yōu)點(diǎn)。對于道路和隧道這樣的專(zhuān)業(yè)人員管理的應用場(chǎng)合， 如果相隔幾公里的另一相鄰控制柜有另外的交流供電電網(wǎng)接入點(diǎn)且允許的話(huà)， 則可在LED路燈智能照明系統改造中直接利用原交流供電電網(wǎng)的電源線(xiàn)來(lái)改作直流輸出線(xiàn)路， 減少了布線(xiàn)麻煩及成本。否則需要另外布線(xiàn)作輸出直流供電線(xiàn)路，這是一個(gè)需待解決的問(wèn)題， 也就是它最大的缺點(diǎn)。

對于室內應用，考慮到其它家電例如電冰箱等必須使用交流，所以對于室內家庭照明來(lái)說(shuō)， 除非新建的樓宇另行預埋了照明專(zhuān)用直流線(xiàn)路， 使集中式直流供電LED智能照明控制系統實(shí)施工作可以很方便進(jìn)行，但還需要考慮的、更重要的是直流LED燈和直流LED燈具應從結構上嚴格確保與目前交流燈和交流燈具不得混用，否則很容易導致重大安全問(wèn)題。

因此， 從各方面綜合考慮， 集中式直流供電智能照明控制系統最適合的是隧道照明應用這樣的專(zhuān)業(yè)應用場(chǎng)合。

二、集中供電式LED道路和隧道智能照明控制系統工作原理及關(guān)鍵技術(shù)要點(diǎn)

(一)工作原理(工作流程)

系統正常工作的程序大致如下：上位機系統向各子網(wǎng)絡(luò )發(fā)送系統默認或者設置的初始化參數，并保留上次系統記憶的工作狀態(tài)(包括故障狀態(tài)等信息)，然后向各子網(wǎng)絡(luò )控制器發(fā)送請求和接收采集的數據，對接收的數據按照條件判定程序進(jìn)行判斷。當確定有故障發(fā)生時(shí)，導入故障診斷程序進(jìn)行準確的故障類(lèi)型分析和故障定位。完成判定以后修改控制指令，發(fā)送指令到指定的終端。接收到故障指令的終端進(jìn)行相應的狀態(tài)切換或者開(kāi)關(guān)動(dòng)作。同時(shí)，同步更新系統顯示信息。在正常工作期間，在規定的時(shí)間間隔內不斷進(jìn)行各種數據采集和程序分析、程序判斷和指令發(fā)送，監控整個(gè)系統按照預定的程序開(kāi)展工作，直到系統關(guān)閉。

(二)數據通信

集中供電式LED道路和隧道智能照明控制系統的數據通信，除了上面提及的上位機系統與各子網(wǎng)絡(luò )系統通過(guò)Internet網(wǎng)有線(xiàn)數據通訊外，也可通過(guò)GPRS無(wú)線(xiàn)網(wǎng)絡(luò )進(jìn)行數據通訊。此外， 還有手機通過(guò)上位機系統管理器、GPRS服務(wù)器， 或直接通過(guò)帶GPRS功能子網(wǎng)絡(luò )主控制器(電源控制器)、終端控制器(LED路燈或隧道燈燈具控制器)進(jìn)行數據通訊。

一個(gè)供電電源、供電線(xiàn)路和連接在其上的各LED路燈或隧道燈燈具負載構成系統的子網(wǎng)絡(luò )系統，一個(gè)上位機控制這樣的單個(gè)或多個(gè)子網(wǎng)絡(luò )系統。

具有雙向通訊功能的子網(wǎng)絡(luò )系統中的子網(wǎng)絡(luò )控制器(在上面提到的控制柜內)通過(guò)智能控制途徑(控制專(zhuān)線(xiàn)、或交流載波;或直流載波、或采用無(wú)線(xiàn)Zigbee)，以程序規定的時(shí)間周期詢(xún)問(wèn)處于子網(wǎng)絡(luò )中的每一個(gè)LED路燈或隧道燈燈具的工作狀態(tài)(包括輸入和輸出電壓、電流等， 當燈具具有智能及自檢功能時(shí))，同時(shí)檢測供電電源的工作狀態(tài)(包括電源輸入、輸出電壓和電流及功率)，判定子網(wǎng)絡(luò )中各部件是否發(fā)生異常，然后將系統中各LED路燈或隧道燈燈具及電源工作的狀態(tài)信息(包括診斷出來(lái)的故障信息)通過(guò)Internet或GPRS調制解調器發(fā)送到上位機，同時(shí)接收來(lái)自上位機的命令，把數據信息采集和處理的結果發(fā)送到各終端控制器上。

三、實(shí)例介紹

(一)系統介紹

集中式供電LED路燈智能照明控制系統由電源模塊、控制器、顯示器、GPRS模塊、電量采集模塊、機柜組成。輸入采用三相四線(xiàn)交流供電另加保護地線(xiàn)， 電源模塊把三相交流電整流、濾波、變換為穩定的直流電，多個(gè)電源模塊并聯(lián)輸出正極、負極直流電另加保護地線(xiàn)。電源模塊可熱插拔，并設置有一個(gè)備份熱電源模塊。

系統屬于通過(guò)調節直流電壓大小達到所有LED路燈統一調光目的的簡(jiǎn)單型集中式直流供電LED路燈智能照明控制系統，它不能對某個(gè)LED路燈燈具進(jìn)行單獨控制。

(二)系統結構示意圖

(三)系統電氣接口

電網(wǎng)與供電配電控制柜之間： 380V(±10%)、50Hz 三相交流輸入至各電源模塊，各電源模塊的輸入端有EMC措施; 輸入端和輸出端都有完善的抗雷擊措施。

各電源模塊的輸出端并聯(lián)單路輸出，最大300V的直流可調壓電壓， 電壓的高低也就是調光量的大小。

直流線(xiàn)路與LED路燈之間：在直流線(xiàn)路的正、負極和保護地線(xiàn)上連接不超過(guò)控制柜中各電源模塊總功率的LED路燈數量，并連接好正負極和保護地線(xiàn)。

(四)系統特點(diǎn)

1.電源模塊的組合使系統最大容量為15000W, 三相323V~475V寬交流輸入電壓范圍。

2.電源模塊采用有源功率因數校正技術(shù)，功率因數≥0.92, 減少了交流電網(wǎng)的運營(yíng)費用。

3.電源模塊采用高頻軟開(kāi)關(guān)PWM控制變換技術(shù)，減少了開(kāi)關(guān)損耗，提高了整機效率(≥92%) ;低電磁干擾，不影響安裝在機柜里面的其它控制系統。

4.系統采用高精度的均流和熱備份的技術(shù)，提高了系統的可靠性，減少了設備的日常維護工作。

5.系統采用了智能風(fēng)冷，加熱和除濕技術(shù)，保證了電器元件的可靠工作環(huán)境，故障率低，可靠性高。

6.電源模塊采用熱插拔技術(shù)，可以在線(xiàn)安裝或更換。

7.電源模塊具有交流輸入過(guò)壓、過(guò)流，直流輸出過(guò)壓、過(guò)流及短路保護和散熱器超溫等保護功能。

8.系統采用可編程控制器控制，觸摸屏顯示和GPRS遠程控制，便于用戶(hù)掌握使用、查詢(xún)和設置參數。系統集計算機技術(shù)、智能控制技術(shù)、數據采集技術(shù)、通信技術(shù)于一體，既可實(shí)現系統的自我測試、自動(dòng)診斷、自動(dòng)控制，又可以實(shí)現供電系統的遙測、遙信、遙控。

9.可根據當地的經(jīng)緯度，系統自動(dòng)計算每天日出日落時(shí)間，實(shí)現自動(dòng)開(kāi)關(guān)燈。還可以分時(shí)段設定亮度值，實(shí)現定時(shí)分時(shí)調光功能，從而實(shí)現更人性化的管理，提高節能效果。

10.系統通過(guò)移動(dòng)運營(yíng)商的平臺的GPRS通訊功能，使系統運行信息和故障信息及時(shí)地反饋到客戶(hù)維護人員手中，從而實(shí)現快速處理故障的功能。

(五)電源系統主要技術(shù)指標

四、總結

本文論述的集中式直流供電的LED智能照明系統，是LED智能照明的一種新型供電技術(shù)，其優(yōu)勢是提高了LED燈具及智能照明系統集中供電的可靠性， 降低運營(yíng)成本， 管理智能化而實(shí)現了節能環(huán)保的用電理念。