基于集中式直流供電LED智能照明系統(tǒng)的研究

做到互換， 因而具有成本低， 高可靠性和長壽命的優(yōu)點。對于道路和隧道這樣的專業(yè)人員管理的應(yīng)用場合， 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)接入點且允許的話， 則可在LED路燈智能照明系統(tǒng)改造中直接利用原交流供電電網(wǎng)的電源線來改作直流輸出線路， 減少了布線麻煩及成本。否則需要另外布線作輸出直流供電線路，這是一個需待解決的問題， 也就是它最大的缺點。

對于室內(nèi)應(yīng)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(nèi)家庭照明來說， 除非新建的樓宇另行預(yù)埋了照明專用直流線路， 使集中式直流供電LED智能照明控制系統(tǒng)實施工作可以很方便進行，但還需要考慮的、更重要的是直流LED燈和直流LED燈具應(yīng)從結(jié)構(gòu)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(dǎo)致重大安全問題。

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(tǒng)最適合的是隧道照明應(yīng)用這樣的專業(yè)應(yīng)用場合。

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

(一)工作原理(工作流程)

系統(tǒng)正常工作的程序大致如下：上位機系統(tǒng)向各子網(wǎng)絡(luò)發(fā)送系統(tǒng)默認或者設(shè)置的初始化參數(shù)，并保留上次系統(tǒng)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(shù)據(jù)，對接收的數(shù)據(jù)按照條件判定程序進行判斷。當確定有故障發(fā)生時，導(dǎo)入故障診斷程序進行準確的故障類型分析和故障定位。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行相應(yīng)的狀態(tài)切換或者開關(guān)動作。同時，同步更新系統(tǒng)顯示信息。在正常工作期間，在規(guī)定的時間間隔內(nèi)不斷進行各種數(shù)據(jù)采集和程序分析、程序判斷和指令發(fā)送，監(jiān)控整個系統(tǒng)按照預(yù)定的程序開展工作，直到系統(tǒng)關(guān)閉。

(二)數(shù)據(jù)通信

集中供電式LED道路和隧道智能照明控制系統(tǒng)的數(shù)據(jù)通信，除了上面提及的上位機系統(tǒng)與各子網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)通過Internet網(wǎng)有線數(shù)據(jù)通訊外，也可通過GPRS無線網(wǎng)絡(luò)進行數(shù)據(jù)通訊。此外， 還有手機通過上位機系統(tǒng)管理器、GPRS服務(wù)器， 或直接通過帶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)進行數(shù)據(jù)通訊。

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

具有雙向通訊功能的子網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)中的子網(wǎng)絡(luò)控制器(在上面提到的控制柜內(nèi))通過智能控制途徑(控制專線、或交流載波;或直流載波、或采用無線Zigbee)，以程序規(guī)定的時間周期詢問處于子網(wǎng)絡(luò)中的每一個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)，同時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(tǒng)中各LED路燈或隧道燈燈具及電源工作的狀態(tài)信息(包括診斷出來的故障信息)通過Internet或GPRS調(diào)制解調(diào)器發(fā)送到上位機，同時接收來自上位機的命令，把數(shù)據(jù)信息采集和處理的結(jié)果發(fā)送到各終端控制器上。

三、實例介紹

(一)系統(tǒng)介紹

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

系統(tǒng)屬于通過調(diào)節(jié)直流電壓大小達到所有LED路燈統(tǒng)一調(diào)光目的的簡單型集中式直流供電LED路燈智能照明控制系統(tǒng)，它不能對某個LED路燈燈具進行單獨控制。

(二)系統(tǒng)結(jié)構(gòu)示意圖

(三)系統(tǒng)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(diào)壓電壓， 電壓的高低也就是調(diào)光量的大小。

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

(四)系統(tǒng)特點

1.電源模塊的組合使系統(tǒng)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(shù)校正技術(shù)，功率因數(shù)≥0.92, 減少了交流電網(wǎng)的運營費用。

3.電源模塊采用高頻軟開關(guān)PWM控制變換技術(shù)，減少了開關(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(tǒng)。

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

5.系統(tǒng)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)，可以在線安裝或更換。

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

8.系統(tǒng)采用可編程控制器控制，觸摸屏顯示和GPRS遠程控制，便于用戶掌握使用、查詢和設(shè)置參數(shù)。系統(tǒng)集計算機技術(shù)、智能控制技術(shù)、數(shù)據(jù)采集技術(shù)、通信技術(shù)于一體，既可實現(xiàn)系統(tǒng)的自我測試、自動診斷、自動控制，又可以實現(xiàn)供電系統(tǒng)的遙測、遙信、遙控。

9.可根據(jù)當?shù)氐慕?jīng)緯度，系統(tǒng)自動計算每天日出日落時間，實現(xiàn)自動開關(guān)燈。還可以分時段設(shè)定亮度值，實現(xiàn)定時分時調(diào)光功能，從而實現(xiàn)更人性化的管理，提高節(jié)能效果。

10.系統(tǒng)通過移動運營商的平臺的GPRS通訊功能，使系統(tǒng)運行信息和故障信息及時地反饋到客戶維護人員手中，從而實現(xiàn)快速處理故障的功能。

(五)電源系統(tǒng)主要技術(shù)指標

四、總結(jié)

本文論述的集中式直流供電的LED智能照明系統(tǒng)，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(tǒng)集中供電的可靠性， 降低運營成本， 管理智能化而實現(xiàn)了節(jié)能環(huán)保的用電理念。