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， 高可靠性和長壽命的優點。對于道路和隧道這樣的專業人員管理的應用場合， 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接入點且允許的話， 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說， 除非新建的樓宇另行預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業應用場合。

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鍵技術要點

(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絡發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(包括故障狀態等信息)，然后向各子網絡控制器發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行判斷。當確定有故障發生時，導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，發送指令到指定的終端。接收到故障指令的終端進行相應的狀態切換或者開關動作。同時，同步更新系統顯示信息。在正常工作期間，在規定的時間間隔內不斷進行各種數據采集和程序分析、程序判斷和指令發送，監控整個系統按照預定的程序開展工作，直到系統關閉。

(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絡系統通過Internet網有線數據通訊外，也可通過GPRS無線網絡進行數據通訊。此外， 還有手機通過上位機系統管理器、GPRS服務器， 或直接通過帶GPRS功能子網絡主控制器(電源控制器)、終端控制器(LED路燈或隧道燈燈具控制器)進行數據通訊。

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成系統的子網絡系統，一個上位機控制這樣的單個或多個子網絡系統。

具有雙向通訊功能的子網絡系統中的子網絡控制器(在上面提到的控制柜內)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)，以程序規定的時間周期詢問處于子網絡中的每一個LED路燈或隧道燈燈具的工作狀態(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(包括電源輸入、輸出電壓和電流及功率)，判定子網絡中各部件是否發生異常，然后將系統中各LED路燈或隧道燈燈具及電源工作的狀態信息(包括診斷出來的故障信息)通過Internet或GPRS調制解調器發送到上位機，同時接收來自上位機的命令，把數據信息采集和處理的結果發送到各終端控制器上。

三、實例介紹

(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、變換為穩定的直流電，多個電源模塊并聯輸出正極、負極直流電另加保護地線。電源模塊可熱插拔，并設置有一個備份熱電源模塊。

系統屬于通過調節直流電壓大小達到所有LED路燈統一調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，它不能對某個LED路燈燈具進行單獨控制。

(二)系統結構示意圖

(三)系統電氣接口

電網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路燈數量，并連接好正負極和保護地線。

(四)系統特點

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，功率因數≥0.92, 減少了交流電網的運營費用。

3.電源模塊采用高頻軟開關PWM控制變換技術，減少了開關損耗，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，提高了系統的可靠性，減少了設備的日常維護工作。

5.系統采用了智能風冷，加熱和除濕技術，保證了電器元件的可靠工作環境，故障率低，可靠性高。

6.電源模塊采用熱插拔技術，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、查詢和設置參數。系統集計算機技術、智能控制技術、數據采集技術、通信技術于一體，既可實現系統的自我測試、自動診斷、自動控制，又可以實現供電系統的遙測、遙信、遙控。

9.可根據當地的經緯度，系統自動計算每天日出日落時間，實現自動開關燈。還可以分時段設定亮度值，實現定時分時調光功能，從而實現更人性化的管理，提高節能效果。

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

(五)電源系統主要技術指標

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，其優勢是提高了LED燈具及智能照明系統集中供電的可靠性， 降低運營成本， 管理智能化而實現了節能環保的用電理念。