[发明专利]一种LED集中式直流微网供电系统及供电控制方法

说明书

技术领域

本发明涉及LED供电系统，特别是涉及一种LED集中式直流微网供电系统及其供电控制方法；属于供电系统的技术领域。

背景技术

人类照明史的发展进入21世纪后，传统的白炽灯、荧光灯照明证逐渐被新型的高效、节能、环保、长寿面及高可靠的半导体固体照明所取代，LED(Light Emitting Diode,发光二极管)被全球公认为新一代的环保型高科技新光源，更被誉为是照明史上的又一次真是意义的革命。

LED驱动电源是把电源供应转换为特定的电压电流以驱动LED发光的电压转换器，虽然LED的发光效率正在逐步提高，但是与LED配套的驱动电源电路性能和寿命成了LED推广应用的瓶颈，目前广泛采用的LED驱动电源选用电解电容用作滤波，使其工作寿命受到电解电容的影响，电解电容寿命目前一般只有10000小时，与工作寿命为100000小时的LED相差甚远，因此电解电容成为影响LED驱动电源整体寿命的主要因素，使LED灯具的节能效果不能有效的实现。而且，电解电容的体积较大，影响了LED驱动电源整体性能的进一步提高。

目前广泛采用的LED驱动都是采用几百瓦以下的电源，且每套LED灯具集成了一个独立的电源和一个LED灯，如图1所示，该独立电源包括依次连接的整流器、PFC模块、DC-DC模块和均流模块。这种供电方式带来以下问题：一是灯具设计要考虑电源的位置和散热，体积大、灯具设计受到电源限制，且成本提高；二是电源一旦损坏，整个灯具同时报废，成本高、寿命短。

传统的解决方式是通过去掉DC-DC模块中的电解电容（在DC-DC模块中），目前现有技术中，主要是通过控制算法来弥补去掉电解电容的缺陷，从而提高整体LED电源寿命，但是该方法需要复杂的控制电路，因此必然会增加LED驱动电源结构的复杂性，提高了LED灯具的制造成本；LED负载因受到天气及其自身的结温等因素的影响而发生变化，当负载变化时，通过控制算法替代大电解电容时会降低LED驱动电源的稳定性。也有相关的技术人员和学者提出来直流供电系统，将LED灯具和电源隔离，集中给LED灯供电，这样方便维修和调节电压。但是该方法需要将市电转化成直流电，该部分能量的转换将会耗去10%以上的能量损耗，且电力电子的变化还会污染电网。

发明内容

本发明的目的在于克服现有技术存在的上述不足，提供一种无需交流与直流转变，无需单独的独立电源，电能利用控制合理的LED集中式直流微网供电系统及其供电控制方法。

本发明目的通过如下技术方案实现：

一种LED集中式直流微网供电系统，包括在线电网模块、多个电能存储模块、多个LED负载模块、多个风力发电模块、多个光伏发电模块、多个燃料电池模块、LED直流微网供电系统管理模块和供电母线；供电母线包括正极母线和负极母线；

在线电网模块包括在线电网子模块，孤岛开关和双向电能转换模块；在线电网子模块为在运行的三相电网，孤岛开关的三个输入端分别连接于在线电网子模块的三相；双向电能转换子模块包括了滤波电容、电感和三相全控桥，双向电能转换子模块有三个三相输入端和两个正负输出端，三个输入端分别对应连接孤岛开关的三个输出端，而双向电能转换子模块的正负输出端分别连接于供电母线的正极母线和负极母线；

多个电能存储模块分别并联接在供电母线上，每个电能存储模块包括储能器和充放电电路模块；充放电电路模块为双向升降压电路；

多个LED负载模块分别并联接在供电母线上；

多个燃料电池模块分别并联接在供电母线上，每个燃料电池模块包括燃料电池子模块以及升压模块，燃料电池子模块通过升压模块接在供电母线上；燃料电池子模块选用质子交换膜燃料电池；升压模块选用Boost电路或Buck‐Boost电路；

多个光伏发电模块分别并联接在供电母线上，每个光伏发电模块包括太阳能模块以及升压模块，阳能模块通过升压模块接在供电母线上；升压模块采用Boost电路或Buck‐Boost电路；

多个风力发电模块分别并联接在供电母线上，每个风力发电模块包括风机模块以及三相PWM整流电源模块，风机模块通过三相PWM整流电源模块接在供电母线上；