基于集中式直流供电LED智能照明系统的研究

做到互换， 因而具有成本低， 高可靠性和长寿命的优点。对于道路和隧道这样的专业人员管理的应用场合， 如果相隔几公里的另一相邻控制柜有另外的交流供电电网接入点且允许的话， 则可在LED路灯智能照明系统改造中直接利用原交流供电电网的电源线来改作直流输出线路， 减少了布线麻烦及成本。否则需要另外布线作输出直流供电线路，这是一个需待解决的问题， 也就是它最大的缺点。

对于室内应用，考虑到其它家电例如电冰箱等必须使用交流，所以对于室内家庭照明来说， 除非新建的楼宇另行预埋了照明专用直流线路， 使集中式直流供电LED智能照明控制系统实施工作可以很方便进行，但还需要考虑的、更重要的是直流LED灯和直流LED灯具应从结构上严格确保与目前交流灯和交流灯具不得混用，否则很容易导致重大安全问题。

因此， 从各方面综合考虑， 集中式直流供电智能照明控制系统最适合的是隧道照明应用这样的专业应用场合。

二、集中供电式LED道路和隧道智能照明控制系统工作原理及关键技术要点

(一)工作原理(工作流程)

系统正常工作的程序大致如下：上位机系统向各子网络发送系统默认或者设置的初始化参数，并保留上次系统记忆的工作状态(包括故障状态等信息)，然后向各子网络控制器发送请求和接收采集的数据，对接收的数据按照条件判定程序进行判断。当确定有故障发生时，导入故障诊断程序进行准确的故障类型分析和故障定位。完成判定以后修改控制指令，发送指令到指定的终端。接收到故障指令的终端进行相应的状态切换或者开关动作。同时，同步更新系统显示信息。在正常工作期间，在规定的时间间隔内不断进行各种数据采集和程序分析、程序判断和指令发送，监控整个系统按照预定的程序开展工作，直到系统关闭。

(二)数据通信

集中供电式LED道路和隧道智能照明控制系统的数据通信，除了上面提及的上位机系统与各子网络系统通过Internet网有线数据通讯外，也可通过GPRS无线网络进行数据通讯。此外， 还有手机通过上位机系统管理器、GPRS服务器， 或直接通过带GPRS功能子网络主控制器(电源控制器)、终端控制器(LED路灯或隧道灯灯具控制器)进行数据通讯。

一个供电电源、供电线路和连接在其上的各LED路灯或隧道灯灯具负载构成系统的子网络系统，一个上位机控制这样的单个或多个子网络系统。

具有双向通讯功能的子网络系统中的子网络控制器(在上面提到的控制柜内)通过智能控制途径(控制专线、或交流载波;或直流载波、或采用无线Zigbee)，以程序规定的时间周期询问处于子网络中的每一个LED路灯或隧道灯灯具的工作状态(包括输入和输出电压、电流等， 当灯具具有智能及自检功能时)，同时检测供电电源的工作状态(包括电源输入、输出电压和电流及功率)，判定子网络中各部件是否发生异常，然后将系统中各LED路灯或隧道灯灯具及电源工作的状态信息(包括诊断出来的故障信息)通过Internet或GPRS调制解调器发送到上位机，同时接收来自上位机的命令，把数据信息采集和处理的结果发送到各终端控制器上。

三、实例介绍

(一)系统介绍

集中式供电LED路灯智能照明控制系统由电源模块、控制器、显示器、GPRS模块、电量采集模块、机柜组成。输入采用三相四线交流供电另加保护地线， 电源模块把三相交流电整流、滤波、变换为稳定的直流电，多个电源模块并联输出正极、负极直流电另加保护地线。电源模块可热插拔，并设置有一个备份热电源模块。

系统属于通过调节直流电压大小达到所有LED路灯统一调光目的的简单型集中式直流供电LED路灯智能照明控制系统，它不能对某个LED路灯灯具进行单独控制。

(二)系统结构示意图

(三)系统电气接口

电网与供电配电控制柜之间： 380V(±10%)、50Hz 三相交流输入至各电源模块，各电源模块的输入端有EMC措施; 输入端和输出端都有完善的抗雷击措施。

各电源模块的输出端并联单路输出，最大300V的直流可调压电压， 电压的高低也就是调光量的大小。

直流线路与LED路灯之间：在直流线路的正、负极和保护地线上连接不超过控制柜中各电源模块总功率的LED路灯数量，并连接好正负极和保护地线。

(四)系统特点

1.电源模块的组合使系统最大容量为15000W, 三相323V~475V宽交流输入电压范围。

2.电源模块采用有源功率因数校正技术，功率因数≥0.92, 减少了交流电网的运营费用。

3.电源模块采用高频软开关PWM控制变换技术，减少了开关损耗，提高了整机效率(≥92%) ;低电磁干扰，不影响安装在机柜里面的其它控制系统。

4.系统采用高精度的均流和热备份的技术，提高了系统的可靠性，减少了设备的日常维护工作。

5.系统采用了智能风冷，加热和除湿技术，保证了电器元件的可靠工作环境，故障率低，可靠性高。

6.电源模块采用热插拔技术，可以在线安装或更换。

7.电源模块具有交流输入过压、过流，直流输出过压、过流及短路保护和散热器超温等保护功能。

8.系统采用可编程控制器控制，触摸屏显示和GPRS远程控制，便于用户掌握使用、查询和设置参数。系统集计算机技术、智能控制技术、数据采集技术、通信技术于一体，既可实现系统的自我测试、自动诊断、自动控制，又可以实现供电系统的遥测、遥信、遥控。

9.可根据当地的经纬度，系统自动计算每天日出日落时间，实现自动开关灯。还可以分时段设定亮度值，实现定时分时调光功能，从而实现更人性化的管理，提高节能效果。

10.系统通过移动运营商的平台的GPRS通讯功能，使系统运行信息和故障信息及时地反馈到客户维护人员手中，从而实现快速处理故障的功能。

(五)电源系统主要技术指标

四、总结

本文论述的集中式直流供电的LED智能照明系统，是LED智能照明的一种新型供电技术，其优势是提高了LED灯具及智能照明系统集中供电的可靠性， 降低运营成本， 管理智能化而实现了节能环保的用电理念。