[发明专利]LED路灯直流供电模式

说明书

所属技术领域：

本发明属于低压供、配电领域，提供一种LED路灯直流供电系统解决方案。

背景技术：

目前城市路灯的常用电光源主要是高压钠灯、金卤灯、高压汞灯和白炽灯，它们的工作电源均采用交流220V。图1是目前路灯专用变压器供电示意图，其中由A相供两侧路灯、B和C相分别供一侧路灯，变压器三相供电极不平衡、变压器容量偏大、损耗增加。

随着大功率发光二极管LED光源的技术进步，LED路灯逐步进入实用阶段。LED光源的使用寿命超过50000小时、至少为其他传统光源的10倍，LED光源替代普通路灯光源后电能的消耗不到常规光源的1/2、可以减小电缆截面、降低供电专用变压器容量，其照度调节便利性适合路灯变功率节能要求，它们的使用必将越来越广泛。

LED光源的特点是采用直流恒流电源驱动，由于单个LED光源工作电压较低，在实际使用中采用多个LED光源串联工作，但总的工作电压不会超过40V。所以现有LED路灯的工作模式是每一盏灯配一个将交流220V转换为适合LED光源的直流恒流驱动电源，电源内包含：单相整流、滤波电容、PFC、逆变回路等。

图2是现有LED路灯驱动电源原理简化图，C是整流储能滤波电容，L是串入电源变压器电感，作为PFC回路储能元件扩展整流储能电容C的充电时间，以提升功率因数，减少输入电流谐波分量。

输入电流各次谐波有效值：In=8Im2πθn2(1-cosnθ2)]]>(n＝1，3，5，7---------)

实测结果表明功率因数PF可以达到0.85，三次谐波电流占基波分量的59％，总电流谐波畸变THD为64％。

整流滤波及PFC回路必须配置的储能高压电解电容C寿命较短，一般 不超过5000小时，导致LED路灯电源除产生大量谐波外其寿命较短，限制了LED路灯的整体寿命。

为了充分发挥LED光源节能、长寿命的优点，必须科学地解决LED路灯电源寿命及谐波问题，在保证电网供电安全的前提下使LED路灯的寿命达到LED光源相当水平。

现有的大功率整流电源技术已成功解决了谐波、功率因素、可靠性等问题。如果将路灯变压器设计成直流供电站，通过直流供电系统将直流电源输送到LED路灯，则可以取消现有LED路灯驱动电源内影响寿命的整流回路、滤波电容、PFC回路，解决LED路灯的寿命与LED光源不同问题，同时改善谐波和功率因数对电网的影响。

采用直流供电系统同时可解决路灯变压器不平衡输出，降低变压器容量，减少供电电缆截面积，提高整个路灯系统的安全性、可靠性、可维护性和寿命。

发明内容：

本发明提供的LED路灯直流供电模式，是针对LED光源直流用电特点设计的路灯直流输配电系统，基本设计思想是变目前的交流输电为直流输电，将路灯变压器设计成包括：变压器、整流滤波器、无功补偿的直流供电站，通过直流输电线路将电能输送到各LED路灯驱动电源。

图3是路灯直流供电模式系统图，包括：路灯变压器1、整流滤波器2、无功补偿3、直流配电线路、LED路灯驱动电源4、LED光源5，常规保护控制用开关、熔丝、防雷等未标示。

直流供电系统工作流程是通过路灯变压器把10KV高压交流电变成低压交流电后送整流器转换为直流电，无功补偿和滤波器对整流过程中产生的谐波及无功功率进行补偿以满足电网标准要求，直流输配电线路将直流电力输送到分散的LED路灯，LED路灯驱动电源驱动LED光源发光。

直流供电站主要包括路灯变压器、整流滤波器、无功补偿、现有技术有多种方案选择：

1.普通路灯变压器、三相六脉整流器结合5次谐波补偿，结构简单、整流元件少、可靠性高，三相六脉整流功率因数可达到0.8、总电流谐波畸变小于60％。