一種led集中式直流微網(wǎng)供電系統(tǒng)及供電控制方法
【專(zhuān)利摘要】本發(fā)明公開(kāi)了一種LED集中式直流微網(wǎng)供電系統(tǒng)及供電控制方法。該系統(tǒng)供電母線包括正極母線和負(fù)極母線；多個(gè)電能存儲(chǔ)模塊、多個(gè)LED負(fù)載模塊、多個(gè)風(fēng)力發(fā)電模塊、多個(gè)光伏發(fā)電模塊、多個(gè)燃料電池模塊分別并聯(lián)接在供電母線上；LED直流微網(wǎng)電源管理模塊包括數(shù)據(jù)采集模塊和電腦；該方法通過(guò)電源管理模塊采集LED負(fù)載模塊的總負(fù)載量和上述各個(gè)模塊產(chǎn)生的能量，實(shí)現(xiàn)合理調(diào)配；優(yōu)先考慮風(fēng)能和太陽(yáng)能的前提下，實(shí)現(xiàn)電網(wǎng)模塊，能量?jī)?chǔ)存模塊以及燃料電池模塊的合理利用。本發(fā)明既能解決LED燈負(fù)載的需求，又能減少傳統(tǒng)供電系統(tǒng)中，交流電能轉(zhuǎn)化成直流電能的能量損耗。在同功率條件下，本發(fā)明比現(xiàn)有每個(gè)LED燈中集成一個(gè)電源的燈具，成本低。
【專(zhuān)利說(shuō)明】—種LED集中式直流微網(wǎng)供電系統(tǒng)及供電控制方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及LED供電系統(tǒng)，特別是涉及一種LED集中式直流微網(wǎng)供電系統(tǒng)及其供電控制方法；屬于供電系統(tǒng)的【技術(shù)領(lǐng)域】。
【背景技術(shù)】
[0002]人類(lèi)照明史的發(fā)展進(jìn)入21世紀(jì)后，傳統(tǒng)的白熾燈、熒光燈照明證逐漸被新型的高效、節(jié)能、環(huán)保、長(zhǎng)壽面及高可靠的半導(dǎo)體固體照明所取代，LED (Light Emitting Diode,發(fā)光二極管)被全球公認(rèn)為新一代的環(huán)保型高科技新光源，更被譽(yù)為是照明史上的又一次真是意義的革命。
[0003]LED驅(qū)動(dòng)電源是把電源供應(yīng)轉(zhuǎn)換為特定的電壓電流以驅(qū)動(dòng)LED發(fā)光的電壓轉(zhuǎn)換器，雖然LED的發(fā)光效率正在逐步提高，但是與LED配套的驅(qū)動(dòng)電源電路性能和壽命成了LED推廣應(yīng)用的瓶頸，目前廣泛采用的LED驅(qū)動(dòng)電源選用電解電容用作濾波，使其工作壽命受到電解電容的影響，電解電容壽命目前一般只有10000小時(shí)，與工作壽命為100000小時(shí)的LED相差甚遠(yuǎn)，因此電解電容成為影響LED驅(qū)動(dòng)電源整體壽命的主要因素，使LED燈具的節(jié)能效果不能有效的實(shí)現(xiàn)。而且，電解電容的體積較大，影響了 LED驅(qū)動(dòng)電源整體性能的進(jìn)一步提聞。
[0004]目前廣泛采用的LED驅(qū)動(dòng)都是采用幾百瓦以下的電源，且每套LED燈具集成了一個(gè)獨(dú)立的電源和一個(gè)LED燈，如圖1所示，該獨(dú)立電源包括依次連接的整流器、PFC模塊、DC-DC模塊和均流模塊。這種供電方式帶來(lái)以下問(wèn)題:一是燈具設(shè)計(jì)要考慮電源的位置和散熱，體積大、燈具設(shè)計(jì)受到電源限制，且成本提高；二是電源一旦損壞，整個(gè)燈具同時(shí)報(bào)廢，成本高、壽命短。
[0005]傳統(tǒng)的解決方式是通過(guò)去掉DC-DC模塊中的電解電容(在DC-DC模塊中)，目前現(xiàn)有技術(shù)中，主要是通過(guò)控制算法來(lái)彌補(bǔ)去掉電解電容的缺陷，從而提高整體LED電源壽命，但是該方法需要復(fù)雜的控制電路，因此必然會(huì)增加LED驅(qū)動(dòng)電源結(jié)構(gòu)的復(fù)雜性，提高了 LED燈具的制造成本；LED負(fù)載因受到天氣及其自身的結(jié)溫等因素的影響而發(fā)生變化，當(dāng)負(fù)載變化時(shí)，通過(guò)控制算法替代大電解電容時(shí)會(huì)降低LED驅(qū)動(dòng)電源的穩(wěn)定性。也有相關(guān)的技術(shù)人員和學(xué)者提出來(lái)直流供電系統(tǒng)，將LED燈具和電源隔離，集中給LED燈供電，這樣方便維修和調(diào)節(jié)電壓。但是該方法需要將市電轉(zhuǎn)化成直流電，該部分能量的轉(zhuǎn)換將會(huì)耗去10%以上的能量損耗，且電力電子的變化還會(huì)污染電網(wǎng)。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0006]本發(fā)明的目的在于克服現(xiàn)有技術(shù)存在的上述不足，提供一種無(wú)需交流與直流轉(zhuǎn)變，無(wú)需單獨(dú)的獨(dú)立電源，電能利用控制合理的LED集中式直流微網(wǎng)供電系統(tǒng)及其供電控制方法。
[0007]本發(fā)明目的通過(guò)如下技術(shù)方案實(shí)現(xiàn):
[0008]一種LED集中式直流微網(wǎng)供電系統(tǒng)，包括在線電網(wǎng)模塊、多個(gè)電能存儲(chǔ)模塊、多個(gè)LED負(fù)載模塊、多個(gè)風(fēng)力發(fā)電模塊、多個(gè)光伏發(fā)電模塊、多個(gè)燃料電池模塊、LED直流微網(wǎng)供電系統(tǒng)管理模塊和供電母線；供電母線包括正極母線和負(fù)極母線；
[0009]在線電網(wǎng)模塊包括在線電網(wǎng)子模塊，孤島開(kāi)關(guān)和雙向電能轉(zhuǎn)換模塊；在線電網(wǎng)子模塊為在運(yùn)行的三相電網(wǎng)，孤島開(kāi)關(guān)的三個(gè)輸入端分別連接于在線電網(wǎng)子模塊的三相；雙向電能轉(zhuǎn)換子模塊包括了濾波電容、電感和三相全控橋，雙向電能轉(zhuǎn)換子模塊有三個(gè)三相輸入端和兩個(gè)正負(fù)輸出端，三個(gè)輸入端分別對(duì)應(yīng)連接孤島開(kāi)關(guān)的三個(gè)輸出端，而雙向電能轉(zhuǎn)換子模塊的正負(fù)輸出端分別連接于供電母線的正極母線和負(fù)極母線；
[0010]多個(gè)電能存儲(chǔ)模塊分別并聯(lián)接在供電母線上，每個(gè)電能存儲(chǔ)模塊包括儲(chǔ)能器和充放電電路模塊；充放電電路模塊為雙向升降壓電路；
[0011]多個(gè)LED負(fù)載模塊分別并聯(lián)接在供電母線上；
[0012]多個(gè)燃料電池模塊分別并聯(lián)接在供電母線上，每個(gè)燃料電池模塊包括燃料電池子模塊以及升壓模塊，燃料電池子模塊通過(guò)升壓模塊接在供電母線上；燃料電池子模塊選用質(zhì)子交換膜燃料電池；升壓模塊選用Boost電路或Buck - Boost電路；
[0013]多個(gè)光伏發(fā)電模塊分別并聯(lián)接在供電母線上，每個(gè)光伏發(fā)電模塊包括太陽(yáng)能模塊以及升壓模塊，陽(yáng)能模塊通過(guò)升壓模塊接在供電母線上；升壓模塊采用Boost電路或Buck - Boost 電路；
[0014]多個(gè)風(fēng)力發(fā)電模塊分別并聯(lián)接在供電母線上，每個(gè)風(fēng)力發(fā)電模塊包括風(fēng)機(jī)模塊以及三相PWM整流電源模塊，風(fēng)機(jī)模塊通過(guò)三相PWM整流電源模塊接在供電母線上；
[0015]LED直流微網(wǎng)電源管理模塊包括數(shù)據(jù)采集模塊和電腦；數(shù)據(jù)采集模塊在主要由電壓傳感器和電流傳感器組成；數(shù)據(jù)采集模塊分別通過(guò)控制線與孤島保護(hù)開(kāi)關(guān)、多個(gè)能量存儲(chǔ)模塊、多個(gè)LED負(fù)載模塊、供電母線、多個(gè)燃料電池模塊、多個(gè)光伏發(fā)電模塊和多個(gè)風(fēng)力發(fā)電模塊連接；數(shù)據(jù)采集模塊通過(guò)其電壓傳感器和電流傳感器分別對(duì)孤島保護(hù)開(kāi)關(guān)、多個(gè)能量存儲(chǔ)模塊、多個(gè)LED負(fù)載模塊、供電母線、多個(gè)燃料電池模塊、多個(gè)光伏發(fā)電模塊和多個(gè)風(fēng)力發(fā)電模塊的電流電壓的數(shù)據(jù)進(jìn)行采集后，發(fā)送到電腦進(jìn)行綜合處理，電腦通過(guò)控制軟件智能處理數(shù)據(jù)后，制定控制方案，發(fā)送到孤島保護(hù)開(kāi)關(guān)、多個(gè)能量存儲(chǔ)模塊、多個(gè)LED負(fù)載模塊、供電母線、多個(gè)燃料電池模塊、多個(gè)光伏發(fā)電模塊和多個(gè)風(fēng)力發(fā)電模塊，決定各個(gè)連接部件是否參與工作，以及各個(gè)連接部件的電壓電流大小，實(shí)現(xiàn)在滿足各個(gè)LED模塊正常工作的前提下，將多余的能量進(jìn)行蓄電池的儲(chǔ)存或者回饋到電網(wǎng)；在風(fēng)能，太陽(yáng)能等綠色能源不足的條件下，從電網(wǎng)輸送能量給LED負(fù)載模塊，保證LED負(fù)載模塊正常工作。
[0016]為進(jìn)一步實(shí)現(xiàn)本發(fā)明目的，所述孤島開(kāi)關(guān)為電網(wǎng)中三相開(kāi)關(guān)器，三相斷路器或三相繼電器。
[0017]所述儲(chǔ)能器由蓄電池或者超級(jí)電容組成。
[0018]所述充放電電路模塊選用雙向Buck -Boost電路,Cuk電路,Sepic電路或Zeta電路。
[0019]所述三相PWM整流電源模塊為三相PWM整流器。
[0020]所述風(fēng)機(jī)模塊為風(fēng)能發(fā)電機(jī)。
[0021 ] 所述太陽(yáng)能模塊為光伏太陽(yáng)能板。
[0022]所述多個(gè)光伏發(fā)電模塊和多個(gè)風(fēng)力發(fā)電模塊分別安裝于LED負(fù)載模塊兩邊。
[0023]所述LED集中式直流微網(wǎng)供電系統(tǒng)的供電控制方法:數(shù)據(jù)采集模塊采集正輸出母線和負(fù)輸出母線上的輸出電壓電流、多個(gè)風(fēng)力發(fā)電模塊、多個(gè)光伏發(fā)電模塊、多個(gè)燃料電池模塊的輸出電壓電流、多個(gè)電能存儲(chǔ)模塊的輸出電壓電流、LED負(fù)載模塊的電壓電流和電網(wǎng)模塊的電壓電流；再將數(shù)據(jù)傳送給電腦，電腦進(jìn)行數(shù)據(jù)處理，優(yōu)先考慮利用風(fēng)能和太陽(yáng)能所產(chǎn)生能量，當(dāng)風(fēng)能和/或太陽(yáng)能所產(chǎn)生的總能量超過(guò)所述的LED負(fù)載要求時(shí)，電腦發(fā)出控制信號(hào)，通過(guò)控制線將信號(hào)輸入電能存儲(chǔ)模塊，打開(kāi)能量存儲(chǔ)模塊的能量存儲(chǔ)開(kāi)關(guān)，將多余的能量進(jìn)行存儲(chǔ)，當(dāng)能量存儲(chǔ)模塊已存儲(chǔ)滿的情況下，電腦通過(guò)控制線將信號(hào)傳送至孤島開(kāi)關(guān)，控制模塊打開(kāi)孤島開(kāi)關(guān)，將多余能量回饋到電網(wǎng)；電腦根據(jù)功率計(jì)算，當(dāng)風(fēng)能和太陽(yáng)能所產(chǎn)生能量低于所述的LED負(fù)載要求時(shí)，電腦計(jì)算后通過(guò)控制線打開(kāi)能量存儲(chǔ)模塊的能量釋放開(kāi)關(guān)，將能量存儲(chǔ)模塊的能量釋放給LED負(fù)載模塊，當(dāng)能量存儲(chǔ)模塊的能量仍然不能滿足LED負(fù)載模塊的電能需求時(shí)，電腦通過(guò)控制線將信號(hào)傳送至燃料電池模塊和孤島開(kāi)關(guān)，控制燃料電池模塊對(duì)LED負(fù)載模塊供電。
[0024]當(dāng)正負(fù)母線輸出電壓電流過(guò)高或者過(guò)低的時(shí)候，通過(guò)電腦計(jì)算并調(diào)節(jié)各個(gè)模塊按照所述的先后順序來(lái)將正負(fù)母線輸出電壓電流穩(wěn)定在正常工作狀態(tài)，將各個(gè)模塊調(diào)節(jié)到各自的穩(wěn)定工作狀態(tài)；所述LED直流微網(wǎng)供電系統(tǒng)管理模塊，并將電源的各種參數(shù)數(shù)據(jù)顯示在電腦上。
[0025]本發(fā)明適用于LED路燈等系統(tǒng)，能夠取代傳統(tǒng)的單燈單供電的形式，實(shí)現(xiàn)將LED燈同電源分開(kāi)，通過(guò)集中式機(jī)房對(duì)LED燈集中供電。
[0026]本發(fā)明考慮到大規(guī)模LED燈負(fù)載都是在戶外，為了充分發(fā)揮如太陽(yáng)能和風(fēng)能等綠色能源的優(yōu)勢(shì)，且太陽(yáng)能和風(fēng)能能直接產(chǎn)生直流電，可以避免了直流變交流，交流再變直流的能量損耗，提出通過(guò)電源管理模塊采集LED負(fù)載模塊的總負(fù)載量和太陽(yáng)能，風(fēng)能，化學(xué)能，電池組等產(chǎn)生的能量，實(shí)現(xiàn)合理調(diào)配；優(yōu)先考慮風(fēng)能和太陽(yáng)能的前提下，實(shí)現(xiàn)電網(wǎng)模塊，能量?jī)?chǔ)存模塊以及燃料電池模塊的合理利用。
[0027]與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明具有如下優(yōu)點(diǎn)和效果:
[0028]I)在同功率條件下，比現(xiàn)有的每個(gè)LED燈中集成一個(gè)電源的燈具，成本降低。
[0029]2)將電源與LED燈分離，使得燈具體積大大減小，燈具設(shè)計(jì)更加靈活，并且可以避免當(dāng)電源壽命比LED燈短時(shí)造成的整套燈具的浪費(fèi)；
[0030]3)電源與LED燈的分離還使得LED燈的散熱空間變大，延長(zhǎng)了 LED燈的壽命；
[0031]4)風(fēng)能和太陽(yáng)能等模塊所形成的綠色直流微網(wǎng)系統(tǒng)，通過(guò)合理控制微網(wǎng)系統(tǒng)能量的調(diào)度分配，既能解決LED燈負(fù)載的需求，又能減少傳統(tǒng)供電系統(tǒng)中，交流電能轉(zhuǎn)化成直流電能的能量損耗。
【專(zhuān)利附圖】

【附圖說(shuō)明】
[0032]圖1是傳統(tǒng)的單燈單供電方式的LED燈具框圖。
[0033]圖2是本發(fā)明【具體實(shí)施方式】中一種LED集中式直流微網(wǎng)供電系統(tǒng)的框架示意圖?！揪唧w實(shí)施方式】
[0034]為更好地理解本發(fā)明，下面結(jié)合附圖對(duì)本發(fā)明作進(jìn)一步的說(shuō)明，但是本發(fā)明的實(shí)施方式不限如此。
[0035]如圖2所示，一種LED集中式直流微網(wǎng)供電系統(tǒng)，包括在線電網(wǎng)模塊1、多個(gè)電能存儲(chǔ)模塊2、多個(gè)LED負(fù)載模塊3、多個(gè)風(fēng)力發(fā)電模塊7、多個(gè)光伏發(fā)電模塊6、多個(gè)燃料電池模塊5、LED直流微網(wǎng)供電系統(tǒng)管理模塊8和供電母線4 ；
[0036]供電母線4包括正極母線和負(fù)極母線；
[0037]在線電網(wǎng)模塊包括在線電網(wǎng)子模塊11，孤島開(kāi)關(guān)12和雙向電能轉(zhuǎn)換模塊13 ;其中，在線電網(wǎng)子模塊11為在運(yùn)行的三相電網(wǎng)，孤島開(kāi)關(guān)12為電網(wǎng)中三相開(kāi)關(guān)器，三相斷路器或三相繼電器，孤島開(kāi)關(guān)12三個(gè)輸入端分別連接于在線電網(wǎng)子模塊11的三相；雙向電能轉(zhuǎn)換子模塊13包括了濾波電容、電感和三相全控橋，用于能量的雙向轉(zhuǎn)換，雙向電能轉(zhuǎn)換子模塊13有三個(gè)三相輸入端和兩個(gè)正負(fù)輸出端，三個(gè)輸入端分別對(duì)應(yīng)連接孤島開(kāi)關(guān)12的三個(gè)輸出端，而雙向電能轉(zhuǎn)換子模塊13的正負(fù)輸出端分別連接于供電母線4的正極母線和負(fù)極母線。
[0038]多個(gè)電能存儲(chǔ)模塊并聯(lián)接在供電母線4上，每個(gè)電能存儲(chǔ)模塊2包括儲(chǔ)能器和充放電電路模塊；儲(chǔ)能器由蓄電池或者超級(jí)電容組成，充放電電路模塊為雙向升降壓電路，充放電電路模塊可選用雙向Buck - Boost電路,Cuk電路，Sepic電路,Zeta電路,實(shí)現(xiàn)蓄電池和電網(wǎng)上的能量交換。
[0039]多個(gè)LED負(fù)載模塊分別并聯(lián)接在供電母線4上，每個(gè)LED負(fù)載模塊3包括恒流模塊以及LED燈組；LED負(fù)載模塊并聯(lián)接在供電母線4上，其構(gòu)成是傳統(tǒng)的LED路燈的電源去掉后其輸入直接接在供電母線4上。
[0040]多個(gè)燃料電池模塊分別并聯(lián)接在供電母線4上，每個(gè)燃料電池模塊5包括燃料電池子模塊以及升壓模塊，燃料電池子模塊通過(guò)升壓模塊接在供電母線4上；燃料電池子模塊可以選用質(zhì)子交換膜燃料電池(PEMFC);升壓模塊可以選用Boost電路或Buck-Boost電路等具有升壓功能的電路。
[0041]多個(gè)光伏發(fā)電模塊并聯(lián)接在供電母線4上，每個(gè)光伏發(fā)電模塊6包括太陽(yáng)能模塊以及升壓模塊，陽(yáng)能模塊通過(guò)升壓模塊接在供電母線4上；升壓模塊可采用Boost電路或Buck - Boost電路等具有升壓功能的電路；太陽(yáng)能模塊為市面上光伏太陽(yáng)能板，如美國(guó)First solar公司的太陽(yáng)能模組。
[0042]多個(gè)風(fēng)力發(fā)電模塊并聯(lián)接在供電母線4上，每個(gè)風(fēng)力發(fā)電模塊7包括風(fēng)機(jī)模塊以及三相PWM整流電源模塊，風(fēng)機(jī)模塊通過(guò)三相PWM整流電源模塊接在供電母線4上；三相PWM整流電源模塊由三相PWM整流器組成，風(fēng)機(jī)模塊為一般的風(fēng)能發(fā)電機(jī)，風(fēng)能發(fā)電機(jī)將能量通過(guò)三相輸出給三相PWM整流電源模塊后，三相PWM整流電源模塊將其整流后，由輸出正負(fù)端分別接于供電母線4的正負(fù)母線上進(jìn)行能量傳輸。
[0043]LED直流微網(wǎng)電源管理模塊8包括數(shù)據(jù)采集模塊和電腦；數(shù)據(jù)采集模塊在主要由電壓傳感器和電流傳感器組成；數(shù)據(jù)采集模塊分別通過(guò)控制線與孤島保護(hù)開(kāi)關(guān)、多個(gè)能量存儲(chǔ)模塊2、多個(gè)LED負(fù)載模塊3、供電母線4、多個(gè)燃料電池模塊5、多個(gè)光伏發(fā)電模塊6和多個(gè)風(fēng)力發(fā)電模塊7連接；數(shù)據(jù)采集模塊通過(guò)其電壓傳感器和電流傳感器分別對(duì)孤島保護(hù)開(kāi)關(guān)、多個(gè)能量存儲(chǔ)模塊2、多個(gè)LED負(fù)載模塊3、供電母線4、多個(gè)燃料電池模塊5、多個(gè)光伏發(fā)電模塊6和多個(gè)風(fēng)力發(fā)電模塊7的電流電壓的數(shù)據(jù)進(jìn)行采集后，發(fā)送到電腦進(jìn)行綜合處理，電腦通過(guò)控制軟件智能處理數(shù)據(jù)后，制定控制方案，發(fā)送到孤島保護(hù)開(kāi)關(guān)、多個(gè)能量存儲(chǔ)模塊2、多個(gè)LED負(fù)載模塊3、供電母線4、多個(gè)燃料電池模塊5、多個(gè)光伏發(fā)電模塊6和多個(gè)風(fēng)力發(fā)電模塊7，來(lái)決定各個(gè)連接部件是否參與工作，以及各個(gè)連接部件的電壓電流大小。最終實(shí)現(xiàn)在滿足各個(gè)LED模塊正常工作的前提下，將多余的能量進(jìn)行蓄電池的儲(chǔ)存或者回饋到電網(wǎng)；在風(fēng)能，太陽(yáng)能等綠色能源不足的條件下，從電網(wǎng)輸送能量給LED負(fù)載模塊，保證其正常工作。
[0044]多個(gè)光伏發(fā)電模塊6和多個(gè)風(fēng)力發(fā)電模塊7分別安裝于LED負(fù)載模塊3兩邊利于采風(fēng)和采太陽(yáng)能的區(qū)域，其他所述各個(gè)模塊構(gòu)成供電房，安放于該系統(tǒng)所要供電的所有LED燈組的線路中間。
[0045]本發(fā)明通過(guò)LED直流微網(wǎng)電源管理模塊8采集LED負(fù)載模塊的總負(fù)載量和上述各個(gè)模塊產(chǎn)生的能量，實(shí)現(xiàn)合理調(diào)配；優(yōu)先考慮風(fēng)能和太陽(yáng)能的前提下，實(shí)現(xiàn)電網(wǎng)模塊，能量?jī)?chǔ)存模塊以及燃料電池模塊的合理利用。
[0046]—種LED集中式直流微網(wǎng)供電系統(tǒng)供電控制方法:數(shù)據(jù)采集模塊采集正輸出母線和負(fù)輸出母線上的輸出電壓電流、多個(gè)風(fēng)力發(fā)電模塊7、多個(gè)光伏發(fā)電模塊6、多個(gè)燃料電池模塊5的輸出電壓電流、多個(gè)電能存儲(chǔ)模塊2的輸出電壓電流、LED負(fù)載模塊3的電壓電流和電網(wǎng)模塊I的電壓電流；
[0047]再將數(shù)據(jù)傳送給電腦，電腦進(jìn)行數(shù)據(jù)處理，優(yōu)先考慮利用風(fēng)能和太陽(yáng)能所產(chǎn)生能量，即風(fēng)能和太陽(yáng)能是根據(jù)天氣而定的能量，當(dāng)其所產(chǎn)生的總能量超過(guò)所述的LED負(fù)載要求時(shí)，電腦發(fā)出控制信號(hào)，通過(guò)控制線將信號(hào)輸入電能存儲(chǔ)模塊2，打開(kāi)能量存儲(chǔ)模塊2的能量存儲(chǔ)開(kāi)關(guān)，將多余的能量進(jìn)行存儲(chǔ)，當(dāng)能量存儲(chǔ)模塊已存儲(chǔ)滿的情況下，電腦通過(guò)控制線將信號(hào)傳送至孤島開(kāi)關(guān)12，控制模塊打開(kāi)孤島開(kāi)關(guān)12，將多余能量回饋到電網(wǎng)；根據(jù)功率計(jì)算，當(dāng)所述的風(fēng)能和太陽(yáng)能所產(chǎn)生能量低于所述的LED負(fù)載要求時(shí)，電腦計(jì)算后通過(guò)控制線打開(kāi)能量存儲(chǔ)模塊2的能量釋放開(kāi)關(guān)，將能量存儲(chǔ)模塊2的能量釋放給LED負(fù)載模塊3，當(dāng)能量存儲(chǔ)模塊2的能量仍然無(wú)法滿足LED負(fù)載模塊3的電能需求時(shí)，電腦通過(guò)控制線將信號(hào)傳送至燃料電池模塊5和孤島開(kāi)關(guān)12，控制燃料電池模塊5和電網(wǎng)對(duì)LED負(fù)載模塊供電。
[0048]為保證整個(gè)系統(tǒng)安全穩(wěn)定運(yùn)行，電源管理系統(tǒng)還檢測(cè)正負(fù)母線輸出電壓電流，當(dāng)正負(fù)母線輸出電壓電流出現(xiàn)斷路或者電路現(xiàn)象的時(shí)候，通過(guò)各個(gè)模塊的數(shù)據(jù)值，迅速定位事故點(diǎn)，及時(shí)關(guān)閉引起事故的模塊，避免事故的曼延。
[0049]當(dāng)正負(fù)母線輸出電壓電流出現(xiàn)過(guò)高或者過(guò)低的時(shí)候，通過(guò)電腦計(jì)算并調(diào)節(jié)各個(gè)模塊按照所述的先后順序來(lái)將正負(fù)母線輸出電壓電流穩(wěn)定在正常工作狀態(tài)，將各個(gè)模塊調(diào)節(jié)到各自的穩(wěn)定工作狀態(tài)；所述LED直流微網(wǎng)供電系統(tǒng)管理模塊，并將電源的各種參數(shù)數(shù)據(jù)顯示在電腦上。
[0050]本發(fā)明LED集中式直流微網(wǎng)供電系統(tǒng)由LED直流微網(wǎng)電源管理模塊8控制，實(shí)現(xiàn)對(duì)各個(gè)模塊能量的合理利用，優(yōu)先考慮風(fēng)能和太陽(yáng)能前提下，在電能多余的情況下，實(shí)現(xiàn)電能存儲(chǔ)或返回電網(wǎng)；在電能不足的情況下，由儲(chǔ)能電源，燃料電池供電或者電網(wǎng)供電，并且通過(guò)LED直流微網(wǎng)電源管理模塊8實(shí)現(xiàn)對(duì)LED的監(jiān)控。
[0051]本發(fā)明電源與LED燈分離，使得燈具體積大大減小，燈具設(shè)計(jì)更加靈活，并且可以避免當(dāng)電源壽命比LED燈短時(shí)造成的整套燈具的浪費(fèi)；另外電源與LED燈的分離還使得LED燈的散熱空間變大，延長(zhǎng)了 LED燈的壽命；另外風(fēng)能和太陽(yáng)能等模塊所形成的綠色直流微網(wǎng)系統(tǒng)，通過(guò)合理控制微網(wǎng)系統(tǒng)能量的調(diào)度分配，既能解決LED燈負(fù)載的需求，又能減少傳統(tǒng)供電系統(tǒng)中，交流電能轉(zhuǎn)化成直流電能的能量損耗。
【權(quán)利要求】
1.一種LED集中式直流微網(wǎng)供電系統(tǒng)，其特征在于:包括在線電網(wǎng)模塊、多個(gè)電能存儲(chǔ)模塊、多個(gè)LED負(fù)載模塊、多個(gè)風(fēng)力發(fā)電模塊、多個(gè)光伏發(fā)電模塊、多個(gè)燃料電池模塊、LED直流微網(wǎng)供電系統(tǒng)管理模塊和供電母線；供電母線包括正極母線和負(fù)極母線； 在線電網(wǎng)模塊包括在線電網(wǎng)子模塊，孤島開(kāi)關(guān)和雙向電能轉(zhuǎn)換模塊；在線電網(wǎng)子模塊為在運(yùn)行的三相電網(wǎng)，孤島開(kāi)關(guān)的三個(gè)輸入端分別連接于在線電網(wǎng)子模塊的三相；雙向電能轉(zhuǎn)換子模塊包括了濾波電容、電感和三相全控橋，雙向電能轉(zhuǎn)換子模塊有三個(gè)三相輸入端和兩個(gè)正負(fù)輸出端，三個(gè)輸入端分別對(duì)應(yīng)連接孤島開(kāi)關(guān)的三個(gè)輸出端，而雙向電能轉(zhuǎn)換子模塊的正負(fù)輸出端分別連接于供電母線的正極母線和負(fù)極母線； 多個(gè)電能存儲(chǔ)模塊分別并聯(lián)接在供電母線上，每個(gè)電能存儲(chǔ)模塊包括儲(chǔ)能器和充放電電路模塊；充放電電路模塊為雙向升降壓電路； 多個(gè)LED負(fù)載模塊分別并聯(lián)接在供電母線上； 多個(gè)燃料電池模塊分別并聯(lián)接在供電母線上，每個(gè)燃料電池模塊包括燃料電池子模塊以及升壓模塊，燃料電池子模塊通過(guò)升壓模塊接在供電母線上；燃料電池子模塊選用質(zhì)子交換膜燃料電池；升壓模塊選用Boost電路或Buck - Boost電路； 多個(gè)光伏發(fā)電模塊分別并聯(lián)接在供電母線上，每個(gè)光伏發(fā)電模塊包括太陽(yáng)能模塊以及升壓模塊，陽(yáng)能模塊通過(guò)升壓模塊接在供電母線上；升壓模塊采用Boost電路或Buck - Boost 電路； 多個(gè)風(fēng)力發(fā)電模塊分別并聯(lián)接在供電母線上，每個(gè)風(fēng)力發(fā)電模塊包括風(fēng)機(jī)模塊以及三相PWM整流電源模塊，風(fēng)機(jī)模塊通過(guò)三相PWM整流電源模塊接在供電母線上； LED直流微網(wǎng)電源管理模塊包括數(shù)據(jù)采集模塊和電腦；數(shù)據(jù)采集模塊在主要由電壓傳感器和電流傳感器組成；數(shù)據(jù)采集模塊分別通過(guò)控制線與孤島保護(hù)開(kāi)關(guān)、多個(gè)能量存儲(chǔ)模塊、多個(gè)LED負(fù)載模塊、供電母線、多個(gè)燃料電池模塊、多個(gè)光伏發(fā)電模塊和多個(gè)風(fēng)力發(fā)電模塊連接； 數(shù)據(jù)采集模塊通過(guò)其電壓傳感器和電流傳感器分別對(duì)孤島保護(hù)開(kāi)關(guān)、多個(gè)能量存儲(chǔ)模塊、多個(gè)LED負(fù)載模塊、供電母線、多個(gè)燃料電池模塊、多個(gè)光伏發(fā)電模塊和多個(gè)風(fēng)力發(fā)電模塊的電流電壓的數(shù)據(jù)進(jìn)行采集后，發(fā)送到電腦進(jìn)行綜合處理，電腦通過(guò)控制軟件智能處理數(shù)據(jù)后，制定控制方案，發(fā)送到孤島保護(hù)開(kāi)關(guān)、多個(gè)能量存儲(chǔ)模塊、多個(gè)LED負(fù)載模塊、供電母線、多個(gè)燃料電池模塊、多個(gè)光伏發(fā)電模塊和多個(gè)風(fēng)力發(fā)電模塊，決定各個(gè)連接部件是否參與工作，以及各個(gè)連接部件的電壓電流大小，實(shí)現(xiàn)在滿足各個(gè)LED模塊正常工作的前提下，將多余的能量進(jìn)行蓄電池的儲(chǔ)存或者回饋到電網(wǎng)；在風(fēng)能，太陽(yáng)能等綠色能源不足的條件下，從電網(wǎng)輸送能量給LED負(fù)載模塊，保證LED負(fù)載模塊正常工作。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種LED集中式直流微網(wǎng)供電系統(tǒng)，其特征在于:所述孤島開(kāi)關(guān)為電網(wǎng)中三相開(kāi)關(guān)器，三相斷路器或三相繼電器。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的LED集中式直流微網(wǎng)供電系統(tǒng)，其特征在于:所述儲(chǔ)能器由蓄電池或者超級(jí)電容組成。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的LED集中式直流微網(wǎng)供電系統(tǒng)，其特征在于:所述充放電電路模塊選用雙向Buck - Boost電路，Cuk電路，Sepic電路或Zeta電路。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的LED集中式直流微網(wǎng)供電系統(tǒng)，其特征在于:所述三相PWM整流電源模塊為三相PWM整流器。
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的LED集中式直流微網(wǎng)供電系統(tǒng)，其特征在于:所述風(fēng)機(jī)模塊為風(fēng)能發(fā)電機(jī)。
7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種LED集中式直流微網(wǎng)供電系統(tǒng)，其特征在于:所述太陽(yáng)能模塊為光伏太陽(yáng)能板。
8.根據(jù)權(quán)利要求1所述的LED集中式直流微網(wǎng)供電系統(tǒng)，其特征在于:所述多個(gè)光伏發(fā)電模塊和多個(gè)風(fēng)力發(fā)電模塊分別安裝于LED負(fù)載模塊兩邊。
9.權(quán)利要求1- 8任一項(xiàng)所述LED集中式直流微網(wǎng)供電系統(tǒng)的供電控制方法，其特征在于:數(shù)據(jù)采集模塊采集正輸出母線和負(fù)輸出母線上的輸出電壓電流、多個(gè)風(fēng)力發(fā)電模塊、多個(gè)光伏發(fā)電模塊、多個(gè)燃料電池模塊的輸出電壓電流、多個(gè)電能存儲(chǔ)模塊的輸出電壓電流、LED負(fù)載模塊的電壓電流和電網(wǎng)模塊的電壓電流；再將數(shù)據(jù)傳送給電腦，電腦進(jìn)行數(shù)據(jù)處理，優(yōu)先考慮利用風(fēng)能和太陽(yáng)能所產(chǎn)生能量，當(dāng)風(fēng)能和/或太陽(yáng)能所產(chǎn)生的總能量超過(guò)所述的LED負(fù)載要求時(shí)，電腦發(fā)出控制信號(hào)，通過(guò)控制線將信號(hào)輸入電能存儲(chǔ)模塊，打開(kāi)能量存儲(chǔ)模塊的能量存儲(chǔ)開(kāi)關(guān)，將多余的能量進(jìn)行存儲(chǔ)，當(dāng)能量存儲(chǔ)模塊已存儲(chǔ)滿的情況下，電腦通過(guò)控制線將信號(hào)傳送至孤島開(kāi)關(guān)，控制模塊打開(kāi)孤島開(kāi)關(guān)，將多余能量回饋到電網(wǎng)；電腦根據(jù)功率計(jì)算，當(dāng)風(fēng)能和太陽(yáng)能所產(chǎn)生能量低于所述的LED負(fù)載要求時(shí)，電腦計(jì)算后通過(guò)控制線打開(kāi)能量存儲(chǔ)模塊的能量釋放開(kāi)關(guān)，將能量存儲(chǔ)模塊的能量釋放給LED負(fù)載模塊，當(dāng)能量存儲(chǔ)模塊的能量仍然不能滿足LED負(fù)載模塊的電能需求時(shí)，電腦通過(guò)控制線將信號(hào)傳送至燃料電池模 塊和孤島開(kāi)關(guān)，控制燃料電池模塊對(duì)LED負(fù)載模塊供電。
【文檔編號(hào)】H02J3/28GK103547043SQ201310549039
【公開(kāi)日】2014年1月29日 申請(qǐng)日期:2013年11月7日 優(yōu)先權(quán)日:2013年11月7日
【發(fā)明者】黃子田, 張波, 張桂東, 李湘峰, 肖文勛, 丘東元 申請(qǐng)人:東莞市石龍富華電子有限公司, 華南理工大學(xué)