大功率(10kw)集中式直流供电led路灯照明系统方案v2.0

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1、大功率（10kW）集中式直流供电LED路灯照明系统方案2013年12月13日1.概述集中直流供电是理想的LED路灯驱动方式，这样可以采用较细的输电线缆，使总系统造价与传统的钠灯系统相当，影响LED推广的造价高这一重要障碍不复存在。但大功率恒流开关电源制造的难度和代价都极高，因此实际上没有人采用这种方案。而云杉光电的交流直驱LED路灯具有对供电电压自适应的特点，交流直流供电均可，且对电源要求极低，三相交流电进行简单的整流后即可直接供电，工频电压变化、线损等均不会对灯具性能指标造成影响。云杉光电提出的这种方案既有节约线缆的建造成本优势，又有节

2、电的运行成本优势，是目前看来最佳的路灯照明解决方案。2.LED灯具的集中式直流供电与传统交流供电系统的比较(a)传统交流供电系统LED灯具直接连接交流电网，一方面受电网的影响很大，例如电网对灯具的EMC影响和电网传输过来的雷击影响；另一方面，每只LED灯具都需有EMC、整流、-13-功率因数校正、滤波、功率驱动、逆变降压、稳电压输出或再稳流输出至LED光源。灯具控制装置的电路复杂、元器件多,灯具成本高。而且相对而言，安全、EMC问题比较突出。这些使LED灯具的可靠性低并影响寿命。(b)集中式直流供电系统LED灯具连接在控制柜电源模块的直流

3、输出端，一方面，基本不受交流电网对灯具的电磁干扰（EMC）影响和不受交流电网侧传输过来雷击的影响(当然也还是需要抵抗雷击打在直流线路上传输过来的脉冲影响)；另一方面，每只LED灯具可以不需要EMC、整流、功率因数校正、滤波、功率驱动、逆变降压等电路和元件。只需很少辅助元器件,直接输出至串联的LED光源。如此，灯具控制装置的电路非常简单，可靠性非常高，寿命可以很长，这对于使用环境条件恶劣的道路和隧道照明工程非常有利。1.国内外同类研究进展情况关于直流电驱动LED灯具的研究探索，国内外都有机构在从事相关工作。日本东北大学等研究机构在研究灾害时

4、电力供应时候，试验直流供电驱动几百只LED灯具。中国南方电网和地方政府也在实验集中式直流供电给LED路灯。整流滤波稳压DC-DCAC380VLED灯具但是目前从他们的报道和文档看，普遍使用的是大功率直流稳压电源或者恒流电源。图1，结构框图主要有两方面的缺点(a)-13-稳压部分的损耗很大，电源效率典型值90%，那么对于10kW的电源而言，就有1000W的发热，发热量太大了，配电柜的散热条件满足不了。(b)尽管电源输出是恒压或者恒流的，但是长线缆的线损较大，尾端的LED灯具的电压比近端的LED灯具的电压降低较多，那么若是灯具以近端灯具为基准

5、采用同样配置的光源，则各LED等发光不一样，尾端显得暗；反之，以尾端灯具为基准配置，则近端灯具就过于亮了。1.我们的方案云杉光电的交流直驱LED路灯具有对供电电压自适应的特点，交流直流供电均可，且对电源要求极低，三相交流电进行简单的整流滤波而不需要稳压即可直接供电，工频电压变化、线损等均不会对灯具性能指标造成影响。交流直接驱动LED灯具的可靠性也非常高，没有普通LED灯具的开关电源具有的变压器、电感、电解电容、耐高压MOS管等易损坏元器件，从结构上保证了可靠性。根据供电电压自适应分配负载，可以应对高低压、高低温等极端工况。-13-1.系统

6、原理示意图图2，系统原理示意图2.-13-1.开关自动型LED灯具的优点图3，开关自动型LED驱动原理图4，AC驱动电流电压波形模型2.参数表参数名称数值优点功率10kW量级1，非常成熟的产品模块，能够通过国家安规标准和检验。-13-2，能够驱动55套180W灯（比如一个灯杆两个路灯，分别是120W主路和60W辅路）。输入电压380Vac三相交流电路灯配电箱就是此市电配置输出电压537Vdc(=380*)与380Vac用电安全注意事项一致。输出电流19A(=10kW/537V）电流小，所需电缆截面积小，线损也较小。功率因数PF>=0.9无

7、功损耗非常小总谐波失真THD<=20%总谐波失真较小三相平衡三相平衡表1，参数表1.典型道路照明配置对10kW直流电源，可以驱动55套180W。这180W可以是主路120W配辅路60W路灯。对道路而言，以每30m一根灯杆计算，那么当电源从一端引入且10kW道路单边情况，相当于能够驱动1650m的距离。2.电缆截面积的选型序号铜电线型号单芯载流量（25℃）(A)VVYJV11.5mm2/c202522.5mm2/c283534mm2/c3850-13-46mm2/c4860510mm2/c6585616mm2/c90110725mm2/c1

8、15150表2，通用电缆选型表1.1.负荷计算表1中直流电源输出电流只有18.62A(=10000W/(380V*1.414))，参照表2数据，如果按照允许发热条件来选取电缆的话，可以看出1.