一種城市公共區域照明保障裝置的製作方法

2023-10-04 19:31:39

專利名稱：一種城市公共區域照明保障裝置的製作方法
技術領域：
本發明涉及一種城市公共區域照明保障裝置。
背景技術：
目前，人們對城市公共區域照明具有較高的要求，人為破壞、電力事故造成城市大面積的滅燈，會給城市安全帶來很大的隱患，如何保障城市公共區域的照明系統的持續正常運行，是擺在我們面前的重要課題，也是保障城市的社會穩定和市民安全、構建和諧社會的重要任務之一。目前市場上存在的照明安全保障裝置基本以UPS或EPS作為後備電源，在市電中斷後，UPS或EPS繼續為燈具供電。UPS種類較多，圖1示出了一種現有的工頻在線式UPS的工作原理框圖，工頻在線式UPS主要由整流器、逆變器、轉換開關和電池四部分組成，該轉換開關可為旁路開關；市電供應正常時，整流器工作，將交流電轉換為直流電，一方面為逆變器提供直流電力，另一方面為電池充電，逆變器的作用是將直流電轉換為穩壓穩頻的交流電，經過旁路開關為負載供電。當市電中斷時，整流器停止工作，電池將直接為逆變器提供電力，確保逆變器正常工作，保障對負載供電的連續性。而一旦逆變器發生故障時，市電經旁路開關直接為負載供電。附圖2示出了一種現有的EPS的工作原理框圖，EPS的結構與UPS基本相似，只是整流器被充電器代替，其作用也是將交流電轉換為直流電，可選用大功率開關電源作為整流器，一般不再為逆變器直接提供電力，只負責對電池充電；工作方式也不相同，正常情況下，市電經旁路開關直接為負載供電。僅在市電中斷或超限時，使用電池電力，由逆變器為負載供電。

現有技術的缺陷在於，由於UPS或EPS體積較大，構成相對複雜，具有較高的成本，對環境要求嚴苛，需要安裝在專用的配電室裡，這幾方面因素，限制了其應用範圍。

發明內容
本發明要解決的技術問題是提供一種體積小、可靠穩定、結構簡單且性價比高、可工作在惡劣工作環境下的城市公共區域照明安全保障裝置，以克服現有技術中存在的問題。為了解決上述技術問題，本發明採用如下技術方案:一種城市公共區域照明保障裝置，包括AC/DC轉換模塊、直流後備電源、LED燈具模組以及智能檢測控制器，所述AC/DC轉換模塊的輸入端與市電連接，所述AC/DC轉換模塊的輸出端分別與直流後備電源和LED燈具模組的輸入端相連；所述智能檢測控制器的電源端與所述直流後備電源連接，所述智能檢測控制器的輸入端與市電、AC/DC轉換模塊連接，所述智能檢測控制器的輸出端分別與用於控制所述直流後備電源的輸出端通斷的第一控制開關和用於控制所述LED燈具模組的輸入端通斷的第二控制開關連接。
作為優選，所述AC/DC轉換模塊包括一個AC/DC轉換器。作為優選，所述直流後備電源為可充電電池。 作為優選，所述LED燈具模組包括多個並聯連接的LED燈具，每個LED燈具具有相應的與之串聯的保險或DC/DC穩壓、限流保護電路。作為優選，所述AC/DC轉換模塊的輸出端與直流後備電源的正極之間通過開關和所述LED燈具相連，開關和該LED燈具並聯連接，該LED燈具的正極連接該直流後備電源的正極。作為優選，為增加容量或實現冗餘的需要，所述AC/DC轉換模塊包括多個並聯的AC/DC轉換器。作為優選，所述多個AC/DC轉換器中的其中一個AC/DC轉換器的輸出端並聯在一起，構成直流母線，每個所述LED燈具通過相應的保險或DC/DC穩壓、限流保護電路與所述直流母線相連。作為優選，所述智能檢測控制器包括充電控制模塊和開燈控制模塊。本發明與現有技術相比，減少了直流電向交流電轉換的逆變環節，同時由於LED燈具使用直流電，可與電池直接相連，使得在電池供電時，不需要考慮常規UPS或EPS供電時產生的逆變損耗及為LED燈具供電時產生的交直流轉換損耗，與現有技術相比，效率提高近20%，因此在保障相同延時條件下，使用本裝置所需的電池容量可降為使用UPS或EPS時的80%，大大降低了成本，同時電路得以簡化，提高了整個系統的平均無故障時間，增強了系統的可靠性。


圖1為現有技術的工頻在線式UPS的工作原理框圖；圖2為現有技術的EPS的工作原理框圖；圖3為本發明的城市公共區域照明保障裝置的第一實施例的電路原理框圖；圖4為本發明的城市公共區域照明保障裝置的第二實施例的電路原理框圖；圖5為本發明的城市公共區域照明保障裝置的第三實施例的電路原理框圖；圖6為本發明的城市公共區域照明保障裝置的第四實施例的電路原理框圖；圖7為發明的城市公共區域照明保障裝置的第三實施例的電路原理圖。
具體實施例方式下面結合附圖對本發明作進一步的說明，為簡化原理圖，圖中所涉及的開關K1、K2在實際應用中 可以是功率繼電器、接觸器、IGBT、功率MOS管、功率電晶體、達林頓管以及可關斷晶閘管。參見附圖3，其示出了本發明的城市公共區域照明保障裝置的實施例一的電路原理框圖，該裝置包括AC/DC轉換模塊、直流後備電源、LED燈具模組以及智能檢測控制器(未圖示)。其中，該AC/DC轉換模塊包括一個AC/DC轉換器VI，直流後備電源包括電池Gl，該AC/DC轉換器Vl的輸入端連接市電，輸出端與電池Gl的正極相連，並通過開關Κ2與LED發光模塊相連並對其進行供電，該電池Gl的負極接地；LED燈具模組包括多個並聯連接的發光二極體!11，!^..!111，每個1^0燈具具有一個與之串聯的保險？1，？2..+11。保險Fl，F2...Fn可以為限流電阻。智能檢測控制器由電池供電，它與市電輸入端相連，以檢測市電的狀態，當內部時鐘到達開燈時間或接收到遠程開燈信號時，控制開關K2閉合，實現開燈控制。在市電正常工作的情況下，市電經AC/DC轉換器Vl轉換為直流電，為LED燈具模組供電，同時提供電能給電池G1，為電池充電；一旦市電中斷，LED燈具模組將由電池Gl供電，並發送相關信息給智能檢測控制器的控制中心。當市電恢復後，燈具由AC/DC轉換器Vl供電，同時電池Gl結束放電過程，系統對電池Gl進行充電；上述過程的實現及開關燈的管理均是通過智能檢測控制器在本地或遠程實現。在第一實施例中，如圖3所示，電池Gl的正極直接與AC/DC轉換器Vl的輸出端連接，市電正常時，Vl直接為LED燈具供電，同時，對電池Gl進行浮充。在市電中斷時，由於電池Gl與母線相連，電池會直接為LED燈具供電，當放電到截止電壓時，如果市電仍未恢復，智能檢測控制器將發出控制信號，斷開控制開關K2，以保障電池不會因過放電而損壞。但在此設計中，由於電池直接與直流母線連接，因此只要市電正常，Vl就會對電池Gl充電，而電池的充放電是受環境影響的，尤其是低溫情況下，不應對電池充電。所以此方案不適合應用於戶外型設備。但可應用於溫度變化相對較小的室內環境。為了應用於溫度變化較大的室外環境，參見附圖4，其示出了本發明的城市公共區域照明保障裝置的第二實施例的電路原理框圖，其與第一實施例類似，不同之處在於:在AC/DC轉換器Vl的輸出端與電池Gl的正極之間通過開關Kl和二極體Dl相連，開關Kl和二極體Dl並聯連接，一端連接電池Gl的正極，一端連接AC/DC轉換器Vl的輸出端。通過這種設置，可以控制電池的充電，即採取加熱或強制風冷手段，使電池的環境溫度達到充電條件時，閉合開關K1，對電池充電。二極體Dl的作用是防止直流母線電流反灌到電池。在市電存在時，電池Gl的正極與AC/DC轉換器Vl的輸出端的電位相同，電池Gl將不會放電，只有在市電中斷後，Vl停止工作，電池電力通過單向導通的二極體流向LED燈具，從而實現不間斷供電。這樣，即可保障對環境要求很高的電池在戶外環境中的應用。其中，智能檢測控制器控制開關K2，以實現LED燈具的點亮與熄滅。參見附圖5 ，其示出了本發明的城市公共區域照明保障裝置的第三實施例的電路原理框圖，與第二實施例類似，不同之處在於本實施例中，AC/DC轉換模塊包括燈具模組多個並聯連接的AC/DC轉換器Vl-Vn。其作用可分為功率並聯和冗餘並聯。功率並聯指的是將多個轉換器並聯，以增大轉換模塊的功率。冗餘並聯是指將多個轉換器並聯在一起，當一個或兩個轉換器故障時，其它轉換器均分電流，保障在I個或2個轉換器退出工作的情況下，系統仍能正常工作。這樣的拓撲結構被稱為n+1冗餘或n+2冗餘系統。此實施案例涵蓋功率並聯和冗餘並聯繫統。參見附圖6，其示出了本發明的城市公共區域照明保障裝置的第四實施例的電路原理框圖，該裝置包括AC/DC轉換模塊、直流後備電源、LED燈具模組以及智能檢測控制器(未圖示)，其中AC/DC轉換模塊包括多個AC/DC轉換器V0，VI，V2…Vn，LED燈具模組包括多個發光二極體Hl，H2…Hn，每個LED燈具具有一個與之串聯的保險F1，F2…Fn ;該直流後備電源為電池Gl。所述AC/DC轉換器V0，V1，V2…Vn的輸入端通過開關Kl與市電連接，其中轉換器VI，V2…Vn中的每一個的輸出端均連接相應的保險Fl，F2…Fn的第一端，保險Fl，F2…Fn的第二端連接相應的LED燈具H1，H2…Hn ;同時轉換器VI，V2…Vn中的每一個的輸出端均通過一個相應的二極體Dl，D2…Dn連接到AC/DC轉換器VO的輸出端，其中，二極體DI，D2...Dn的正極連接AC/DC轉換器VO的輸出端，二極體DI，D2…Dr!中的每一個的負極連接至相應的AC/DC轉換器V1，V2…Vn的輸出端；該二極體D1，D2…Dn中的每一個的正極以及AC/DC轉換器VO的輸出端通過開關K2與電池Gl的正極相連，電池Gl的負極與所有電源負極相連。在該實施例中，當內部時鐘到達開燈時間或接收到遠程開燈信號時，如果市電正常，控制開關Kl閉合，AC/DC轉換器V1，V2…Vn通過保險Fl，F2…Fn為LED燈具HI, H2...Hn供電，使LED燈具點亮。如果此時無市電，控制開關K2閉合，電池電流流經Dl，D2...Dn及保險Fl，F2…Fn為LED燈具Hl，H2…Hn供電，使LED燈具點亮。在市電正常時，若溫度等條件不具備，K2保持斷開狀態，不對電池進行充電。需要指出的是:上述過程的實現及開關燈的管理均是通過智能檢測控制器在本地或遠程實現；K2的吸合是與環境溫度相關的，如果電池箱內的溫度高於40攝氏度或低於O攝氏度，且市電正常，Κ2將不會吸合，直到通過電池箱內溫度調節設施調節，使溫度達到正常範圍，Κ2才會吸合；在無市電的情況下，Κ2可通過智能檢測控制器控制吸合，在無市電的情況緊急開燈(電池充電時溫度超差嚴重影響電池壽命，放電時影響相對較小，可在開燈的同時啟動溫度調節設施，逐步達到電池使用的溫度條件)。參見附圖7，示出了本發明專利的典型接線原理圖，與其它原理圖相比，更加具體，參見附圖7，示出了本發明專利的城市公共區域照明保障裝置的第五實施例的典型原理圖，包括AC/DC轉換模塊、直流後備電源、DC/DC轉換器、LED燈具模塊及智能檢測控制器，該AC/DC轉換模塊包括Vl和V2，該直流後備電源為電池U2，DC/DC轉換器包括V3及對各個LED燈具模塊進行穩壓限流保護的DC/DC轉換器Tf Tn，LED燈具模塊包括多個並聯的LED，智能檢測控制器檢測試點的輸入狀態，並控制V3是否對電池進行充電，以及控制其它DC/DC轉換器TfTn是否開始是否開始工作，從而實現開關燈的控制。與以上實施例不同，第五實施例中，可選用本地控制或遠程控制。所述智能檢測控制器由直流後備電源供電，分別與市電、AC/DC轉換模塊及各DC/DC轉換器相連，用於檢測市電及各模塊的工作狀態，並根據實際需要啟動相應DC/DC轉換器，實現對電池充電及和開關燈的管理。當然，以上所述是本發明的優選實 施方式，應當指出，對於本技術領域的普通技術人員來說，在不脫離本發明原理的前提下，還可以做出若干改進和潤飾，這些改進和潤飾也視為本發明的保護範圍。
權利要求
1.一種城市公共區域照明保障裝置，其特徵在於，包括AC/DC轉換模塊、直流後備電源、LED燈具模組以及智能檢測控制器，所述AC/DC轉換模塊的輸入端與市電連接，所述AC/DC轉換模塊的輸出端分別與直流後備電源和LED燈具模組的輸入端相連；所述智能檢測控制器的電源端與所述直流後備電源連接，所述智能檢測控制器的輸入端與市電、AC/DC轉換模塊連接，所述智能檢測控制器的輸出端分別與用於控制所述直流後備電源的輸出端通斷的第一控制開關和用於控制所述LED燈具模組的輸入端通斷的第二控制開關連接。
2.根據權利要求1所述的照明保障裝置，其特徵在於，所述AC/DC轉換模塊包括一個AC/DC轉換器。
3.根據權利要求1所述的照明保障裝置，其特徵在於，所述直流後備電源為可充電電池。
4.根據權利要求1所述的照明保障裝置，其特徵在於，所述LED燈具模組包括多個並聯連接LED燈具，每個所述LED燈具具有相應的與之串聯的保險或DC/DC穩壓、限流保護電路。
5.根據權利要求4所述的照明保障裝置，其特徵在於，所述AC/DC轉換模塊的輸出端與直流後備電源的正極之間通過開關和LED燈具相連，所述開關和所述LED燈具並聯連接，所述LED燈具的正極連接所述直流後備電源的正極。
6.根據權利要求4所述的照明保障裝置，其特徵在於，所述AC/DC轉換模塊包括多個並聯的AC/DC轉換器。
7.根據權利要求6所述的照明保障裝置，其特徵在於，所述多個AC/DC轉換器的輸出端並聯在一起，構成直流母線，每個所述LED燈具通過保險或DC/DC穩壓、限流保護電路與所述直流母線相 連。
8.根據權利要求1所述的照明保障裝置，其特徵在於，所述智能檢測控制器包括充電控制模塊和開燈控制模塊。
全文摘要
本發明公開了一種城市公共區域照明保障裝置，包括AC/DC轉換模塊、直流後備電源、LED燈具模組以及智能檢測控制器，AC/DC轉換模塊的輸入端與市電連接，AC/DC轉換模塊的輸出端分別與直流後備電源和LED燈具模組的輸入端相連；智能檢測控制器由直流後備電源供電，其輸入端與市電、AC/DC轉換模塊連接，其輸出端分別與用於控制直流後備電源的輸出端通斷的第一控制開關和用於控制LED燈具模組的輸入端通斷的第二控制開關連接。本發明的照明保障裝置減少了直流電向交流電轉換的逆變環節，同時由於LED燈具使用直流電，減少逆變損耗及轉換損耗，大大降低了成本，增強了系統的可靠性。
文檔編號H02J9/04GK103248109SQ20121022233
公開日2013年8月14日 申請日期2012年6月29日 優先權日2012年2月9日
發明者黃躍輝, 耿文良 申請人:黃躍輝, 耿文良