针对高压交流系统的led照明驱动电源系统的制作方法
【技术领域】
[0001]本发明涉及一种电源系统，特别是涉及一种针对高压交流系统的LED照明驱动电源系统。
【背景技术】
[0002]—般应用条件下的LED驱动电源已经是成熟产品，有很多种类和型号可供选择。但是在一些特殊应用场合，一般的解决方案不一定可以解决问题。比如在美国的电力系统中存在多个电压体制，其中有一个在工业场合应用较多的是480V三相交流系统，其相电压为277V，线电压为480V。这样的系统一般为三相三线制，因此无法使用中性点。在这个系统中采用LED照明时，需要把LED灯直接接到480V的交流线上。常规的LED驱动电源，即使是宽输入电源类型的，其输入电压最高也只有305V，无法满足这种特殊需要。
[0003]目前在480V系统中使用LED灯一般采用下面两个解决方案:
[0004]方案一:降压法。如图1所示，在480V系统中先接入一个降压变压器，把电压降低到220V或者11V，这样就可以在后级直接采用普通LED驱动电源。这是一种比较容易想到的方案，其缺点也是比较显然的:多加的变压器增加了成本和损耗。
[0005]方案二:高压驱动法。即采购可以承受480V的驱动电源，如图2所示。这样就可以无需增加额外部件，直接把灯具接入系统。其缺点在于:480V驱动电源的生产厂家很少，选择范围有限；高压输入的驱动电源体积重量都大于普通驱动电源，而且效率和功率因数等指标一般都不如普通驱动电源；高压驱动电源的价格明显高于同功率的普通驱动电源。
【发明内容】
[0006]本发明所要解决的技术问题是提供一种针对高压交流系统的LED照明驱动电源系统，其采用多脉冲变压整流技术，可靠性高，效率高，功率因数高，谐波含量低，成本低。
[0007]本发明是通过下述技术方案来解决上述技术问题的:一种针对高压交流系统的LED照明驱动电源系统，包括三相交流系统、LED灯具、多脉冲变压整流器、以及非隔离DC/DC变换电路，其中:
[0008]所述三相交流系统、非隔离DC/DC变换电路分别与所述多脉冲变压整流器的输入端和输出端连接，所述多脉冲变压整流器包括交流侧三相滤波电感、多脉冲变压器、与多脉冲变压器的脉冲数相对应的若干个三相整流桥、直流侧滤波电感、以及直流电容，所述交流侧三相滤波电感与所述多脉冲变压器的输入端连接，所述三相整流桥的交流输入端与所述多脉冲变压器的输出端连接，所述三相整流桥的直流输出端直接并联并连接所述直流侧滤波电感和直流电容，所述非隔离DC/DC变换电路还与所述LED灯具连接。
[0009]优选地，所述非隔离DC/DC变换电路是一个Buck电路。
[0010]本发明的积极进步效果在于:
[0011]1、本发明的AC/DC的变换采用多脉冲变压整流技术，可靠性高，效率高，功率因数高，谐波含量低，成本低。
[0012]2、本发明的AC/DC的变换采用隔离方案，可以自由设定直流电压，在交流侧电压很高的情况下，仍可把直流电压设定在一个合理范围(比如250V)。
[0013]3、直流侧的DC/DC变换可以采用非隔离Buck电路，可靠性高，效率高，成本低。
[0014]4、本发明降低成本，而且可以自动做到三相负载平衡。
[0015]5、本发明不仅适用于美国的480V三相交流系统，同时也适合于我国的380V三相交流系统，以及所有其它的三相交流系统。
【附图说明】
[0016]图1为现有降压法的电路图。
[0017]图2为现有尚压驱动法的电路图。
[0018]图3为本发明针对高压交流系统的LED照明驱动电源系统的原理框图。
[0019]图4为本发明针对高压交流系统的LED照明驱动电源系统的具体电路图。
[0020]图5为本发明中绕组的结构示意图。
[0021]图6为本发明中非隔离DC/DC变换电路的结构示意图。
【具体实施方式】
[0022]下面结合附图给出本发明的一个较佳实施例，以详细说明本发明的技术方案。
[0023]如图3所示，本发明针对高压交流系统的LED照明驱动电源系统包括三相交流系统(比如480V)、LED灯具、多脉冲变压整流器、以及非隔离DC/DC变换电路，其中，所述三相交流系统、非隔离DC/DC变换电路分别与所述多脉冲变压整流器的输入端和输出端连接，所述三相交流系统的电压先通过一个多脉冲变压整流器转换为一个高压直流系统，比如可以把直流电压设定为250V ;所述非隔离DC/DC变换电路与的LED灯具连接，具体来说，所有的LED灯具通过非隔离DC/DC变换电路连接在直流母线(比如250V直流母线)上。由于250V的直流与480V交流系统隔离，因此LED灯具上的非隔离DC/DC变换电路可以是一个Buck电路。
[0024]如图4所示，所述多脉冲变压整流器包括交流侧三相滤波电感Ldm、十八脉冲变压器T1、第一三相整流桥B1、第二三相整流桥B2、第三三相整流桥B3、直流侧滤波电感Ldc、以及直流电容Cdc，所述交流侧三相滤波电感Ldm与所述十八脉冲变压器T1的输入端连接，所述第一三相整流桥B1的交流输入端、第二三相整流桥B2的交流输入端、第三三相整流桥B3的交流输入端都与所述十八脉冲变压器T1的输出端连接，所述第一三相整流桥B1的直流输出端、第二三相整流桥B2的直流输出端、第三三相整流桥B3的直流输出端直接并联并连接所述直流侧滤波电感Ldc和直流电容Cdc。
[0025]各元件的取值如下:交流侧三相滤波电感Ldm的每相电感量为2.6mH，直流侧滤波电感Ldc的电感量为5mH，直流电容Cdc的总电容量为550uF，直流电容Cdc由五个llOuF的薄膜电容并联而成。
[0026]在这个实例中，多脉冲变压器T1为一个十八脉冲变压器。实际应用中，多脉冲变压器T1可以是六脉冲变压器、十二脉冲变压器、十八脉冲变压器、二十四脉冲变压器等六的倍数个脉冲数，可以根据需要进行调整，与脉冲变压器对应的整流桥个数为一、二、三、四个。下面以十八脉冲变压器为例进行说明，该十八脉冲变压器的设计参数如下:
[0027](1)磁芯:硅钢片材料，E型磁芯。
[0028](2)气隙:垫 0.lmm0
[0029](3)绕组:三套绕组分别绕在三个柱上，以其中一套为例，其结构如图5所示。绕组分为六层，每层同名端一致，最里面为第一层。从里到外，分别为1、2、3、4、5、6绕组。其中绕组1为原边绕组，557匝；绕组2?5为副边绕组。绕组2为副边第一绕组，205匝；绕组3、4为副边第二、三绕组，各152匝；绕组5、6为副边第四、五绕组，各81匝。原边线径为AWG18，所有副边线径为AWG16。
[0030](4)出线:所有出线长度20cm。
[0031](5)温度等级:155度。
[0032](6)绝缘:第一层与磁芯之间:3750Vdc ;第一层与第二层之间:3750Vdc ;其余各层之间:2000Vdc ;第六层与磁芯之间:3750Vdc。
[0033]在这个实例中，灯具上的非隔离DC/DC变换电路采用Buck电路，从而实现高效率，高可靠性，和低成本。Buck电路如图6所示。其输入Vin为250V直流电压，输入端并联一个输入电容Cin。M0S管M0S1和二极管D1串联，二极管D1的阴极接在输入电容正端，M0S管M0S1的源极接在输入电容负端，二极管D1的阳极和M0S管M0S1的漏极相连。二极管D1的阳极连接一个电感L1，电感的另一端接输出电容的负端。输出电容正端连接二极管D1的阴极。这个Buck电路的功能就是通过对M0S管M0S1的栅极的控制，把输入的250V直流电压转换为直流恒流输出，电流值为lout。
[0034]当采用隔离的AC/DC方案时，直流侧的电压可以通过变压器变比自由设定，当设定在300V以下时，比较容易选择保护元件和设计后端电路。当采用隔离方案时，AC/DC变换部分的效率将比非隔离方案降低两到三个百分点；而后端DC/DC变换部分将得到很大的简化，非隔离的DC/DC采用Buck电路即可，效率可以高达97?98%，而隔离的DC/DC在采用效率最高的LLC电路时，效率最高也只能是95?96%。综合前后两级，采用隔离或非隔离的AC/DC方案，效率方面基本没有差别，而采用隔离的AC/DC时，由于直流侧电压较低，比较容易实现线路保护等工程具体问题。
[0035]以上所述的具体实施例，对本发明的解决的技术问题、技术方案和有益效果进行了进一步详细说明，所应理解的是，以上所述仅为本发明的具体实施例而已，并不用于限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内，所做的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。
【主权项】
1.一种针对高压交流系统的LED照明驱动电源系统，其特征在于，其包括三相交流系统、LED灯具、多脉冲变压整流器、以及非隔离DC/DC变换电路，其中: 所述三相交流系统、非隔离DC/DC变换电路分别与所述多脉冲变压整流器的输入端和输出端连接，所述多脉冲变压整流器包括交流侧三相滤波电感、多脉冲变压器、与多脉冲变压器的脉冲数相对应的若干个三相整流桥、直流侧滤波电感、以及直流电容，所述交流侧三相滤波电感与所述多脉冲变压器的输入端连接，所述三相整流桥的交流输入端与所述多脉冲变压器的输出端连接，所述三相整流桥的直流输出端直接并联并连接所述直流侧滤波电感以及直流电容，所述非隔离DC/DC变换电路还与所述LED灯具连接。2.如权利要求1所述的针对高压交流系统的LED照明驱动电源系统，其特征在于，所述非隔离DC/DC变换电路是一个Buck电路。
【专利摘要】本发明公开了一种针对高压交流系统的LED照明驱动电源系统，包括三相交流系统、多脉冲变压整流器、非隔离DC/DC变换电路，三相交流系统、非隔离DC/DC变换电路分别与多脉冲变压整流器的输入端和输出端连接，多脉冲变压整流器包括交流侧三相滤波电感、多脉冲变压器、与多脉冲变压器的脉冲数相对应的若干个三相整流桥、直流侧滤波电感、直流电容，交流侧三相滤波电感与多脉冲变压器的输入端连接，三相整流桥的交流输入端与多脉冲变压器的输出端连接，三相整流桥的直流输出端直接并联并连接直流侧滤波电感、直流电容。本发明采用多脉冲变压整流技术，可靠性高，效率高，功率因数高，谐波含量低，成本低。
【IPC分类】H05B37/02, H02M3/155, H02M7/217
【公开号】CN105305854
【申请号】CN201510819484
【发明人】叶阳
【申请人】上海泓语电气技术有限公司
【公开日】2016年2月3日
【申请日】2015年11月23日