一种高兼容性混合电源结构LED集中式直流供电系统的制作方法

本实用新型涉及直流供电技术领域，特别是涉及一种高兼容性混合电源结构LED集中式直流供电系统。

背景技术：

常规多模块并联型大功率LED集中式直流供电系统在日常生活中得到了越来越多的应用，其要求各并联电源模块具有相同的电源结构，有时为了确保LED集中式直流供电系统的可靠性，甚至要求各个并联电源模块必须是同一厂家生产的同一型号的电源模块，这大大降低了多模块并联型大功率LED集中式直流供电系统的兼容性和可扩展性。且当常规多模块并联型大功率LED集中式直流供电系统中有一个电源模块出现故障时，用户往往不得不去找该模块原来的生产厂家进行维修和更换，无形中造成了时间成本和经济成本的大幅增加；另外，即便常规多模块并联型大功率LED集中式直流供电系统中各并联电源模块是同一厂家生产的同一型号的电源模块，但由于受元器件和外界环境因素的影响，各模块输出特性不可能完全一致，其输出电压和输出电流存在波动，若直接将各电源模块并联使用将不可避免地在各电源模块间产生“环流”现象，造成整个LED电源系统的可靠性和效率大幅降低。

因此，如何提供一种解决上述技术问题的技术方案是本领域技术人员目前需要解决的问题。

技术实现要素：

本实用新型的目的是提供一种高兼容性混合电源结构LED集中式直流供电系统，一方面，能够抑制各电源模块的输出电压和电流波动，降低LED电源系统输出纹波含量，提高输出电能质量，从而使得可以对电源模块的类型不作要求，当出现一个电源模块出现故障时，避免了用户不得不去找该模块原来的生产厂家进行维修和更换的情况的发生，降低了时间成本和经济成本；另一方面，能够抑制因不同电源模块间电源内阻、纹波幅度等特征参数的差异而造成的各电源模块间的环流现象，降低损耗，从而实现不同类型电源模块的并联协同供电，提高LED电源系统的兼容性、可扩展性和可靠性。

为解决上述技术问题，本实用新型提供了一种高兼容性混合电源结构LED集中式直流供电系统，该系统包括N个共M种类型、输出电压平均值相同的第一电源模块直至第N电源模块、Z阻抗兼容模块以及与所述Z阻抗兼容模块连接的LED灯组，N为不小于2的整数，M为不大于N的正整数；所述Z阻抗兼容模块包括第一电感、第二电感、均分别由L个串联的电容构成的第一电容模块和第二电容模块，所述第一电容模块以及所述第二电容模块中的任意相邻两个电容间都设置有接口，2L≥N；

所述第一电源模块的输出正极分别与所述第一电感的第一端及所述第一电容模块的第一端连接，所述第一电源模块的输出负极与所述第一电容模块上的其他任意接口连接，所述第N电源模块的输出负极分别与所述第二电感的第一端及所述第二电容模块的第一端连接，所述第N电源模块的输出正极与所述第二电容模块上的其他任意接口连接，第二电源模块直至第N-1电源模块的输出端并接在所述第一电容模块或者所述第二电容模块中的任意一个或者多个电容两端，且任意两个或者多个电源模块的输出正极和输出负极不会同时并联在所述第一电容模块或者所述第二电容模块中的相同的一个电容或者多个电容两端；所述第一电感的第二端以及所述第二电容模块的第二端均与所述输出母排的正极连接，所述第二电感的第二端以及所述第一电容模块的第二端均与所述输出母排的输出负极连接。

优选地，N＝2L。

优选地，所述第一电源模块、第三电源模块直至第N-1电源模块分别一一对应依次与所述第一电容模块中的L个电容并联，所述第二电源模块、第四电源模块直至第N电源模块分别一一对应依次与所述第二电容模块中的L个电容并联。

优选地，N＝L。

优选地，所述第一电容模块以及所述第二电容模块中的电容两两一组，所述第一电源模块、第三电源模块直至第N-1电源模块分别一一对应依次与所述第一电容模块中的L组电容并联，所述第二电源模块、第四电源模块直至第N电源模块分别一一对应依次与所述第二电容模块中的L组电容并联。

优选地，所述电源模块包括PWM电源模块。

优选地，所述电源模块包括PFM电源模块。

优选地，N个所述电源模块的类型为3种。

本实用新型提供了一种高兼容性混合电源结构LED集中式直流供电系统，该系统包括N个共M种类型、输出电压平均值相同的第一电源模块直至第N电源模块、Z阻抗兼容模块、输出母排以及与输出母排连接的LED灯组；Z阻抗兼容模块包括第一电感、第二电感、均分别由L个串联的电容构成的第一电容模块和第二电容模块，第一电容模块以及第二电容模块中的任意相邻两个电容间都设置有接口，2L≥N。

本实用新型在每个电源模块与输出母排之间设置了Z阻抗兼容模块，一方面，能够抑制各电源模块的输出电压和电流波动，降低LED电源系统输出纹波含量，提高输出电能质量，从而使得可以对电源模块的类型不作要求，当出现一个电源模块出现故障时，避免了用户不得不去找该模块原来的生产厂家进行维修和更换的情况的发生，降低了时间成本和经济成本；另一方面，能够抑制因不同电源模块间电源内阻、纹波幅度等特征参数的差异而造成的各电源模块间的环流现象，降低损耗，从而实现不同类型电源模块的并联协同供电，提高LED电源系统的兼容性、可扩展性和可靠性。

附图说明

为了更清楚地说明本实用新型实施例中的技术方案，下面将对现有技术和实施例中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本实用新型的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1为本实用新型提供的一种高兼容性混合电源结构LED集中式直流供电系统的结构示意图。

具体实施方式

本实用新型的核心是提供一种高兼容性混合电源结构LED集中式直流供电系统，一方面，能够抑制各电源模块的输出电压和电流波动，降低LED电源系统输出纹波含量，提高输出电能质量，从而使得可以对电源模块的类型不作要求，当出现一个电源模块出现故障时，避免了用户不得不去找该模块原来的生产厂家进行维修和更换的情况的发生，降低了时间成本和经济成本；另一方面，能够抑制因不同电源模块间电源内阻、纹波幅度等特征参数的差异而造成的各电源模块间的环流现象，降低损耗，从而实现不同类型电源模块的并联协同供电，提高LED电源系统的兼容性、可扩展性和可靠性。

为使本实用新型实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本实用新型实施例中的附图，对本实用新型实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本实用新型一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本实用新型中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本实用新型保护的范围。

请参照图1，图1为本实用新型提供的一种高兼容性混合电源结构LED集中式直流供电系统的结构示意图，该系统包括N个共M种类型、输出电压平均值相同的第一电源模块1直至第N电源模块1、Z阻抗兼容模块2以及与Z阻抗兼容模块2连接的LED灯组3，N为不小于2的整数，M为不大于N的正整数；Z阻抗兼容模块2包括第一电感、第二电感、均分别由L个串联的电容构成的第一电容模块和第二电容模块，第一电容模块以及第二电容模块中的任意相邻两个电容间都设置有接口，2L≥N；

第一电源模块1的输出正极分别与第一电感的第一端及第一电容模块的第一端连接，第一电源模块1的输出负极与第一电容模块上的其他任意接口连接，第N电源模块1的输出负极分别与第二电感的第一端及第二电容模块的第一端连接，第N电源模块1的输出正极与第二电容模块上的其他任意接口连接，第二电源模块1直至第N-1电源模块1的输出端并接在第一电容模块或者第二电容模块中的任意一个或者多个电容两端，且任意两个或者多个电源模块1的输出正极和输出负极不会同时并联在第一电容模块或者第二电容模块中的相同的一个电容或者多个电容两端；第一电感的第二端以及第二电容模块的第二端均与输出母排的正极连接，第二电感的第二端以及第一电容模块的第二端均与输出母排的输出负极连接。

具体地，本申请中，当N个电源模块1中的一个或者多个电源模块1输出的电压升高时，该电压会给电容和电感充电，由于电容电压和电感电流的不可突变性，LED负载电压和电流基本不变；另一方面，当一个或者多个电源模块1输出的电源降低时，电容和电感放电，维持负载电压和电流基本不变。

另外，需要说明的是，这里的LED灯组3可以是LED路灯、大型室外LED景观灯等。

同时，这里的N个电源模块1可以是不同类型的电源，不同类型的电源模块1可以是各模块的一个特性不同或多个特性不同，具体可以是N个电源的输出电流大小不同和/或输出纹波大小不同和/或电源内阻大小不同和/或厂家和型号不同和/或电源的控制策略不同。

作为优选地，电源模块1包括PWM电源模块。

作为优选地，电源模块1包括PFM电源模块。

作为优选地，N个电源模块1的类型为3种。

当然，这里的电源模块1还可以为其他类型的电源模块，本实用新型在此不做特别的限定，要求各个电源模块1的输出电压平均值相同即可。

作为优选地，N＝L。

作为优选地，第一电容模块以及第二电容模块中的电容两两一组，第一电源模块1、第三电源模块1直至第N-1电源模块1分别一一对应依次与第一电容模块中的L组电容并联，第二电源模块1、第四电源模块1直至第N电源模块1分别一一对应依次与第二电容模块中的L组电容并联。

具体地，C1、C3、C5…C2L-1依次串联形成第一电容模块，C2、C4、C6…C2L串联形成第二电容模块，且每两个电容之间会有一个接口，第一电感、第二电感、第一电容模块和第二电容模块形成与Z源阻抗网络的形状。

为了满足耐压和通流要求，这里电容C1～C2L和电感L1～L2可以分别是由许多小的电容和电感通过适当串并联而组成的电容和电感模块；各并联电源模块1输出端按照输出电压要求，分别与该Z阻抗兼容模块2两电容桥臂中的各电容相并联。

Z阻抗兼容模块2的输入端有N个端口，分别连接着N个电源模块1，输出端只有一个端口，连接着正负输出母线。

作为优选地，N＝2L。

作为优选地，第一电源模块1、第三电源模块1直至第N-1电源模块1分别一一对应依次与第一电容模块中的L个电容并联，第二电源模块1、第四电源模块1直至第N电源模块1分别一一对应依次与第二电容模块中的L个电容并联。

可以理解的是，上述每个电容模块是与两个电容并联的，这里的每个电源模块1是与一个电容并联的，本实用新型对于每个电容模块具体与多少个电容并联不做特别的限定，根据实际情况来定。

本实用新型提供的LED集中式直流供电系统，可以计算出所需的正负输出母线的范围。假设V_i(i＝1，…,N)为每个模块的输出电压，可以计算得到正负输出母线的电压范围为：Max{V_i,…V_N}＜Vdc＜MΣ{V_i,…V_N}，M为阻抗网络的升压比例系数，是根据阻抗网络和各个模块的连接方式决定的，M大于1。因此，本系统在兼容各个模块差异性的同时，还可以很大范围的调整输出电压，以满足LED灯组3的正常运行。

本实用新型提供了一种高兼容性混合电源结构LED集中式直流供电系统，该系统包括N个共M种类型、输出电压平均值相同的第一电源模块直至第N电源模块、Z阻抗兼容模块、输出母排以及与输出母排连接的LED灯组；Z阻抗兼容模块包括第一电感、第二电感、均分别由L个串联的电容构成的第一电容模块和第二电容模块，第一电容模块以及第二电容模块中的任意相邻两个电容间都设置有接口，2L≥N。

本实用新型在每个电源模块与输出母排之间设置了Z阻抗兼容模块，一方面，能够抑制各电源模块的输出电压和电流波动，降低LED电源系统输出纹波含量，提高输出电能质量，从而使得可以对电源模块的类型不作要求，当出现一个电源模块出现故障时，避免了用户不得不去找该模块原来的生产厂家进行维修和更换的情况的发生，降低了时间成本和经济成本；另一方面，能够抑制因不同电源模块间电源内阻、纹波幅度等特征参数的差异而造成的各电源模块间的环流现象，降低损耗，从而实现不同类型电源模块的并联协同供电，提高LED电源系统的兼容性、可扩展性和可靠性。

需要说明的是，在本说明书中，诸如第一和第二等之类的关系术语仅仅用来将一个实体或者操作与另一个实体或操作区分开来，而不一定要求或者暗示这些实体或操作之间存在任何这种实际的关系或者顺序。而且，术语“包括”、“包含”或者其任何其他变体意在涵盖非排他性的包含，从而使得包括一系列要素的过程、方法、物品或者设备不仅包括那些要素，而且还包括没有明确列出的其他要素，或者是还包括为这种过程、方法、物品或者设备所固有的要素。在没有更多限制的情况下，由语句“包括一个……”限定的要素，并不排除在包括所述要素的过程、方法、物品或者设备中还存在另外的相同要素。

对所公开的实施例的上述说明，使本领域专业技术人员能够实现或使用本实用新型。对这些实施例的多种修改对本领域的专业技术人员来说将是显而易见的，本文中所定义的一般原理可以在不脱离本实用新型的精神或范围的情况下，在其他实施例中实现。因此，本实用新型将不会被限制于本文所示的这些实施例，而是要符合与本文所公开的原理和新颖特点相一致的最宽的范围。