开关，整机效率高。
【附图说明】
[0019] 下面结合附图和实施例对本发明进一步说明：
[0020] 图1大面积区域内LED照明的集中供电系统示意图；
[0021] 图2大面积区域内LED照明的集中供电系统中驱动控制器示意图；
[0022] 图3大面积区域内LED照明的集中供电系统中主功率电路拓扑结构示意图；
[0023] 图4AC-DC矩阵变换器的空间矢量调制示意图；
[0024] 图5AC-DC矩阵变换器与双管正激电路相配合的调制示意图。
【具体实施方式】
[0025] 本发明提供一种大面积区域内L邸照明的集中供电系统及其驱动方法，为使本发 明的目的，技术方案及效果更加清楚，明确，W及参照附图并举实例对本发明进一步详细说 明。应当理解，此处所描述的具体实施仅用W解释本发明，并不用于限定本发明。
[0026] 请参考图1，本发明提供一种针对大面积范围区域（如大面积厂房、商场和地下车 库等）内L邸照明的集中式供电系统，其硬件设备主要包括=相交流输电线缆、L邸驱动控 制器、直流输电线路和大量L邸发光组件（灯具）。该方案中，L邸灯具由技术人员根据用 户的需求和实际应用场合的地形特征，适当地分散配置于需要照明的地方，并通过串并联 构成若干L邸灯串的支路。在本案例中，所有的L邸灯被分为m组分支，每组分支由数量相 等的L邸灯珠串联而成。每组L邸分支都通过直流输电线路接驳至L邸驱动控制器，而所 有L邸分支的驱动电路集中于L邸驱动控制器内，后者可就近置放于阴凉干燥之处。理论 上，线缆和L邸灯珠本体发生故障的概率远低于L邸驱动器发生故障的概率，因此本方案中 L邸驱动器集中于一处的拓扑结构便于照明系统的整体控制管理、亮度调节和检修维护。
[0027] 请参考图2,本发明所提出的LED照明系统的集中式供电系统的驱动管理解决方 案中，L邸驱动控制器是关键部件，主要包含用户控制和管理界面、基于微处理器的控制电 路和主功率电路。通过用户界面可W读取设备的工作状态，也可W设定各个L邸支路的开 关和亮度，控制电路与用户界面交互相关信息，根据用户的设定信息和各支路电流的反馈 信息对主功率电路进行PWM调制，为每个LED支路供电。
[002引 LED驱动控制器的主功率电路在控制电路的调制下，将S相输入电源转换为m组 相互隔离的直流恒流电源，为前述m组L邸分支供电。请参考图3, L邸驱动控制器的主功 率电路由AC-DC矩阵变换器、m组双管正激电路和输入LC滤波器构成。由于双管正激电路 存在磁场能量回馈的情况，因此AC-DC矩阵变换器可W采用由6个双向开关Sap、S^、Sep、Se。、 S&和S。。所组成的拓扑结构。各组双管正激电路存在较大的相似性，均包含有两个半桥结 构，其中由MOS管Gp和二极管Dp构成的半桥为每组电路的共享支路，由二极管Dm和MOS管 Gw构成的半桥为第i组（i = 1，2, ...，m)双管正激电路的独立控制支路，此外还包含各自 独立的正激变压器Ti、副边整流二极管恥、续流二极管也和滤波电感L 1。该样将m组双管 正激变换电路的一部分进行共用，而保留其他需要独立控制的电路部分，可减少开关管数 量、提高资源利用率、减小体积、降低成本，同时仍可维持各支路控制的独立性。
[0029] 与现有文献中的一般做法相同，本案例中，对AC-DC矩阵变换器同样采用基于输 入电流的空间矢量调制算法。图4显示了输入电流空间矢量调制示意图，空间矢量所处的 平面被划分为编号1、11~VI的6个扇区，位于扇区分界线上的~IVI为固定电流矢 量，分别代表AC-DC矩阵变换器的一种开关状态，图中标注了该种对应关系，如矢量Ii的开 关状态矩阵关
【主权项】
1. 一种大面积区域内LED照明的集中供电系统，其特征在于：该系统的硬件结构包括 交流输电线路、L邸驱动控制器、直流输电线路和L邸灯具；所述L邸灯具根据实际照明需 求排布在区域内的位置，L邸灯具通过直流输电线路串并联成若干条支路接驳至L邸驱动 控制器的输出端；所述L邸驱动控制器采用=相交流工频电源输入连接交流输电线路，其 通过功率变换和对输出电流进行闭环控制，为所有L邸灯具支路提供恒流电源，并实现各 支路之间的均流控制。
2. 根据权利要求1所述的一种大面积区域内L邸照明的集中供电系统，其特征在于： 所述L邸驱动控制器包括主功率电路和控制电路部分，具体的，主功率电路包括依次连接 的电源、输入LC滤波器、AC-DC矩阵变换器和双管正激变换器； 所述双管正激变换器包括m组双管正激电路，m为L邸灯具支路的数量，每组电路均包 含有两个半桥结构，其中，一个是由MOS管Gp和二极管啤串联形成的半桥，MOS管Gp连接直 流母线正极、二极管口。连接直流母线负极，该半桥为每组支路的共享支路；另一个由二极管 也.和MOS管如构成的半桥为第i组，i=l，2，...，m，双管正激电路的独立控制支路，二极 管4,连接直流母线正极、MOS管如连接直流母线负极； 此外，所述双管正激变换器的每组双管正激电路还包含各自独立的正激变压器r,、副 边整流二极管4,、续流二极管4,和滤波电感么;所述正激变压器r,的一端连接在所属独 立控制支路的中间点，另一端连接共享支路的中间点；所述副边整流二极管4,和滤波电感 Z,串联在正激变压器r,的输出端，所述续流二极管4,的负极连接副边整流二极管4,的负 极和滤波电感么.，正极连接正激变压器r,的输出端。
3. 根据权利要求2所述的一种大面积区域内L邸照明的集中供电系统，其特征在于： 所述AC-DC矩阵变换器采用由6个双向开关所组成的S相桥式结构，S相交流工频电源的 每相经输入LC滤波器连接到AC-DC矩阵变换器的中间点；AC-DC矩阵变换器将S相输入电 源转换为斩波状的直流电压为后级双管正激电路供电，同时在输入端获得=相正弦的输入 电流和单位功率因数。
4. 根据权利要求2所述的一种大面积区域内LED照明的集中供电系统，其特征在于： 所述控制电路部分包括微处理器和硬件连接线路，微处理器上设有显示设备，通过用户界 面读取设备的工作状态，也可W设定各L邸灯具支路的开关和亮度，控制电路与用户界面 交互相关信息，根据用户设定和各L邸灯具支路电流的反馈信息对主功率电路进行PWM调 审IJ，为每个LED支路供电。
5. -种大面积区域内LED照明的集中供电系统的驱动方法，其特征在于：该系统的调 制过程采用无零矢量的调制方式，在AC-DC矩阵变换器的输入端获得单位功率因数的正弦 斩波电流，利用输入LC滤波器滤去除开关频率谐波；其次，m组双管正激电路的共享支路采 用恒占空比调制，采用PI控制器调节各组的独立支路，实现各个L邸灯具支路的恒流控制； 在PWM调制过程中，双管正激电路的开关管调制与AC-DC矩阵变换器的空间矢量调制过程 相配合，实现AC-DC矩阵变换器的零电流开关，从而进一步提高驱动系统的整机效率。
【专利摘要】本发明提供了一种大面积区域内LED照明的集中供电系统及其驱动方法，针对大面积区域范围内LED照明系统的设计，LED灯具根据实际需求分散布置，并通过适当的串并联构成若干支路，驱动和控制装置集中于一处，便于管理和维护。采用三相工频交流电作为输入电源，将AC-DC矩阵变换器应用于大功率LED照明驱动系统中，摒除了电解电容，提高驱动器的工作寿命，同时可获得三相正弦的输入电流和单位功率因数。在AC-DC矩阵变换器的输出侧通过双管正激电路为每一个LED支路提供隔离的恒流电源；这些正激电路共享一个桥臂，减少开关管数量；采用微处理芯片实现AC-DC矩阵变换器和双管正激电路的调制，并实现各LED支路的恒流控制。
【IPC分类】H05B37-02, H02M7-217
【公开号】CN104661405
【申请号】CN201510024138
【发明人】秦显慧, 石宝平, 杨袁钰, 周波
【申请人】南京航空航天大学
【公开日】2015年5月27日
【申请日】2015年1月16日