电力系统、室内园艺设施、及LED显示面板的制作方法

本实用新型涉及包括集中式开关模式电源的电力系统。

背景技术：

本部分提供与本实用新型相关的背景信息，该背景信息不一定是现有技术。

电力系统通常包括用于为一个或多个负载供电的分布式开关模式电源(switchedmodepowersupply，smps)或集中式smps。当电力系统包括集中式smps时，集中式smps中的电源开关通常由模拟控制信号控制。

图1示出了常规的电力系统100，该常规的电力系统100包括用于为位于室内园艺设施中的生长室中的多个led灯具104供电的分布式smps102。分布式smps102包括位于电力和控制室中的主功率级、位于生长室中的led驱动器106以及用于通过控制馈线110控制led驱动器106的控制器108。各个led驱动器106通过配电线112接收来自主功率级的ac或dc电力，并且将接收的电力转换为用于为led灯具104中的一个led灯具供电的期望的等级。可替选地，独立控制器可以位于生长室中用于控制led驱动器106。

技术实现要素：

本部分提供对本实用新型的概括性总结，且不是本实用新型的全部范围或本实用新型的所有特征的全面公开。

根据本实用新型的一个方面，一种用于为多个dc供电负载供电的电力系统包括集中式smps和网桥。所述集中式smps包括多个ac/dcpfc电源转换器、多个dc/dc电源转换器以及具有通信接口的控制电路，各个ac/dcpfc电源转换器具有一个或多个电源开关，各个dc/dc电源转换器具有一个或多个电源开关和用于联接到一个或多个dc供电负载的输出端。所述多个dc/dc电源转换器被联接到所述多个ac/dcpfc电源转换器。所述控制电路被配置为控制所述ac/dcpfc电源转换器的电源开关和所述dc/dc电源转换器的电源开关。所述网桥与所述通信接口通信，用于将从远离集中式开关模式电源的设备接收的远程访问控制命令提供到用于控制所述ac/dcpfc电源转换器的电源开关和所述dc/dc电源转换器的电源开关的所述控制电路。

根据本实用新型的另一个方面，公开了一种室内园艺设施。所述室内园艺设施包括：设置在所述室内园艺设施中的一生长室中的第一多个led灯具，所述第一多个led灯具被配置成向所述生长室中的至少一种植物提供光；设置在所述室内园艺设施中的另一生长室中的第二多个led灯具，所述第二多个led灯具被配置成向所述另一生长室中的至少一种植物提供光；集中式开关模式电源，所述集中式开关模式电源包括多个ac/dcpfc电源转换器、联接到所述多个ac/dcpfc电源转换器的多个dc/dc电源转换器以及控制电路，各个所述ac/dcpfc电源转换器具有一个或多个电源开关，所述多个dc/dc电源转换器均具有输出端和一个或多个电源开关，所述多个dc/dc电源转换器中的一个dc/dc电源转换器的输出端联接到设置在所述生长室中的所述第一多个led灯具，所述多个dc/dc电源转换器中的另一个dc/dc电源转换器的输出端联接到设置在所述另一生长室中的所述第二多个led灯具，所述控制电路用于控制所述ac/dcpfc电源转换器的电源开关和所述dc/dc电源转换器的电源开关，以向所述第一多个led灯具和所述第二多个led灯具提供至少150vdc，所述控制电路包括通信接口；以及与所述通信接口通信的网桥，所述网桥用于将从远离所述集中式开关模式电源的设备接收的远程访问控制命令提供到用于控制所述ac/dcpfc电源转换器的所述电源开关和所述dc/dc电源转换器的所述电源开关的所述控制电路。

根据本实用新型的另一个方面，公开一种室内园艺设施，所述室内园艺设施利用一个或多个led灯具使在一个或多个生长室中的植物生长。所述室内园艺设施包括集中式开关模式电源和网桥。所述集中式开关模式电源包括多个ac/dcpfc电源转换器、多个dc/dc电源转换器以及具有通信接口的控制电路，各个ac/dcpfc电源转换器具有一个或多个电源开关，各个dc/dc电源转换器具有一个或多个电源开关和用于联接到一个或多个led灯具的输出端。所述多个dc/dc电源转换器被联接到所述多个ac/dcpfc电源转换器。所述控制电路被配置为控制所述ac/dcpfc电源转换器的电源开关和所述dc/dc电源转换器的电源开关。所述网桥与所述通信接口通信，用于将从远离集中式开关模式电源的设备接收的远程访问控制命令提供到用于控制所述ac/dcpfc电源转换器的电源开关和所述dc/dc电源转换器的电源开关的所述控制电路。

根据本实用新型的另一个方面，一种led显示面板包括一个或多个led灯具、集中式开关模式电源和网桥。所述集中式开关模式电源包括多个ac/dcpfc电源转换器、多个dc/dc电源转换器以及具有通信接口的控制电路，各个ac/dcpfc电源转换器具有一个或多个电源开关，各个dc/dc电源转换器具有一个或多个电源开关和用于联接到一个或多个led灯具的输出端。所述多个dc/dc电源转换器被联接到所述多个ac/dcpfc电源转换器。所述控制电路被配置为控制所述ac/dcpfc电源转换器的电源开关和所述dc/dc电源转换器的电源开关。所述网桥与所述通信接口通信，用于将从远离集中式开关模式电源的设备接收的远程访问控制命令提供到用于控制所述ac/dcpfc电源转换器的电源开关和所述dc/dc电源转换器的电源开关的所述控制电路。

概念1：一种用于为多个dc负载供电的电力系统，所述电力系统包括：

集中式开关模式电源，所述集中式开关模式电源具有多个ac/dcpfc电源转换器、联接到所述多个ac/dcpfc电源转换器的多个dc/dc电源转换器以及控制电路，各个所述ac/dcpfc电源转换器具有一个或多个电源开关，所述多个dc/dc电源转换器均具有一个或多个电源开关和用于联接到一个或多个dc供电负载的输出端，所述控制电路用于控制所述ac/dcpfc电源转换器的电源开关和所述dc/dc电源转换器的电源开关，所述控制电路包括通信接口；以及

与所述通信接口通信的网桥，所述网桥用于接收在远离所述集中式开关模式电源的设备和用于控制所述ac/dcpfc电源转换器的所述电源开关和所述dc/dc电源转换器的所述电源开关的所述控制电路之间的远程访问控制命令。

概念2：根据概念1所述的电力系统，还包括：多个dc供电负载，所述多个dc供电负载联接到所述多个dc/dc电源转换器以用于从所述集中式开关模式电源接收电力。

概念3：根据概念1-2中任一项所述的电力系统，还包括：dc配电总线，所述dc配电总线将所述一个或多个dc/dc电源转换器与所述dc供电负载联接。

概念4：根据概念1-3中任一项所述的电力系统，其中，所述dc供电负载包括led灯具。

概念5：根据概念1-4中任一项所述的电力系统，其中，至少一个所述dc供电负载包括联接到所述多个dc/dc电源转换器中的一个dc/dc电源转换器的多个led串。

概念6：根据概念1-5中任一项所述的电力系统，其中，所述控制电路被配置为监控所述一个dc/dc电源转换器的输出参数，并且基于所监控的参数检测所述多个led串中的一个led串何时发生故障。

概念7：根据概念1-6中任一项所述的电力系统，其中，所述集中式开关模式电源被操作以向所述dc供电负载提供至少150伏。

概念8：根据概念1-7中任一项所述的电力系统，其中，所述控制电路包括至少一个用于控制所述ac/dcpfc电源转换器的pfc控制电路。

概念9：根据概念1-8中任一项所述的电力系统，其中，所述多个dc/dc电源转换器中的每个dc/dc电源转换器包括电压转换级电路和电流驱动器电路，并且所述控制电路包括与所述每个dc/dc电源转换器相关联的至少一个控制电路。

概念10：根据概念1-9中任一项所述的电力系统，其中，在所述dc供电负载联接到所述集中式开关模式电源时，所述一个或多个dc/dc电源转换器以恒定电流模式操作。

概念11：根据概念1-10中任一项所述的电力系统，其中，所述ac/dcpfc电源转换器的数量大于所述dc/dc电源转换器的数量。

概念12：根据概念1-11中任一项所述的电力系统，其中，所述一个或多个ac/dcpfc电源转换器包括六个ac/dcpfc电源转换器，并且所述一个或多个dc/dc电源转换器包括四个dc/dc电源转换器。

概念13：根据概念1-12中任一项所述的电力系统，其中，所述一个或多个ac/dcpfc电源转换器包括十二个ac/dcpfc电源转换器，并且所述一个或多个dc/dc电源转换器包括八个dc/dc电源转换器。

概念14：根据概念1-13中任一项所述的电力系统，其中，所述通信接口和所述网桥通过以太网连接通信。

概念15：根据概念1-14中任一项所述的电力系统，其中，所述通信接口包括至少一个用于与提供本地访问控制命令的设备通信的通信端口。

概念16：根据概念1-15中任一项所述的电力系统，其中，所述电力系统不包括模拟控制电路。

概念17：一种室内园艺设施，所述室内园艺设施利用一个或多个led灯具使一个或多个生长室中的植物生长，所述室内园艺设施包括：

集中式开关模式电源，所述集中式开关模式电源具有多个ac/dcpfc电源转换器、联接到所述多个ac/dcpfc电源转换器的多个dc/dc电源转换器以及控制电路，各个ac/dcpfc电源转换器具有一个或多个电源开关，所述多个dc/dc电源转换器均具有一个或多个电源开关和用于联接到一个或多个led灯具的输出端，所述控制电路用于控制所述ac/dcpfc电源转换器的电源开关和所述dc/dc电源转换器的电源开关，所述控制电路包括通信接口；以及

与所述通信接口通信的网桥，所述网桥用于接收从远离所述集中式开关模式电源的设备到用于控制所述ac/dcpfc电源转换器的所述电源开关和所述dc/dc电源转换器的所述电源开关的所述控制电路的远程访问控制命令。

概念18：根据概念17所述的室内园艺设施，还包括：

设置在一个或多个生长室中的一个或多个led灯具，所述一个或多个led灯具用于使所述一个或多个生长室中的植物生长，其中，所述集中式开关模式电源联接到所述一个或多个led灯具。

概念19：根据概念17-18中任一项所述的室内园艺设施，其中，所述集中式开关模式电源设置在与所述一个或多个生长室不同的电力室中。

概念20：一种led显示面板，包括：

一个或多个led灯具；

集中式开关模式电源，所述集中式开关模式电源具有多个ac/dcpfc电源转换器、联接到所述多个ac/dcpfc电源转换器的多个dc/dc电源转换器以及控制电路，各个ac/dcpfc电源转换器具有一个或多个电源开关，所述多个dc/dc电源转换器均具有一个或多个电源开关和用于联接到一个或多个led灯具的输出端，所述控制电路用于控制所述ac/dcpfc电源转换器的电源开关和所述dc/dc电源转换器的电源开关，所述控制电路包括通信接口；以及

与所述通信接口通信的网桥，所述网桥用于接收从远离所述集中式开关模式电源的设备到用于控制所述ac/dcpfc电源转换器的所述电源开关和所述dc/dc电源转换器的所述电源开关的所述控制电路的远程访问控制命令。

从本文提供的描述中，其它方面和应用的领域将变得明显。应当理解，本实用新型的各个方面可以单独实施或者与一个或多个其它方面组合实施。还应当理解，本文的描述和具体示例仅仅用于说明性目的，并不意图限制本实用新型的范围。

附图说明

本文中所描述的附图仅用于所选实施方式而非所有可能的实现方式的说明性目的，且不意图限制本实用新型的范围。

图1为包括具有远程led灯具和led驱动器电路的分布式smps的常规电力系统的框图。

图2为根据本实用新型的一个示例性实施方式的包括具有远程访问控制功能的集中式smps的电力系统的框图。

图3为根据另一示例性实施方式的包括在图2的集中式smps中可采用的ac/dcpfc电源转换器和dc/dc电源转换器的电源模块的框图。

图4为根据又一示例性实施方式的包括在图2的集中式smps中可采用的ac/dcpfc电源转换器、dc/dc电源转换器以及控制电路的电源模块的框图。

图5为根据另一示例性实施方式的包括基于远程访问控制命令为室内园艺设施中的多个led灯具供电的集中式smps的电力系统的框图。

图6为用于在图5的室内园艺设施中容纳集中式smps的电源和控制室的框图。

图7为根据另一示例性实施方式的包括在图5的集中式smps中可采用的六个ac/dcpfc电源转换器和四个dc/dc电源转换器的电源模块的框图。

图8为根据又一示例性实施方式的包括在图5的集中式smps中可采用的十二个ac/dcpfc电源转换器和八个dc/dc电源转换器的电源模块的框图。

图9为根据另一示例性实施方式的包括基于远程访问控制命令为显示面板中的多个led阵列供电的集中式smps的电力系统的框图。

图10为根据又一示例性实施方式的由具有250v的输出电压设定值的dc/dc电源转换器供电的多个led串的v-i曲线图。

图11为根据另一示例性实施方式的由具有177v的输出电压设定值的dc/dc电源转换器供电的多个led串的v-i曲线图。

图12为根据又一示例性实施方式的用于检测一组led串中的一led串何时发生故障且保护剩余的有效led串免受过剩电流的过程的流程图。

图13为根据另一示例性实施方式的用于检测一组led串中的一led串何时发生故障并且响应于检测到故障而激活警报的过程的流程图。

图14a为根据又一示例性实施方式的接收范围从180vac至264vac的单相电压的配置板的电路图。

图14b为根据另一示例性实施方式的接收范围从342vac至528vac的三相电压的配置板的电路图。

图14c为根据又一示例性实施方式的接收范围从180vac至264vac的三相电压的配置板的电路图。

图14d为根据另一示例性实施方式的接收范围从540vac至759vac的三相电压的配置板的电路图。

图15为根据又一示例性实施方式的集中式smps的一部分的电路图，该集中式smps包括六个均具有升压拓扑的ac/dcpfc电源转换器以及一个具有交错的两个晶体管正激转换器拓扑的dc/dc电源转换器。

图16为根据另一示例性实施方式的包括控制电路和具有升压拓扑的电源电路的ac/dcpfc电源转换器的电路图。

图17为根据又一示例性实施方式的包括控制电路和具有正激转换器拓扑的电源电路的dc/dc电源转换器的电路图。

贯穿附图中的多个视图，对应的附图标记指示对应的部分和/或特征。

具体实施方式

现在将参照附图更全面地描述示例性实施方式。

提供示例性实施方式，使得本实用新型将是透彻的且将向本领域的技术人员全面传达范围。提出多个具体细节，诸如具体部件、设备、和方法的示例，以提供对本实用新型的实施方式的透彻理解。对于本领域的技术人员来说将显而易见的是，不需要采用具体细节，示例性实施方式可以以许多不同形式来体现，并且具体细节和示例性实施方式二者均不应当被理解为限制本实用新型的范围。在一些示例性实施方式中，没有详细地描述公知的过程、公知的设备结构、和公知的技术。

本文中所使用的术语仅出于描述特定示例性实施方式的目的且不意图进行限制。如本文中所使用，单数形式“一”和“该”也可以意图包括复数形式，除非上下文另有明确指示。术语“包括”、“包含”和“具有”是包含性的且因此指所陈述的特征、整数、步骤、操作、元件、和/或部件的存在，但是不排除一个或多个其它特征、整数、步骤、操作、元件、部件和/或其组合的存在或附加。本文中所描述的方法步骤、过程和操作不应被理解为必须要求它们以所讨论或所示出的特定次序来执行，除非具体被认定为执行次序。也将理解，可以采用附加或替选步骤。

尽管术语“第一”、“第二”、“第三”等可以在本文中用于描述各种元件、部件、区域、层和/或部分，但是这些元件、部件、区域、层和/或部分不应当受这些术语限制。这些术语可以仅用于将一个元件、部件、区域、层或部分与另一个区域、层或部分区分。诸如“第一”、“第二”的术语和其它数字术语在本文中使用时不暗示顺序或次序，除非上下文有明确指示。因此，下文讨论的第一元件、第一部件、第一区域、第一层或第一部分可以被称为第二元件、第二部件、第二区域、第二层或第二部分，而不脱离示例性实施方式的教导。

为了便于描述，在本文中可以使用空间相对术语，诸如“内部”、“外部”、“下面”、“下方”、“下部”、“上方”、“上部”等来描述如图中所示的一个元件或特征与其它的一个或多个元件或特征的关系。除了图中示出的取向之外，空间相对术语可以意图涵盖设备在使用或操作中的不同取向。例如，如果图中的设备被翻转，则描述为在其它元件或特征的“下方”或“下面”的元件将被取向为在该其它元件或特征的“上方”。因而，示例性术语“下方”可以涵盖上方和下方两种取向。该设备可以被另外地取向(旋转90度或以其它取向旋转)且本文中所使用的空间相对描述符被相应地理解。

根据本实用新型的一个示例性实施方式的用于为多个dc负载供电的电力系统在图2中示出，且总体上用附图标记200来表示。如图2所示，电力系统200包括集中式开关模式电源(smps)202和网桥204。集中式smps202包括:两个ac/dcpfc电源转换器206、208，分别联接到ac/dcpfc电源转换器206、208的两个dc/dc电源转换器210、212，以及包括通信接口228的控制电路214。ac/dcpfc电源转换器206包括一个或多个电源开关216，ac/dcpfc电源转换器208包括一个或多个电源开关218。dc/dc电源转换器210包括一个或多个电源开关220以及用于联接到dc供电负载a的输出端224，dc/dc电源转换器212包括一个或多个电源开关222以及用于联接到dc供电负载b的输出端226。控制电路214控制电源开关216、218、220、222。如图2所示，网桥204与通信接口228进行通信，用于接收在远离集中式smps202的设备230和用于控制电源开关216、218、220、222的控制电路214之间的远程访问控制命令。

通过采用集中式smps202，与已知的分布式电源相比，可以实现更大的控制灵活性。例如，分布式电源包括位于一个位置的主电源转换电路和位于负载附近或负载处的次电源转换电路。在这种示例中，在负载处需要控制电路和/或在分布式电源和负载之间需要控制线。然而，图2的smps202能够在一个集中的位置处提供必要的电源转换，而不需要在负载a、负载b处进行进一步的电源转换。因此，在负载处不需要控制电路，并且在smps202和负载a、负载b之间也不需要控制线。接着，与已知的分布式电源相比，简化了系统200中的电源转换电路的安装以及负载a、负载b的控制等。

此外，提供给集中式smps202以用于控制电源转换器206、208、210、212的远程访问控制命令，使得smps202能够用作物联网(internetofthings，iot)设备。例如，远程访问控制命令允许集中式smps202通过网络与其它设备通信，而无需人与人或人与计算机的交互。具体地，远程设备能够在世界任何地方远程访问、监控、控制smps202等。

如图2所示，网桥204联接在控制电路214和远程设备230之间。网桥204用于创建在集中式smps202中的控制网络的通信网络以及创建远离smps202的一个或多个其它网络。在一些示例中，网桥204可以包括一个或多个网络交换机和/或用于将集中式smps202中的控制网络与一个或多个其它远程网络连在一起的其它合适设备。

网桥204使集中式smps202能够接收远程访问控制命令。例如，远程设备230能够通过通信网络访问集中式smps202中的控制网络，并(经由网桥204)提供用于控制电源转换器206、208、210、212的控制命令。此外，远程设备230可以访问控制网络，并且接收与电源转换器206、208、210、212的感测参数(例如，电流、电压、温度等)、电源转换器206、208、210、212的可能故障和/或负载a、负载b有关的数据等。

除了本地访问控制命令还可以采用远程访问控制命令，或者可以采用远程访问控制命令来代替本地访问控制命令。例如，控制电路214的通信接口228可以接收远程访问控制命令和本地访问控制命令。当采用本地访问控制命令时，一设备可以通过通信接口228中的通信端口(未示出)连接到控制电路214，而无需访问通信网络。换句话说，该设备直接访问控制网络而不通过通信网络。在这样做时，如上所述，该设备可以提供本地控制命令、接收与电源转换器206、208、210、212和/或负载a、负载b等有关的数据。

通信接口228为用于在控制电路214和远程设备230(例如，远程计算设备等)和/或其它设备之间传送数据的连接点。通信接口228可以通过有线连接和/或无线连接来传送该数据。

在一些实施方式中，通信接口228可以为隔离式通信(isolatedcommunication，isocomm)接口。在这种示例中，isocomm接口可以解析数据，并且针对各个电源转换器206、208、210、212提供监督通信以及内务处理功能。例如，通信接口228可以包括具有通信端口(例如，隔离式接地端口)的通信板，所述通信端口用于与电源转换器206、208、210、212连接(例如，与和如下所述的各个电源转换器位于同一位置的控制器连接)、与远程设备230连接和/或与其它设备连接。例如，这些通信端口可以与远程设备230连接，以用于接收远程访问控制命令(经由网桥204)、发送与电源转换器206、208、210、212和/或负载a、负载b等有关的数据。在图2的示例中，通信接口228包括用于通过有线连接与网桥204连接的通信端口232。

如图2所示，控制电路214与电源转换器206、208、210、212进行通信。例如，控制电路214输出用于控制电源转换器206、208、210、212的电源开关216、218、220、222(例如，晶体管、mosfet等)的通信控制信号234、236。在一些实施方式中，可以通过串行通信总线(诸如控制器局域网络(can)、rs485接口等)将通信控制信号234、236提供给电源转换器206、208、210、212。通信控制信号234、236可以基于接收的表示电源转换器206、208、210、212的参数的输入、远程访问控制命令和/或本地访问控制命令。该参数可以包括感测的电源转换器的输入和/或输出电流和/或电压。

在一些实施方式中，控制电路214的多个部分可以与电源转换器206、208、210、212中的一者或多者相关联。例如，控制电路214可以包括与电源转换器206、208、210、212相关联的一个或多个控制器(例如，数字控制器)。在这种示例中，各个电源转换器206、208、210、212可以包括其自己的控制器(例如，各个控制器可以与其相应的电源转换器位于同一位置)。与电源转换器206、208、210、212相关联的控制器可以彼此通信和/或通过例如内部can与通信接口228通信。

图2的控制电路214可以完全用数字控制实现。换句话说，控制电路214可以不包括用于控制电源转换器206、208、210、212的电源开关216、218、220、222的模拟控制电路(例如，d/a转换器等)和/或模拟信号。在这种示例中，通信控制信号234、236为数字通信控制信号。

如图2所示，电源转换器206、210彼此电隔离，电源转换器208、212彼电隔离。具体地，ac/dcpfc电源转换器206和dc/dc电源转换器210是两个隔离的用于为负载a产生电力的功率级，并且ac/dcpfc电源转换器208和dc/dc电源转换器212是两个隔离的用于为负载b产生电力的功率级。这两级电源转换配置可以比采用三个或更多功率级的其它传统系统更有效率。

在一些实施方式中，ac/dcpfc电源转换器206、208中的一者和/或dc/dc电源转换器210、212中的一者可以是独立且可分离的电源模块的一部分。例如，

图3示出了图2中的集中式smps202的包括ac/dcpfc电源转换器206和dc/dc电源转换器210的一部分。如图3所示，ac/dcpfc电源转换器206和dc/dc电源转换器210为电源模块300的一部分。dc/dc电源转换器210包括：电源转换电路302，该电源转换电路302用于将由ac/dcpfc电源转换器206提供的dc电压转换为经调节的dc电压；以及电流驱动器电路304，该电流驱动器电路304用作用于为负载a供电的恒定电流源。在这种示例中，dc/dc电源转换器210可以在恒定电流模式下操作。

图4示出了图2的集中式smps202的包括ac/dcpfc电源转换器206和dc/dc电源转换器210的一部分。如图所示，ac/dcpfc电源转换器206和dc/dc电源转换器210是独立且可分离的电源模块400的一部分。在图4的示例中，dc/dc电源转换器210包括电源转换电路402和电流驱动器电路404。电源转换电路402将由ac/dcpfc电源转换器206提供的dc电压转换为经调节的dc电压，并且电流驱动器电路404用作用于为负载a供电的恒定电流源(例如，恒定电流模式)。

如图4所示，数字控制电路406与电源转换电路402和电流驱动器电路404共同位于电源模块400中。数字控制电路406可以为图2的控制电路214的一部分。

图4的数字控制电路406与图2的通信接口228、电源转换电路402以及电流驱动器电路404通信。具体地，数字控制电路406可以接收感测的反馈参数(例如，输出电压和/或输出电流)以及接收基于远程访问控制命令的来自通信接口228的输入。这些输入可以用于生成用于控制电路402、404中的电源开关的控制信号和/或用于检测负载a是否发生故障(如下面进一步说明的)。

尽管未示出，但是ac/dcpfc电源转换器208和dc/dc电源转换器212的两级电源转换配置可以包括如图3和图4所示的相同或不同的电源模块布置。

返回参考图2，负载a、负载b可以是任一合适的dc负载(诸如包括一串或多串led的led灯具)。例如，图5示出了用于向八个led灯具502提供高dc电压(例如，150vdc、177vdc、250vdc、260vdc等)的电力系统500，其中，各个灯具容纳于室内园艺设施(例如，垂直农业设施等)的不同的生长室(例如，生长室1、生长室2等)。

图5的电力系统500包括容纳于电源和控制室504中的集中式smps506，该集中式smps506与led灯具502物理地分离。集中式smps506包括控制电路以及用于为八个led灯具502供电的多个ac/dcpfc电源转换器和dc/dc电源转换器。如上所述，各个dc/dc电源转换器包括电源转换电路和电流驱动器电路(例如，led驱动器)。在这种示例中，各个dc/dc电源转换器具有同一功率级中的电压转换功能、电隔离(例如，通过变压器)以及led驱动器功能。

集中式smps506接收ac电力并将dc电力提供给在smps506和各个led灯具502之间延伸的dc配电总线508。例如，dc配电总线508可以包括在各个dc/dc电源转换器和其相应的led灯具502之间延伸的导体。这使得各个dc/dc电源转换器都能够通过dc分配总线508将恒定电流输出(和调节)到其相应的led灯具502，以控制led灯具的光强度，从而在室内园艺设施中模拟适于种植特定作物的日光概廓。该光强度可以基于温度、湿度、时间等来控制。因此，可以实现更高的作物产量和更短的生长时间。

如图5和图6所示，控制功能集中在smps506并且包含在电源和控制室504内。因此，led灯具502不包括控制电路，并且不给led灯具分配控制线。

如图6所示，电力系统500包括位于电源和控制室504中的网络交换机510。网络交换机510与smps506的控制电路通信(例如，通过通信接口)，从而允许远离集中式smps506的设备512通过通信网络来访问控制电路。如上所述，该网络交换机510将远程访问控制命令从远程设备512路由到用于控制ac/dcpfc电源转换器和/或dc/dc电源转换器的控制电路。在图5和图6的特定示例中，网络交换机510通过以太网连接和通信端口514与控制电路通信。在其它示例中，网络交换机510可以通过另一合适的连接(诸如rs-485串行连接、控制器局域网络(can)总线连接等)与控制电路通信。

如上所解释的，控制电路还可以与用于提供本地访问控制命令(例如，不通过通信网络)的另一设备516通信。例如，控制电路可以包括用于通过rs-485串行连接、can总线连接、以太网连接等联接到设备516的通信端口518。

在一些实施方式中，集中式smps506可以包括相同数量(例如，1:1的比例)的ac/dcpfc电源转换器和dc/dc电源转换器。在其它实施方式中，ac/dcpfc电源转换器的数量可以大于dc/dc电源转换器的数量。这可以允许集中式smps506接收各种各样的不同输入电压等级和类型(例如，单相、三相等)。例如，图7示出了可在图5和图6的集中式smps506中采用的电源模块700。在这种情况下，集中式smps506可以提供12kw的输出用于为led灯具502供电。

电源模块700包括六个ac/dcpfc电源转换器702和四个dc/dc电源转换器704，而每个dc/dc电源转换器704包括电源转换电路和电流驱动器电路(例如，提供恒定电流的led驱动器)。ac/dcpfc电源转换器702将体dc电压馈送到将ac/dcpfc电源转换器702和dc/dc电源转换器704联接的总线。

四个dc/dc电源转换器704彼此独立。例如，如图7所示，各个dc/dc电源转换器704包括用于向led灯具502中的一者提供dc电力的输出端。如上所述，这使得各个dc/dc电源转换器704都能够将恒定电流输出(和调节)到其相应的led灯具502，以控制该led灯具的光强度。

如图7所示，ac/dcpfc电源转换器702和dc/dc电源转换器704与通信接口708(例如，在图7中示为通信板)通信。例如，ac/dcpfc电源转换器702经由pfc控制电路706(诸如数字pfc控制电路)与通信接口708通信。此外，各个dc/dc电源转换器704可包括用于与通信接口708通信的内部数字控制电路。如上所解释的，该通信接口708接收用于控制ac/dcpfc电源转换器702和dc/dc电源转换器704的远程访问控制命令和/或本地访问控制命令，并发送与ac/dcpfc电源转换器702和/或dc/dc电源转换器704有关的数据。pfc控制电路706和通信接口708可以为图5和图6的控制电路的一部分。

ac/dcpfc电源转换器702通过配置板710从公用电网接收ac电力(例如，单相电力、三角形或y形配置的三相电力等)。配置板710可以包括一个或多个互连端子，该一个或多个互连端子用于配置ac输入以提供特定电压等级。可以操作配置板710中的互连端子以向ac/dcpfc电源转换器702提供范围在180vac和759vac之间的ac电压。

例如，图14a-图14d各自示出了用于接收一系列输入电压的配置板以及联接到该配置板的六个pfc电源转换器1400。具体地，图14a示出了用于接收范围从180伏至264伏的单相ac电压的配置板1402a。图14b和图14c示出了用于接收具有三角形配置的三相ac电压输入的配置板1402b、1402c。图14b的三相ac电压范围从342伏至528伏，并且图14c的三相ac电压范围从180伏至264伏。图14d示出了用于接收具有y配置的三相ac电压输入的配置板1402d。图14d的三相ac电压范围从540伏至759伏。可以采用图14a-图14d中示出的任一配置板作为图7的配置板710。

图8示出了可在图5和图6的集中式smps506中采用的另一电源模块800。在这种示例中，集中式smps506可以提供24kw的输出，用于为led灯具502供电。电源模块800基本上类似于图7的电源模块700，但是包括十二个ac/dcpfc电源转换器702、八个dc/dc电源转换器704以及两个pfc控制电路706。

图9示出了包括图2的网桥204和集中式smps202的电力系统900，该集中式smps202用于向led显示面板902上的多个led阵列904提供高dc电压。集中式smps202可以放置在与多个led阵列904分离的房间、房屋等中。在图9的特定示例中，集中式smps202提供24kw的输出，用于为led阵列904供电。

如图9所示，各个led阵列904位于led显示板902(例如，广告牌等)的不同的部分上。各个led阵列904可以包括一串或多串led，该一串或多串led组合在一起形成多个led瓦片(tile)。例如，图9的led显示面板902可以包括6144个led瓦片(例如，64×96个led瓦片显示器面板)。这相当于具有640×576个led或像素图案(即，总共368640个led或像素)的led显示面板902。

在一些情况下，当led驱动器合并到集中式smps中时，可能很难检测到故障负载(例如，故障状况、开路等)。例如，图10和图11示出了显示由一个ac/dcpfc电源转换器和dc/dc电源转换器组合(如上所述)供电的不同数量的led串之间的电压和电流特性的曲线图1000、曲线图1100。具体地，曲线图1000、曲线图1100示出了并联联接的八个led串的v-i曲线、八个led串中的七个led串正常工作(例如，一个led串发生故障)时的v-i曲线、八个led串中的六个led串正常工作(例如，两个led串发生故障)时的v-i曲线以及八个led串中的四个led串正常工作(例如，四个led串发生故障)时的v-i曲线。

如果dc/dc电源转换器的输出电压设定值不显著高于dc/dc电源转换器的实际输出电压，则v-i曲线可以用于预测限定数量的led串的存在和/或不存在。这是可以的，因为当采用不同数量的led串时，v-i曲线中的电压和电流差异很大。例如，如图10所示，为led串供电的dc/dc电源转换器的最大输出电压设定值等于250伏(v)。在该示例中，led串的存在和/或不存在是不可检测到的，因为led串两端的所产生的端电压没有达到输出电压设定值(250v)。

在图11的曲线图1100中，为led串供电的dc/dc电源转换器具有等于177v的最大输出电压设定值。当dc/dc电源转换器以其恒定电流模式操作时(如上所述)，dc/dc电源转换器向led串提供171.9v的电压和11.2a的恒定电流。当八个led串中的其中一个发生故障时，dc/dc电源转换器的输出电压增大到小于输出电压设定值(177v)的值。这允许dc/dc电源转换器继续向led串提供11.2a。

然而，当八个led串中的两个led串发生故障或八个led串中的四个led串发生故障时，dc/dc电源转换器的输出电压增大到最大值177v。这接着导致dc/dc电源转换器的输出电流固有地减小到大约10.2a(当六个led串有效时)和6.9a(当四个led串有效时)以保护剩余的有效led串。这样，可以在dc/dc电源转换器的输出电流和由该dc/dc电源转换器供电的led串的数量之间形成关系。因此，通过监控dc/dc电源转换器的输出电流，可以预测由该dc/dc电源转换器正在进行供电的有效led串的数量。

例如，图12示出了检测一组led串中的至少一个led串何时发生故障并且保护剩余的有效led串免受过量电流的方法1200。led串并联联接，并且由ac/dcpfc电源转换器和dc/dc电源转换器的组合供电(如上所述)。

如图12所示，方法1200包括在框1202中将提供给led串的dc/dc电源转换器的输出电流与dc/dc电源转换器的输出电流设定值进行比较。如果输出电流(例如，11.2a)大于或等于输出电流设定值(例如，11.2a)，则该方法返回至框1202中比较当前值和设定值。当输出电流(例如，10.2a)低于输出电流设定值(例如，11.2a)，则该方法检测到至少一个led串发生故障。在这种情况下，则在框1204中控制dc/dc电源转换器以将其输出电流减小到与剩余有效数量相对应的量。

图13示出了检测一组led串中的至少一个led串何时发生故障并且保护剩余的有效led串免受过量电流的另一方法1300。如前所述，led串并联联接，并由ac/dcpfc电源转换器和dc/dc电源转换器的组合供电。

如图13所示，方法1300包括在框1302中将dc/dc电源转换器的输出电压设定值设置为大于dc/dc电源转换器的输出电压的值(例如，输出电压+定义的裕度)。例如，可以将输出电压设定值设置为恰好高于dc/dc电源转换器的感测到的输出电压的值。因此，定义的裕度通常相对较小。这校正了检测和保护过程。例如，当led串被供电时，dc/dc电源转换器的输出电压可以为大约171.9v。在这种示例中，可以将输出电压设定值设置为等于177v。在一些示例中，输出电压设定值可以从先前的设定值重置(例如，减小)。

在设置输出电压设定值之后，在框1304中，将dc/dc电源转换器的输出电流与dc/dc电源转换器的输出电流设定值进行比较。如果输出电流大于或等于输出电流设定值，则该方法返回到框1304中比较输出电流和输出电流设定值。如果输出电流小于输出电流设定值，表示至少一个led串发生故障(例如，led串断开等)，则在框1306中重置输出电流设定值以将dc/dc电源转换器的输出电流减小到限定的量，从而保护剩余的有效led串。如框1306中所示出的，该新的输出电流设定值可以等于先前的输出电流设定值乘以剩余的有效led串的数量与led串的总数量的比率。

一旦设置了新的输出电流设定值，则在框1308中重置dc/dc电源转换器的输出电压设定值。和上文相对于框1302中所述的一样，该新的输出电压设定值等于dc/dc电源转换器的当前输出电压加上定义的裕度。dc/dc电源转换器的当前输出电压基于剩余的有效led串的数量。

在设置新的输出电压设定值之后，在框1310中激活警报，表示电力系统中至少一个led串发生故障。例如，如上所述，电力系统中的控制电路可以生成信号并通过网桥将该信号发送至远程设备(例如，主机系统)。这发生在dc/dc电源转换器继续向剩余的有效led串供电时。生成的信号可以激活与远程设备相关联的警报。

本文公开的电源转换器可以包括任何合适的拓扑。例如，ac/dcpfc电源转换器可以具有升压、降压、反激等拓扑(在适用的情况下，包括其谐振对应部件)，并且dc/dc电源转换器可以具有降压、升压、正激、反激、推免、半桥、全桥等拓扑(在适用的情况下，包括其谐振对应部件)。例如，图15示出了smps1500的一部分，该部分包括各自具有升压拓扑的六个ac/dcpfc电源转换器(在虚线框1502中被示出)和一个采用交错正激转换器拓扑的dc/dc电源转换器(在虚线框1504中被示出)，如上所述，该dc/dc电源转换器用于向一个负载(例如，led灯具)提供恒定电流。图15的ac/dcpfc电源转换器和dc/dc电源转换器可以用作图7和/或图8的ac/dcpfc电源转换器和dc/dc电源转换器的一部分。

如上所述，smps的各个电源转换器可以包括控制电路(诸如数字控制器)。在这种示例中，控制电路可以为用于smps的系统控制电路的一部分。例如，图16示出了包括二极管桥式整流器1602、具有升压拓扑的pfc电源电路1604以及pfc控制电路1606的ac/dcpfc电源转换器1600。如图所示，pfc控制电路1606通过内部_can(internal_can)通信信号(例如，数字信号)与系统控制电路的通信接口通信。这样，pfc控制电路1606可以接收如上所述的远程访问控制命令。pfc控制电路1606接收来自感测的ac整流输入电压(ac_sense，ac_感测)的输入、来自感测的输入电流(current_sense，电流_感测)的输入、来自提供给至少一个dc/dc电源转换器的输出电压(voltage_sense，电压_感测)的输入和/或来自通信接口的输入，并基于所接收的一个或多个输入生成用于控制pfc电源电路1604中的电源开关的控制信号(pfc_pwm)。

图17示出了dc/dc电源转换器1700，dc/dc电源转换器1700包括具有正激转换器拓扑的电源电路1702以及用于控制电源电路1702提供恒定电流的dc/dcled驱动器控制电路1704。如图所示，该控制电路1704通过内部_can(internal_can)通信信号(例如，数字信号)与系统控制电路的通信接口通信。这允许控制电路1704接收如上所述的远程访问控制命令。控制电路1704接收来自感测的输出电流(current_sense，电流_感测)的输入、来自输出电压(voltage_sense，电流_感测)的输入和/或来自通信接口的输入，并基于所接收的一个或多个输入生成控制电源电路1702中的电源开关的控制信号(dcdc_pwm)。

通过采用本文公开的任何一种集中式开关模式电源，与传统的分布式开关模式电源相比，可以改善不同的系统应用(例如，园艺设施、led显示面板等)中的led负载的安装、维护和控制。例如，集中式开关模式电源包括远离led负载的中心位置中的所有必要控制部件和电源转换部件，从而与传统的开关模式电源相比，允许电源的更方便的安装、维护等。

在一些情况下，与传统的分布式开关模式电源相比，可以改善园艺设施中采用的集中式开关模式电源中的部件可靠性。这是由于将控制和电源转换电路放置于生长室的外部。因此，生长室内存在的湿气和水、灰尘等进入的不利影响不是由集中式开关电源实现的。

此外，集中式开关模式电源允许iot功能。这使得其他设备能够远程访问集中式开关模式电源，用于控制目的、数据收集、系统监控等。这些功能可以通过网络实现，而不需要人与人或人与计算机的交互，从而与led应用中的传统电源相比提高了生产率。

另外，集中式开关模式电源可以降低led负载所在区域(例如，生长室中等)的温度。这是因为led负载不包括产生热的电源转换电路。因此，与led应用中的传统电源相比，需要较少的冷却系统(和相关联的成本)来维持led负载所在区域的可接受温度。

已经出于说明和描述的目的，提供了对实施方式的前述描述。这并不旨在穷举或限制本实用新型。特定实施方式的各个元件或特征通常不限于该特定实施方式，而是在可适用时，可以互换并且可以在所选定的实施方式中使用，即使没有具体示出或描述。特定实施方式的各个元件或特征也可以以多种方式变化。这些变化不应当视为背离本实用新型，并且所有这些修改旨在包含在本实用新型的范围内。