悬浮直流供电装置的电路结构的制作方法

本实用新型涉及一种悬浮直流供电装置，尤其涉及一种悬浮直流供电装置的电路结构。

背景技术：

目前，随着大功率发光二极管(led)光源技术的进步，led路灯已经逐渐替代传统的高压钠灯、全鹵灯、高压汞灯和白炽灯，进入led路灯技术的高速发展期。在led路灯维护工作中，电源的损坏约占处理问题量的42％，维护花费超过维护费用的30％以上。现有led路灯的电源模块(ac-dc)的使用寿命很大程度上受制于模块中的电解电容的使用寿命。由于led路灯的使用条件比较恶劣，一般电源模块的电解电容设计寿命不会超过2万小时，这与led光源10万小时的寿命相差甚远。由此可知，现有led路灯的驱动电源存在以下的技术问题，在整个led路灯寿命周期中，至少要更换一次电源，通常更换led路灯的电源时工作人员需要上灯杆维护，设备及施工费用较高，不仅影响了led照明系统的可靠性，还大大增加了led路灯的维护成本；同时电源源需要寿命有限的滤波电解电容或交流输入的驱动电源，影响led路灯寿命。

技术实现要素：

为解决现有led路灯的电源模块存在上述缺陷，为提高led路灯整体寿命，有效保证led路灯的照明可靠性，本实用新型提供一种用于悬浮直流供电装置的电路结构，实现高压直流供电将成为替代交流供电的方式。

为实现上述目的，本实用新型采取的技术方案是：

一种悬浮直流供电装置的电路结构，包括作为主电路总开关的多极空气断路器、三相工频电磁隔离变压器、整流电路、滤波电解电容、plc、直流输出分配电路，多极空气断路器的各输入端用于连接三相电源的三相和n相，多极空气断路器的各输出端分别与三相工频电磁隔离变压器原边的各相输入端对应连接，三相工频电磁隔离变压器的副边的各相输出端分别与整流电路的各相应的交流输入端连接，滤波电解电容并联在整流电路的正负直流输出端之间，直流输出分配电路连接在整流电路的直流输出端；其特征是：所述三相工频电磁隔离变压器的副边包括星形连接的星形绕组及三角形结构的三角绕组；整流电路包括两路结构相同的三相全桥整流电路单元，分别为星形三相全桥整流电路和三角三相全桥整流电路，星形三相全桥整流电路的交流输入端与各自对应的星形绕组的交流输出端连接，三角三相全桥整流电路的交流输入端与各自对应的三角绕组的交流输出端连接；星形三相全桥整流电路和三角三相全桥整流电路对应的正负极输出并联连接在一起构成直流电源输出端。星形绕组和三角绕组构成两路不同结构的电源均不与大地连接，构成悬浮电源。

进一步地，所述直流电源输出端的正极输出端串联有电抗器。

进一步地，所述直流电源输出端的正负极之间并联有直流电压传感器。

进一步地，所述多极空气断路器包括驱动多极空气断路器的分断机构脱扣的分励线圈；悬浮直流供电装置的电路结构还设有作为辅助电路主开关的小型空气断路器，所述小型空气断路器的各输入端用于连接三相电源的三相和n相，小型空气断路器的各输出端分别与plc的各相输入端对应连接，分励线圈的输入端与外置分励电源连接；其中，小型空气断路器的n相输入端和分励线圈的输入端之间串联有限流电阻，小型空气断路器的n相输出端和分励线圈的输出端之间串联有分断按钮开关。

进一步地，所述多极空气断路器和三相工频电磁隔离变压器之间串联有由plc控制的主接触器。

进一步地，所述直流输出分配电路包括多路与led路灯连接的开关控制单元，每路开关控制单元的电路结构相同；开关控制单元包括由plc控制的直流输出接触器、手动控制的三极小型空气断路器，直流输出接触器的触头分别和三极小型空气断路器对应正负极输入端连接，其中三极小型空气断路器一极的输入端与plc公共端连接，该极对应的输出端与plc的开关信号输入端连接。

进一步地，所述多极空气断路器的各输入端处均设有电流互感器。

进一步地，所述星形三相全桥整流电路和三角三相全桥整流电路的交流输入端均串联有熔断器。

进一步地，所述多极空气断路器的各输出端与三相工频电磁隔离变压器原边的各相输入端之间通过主接触器的主触头连接，主接触器由plc控制。

由上可知，相对于现有技术，本实用新型应用于led路灯的悬浮直流供电装置，具有如下的优点：

(1)安全性高，采用直流悬浮(电磁隔离)供电模式，不存在单极触电风险，安全性高；当单极发生单极触电时，由于直流供电线路正极、负极均与大地隔离不导通，因此单极触电点无法通过人体与大地形成回路，不会发生单极触电事故；

(2)寿命长，当采用直流供电时，led路灯的电源内部没有交直流转换器件，或电源内部的电解电容工作在平滑的直流环境下，使灯具驱动电源模块脱离交流的供电环境，灯具的寿命大大延长；

(3)效率高，转换效率达95％左右；

(4)可靠性高，由于交流供电线路天然存在对地分布电容，交流会通过此电容产生泄漏电流，且该电容会受天气环境变化而变化，导致泄漏电流随环境变化，漏电保护值设定因难，定值太小阴雨天易误动，定值太大发生故障漏电时易拒动；采用直流供电，不存在线路分布电容漏电流，可以设置相比较准确的漏电保护设定值，同时，由于不存在三相交流系统漏电流方向问题，在直流系统中，比较容易实现漏电流的准确检测；

(5)降低供电系统复杂性，采用直流供电，不存在电源功率因数的问题，路灯端不需要进行无功补偿或功率因素矫正，降低了系统复杂性。

附图说明

图1为本实用新型的优选实施的电路原理图。

具体实施方式

下面结合附图和优选的实施方式，对本实用新型及其有益技术效果进行进一步详细说明。

参见图1，本实用新型优选实施的悬浮直流供电装置的电路结构，包括作为主电路总开关的多极空气断路器qf5、三相工频电磁隔离变压器t1、整流电路(z1、z2)、滤波电解电容c1、plc1、直流输出分配电路，多极空气断路器qf5的各输入端用于连接三相电源的三相和n相，多极空气断路器qf5的各输出端分别与三相工频电磁隔离变压器原边的各相输入端对应连接，三相工频电磁隔离变压器的副边的各相输出端分别与整流电路(z1、z2)的各相应的交流输入端连接，滤波电解电容c1并联在整流电路(z1、z2)的正负直流输出端之间，直流输出分配电路连接在整流电路(z1、z2)的直流输出端；其特征是：所述三相工频电磁隔离变压器的副边包括星形连接的星形绕组ty1及三角形结构的三角绕组td2；整流电路(z1、z2)包括两路结构相同的三相全桥整流电路单元，分别为星形三相全桥整流电路z1和三角三相全桥整流电路z2，星形三相全桥整流电路z1的交流输入端与各自对应的星形绕组ty1的交流输出端连接，三角三相全桥整流电路z2的交流输入端与各自对应的三角绕组td2的交流输出端连接；星形三相全桥整流电路z1和三角三相全桥整流电路z2对应的正负极输出并联连接在一起构成直流电源输出端。三相工频电磁隔离变压器t1的两路副边不同结构的电源均不与大地连接，构成悬浮电源，人触电后不会与大地形成回路，达到防触电的效果。

优选地，为了让直流输出电流更为稳定，所述直流电源输出端的正极输出端串联有电抗器l1。

优选地，为了方便远程监控直流电源的输出电压，所述直流电源输出端的正负极之间并联有直流电压传感器v1。

优选地，为了方便远程控制主电路的电源开关，所述多极空气断路器qf5包括驱动多极空气断路器qf5的分断机构脱扣的分励线圈l2；悬浮直流供电装置的电路结构还设有作为辅助电路主开关的小型空气断路器qf6，所述小型空气断路器qf6的各输入端用于连接三相电源的三相和n相，小型空气断路器qf6的各输出端分别与plc1的各相输入端对应连接，分励线圈l2的输入端与外置分励电源p1连接；其中，小型空气断路器qf6的n相输入端和分励线圈l2的输入端之间串联有限流电阻，小型空气断路器qf6的n相输出端和分励线圈l2的输出端之间串联有分断按钮开关k1。

优选地，为了方便远程控制，所述多极空气断路器qf5和三相工频电磁隔离变压器t1之间串联有由plc1控制的主接触器km5。

优选地，所述直流输出分配电路包括多路与led路灯连接的开关控制单元，每路开关控制单元的电路结构相同；开关控制单元包括由plc1控制的直流输出接触器(km1～km4)、手动控制的三极小型空气断路器(qf1～qf4)，直流输出接触器(km1～km4)的触头分别和三极小型空气断路器(qf1～qf4)对应正负极输入端连接，其中三极小型空气断路器(qf1～qf4)一极的输入端与plc1公共端(plc1-com)连接，该极对应的输出端与plc1的开关信号输入端(plc1-x12～plc1-x15)连接。

优选地，所述多极空气断路器qf5的各输入端处均设有电流互感器(ia1、ib1、ic1)。

优选地，为了防止严重的短路过载损坏三相工频电磁隔离变压器t1，所述星形三相全桥整流电路z1和三角三相全桥整流电路z2的交流输入端均串联有熔断器。

本实用新型应用于led路灯的悬浮直流供电装置，即可构成led路灯供电系统中的重要一环，与设置在led路灯的电源形成高压直流供电系统，把传统led路灯的电源模块功能拆分成两部分：ac-dc部分和dc-dc部分，ac-dc部分即为本实用新型的悬浮直流供电装置的电路结构部分交直流转换部分，dc-dc即为led路灯的电源降压模块部分；从而将重要的部分ac-dc放到直流供电系统中，将相对廉价稳定的dc-dc部分整合到led路灯端。改变当前led模组本身寿命可达到10万小时、而led模组的驱动电源寿命不超过2万小时的不对称情况；现有技术中，在整个led路灯寿命周期中，至少要更换一次电源，通常更换led路灯的电源时工作人员需要上灯杆维护，设备及施工费用较高。采用直流供电后，led灯的驱动电源大大简化，甚至可以和led模组集成在一起，大大降低驱动电源成本，同时led路灯端的电源模块不再需要寿命较短的滤波电解电容c1或交流输入的驱动电源；采用直流供电后，滤波电解电容c1工作在恒定的工作直流环境中，因没有脉动电流，滤波电解电容c1寿命将大大提高。基本能和led模组寿命保持一致，使led灯具全寿命周期无需更换电源成为可能，充分发挥led路灯使用寿命长的特点。

此外，作为升级换代，本实用新型可应用于led路灯的悬浮直流供电装置，还可直接置换原交流系统供电开关箱，不用更换led路灯终端原来的匹配的电源，降低了led路灯供电系统升级换代的成本。

根据上述说明书及具体实施例并不对本实用新型构成任何限制，本实用新型并不局限于上面揭示和描述的具体实施方式，对本实用新型的一些修改和变形，也应当落入本实用新型的权利要求的保护范围内。