一種高兼容性混合電源結構LED集中式直流供電系統的制作方法

本實用新型涉及直流供電技術領域，特別是涉及一種高兼容性混合電源結構LED集中式直流供電系統。

背景技術：

常規多模塊并聯型大功率LED集中式直流供電系統在日常生活中得到了越來越多的應用，其要求各并聯電源模塊具有相同的電源結構，有時為了確保LED集中式直流供電系統的可靠性，甚至要求各個并聯電源模塊必須是同一廠家生產的同一型號的電源模塊，這大大降低了多模塊并聯型大功率LED集中式直流供電系統的兼容性和可擴展性。且當常規多模塊并聯型大功率LED集中式直流供電系統中有一個電源模塊出現故障時，用戶往往不得不去找該模塊原來的生產廠家進行維修和更換，無形中造成了時間成本和經濟成本的大幅增加；另外，即便常規多模塊并聯型大功率LED集中式直流供電系統中各并聯電源模塊是同一廠家生產的同一型號的電源模塊，但由于受元器件和外界環境因素的影響，各模塊輸出特性不可能完全一致，其輸出電壓和輸出電流存在波動，若直接將各電源模塊并聯使用將不可避免地在各電源模塊間產生“環流”現象，造成整個LED電源系統的可靠性和效率大幅降低。

因此，如何提供一種解決上述技術問題的技術方案是本領域技術人員目前需要解決的問題。

技術實現要素：

本實用新型的目的是提供一種高兼容性混合電源結構LED集中式直流供電系統，一方面，能夠抑制各電源模塊的輸出電壓和電流波動，降低LED電源系統輸出紋波含量，提高輸出電能質量，從而使得可以對電源模塊的類型不作要求，當出現一個電源模塊出現故障時，避免了用戶不得不去找該模塊原來的生產廠家進行維修和更換的情況的發生，降低了時間成本和經濟成本；另一方面，能夠抑制因不同電源模塊間電源內阻、紋波幅度等特征參數的差異而造成的各電源模塊間的環流現象，降低損耗，從而實現不同類型電源模塊的并聯協同供電，提高LED電源系統的兼容性、可擴展性和可靠性。

為解決上述技術問題，本實用新型提供了一種高兼容性混合電源結構LED集中式直流供電系統，該系統包括N個共M種類型、輸出電壓平均值相同的第一電源模塊直至第N電源模塊、Z阻抗兼容模塊以及與所述Z阻抗兼容模塊連接的LED燈組，N為不小于2的整數，M為不大于N的正整數；所述Z阻抗兼容模塊包括第一電感、第二電感、均分別由L個串聯的電容構成的第一電容模塊和第二電容模塊，所述第一電容模塊以及所述第二電容模塊中的任意相鄰兩個電容間都設置有接口，2L≥N；

所述第一電源模塊的輸出正極分別與所述第一電感的第一端及所述第一電容模塊的第一端連接，所述第一電源模塊的輸出負極與所述第一電容模塊上的其他任意接口連接，所述第N電源模塊的輸出負極分別與所述第二電感的第一端及所述第二電容模塊的第一端連接，所述第N電源模塊的輸出正極與所述第二電容模塊上的其他任意接口連接，第二電源模塊直至第N-1電源模塊的輸出端并接在所述第一電容模塊或者所述第二電容模塊中的任意一個或者多個電容兩端，且任意兩個或者多個電源模塊的輸出正極和輸出負極不會同時并聯在所述第一電容模塊或者所述第二電容模塊中的相同的一個電容或者多個電容兩端；所述第一電感的第二端以及所述第二電容模塊的第二端均與所述輸出母排的正極連接，所述第二電感的第二端以及所述第一電容模塊的第二端均與所述輸出母排的輸出負極連接。

優選地，N＝2L。

優選地，所述第一電源模塊、第三電源模塊直至第N-1電源模塊分別一一對應依次與所述第一電容模塊中的L個電容并聯，所述第二電源模塊、第四電源模塊直至第N電源模塊分別一一對應依次與所述第二電容模塊中的L個電容并聯。

優選地，N＝L。

優選地，所述第一電容模塊以及所述第二電容模塊中的電容兩兩一組，所述第一電源模塊、第三電源模塊直至第N-1電源模塊分別一一對應依次與所述第一電容模塊中的L組電容并聯，所述第二電源模塊、第四電源模塊直至第N電源模塊分別一一對應依次與所述第二電容模塊中的L組電容并聯。

優選地，所述電源模塊包括PWM電源模塊。

優選地，所述電源模塊包括PFM電源模塊。

優選地，N個所述電源模塊的類型為3種。

本實用新型提供了一種高兼容性混合電源結構LED集中式直流供電系統，該系統包括N個共M種類型、輸出電壓平均值相同的第一電源模塊直至第N電源模塊、Z阻抗兼容模塊、輸出母排以及與輸出母排連接的LED燈組；Z阻抗兼容模塊包括第一電感、第二電感、均分別由L個串聯的電容構成的第一電容模塊和第二電容模塊，第一電容模塊以及第二電容模塊中的任意相鄰兩個電容間都設置有接口，2L≥N。

本實用新型在每個電源模塊與輸出母排之間設置了Z阻抗兼容模塊，一方面，能夠抑制各電源模塊的輸出電壓和電流波動，降低LED電源系統輸出紋波含量，提高輸出電能質量，從而使得可以對電源模塊的類型不作要求，當出現一個電源模塊出現故障時，避免了用戶不得不去找該模塊原來的生產廠家進行維修和更換的情況的發生，降低了時間成本和經濟成本；另一方面，能夠抑制因不同電源模塊間電源內阻、紋波幅度等特征參數的差異而造成的各電源模塊間的環流現象，降低損耗，從而實現不同類型電源模塊的并聯協同供電，提高LED電源系統的兼容性、可擴展性和可靠性。

附圖說明

為了更清楚地說明本實用新型實施例中的技術方案，下面將對現有技術和實施例中所需要使用的附圖作簡單地介紹，顯而易見地，下面描述中的附圖僅僅是本實用新型的一些實施例，對于本領域普通技術人員來講，在不付出創造性勞動的前提下，還可以根據這些附圖獲得其他的附圖。

圖1為本實用新型提供的一種高兼容性混合電源結構LED集中式直流供電系統的結構示意圖。

具體實施方式

本實用新型的核心是提供一種高兼容性混合電源結構LED集中式直流供電系統，一方面，能夠抑制各電源模塊的輸出電壓和電流波動，降低LED電源系統輸出紋波含量，提高輸出電能質量，從而使得可以對電源模塊的類型不作要求，當出現一個電源模塊出現故障時，避免了用戶不得不去找該模塊原來的生產廠家進行維修和更換的情況的發生，降低了時間成本和經濟成本；另一方面，能夠抑制因不同電源模塊間電源內阻、紋波幅度等特征參數的差異而造成的各電源模塊間的環流現象，降低損耗，從而實現不同類型電源模塊的并聯協同供電，提高LED電源系統的兼容性、可擴展性和可靠性。

為使本實用新型實施例的目的、技術方案和優點更加清楚，下面將結合本實用新型實施例中的附圖，對本實用新型實施例中的技術方案進行清楚、完整地描述，顯然，所描述的實施例是本實用新型一部分實施例，而不是全部的實施例。基于本實用新型中的實施例，本領域普通技術人員在沒有做出創造性勞動前提下所獲得的所有其他實施例，都屬于本實用新型保護的范圍。

請參照圖1，圖1為本實用新型提供的一種高兼容性混合電源結構LED集中式直流供電系統的結構示意圖，該系統包括N個共M種類型、輸出電壓平均值相同的第一電源模塊1直至第N電源模塊1、Z阻抗兼容模塊2以及與Z阻抗兼容模塊2連接的LED燈組3，N為不小于2的整數，M為不大于N的正整數；Z阻抗兼容模塊2包括第一電感、第二電感、均分別由L個串聯的電容構成的第一電容模塊和第二電容模塊，第一電容模塊以及第二電容模塊中的任意相鄰兩個電容間都設置有接口，2L≥N；

第一電源模塊1的輸出正極分別與第一電感的第一端及第一電容模塊的第一端連接，第一電源模塊1的輸出負極與第一電容模塊上的其他任意接口連接，第N電源模塊1的輸出負極分別與第二電感的第一端及第二電容模塊的第一端連接，第N電源模塊1的輸出正極與第二電容模塊上的其他任意接口連接，第二電源模塊1直至第N-1電源模塊1的輸出端并接在第一電容模塊或者第二電容模塊中的任意一個或者多個電容兩端，且任意兩個或者多個電源模塊1的輸出正極和輸出負極不會同時并聯在第一電容模塊或者第二電容模塊中的相同的一個電容或者多個電容兩端；第一電感的第二端以及第二電容模塊的第二端均與輸出母排的正極連接，第二電感的第二端以及第一電容模塊的第二端均與輸出母排的輸出負極連接。

具體地，本申請中，當N個電源模塊1中的一個或者多個電源模塊1輸出的電壓升高時，該電壓會給電容和電感充電，由于電容電壓和電感電流的不可突變性，LED負載電壓和電流基本不變；另一方面，當一個或者多個電源模塊1輸出的電源降低時，電容和電感放電，維持負載電壓和電流基本不變。

另外，需要說明的是，這里的LED燈組3可以是LED路燈、大型室外LED景觀燈等。

同時，這里的N個電源模塊1可以是不同類型的電源，不同類型的電源模塊1可以是各模塊的一個特性不同或多個特性不同，具體可以是N個電源的輸出電流大小不同和/或輸出紋波大小不同和/或電源內阻大小不同和/或廠家和型號不同和/或電源的控制策略不同。

作為優選地，電源模塊1包括PWM電源模塊。

作為優選地，電源模塊1包括PFM電源模塊。

作為優選地，N個電源模塊1的類型為3種。

當然，這里的電源模塊1還可以為其他類型的電源模塊，本實用新型在此不做特別的限定，要求各個電源模塊1的輸出電壓平均值相同即可。

作為優選地，N＝L。

作為優選地，第一電容模塊以及第二電容模塊中的電容兩兩一組，第一電源模塊1、第三電源模塊1直至第N-1電源模塊1分別一一對應依次與第一電容模塊中的L組電容并聯，第二電源模塊1、第四電源模塊1直至第N電源模塊1分別一一對應依次與第二電容模塊中的L組電容并聯。

具體地，C1、C3、C5…C2L-1依次串聯形成第一電容模塊，C2、C4、C6…C2L串聯形成第二電容模塊，且每兩個電容之間會有一個接口，第一電感、第二電感、第一電容模塊和第二電容模塊形成與Z源阻抗網絡的形狀。

為了滿足耐壓和通流要求，這里電容C1～C2L和電感L1～L2可以分別是由許多小的電容和電感通過適當串并聯而組成的電容和電感模塊；各并聯電源模塊1輸出端按照輸出電壓要求，分別與該Z阻抗兼容模塊2兩電容橋臂中的各電容相并聯。

Z阻抗兼容模塊2的輸入端有N個端口，分別連接著N個電源模塊1，輸出端只有一個端口，連接著正負輸出母線。

作為優選地，N＝2L。

作為優選地，第一電源模塊1、第三電源模塊1直至第N-1電源模塊1分別一一對應依次與第一電容模塊中的L個電容并聯，第二電源模塊1、第四電源模塊1直至第N電源模塊1分別一一對應依次與第二電容模塊中的L個電容并聯。

可以理解的是，上述每個電容模塊是與兩個電容并聯的，這里的每個電源模塊1是與一個電容并聯的，本實用新型對于每個電容模塊具體與多少個電容并聯不做特別的限定，根據實際情況來定。

本實用新型提供的LED集中式直流供電系統，可以計算出所需的正負輸出母線的范圍。假設V_i(i＝1，…,N)為每個模塊的輸出電壓，可以計算得到正負輸出母線的電壓范圍為：Max{V_i,…V_N}＜Vdc＜MΣ{V_i,…V_N}，M為阻抗網絡的升壓比例系數，是根據阻抗網絡和各個模塊的連接方式決定的，M大于1。因此，本系統在兼容各個模塊差異性的同時，還可以很大范圍的調整輸出電壓，以滿足LED燈組3的正常運行。

本實用新型提供了一種高兼容性混合電源結構LED集中式直流供電系統，該系統包括N個共M種類型、輸出電壓平均值相同的第一電源模塊直至第N電源模塊、Z阻抗兼容模塊、輸出母排以及與輸出母排連接的LED燈組；Z阻抗兼容模塊包括第一電感、第二電感、均分別由L個串聯的電容構成的第一電容模塊和第二電容模塊，第一電容模塊以及第二電容模塊中的任意相鄰兩個電容間都設置有接口，2L≥N。

本實用新型在每個電源模塊與輸出母排之間設置了Z阻抗兼容模塊，一方面，能夠抑制各電源模塊的輸出電壓和電流波動，降低LED電源系統輸出紋波含量，提高輸出電能質量，從而使得可以對電源模塊的類型不作要求，當出現一個電源模塊出現故障時，避免了用戶不得不去找該模塊原來的生產廠家進行維修和更換的情況的發生，降低了時間成本和經濟成本；另一方面，能夠抑制因不同電源模塊間電源內阻、紋波幅度等特征參數的差異而造成的各電源模塊間的環流現象，降低損耗，從而實現不同類型電源模塊的并聯協同供電，提高LED電源系統的兼容性、可擴展性和可靠性。

需要說明的是，在本說明書中，諸如第一和第二等之類的關系術語僅僅用來將一個實體或者操作與另一個實體或操作區分開來，而不一定要求或者暗示這些實體或操作之間存在任何這種實際的關系或者順序。而且，術語“包括”、“包含”或者其任何其他變體意在涵蓋非排他性的包含，從而使得包括一系列要素的過程、方法、物品或者設備不僅包括那些要素，而且還包括沒有明確列出的其他要素，或者是還包括為這種過程、方法、物品或者設備所固有的要素。在沒有更多限制的情況下，由語句“包括一個……”限定的要素，并不排除在包括所述要素的過程、方法、物品或者設備中還存在另外的相同要素。

對所公開的實施例的上述說明，使本領域專業技術人員能夠實現或使用本實用新型。對這些實施例的多種修改對本領域的專業技術人員來說將是顯而易見的，本文中所定義的一般原理可以在不脫離本實用新型的精神或范圍的情況下，在其他實施例中實現。因此，本實用新型將不會被限制于本文所示的這些實施例，而是要符合與本文所公開的原理和新穎特點相一致的最寬的范圍。