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摘要:在FP7 CIP-ICT项目的背景下，EDISON项目“有一个比较大胆的目标，那就是在建筑中引入一种新的照明网络思维方式，用于改造行动和新建筑”。它为照明基础设施提出了一个基于ict的解决方案，旨在提高电力效率，减少二氧化碳排放，鼓励在公共和私人建筑中使用小型可再生能源。本文特别关注EDISON解决方案的一个相关方面:在LED照明基础设施中集中直流电源。并为此进行了简短的分析，以便证明应用这种方法所产生的。最后，报告了在不同欧洲国家实施的有针对性的试点行动取得的初步成果。
关键词:电能效率，智能计量，SSL，直流电源，SELV系统
介绍
如今，固态照明(SSL)技术在实现欧盟“气候与能源一揽子计划”的目标的同时，有潜力将照明能耗显著降低近一半。事实上，LED光源的效率已经超过了卤素灯和荧光灯，而且这种趋势还在不断改善。据beer估计，到2020年，LED灯具的功效将达到典型荧光灯具的三倍以上。从商业角度来看，假设LED灯具达到了预期的功效、寿命和价格目标，该照明解决方案预计将获得较大的市场渗透率，2020年占到总照明市场流明时销售额的36%[1]。同时，为了使基于led的改装灯真正成功，它们必须能够在与现有控制器和线路一起使用时调暗。但这与目前采用的大多数方法形成了对比 其中在调光方面遇到了一些问题。LED灯经常导致闪烁等不需要的结果。
在这种情况下。EDISON(为SSL的能量分布的基础设施网络)项目,由欧洲委员会资助的第五个名为CIP-ICT PSP项目第七框架计划(FP7)之下的主题“ICT低碳经济和智能移动”,提出了一种创新的照明设施，其设施基于直流集中供电和信息通信技术解决方案。EDISON平台与电力电子模块、定制sofiware工具、有线和无线功能一起构成一个集成网络，能够逻辑地协调和组织源自智能计量系统、传感器、可再生能源等领域的所有数据。因此，可以在随时随地请求这些数据，从而获得有效的能源节约效果和工作区生产力。
EDISON项目的解决方案在欧洲不同国家(比利时、意大利、英国)的10多个试点项目中得到了实施。所有的试验的试验结果都证实了所提出的技术方法的有效性。
EDISON项目解决方案的一个关键是其在能源改造行动、用“48 VDC特低电压照明配电网”取代现有照明供电基础设施以及在新建筑建设中都能实现的能力。
为了更好地描述这个有价值的特性，在第二节中提供了关于LED电源和驱动器的简要概述，然后在第二节中详细描述了EDISON系统架构。随后,第四节处理功能分析的好处,可以通过采用中央集权爱迪生直流电源解决方案,其具体评价方面的节能节将突出显示V和VI部分,一些初步结果来自三个试点行为的数据分析报告。最后，本文以结束语结束。
背景:
LED驱动VS LED电源LED照明技术最吸引人和最重要的好处之一是它的功率效率。然而，为了最大化LED照明系统的效率和可靠性，电源(和转换方式)必须具有同等的能源效率
led是电流驱动的设备，其亮度与向前电流成正比，可以通过两种方式控制。第一种方法是利用LED V-I曲线(见图1)来确定需要给LED施加什么样的电压才能产生所需的正向电流。第二种调节LED电流的方法是用恒流源驱动LED，这种恒流源可以消除由正向电压变化引起的电流变化。
图1:不同发射颜色的LED V-I曲线(来源: Maxim integrated)
然而，通常led在“恒流”驱动下工作效率最高，也最安全。因此，许多新的电子元件被开发出来提供这种类型的LED驱动器。提供“恒流”输出的LED电源通常被称为LED驱动器。
在过去，交直流电源提供一个调节的“恒定电压”LED被称为LED电源。今天，术语“LED驱动器”和“LED电源”是同一说法。重要的是要记住的是功率器件的输出是提供“恒压”还是“恒流”[2]。为此，EDISON LED电源解决方案是采用以下几种组合:
一个集中的交流/直流转换器来提供驱动程序。
一组驱动器(DC/CC)，由同一变频器供电，用于按要求的直流电流(如500mA、700mA、1000mA等)给LED灯供电。
在这种方法的基础上，对不同商业产品所提供的效率方面的绩效进行了分析(见第五节)。此外，还有成本和可靠性。在可能的应用方面的灵活性以及提供不同的模型(取决于电流的范围,尺寸,标准情况下,等等)。随着时间的推移，市场的可用性已被当成最后的考虑。
二世。EDISON照明网络架构如上所述，EDISON方法基于使用固态灯(SSLs)，例如led，由集中直流电源供电，并由ICT组件支持。由此产生的基础设施称为智能能源平台或SEP[3][4]。
SEP包括硬件和软件两个部分，并管理一个智能照明系统，通过现有基础设施提供的电线供电和控制。特别是SEP馈电，由低压直流对导线(线路 中性点)组成，一般为48 VDC。照明基础设施包括LED灯。此外，它还允许与现场交换数据，并与照明调光模块、传感器和驱动器进行交互，以提供节能效果、效率、实时操作等证据
根据爱迪生平台在低直流功率下工作的特点，按照IEC 60449建议[5]，配置为独立/安全特低电压(SELV)电气系统，大大降低了电击的可能性。
更详细地说，图2显示了EDISON平台的最一般实现，其中照明基础设施在适当的AC/DC转换后由公用电网供电。
或者，如图所示，爱迪生平台可以直接由可再生能源供电，利用其固有的潜力产生直流电流，大大减少了功率转换损耗。
有了SEP，智能计量数据、监控报警网络或与替代能源相关的输出信号，特别是光伏系统(如电能损耗指标、电能转换计量系统等)都能得到正确的采集和分析。
系统的智能位于中央权力控制(CPC)组件中。此外，当系统不直接由可再生能源供电时，可以在CPC内部正确地进行交流/直流转换。
CPC为所有相连的照明部分供电，并通过远程工作站(RS)管理同一基础设施中的驱动器和ICT组件。
由此产生的有线基础设施构成了综合电力线/数字网络，或简而言之，“PowerLAN”。
监督中心通过专门的软件工具监视和记录与照明网络状态有关的所有信息，该软件工具被配置为与EDISON设备一起操作。该软件工具允许可视化照明网络内的对象，与它们进行交互，并监视和提供能源消耗的统计数据。
图2.EDISON结构
除了在新建建筑中实施爱迪生平台，使相应的照明基础设施“原生爱迪生”兼容外，还可以有效地用于改造现有的照明系统。
因此，为了方便集成到现有的照明基础设施中，爱迪生的解决方案被设计成三种不同的配置[6]。
第一个参考模型针对照明基础设施与电磁场基础设施完全分离的工厂，以及一个控制整个电网的配电板。
第二种模型针对的工厂，照明和EMF基础设施的分离不是在所有地方都可用，而是在本地执行(即只涉及一层或几个房间)。这意味着主配电板面板控制本地从板(见图3)。在这种情况下，必须规划带有CPC从设备的新层，并在这一层执行ACIDC转换。
最后一个参考模型针对照明基础设施使用中继系统运行的工厂。在这种情况下,继电器系统CPC直接集成。
上述每一种配置都具有以下常见的关键特性:
符合SELV系统:
用于48VDC电源的线路 中性线
本地网络中用作数据通信总线的接地 中性线。
- 交直流电源转换集中的好处
LED产品最常见的用途之一是替换范围广泛的显示器和方向灯。特别是卤素灯和荧光灯。这些改造方案，如果可能，使用现有的灯座和夹具，虽然目前没有具体的标准LED更换管。无论如何，在这方面正在进行标准化活动，欧洲委员会低压指令行政合作工作组(LVD ADCO)最近的建议[7]清楚地表明了这一点。该组织的使命是促进欧盟成员国国家市场监管机构之间的合作和信息交流。该组织对更换LED灯管和对现有灯具进行改造表示了严重关切。主要关注的是安全方面，以避免对消费者和专业人士造成不可接受的风险。
图3.带有主、从配电板的电气网络面板
特别是,建议说,“经济运营商将在市场上领导衣架管,都是直接替换原来的灯具(改造类型)或修改中使用的灯具,负责确保这些产品是安全的LVD”符合安全要求。
在许多情况下，电源或驱动程序是许多LED照明问题的潜在来源，考虑到围绕闪烁和输出可变性的许多问题可能在于到达灯的电流质量，这一假设进一步完善了该框架。
一些LED灯管制造商提供内部驱动的LED灯管，而另一些制造商提供外部驱动的LED灯管，创建模块化照明系统。最后一种方法是EDISON解决方案中考虑的方法，其中更多的LED灯可以由一个外部驱动器提供(和调暗)。这样，由于LED驱动器比LED pcb更容易发生故障，当内部LED驱动器发生故障时，没有理由丢弃整个LED管，从而节省了LED管[8]内部明显更昂贵的二极管。显然，采用这种方法，当单个LED灯发生故障时，为了避免剩余器件的电流过载流动，应该采取具体的对策。
此外，管外LED电源使AC-DC变换器产生的热量远离LED pcb而不是内部驱动器，便于更换时的管理操作。
考虑到这些因素，AC-CC转换通常在爱迪生的每盏灯内进行，它被分离成一个由CPC托管的集中AC-DC转换和一个易于操作的DC-CC驱动程序，后者为一个或多个LED灯提供电源。因此，将创建一个基于dc的供电网络(参见图4)
图4:爱迪生方法中的集中AC-DC转换
另外，如上所述，照明基础设施可以直接由可再生能源(光伏、风能等)或任何其他本地直流替代能源供电，从而消除了交直流转换部分。
总之,灯光控制模块和照明灯具的使用,如爱迪生所提出的方法,可以实现混合分布层,低压电力不能替代交流的地方,但它补充目标有效聚合或消除多个交流直流转换,从而使设备更简单、更安全、更灵活的使用。
采用功率器件的效率分析爱迪生的平台
为了符合爱迪生平台的要求，LED灯必须通过一个运行在48v的直流电网直接供电，使用集中的交直流电源转换器和DC/CC LED驱动器
在爱迪生计划进行的试验行动中，在对市场上现有的产品进行技术分析后，考虑了下列交流/直流电源模式:
阿德莱德系统生产的FLEX50048A;
由Meanwell生产的SDR-480-48。
这些转换器能够为系统提供高达480瓦(满载)的功率，并符合IEC 60364[9]，该标准规定了保护人员的基本要求。牲畜和财产与建筑物电气装置的直接或间接接触。表1给出了相关的功率效率值[10][11]。
表1:所选AC-DC变换器的效率值
如第四节所述，这些AC-DC转换器必须与LED驱动器相结合，以提供直流照明部分。通过这种方法，与用于交流LED灯的类似驱动器相比，可以显著降低能量损失。
为了实现这一目标，正如以前对AC/DC转换器所做的那样，对市场上可用的LED驱动器进行了技术分析。已选择下列装置:
XPPower生产的LDU48;
Meanwell生产的LDD-H系列;
RECOM生产的RCD48。
表2给出了与上述LED驱动器[12][131[14]]相关的效率值。
在下一节中，将提供一些实际的例子。在试验过程中获得了功率效率的数值计算结果。
表2:所选LED驱动器的效率值
用来证明EDISON解决方案整体有效性的方法是基于比较EDISON实施前后的能源消耗。重点分析了由于电源集中化(PSC)、ICT组件和SSL的使用而节省的能源。本节特别分析了下列三项试验行动的初步结果:
VUB -比利时布鲁塞尔自由大学的餐厅区，约有100个照明点，其中90%以上是灯泡;
位于意大利利托曼诺佩洛的LMP小学和中学，涉及约270个照明点，每个点由两个T8 LED管组成:
位于意大利Roccamontepiano的RMP小学和中学，包括大约120个照明点，主要由两个T8 LED管代表。
图5-7分别为爱迪生方案在LMP、VUB和RMP中实施前后每小时耗电量的对比。分析数据指的是每个试点的典型工作日。请注意，虽然LMP和RMP的比较是与前一年的同一天(即(10月23日)，在VUB中，使用从两个等效的裁判区域(一个配备EDISON平台，另一个配备原有照明基础设施)收集的并发数据进行比较。
图5:LMP-小时能量比较
如图所示，EDISON solution确保了显著的能源节约。事实上，可以看出EDISON平台的节能率约为60-70%)
从实测数据可以看出，建筑能耗与建筑特征和最终用户类型有严格的相关性。这一点在VUB试点中更为明显(见图6)，在EDISON实施之后，能源消耗的可变性更高。这是由于ICT组件(存在感传感器等)对节能的贡献，这在餐厅区域不那么拥挤的时期更有意义。
图6:VUB 小时能量比较
图7:RMP -小时能量比较
如上所述，能源节约可归因于三方面的贡献:PSC、ICT组件和SSL。为了量化这些组成部分对实现的能源节约所作的贡献，图8-10显示了每个试点行动的观察值。
图10:rmp 小时能量增益因子
注意，与PSC相关的贡献是基于对爱迪生平台(DC系统)选择的电源组件与广泛用于传统LED灯具(AC系统)的LED驱动器之间的电能效率的评估。在细节。在交流系统中，总功率效率(na)完全由灯具内部的LED驱动器决定，而在爱迪生平台中，npc参数由两个电源转换因子的贡献得到:
:交流/直流电源转换相关;
:与DCICC驱动程序转换有关。
在这种情况下，总功率效率为
在爱迪生溶液中约为91-92%。这个值计算的基础
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资料编号：[1115]
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