一種基于軟切換多擋調(diào)壓的單燈節(jié)能控制系統(tǒng)的制作方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本實(shí)用新型涉及單燈控制技術(shù)，具體涉及一種基于軟切換多擋調(diào)壓的單燈節(jié)能控制系統(tǒng)。
【背景技術(shù)】
[0002]隨著社會(huì)城市化進(jìn)程的發(fā)展，照明路燈的數(shù)量不斷上升，其用電量隨之增加。如何合理地使用道路照明日益受到人們的關(guān)注。路燈照明是為道路上行走的行人和行駛的車(chē)輛提供亮度，在后半夜，由于道路交通流量大量減少，照度的需求降低，而該時(shí)段又是用電的低谷期，供電電壓比其他時(shí)段都有較大幅度的上升，導(dǎo)致電能消耗增加和燈具壽命的降低。因此固定結(jié)構(gòu)的照明供電方式存在著大量的電能浪費(fèi)，節(jié)電降耗逐漸被重視。
[0003]目前的單燈節(jié)能技術(shù)發(fā)展較快，已經(jīng)有了不同的節(jié)能方式，但是目前的單燈節(jié)能技術(shù)存在如下不足:
[0004]1、單燈開(kāi)關(guān)節(jié)能方式
[0005]初期的單燈節(jié)能方式均采用開(kāi)關(guān)方式節(jié)能，通過(guò)“人行道燈關(guān)閉”、“隔一亮一”、“隔二亮一”等開(kāi)關(guān)燈的不同組合，實(shí)現(xiàn)一定程度的節(jié)能效果。但是這類(lèi)開(kāi)關(guān)控制方式無(wú)法對(duì)燈具的供電電壓進(jìn)行調(diào)節(jié)，并且導(dǎo)致道路照度均勻度降低，光斑現(xiàn)象明顯，以及在社會(huì)治安和交通安全等方面存在的缺點(diǎn)。
[0006]2、可控硅斬波等無(wú)級(jí)調(diào)壓的方式
[0007]可控硅及功率M0S管等節(jié)能技術(shù)的應(yīng)用，可以實(shí)現(xiàn)燈具供電電壓的無(wú)級(jí)調(diào)節(jié)，從而實(shí)現(xiàn)很好的節(jié)能效果。但是這類(lèi)節(jié)能控制方式的可控硅和功率M0S管均發(fā)熱比較嚴(yán)重，從而導(dǎo)致控制器本身的功耗較高，光電轉(zhuǎn)換的效率降低，一定程度上增加了電能的浪費(fèi)。并且存在電子功率器件已損壞、穩(wěn)定性差、電網(wǎng)諧波劇增等缺點(diǎn)，實(shí)際應(yīng)用效果較差。
[0008]3、普通自耦降壓的節(jié)能方式
[0009]目前也有部分廠家將自耦變壓器降壓方式應(yīng)用于單燈節(jié)能控制，取得了較好的效果。但是不同的擋位切換時(shí)均采用硬切換，直接從一個(gè)擋位跳變到另一個(gè)擋位，切換的瞬間會(huì)造成電壓的跌落，熄燈的現(xiàn)象比較突出。并且缺乏對(duì)變壓器運(yùn)行狀態(tài)的監(jiān)測(cè)，因自耦變壓器過(guò)載出現(xiàn)發(fā)熱燒毀設(shè)備的現(xiàn)象時(shí)有發(fā)生，存在一定的安全隱患。
【實(shí)用新型內(nèi)容】
[0010]為解決現(xiàn)有技術(shù)存在的不足，本實(shí)用新型公開(kāi)了一種基于軟切換多擋調(diào)壓的單燈節(jié)能控制系統(tǒng)及控制方法，能夠采集路燈的電壓、電流、功率因數(shù)、有功功率、有功電度等運(yùn)行數(shù)據(jù)，并對(duì)燈具的運(yùn)行異常進(jìn)行分析和報(bào)警，通過(guò)電力載波通信與智能集中器聯(lián)網(wǎng)，由智能集中器將路燈的運(yùn)行數(shù)據(jù)和報(bào)警信息上傳至主站服務(wù)器。同時(shí)接收智能集中器的節(jié)能控制指令，采用自耦變壓器多抽頭設(shè)計(jì)和軟切換技術(shù)，可以根據(jù)節(jié)能需要進(jìn)行開(kāi)關(guān)燈和五擋平穩(wěn)調(diào)壓，調(diào)壓范圍為160V-220V，在保證亮燈的情況下可以實(shí)現(xiàn)最高50%的路燈節(jié)能。[0011 ]為實(shí)現(xiàn)上述目的，本實(shí)用新型的具體方案如下:
[0012]一種基于軟切換多擋調(diào)壓的單燈節(jié)能控制系統(tǒng)，包括微處理器，所述微處理器與自耦降壓模塊通信，微處理器還通過(guò)電力載波通信模塊與智能集中器通信，微處理器采集路燈的運(yùn)行數(shù)據(jù)并傳輸至智能集中器，由智能集中器上傳至主站服務(wù)器，微處理器對(duì)自耦降壓模塊中自耦變壓器的運(yùn)行狀態(tài)進(jìn)行檢測(cè)，微處理器接受智能集中器的控制指令對(duì)自耦變壓器進(jìn)行軟切換實(shí)現(xiàn)開(kāi)關(guān)燈控制和多擋平穩(wěn)調(diào)壓控制。
[0013]進(jìn)一步的，所述微處理器還分別與電能計(jì)量模塊、數(shù)據(jù)存儲(chǔ)模塊及實(shí)時(shí)時(shí)鐘模塊通信，微處理器由電源模塊進(jìn)行供電。
[0014]進(jìn)一步的，所述電能計(jì)量模塊采用高精度電能計(jì)量芯片及高精度傳感器，能夠根據(jù)路燈的電壓、電流、功率因數(shù)、有功功率及有功電度，實(shí)現(xiàn)對(duì)燈具的運(yùn)行提供全面的運(yùn)行監(jiān)控。
[0015]進(jìn)一步的，所述電源模塊包括寬電壓AC/DC模塊及與其相連的過(guò)壓保護(hù)電路、電源濾波電路及線性穩(wěn)壓電路。
[0016]進(jìn)一步的，所述電力載波通信模塊利用已有的電力線作為通信信道，采用電力線數(shù)字?jǐn)U頻技術(shù)或正交頻分多路復(fù)用技術(shù)實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)傳輸，實(shí)現(xiàn)與智能集中器及其他單燈節(jié)能控制系統(tǒng)的通信與組網(wǎng)。
[0017]進(jìn)一步的，所述自耦降壓模塊包含自耦降壓變壓器及其檢測(cè)電路，如圖1所示，自耦降壓變壓器的輸入端接市電電源，輸出端串聯(lián)擋位切換單元后與需要調(diào)壓的負(fù)載燈具相連，實(shí)現(xiàn)160V-220V電壓的調(diào)整。同時(shí)，檢測(cè)電路對(duì)自耦降壓變壓器的溫升、輸出電壓、輸出電流、輸出功率進(jìn)行實(shí)時(shí)檢測(cè)，對(duì)過(guò)熱、過(guò)流的運(yùn)行異常及時(shí)進(jìn)行報(bào)警。
[0018]進(jìn)一步的，微處理器對(duì)自耦變壓器進(jìn)行軟切換實(shí)現(xiàn)開(kāi)關(guān)燈控制和多擋平穩(wěn)調(diào)壓控制，在切換過(guò)程中，電壓輸出與原擋位和新?lián)跷欢急３蛛姎膺B接，只有當(dāng)輸出線路與新的擋位建立穩(wěn)定連接后，才斷開(kāi)與原擋位的連接。
[0019]進(jìn)一步的，自耦變壓器在軟切換中，在輸出端額外增加一個(gè)繼電器串聯(lián)電阻回路，該電阻回路與擋位切換單元并聯(lián)，轉(zhuǎn)換的過(guò)程為狀態(tài)1_>狀態(tài)2->狀態(tài)3->狀態(tài)4->狀態(tài)5，自耦變壓器接收到調(diào)壓控制命令后，由狀態(tài)1切換到狀態(tài)2，主回路保持擋位1連接，電阻回路接入擋位2，兩個(gè)擋位同時(shí)接入輸出端;狀態(tài)2切換到狀態(tài)3，主回路斷開(kāi)擋位1，電阻回路保持連接擋位2，此時(shí)只有電阻回路連接，輸出電壓略降;狀態(tài)3切換到狀態(tài)4，主回路連接擋位2，電阻回路保持連接擋位2，此時(shí)電阻回路被短接，輸出電壓切換到期望電壓;狀態(tài)4切換到狀態(tài)5，主回路連接擋位2，電阻回路斷開(kāi)擋位2，此時(shí)電阻回路不再起作用，主回路完成從擋位1到擋位2的切換。其余擋位之間的切換類(lèi)似。
[0020]進(jìn)一步的，所述電阻回路中電阻選用金屬殼功率電阻，阻值的大小根據(jù)單燈節(jié)能控制系統(tǒng)和受控?zé)艟叩墓β蕘?lái)選定，范圍在5-20歐姆。
[0021]進(jìn)一步的，所述單燈節(jié)能控制系統(tǒng)應(yīng)用于道路照明光源廣泛采用的高壓鈉燈及金鹵燈的控制。
[0022]—種基于軟切換多擋調(diào)壓的單燈節(jié)能控制方法，包括:
[0023]智能集中器采集路燈的運(yùn)行數(shù)據(jù)并傳輸至微處理器，微處理器通過(guò)自耦降壓模塊對(duì)自耦變壓器的運(yùn)行狀態(tài)進(jìn)行檢測(cè)，微處理器對(duì)自耦變壓器進(jìn)行軟切換實(shí)現(xiàn)開(kāi)關(guān)燈控制和多擋平穩(wěn)調(diào)壓控制；
[0024]微處理器對(duì)自耦變壓器進(jìn)行軟切換實(shí)現(xiàn)開(kāi)關(guān)燈控制和多擋平穩(wěn)調(diào)壓控制，在切換過(guò)程中，電壓輸出與原擋位和新?lián)跷欢急３蛛姎膺B接，只有當(dāng)輸出線路與新的擋位建立穩(wěn)定連接后，才斷開(kāi)與原擋位的連接。
[0025]本實(shí)用新型的有益效果:
[0026]1、自耦降壓模塊為調(diào)壓?jiǎn)卧?，其主要部分為自藕變壓器，與普通變壓器相比，不但尺寸小，而且效率高、損耗小、造價(jià)低。與電子調(diào)壓相比，因?yàn)檎{(diào)壓部分為純機(jī)械結(jié)構(gòu)，穩(wěn)定性和可靠性比較高，整個(gè)控制器的使用壽命比較長(zhǎng)，故障率較低。
[0027]2、多擋切換采用軟切換技術(shù)，在切換過(guò)程中，電壓輸出與原擋位和新?lián)跷欢急３蛛姎膺B接，只有當(dāng)輸出線路與新的擋位建立穩(wěn)定連接后，才斷開(kāi)與原擋位的連接，可有效提高切換可靠性，保證電壓的不間斷輸出，避免了電壓瞬間跌落引起高壓鈉燈的熄燈現(xiàn)象。
[0028]3、自耦降壓模塊對(duì)自耦變壓器的運(yùn)行狀態(tài)進(jìn)行全面的檢測(cè)，包括輸出的電壓、電流、功率和器身溫度等，根據(jù)采集到的參數(shù)對(duì)運(yùn)行狀態(tài)進(jìn)行分析和實(shí)時(shí)報(bào)警，對(duì)可能產(chǎn)生的燈具熄滅現(xiàn)象自動(dòng)全壓重啟，并對(duì)變壓器過(guò)載和器身溫度過(guò)高進(jìn)行輸出保護(hù)。
[0029]4、采用電力線數(shù)字?jǐn)U頻(SST)技術(shù)或正交頻分多路復(fù)用(0FDM)技術(shù)實(shí)現(xiàn)電力載波通信數(shù)據(jù)傳輸，實(shí)現(xiàn)與智能集中器及其他單燈節(jié)能控制系統(tǒng)的通信與組網(wǎng)，提高了通信的穩(wěn)定性和可靠性。采用高精度時(shí)鐘管理芯片和大容量存儲(chǔ)芯片，可以保存最多8個(gè)常規(guī)控制策略和16個(gè)節(jié)假日例外控制策略，實(shí)現(xiàn)單燈節(jié)能控制系統(tǒng)的脫網(wǎng)運(yùn)行和自主控制。
【附圖說(shuō)明】
[0030]圖1自耦變壓器原理圖；
[0031 ]圖2單燈節(jié)能控制系統(tǒng)示意圖；
[0032]圖3軟切換狀態(tài)轉(zhuǎn)換圖；
[0033]圖4單燈節(jié)能控制系統(tǒng)調(diào)壓控制流程圖。
【具體實(shí)施方式】
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[0034]下面結(jié)合附圖對(duì)本實(shí)用新型進(jìn)行詳細(xì)說(shuō)明:
[0035]如圖1所示，多擋調(diào)壓自耦變壓器原理:
[0036]自耦變壓器是輸出和輸入共用一組線圈的特殊變壓器，電壓調(diào)節(jié)用不同的抽頭來(lái)實(shí)現(xiàn)，當(dāng)作為降