專利名稱：節(jié)能型事故照明配電箱的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明屬于事故照明配電箱技術(shù)領(lǐng)域，尤其是節(jié)能型事故照明配電箱，適用于當(dāng) 現(xiàn)場同時具有交流和直流兩種電源，而配電饋出只有交流電的情況。
背景技術(shù)：
在傳統(tǒng)的照明配電領(lǐng)域中，事故照明配電箱一般安裝交流接觸器、直流接觸器、繼 電器、轉(zhuǎn)換開關(guān)、指示燈等。一般由低壓配電柜引入一路低壓220V交流電源，由直流電源 屏引入一路220V直流電源，兩路電源在配電箱內(nèi)進(jìn)行切換，保證在正常工作時輸出交流電 源，正常工作電源事故斷電自動轉(zhuǎn)入直流供電并輸出。該項技術(shù)發(fā)展到今天已經(jīng)非常成熟， 并得到廣泛的應(yīng)用。然而，隨著工業(yè)自動化水平的不斷發(fā)展，傳統(tǒng)控制及配電方式的弊端也 一步步地顯現(xiàn)出來。實踐表明，現(xiàn)有的控制及配電方式在照明設(shè)計及裝修方面、燈具及照明 光源選擇方面都存在很多不足之處。例如在礦山、燒結(jié)、球團(tuán)以及其他工廠設(shè)計項目中，總 降壓變電站及高壓配電室都設(shè)計有直流電源，并安裝事故照明配電箱，事故照明光源只能 選擇白熾燈，而照明規(guī)范規(guī)定白熾燈的容量選擇不能超過100W，即使如此也會造成大量的 電能浪費。電力電子技術(shù)、信息技術(shù)以及計算機(jī)技術(shù)的飛速發(fā)展，使得電能的變換和控制日 臻完善。將逆變技術(shù)應(yīng)用在事故照明配電箱中，將會帶來意想不到的好處。首先，不用選擇 白熾燈，可同時選擇氣體放電等不同類型節(jié)能燈，節(jié)能效果顯著；再者，采用先進(jìn)的SPWM控 制技術(shù)，可在滿足光源技術(shù)指標(biāo)范圍內(nèi)適當(dāng)調(diào)壓，進(jìn)一部提高節(jié)能效果。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的在于提供一種以電力電子逆變技術(shù)為基礎(chǔ)的新型節(jié)能型事故照明 配電箱，主回路采用全控型開關(guān)器件(IGBT或P-M0SFET)及二極管，控制回路采用模擬控 制器、數(shù)字控制器或微機(jī)系統(tǒng)。運(yùn)用先進(jìn)的SPWM正弦脈寬調(diào)制技術(shù)，從根本上滿足了輸出 完美正弦波形的要求。本發(fā)明的目的是通過下述技術(shù)方案來實現(xiàn)的。本發(fā)明的節(jié)能型事故照明配電箱，包括配電箱體，其特征在于包括設(shè)在所述的配 電箱體內(nèi)的通過直流接觸器S2常開接點與直流電源相連接的升壓電路，與此升壓電路相 連接的逆變主回路，通過直流接觸器S3常閉接點與此逆變主回路相連接的事故照明饋出 回路，與所述的升壓電路相連接的PWM控制電路，與所述的逆變主回路相連接的SPWM控制 電路，由連接于交流接觸器Sl常開接點之前以及連接于直流接觸器S2常開接點之前的控 制回路所構(gòu)成的電源切換回路，所述的事故照明饋出回路與工作照明相連接。所述的升壓電路為BOOST升壓電路，由斬波管V，與此斬波管V相連接的續(xù)流二極 管D，與此續(xù)流二極管D相連接的電抗器L，與此電抗器L相連接的電容器C構(gòu)成，此電容器 C還與所述的斬波管V相連接而形成回路。所述的逆變電路為電壓型單相橋式逆變電路，此電壓型單相橋式逆變電路由4個全控型開關(guān)器件Vl、V2、V3、V4，4個續(xù)流二極管VD1、VD2、VD3、VD4所組成，所述的全控型開 關(guān)器件Vl與續(xù)流二極管VDl反并聯(lián)，全控型開關(guān)器件V2與續(xù)流二極管VD2反并聯(lián)，全控型 開關(guān)器件V3與續(xù)流二極管VD3反并聯(lián)，全控型開關(guān)器件V4與續(xù)流二極管VD4反并聯(lián)，然后 4組反并聯(lián)組件組成全橋接線。所述的升壓電路中的斬波管V采用IGBT或P-M0SFET。所述的逆變電路中的全控型開關(guān)器件V1、V2、V3、V4采用IGBT或P-MOSFET。所述的逆變主回路采用智能功率模塊IPM。所述的PWM控制電路由集成PWM控制器及與此集成PWM控制器相連接的光耦與驅(qū) 動電路所組成；所述的SPWM控制電路由8031微機(jī)系統(tǒng)及分別與此8031微機(jī)系統(tǒng)相連接的 光耦、驅(qū)動電路所組成。所述的電源切換電路包括交流電源切換電路和直流電源切換電路，此交流電源切 換電路由交流接觸器，通過接觸器S2與此交流接觸器相連接的繼電器KAV及與此交流接觸 器-繼電器KAV相并聯(lián)的紅色信號燈構(gòu)成，此直流電源切換電路由直流接觸器，通過接觸器 Sl與此交流接觸器相連接的繼電器KAV及與此交流接觸器-繼電器KAV相并聯(lián)的黃色信號 燈構(gòu)成。所述的饋出回路由一組并聯(lián)的微型斷路器構(gòu)成，可根據(jù)實際需要確定出線回路 數(shù)。按照本發(fā)明，以電纜或電線型式引入兩路220V或IlOV低壓電源，一路為交流電 源，另一路為直流電源。正常工作時為交流供電，當(dāng)交流電源事故斷電時，自動轉(zhuǎn)換為直流 供電，并通過逆變裝置產(chǎn)生交流電壓，為事故照明回路提供連續(xù)安全可靠的交流電源。電壓 型單相橋式逆變電路采用智能功率模塊IPM，它不僅把功率開關(guān)器件和驅(qū)動電路集成在一 起，而且還內(nèi)藏有過電壓和過熱等故障檢測電路，并可將檢測信號送到CPU或DSP作中斷 處理。它由高速低功耗的管芯和優(yōu)化的門極驅(qū)動電路以及快速保護(hù)電路構(gòu)成。即使發(fā)生負(fù) 載事故或使用不當(dāng)，也可以IPM自身不受破壞。SPWM控制回路發(fā)出正弦脈寬調(diào)制信號SPWM， 通過光耦驅(qū)動器，觸發(fā)全控型開關(guān)器件，使主電路按照一定的規(guī)律導(dǎo)通，產(chǎn)生SPWM正弦脈 寬調(diào)制電壓，向照明負(fù)載提供連續(xù)可調(diào)的交流電源。電壓型單相橋式逆變電路當(dāng)采用單極 或雙極性正弦脈寬調(diào)制時，電壓利用率降低了，即輸出電壓基波電壓有效值變?yōu)檩斎腚妷?有效值的0. 707倍，所以在逆變電路的前端增加BOOST升壓環(huán)節(jié)，以保證照明配電箱額定電 壓的輸出值。本發(fā)明的BOOST升壓環(huán)節(jié)實際上是一種升壓斬波器，對它的PWM控制是從主電路 電感的磁能平衡的原則出發(fā)，可導(dǎo)出公式Uo=Ui/(l-D)，其中Ui為輸入電壓，Uo為輸出電 壓，D為占空比。由于D彡1，所以Uo彡Ui。調(diào)節(jié)占空比D的大小，便可以使輸出電壓Uo升 高，從而彌補(bǔ)逆變電路由于采用SPWM正弦脈寬調(diào)壓控制帶來的電壓損失。SPWM控制法可由模擬電路和數(shù)字電路等硬件電路來實現(xiàn)，也可由微型計算機(jī)即硬 件與軟件相結(jié)合的方法來實現(xiàn)。連續(xù)安全可靠的交流電源為保安回路電源，正常時由市交流供電，故障時自動轉(zhuǎn) 為逆變電源供電。當(dāng)由逆變電源供電時，非保安回路負(fù)荷自動切除。本發(fā)明的優(yōu)點是1)設(shè)計選型簡單方便。當(dāng)設(shè)計采用了節(jié)能型事故照明配電箱 后，對照明光源的選擇沒有特殊的限制，可以任意選擇不同類型的光源。2)避免設(shè)計選型錯
4誤。采用常規(guī)的事故照明配電箱，由于故障時為直流供電，常因?qū)⒐?jié)能光源接入直流回路， 而造成不能正常點燃的設(shè)計錯誤。3)節(jié)約電能。采用節(jié)能型事故照明配電箱，可以選擇各 種類型的節(jié)能光源，而不必采用白熾燈。在滿足光源技術(shù)指標(biāo)范圍內(nèi)適當(dāng)調(diào)壓，可以進(jìn)一部 提高節(jié)能效果。


圖1為本發(fā)明的節(jié)能型事故照明配電箱電路原理框圖。圖2為本發(fā)明的電源切換及控制原理框圖。圖3為本發(fā)明的升壓電路、逆變主回路、PWM控制電路、SPWM控制電路原理圖。
具體實施例方式下面結(jié)合

本發(fā)明的具體實施方式
。如圖1所示，本發(fā)明的節(jié)能型事故照明配電箱，包括配電箱體，其特征在于包括 設(shè)在所述的配電箱體內(nèi)的通過直流接觸器S2常開接點與直流電源相連接的升壓電路，與 此升壓電路相連接的逆變主回路，通過直流接觸器S3常閉接點與此逆變主回路相連接的 事故照明饋出回路，與所述的升壓電路相連接的PWM控制電路，與所述的逆變主回路相連 接的SPWM控制電路，由連接于交流接觸器Sl常開接點之前以及連接于直流接觸器S2常 開接點之前的控制回路所構(gòu)成的電源切換回路，所述的事故照明饋出回路與工作照明相連 接。如圖3所示，所述的升壓電路為BOOST升壓電路，由斬波管V，與此斬波管V相連接 的續(xù)流二極管D，與此續(xù)流二極管D相連接的電抗器L，與此電抗器L相連接的電容器C構(gòu) 成，此電容器C還與所述的斬波管V相連接而形成回路。如圖3所示，所述的逆變電路為電壓型單相橋式逆變電路，此電壓型單相橋式 逆變電路由4個全控型開關(guān)器件V1、V2、V3、V4，4個續(xù)流二極管VD1、VD2、VD3、VD4所組成， 所述的全控型開關(guān)器件Vl與續(xù)流二極管VDl反并聯(lián)，全控型開關(guān)器件V2與續(xù)流二極管VD2 反并聯(lián)，全控型開關(guān)器件V3與續(xù)流二極管VD3反并聯(lián)，全控型開關(guān)器件V4與續(xù)流二極管 VD4反并聯(lián)，然后4組反并聯(lián)組件組成全橋接線。所述的升壓電路中的斬波管V采用IGBT或P-M0SFET。所述的逆變電路中的全控型開關(guān)器件VI、V2、V3、V4采用IGBT或P-M0SFET。所述的逆變主回路采用智能功率模塊IPM。如圖3所示，所述的PWM控制電路由集成PWM控制器及與此集成PWM控制器相連 接的光耦與驅(qū)動電路所組成；如圖3所示，所述的SPWM控制電路由8031微機(jī)系統(tǒng)及分別與 此8031微機(jī)系統(tǒng)相連接的光耦、驅(qū)動電路所組成。如圖2所示，所述的電源切換電路包括交流電源切換電路和直流電源切換電 路，此交流電源切換電路由交流接觸器，通過接觸器S2與此交流接觸器相連接的繼電器 KAV及與此交流接觸器-繼電器KAV相并聯(lián)的紅色信號燈構(gòu)成，此直流電源切換電路由直 流接觸器，通過接觸器Sl與此交流接觸器相連接的繼電器KAV及與此交流接觸器-繼電器 KAV相并聯(lián)的黃色信號燈構(gòu)成。所述的饋出回路由一組并聯(lián)的微型斷路器構(gòu)成，可根據(jù)實際需要確定出線回路
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本發(fā)明的節(jié)能型事故照明配電箱，包括配電箱體、電壓型單相橋式逆變電路及其 控制回路、電源切換回路、保護(hù)斷路器等，以電纜或電線型式引入兩路220V或IlOV低壓電 源，一路為交流電源，另一路為直流電源。正常工作時交流接觸器Sl常開接點及直流接觸 器S2常閉接點合，為交流供電，當(dāng)交流電源事故斷電時，Sl斷開、S3斷開，S2常開接點合， S2常閉接點斷開，自動轉(zhuǎn)換為直流供電，并通過逆變裝置產(chǎn)生交流電壓，為事故照明回路提 供連續(xù)安全可靠的交流電源。逆變裝置包括升壓環(huán)節(jié)、電壓型單相橋式逆變電路、以及相應(yīng) 的SPWM控制電路?？刂苹芈钒l(fā)出正弦脈寬調(diào)制信號，通過光耦驅(qū)動器，觸發(fā)全控型開關(guān)器 件，使主電路按照一定的規(guī)律導(dǎo)通，產(chǎn)生SPWM正弦脈寬調(diào)制電壓，向照明負(fù)載提供連續(xù)可 調(diào)的交流電源。本發(fā)明的優(yōu)點是
1)設(shè)計選型簡單方便。當(dāng)設(shè)計采用了節(jié)能型事故照明配電箱后，對照明光源的選擇沒 有特殊的限制，可以任意選擇不同類型的光源。2)避免設(shè)計選型錯誤。采用常規(guī)的事故照明配電箱，由于故障時為直流供電，常因 將節(jié)能光源接入直流回路，而造成不能正常點燃的設(shè)計錯誤。3)節(jié)約電能。采用節(jié)能型事故照明配電箱，可以選擇各種類型的節(jié)能光源，而不必 采用白熾燈。在滿足光源技術(shù)指標(biāo)范圍內(nèi)適當(dāng)調(diào)壓，可以進(jìn)一部提高節(jié)能效。
權(quán)利要求
一種節(jié)能型事故照明配電箱，包括配電箱體，其特征在于包括設(shè)在所述的配電箱體內(nèi)的通過直流接觸器S2常開接點與直流電源相連接的升壓電路，與此升壓電路相連接的逆變主回路，通過直流接觸器S3常閉接點與此逆變主回路相連接的事故照明饋出回路，與所述的升壓電路相連接的PWM控制電路，與所述的逆變主回路相連接的SPWM控制電路，由連接于交流接觸器S1常開接點之前以及連接于直流接觸器S2常開接點之前的控制回路所構(gòu)成的電源切換回路，所述的事故照明饋出回路與工作照明相連接。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的節(jié)能型事故照明配電箱，其特征在于所述的升壓電路為 BOOST升壓電路，由斬波管V，與此斬波管V相連接的續(xù)流二極管D，與此續(xù)流二極管D相連 接的電抗器L，與此電抗器L相連接的電容器C構(gòu)成，此電容器C還與所述的斬波管V相連 接而形成回路。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的節(jié)能型事故照明配電箱，其特征在于所述的逆變電路為電壓 型單相橋式逆變電路，此電壓型單相橋式逆變電路由4個全控型開關(guān)器件VI、V2、V3、V4，4 個續(xù)流二極管VD1、VD2、VD3、VD4所組成，所述的全控型開關(guān)器件Vl與續(xù)流二極管VDl反 并聯(lián)，全控型開關(guān)器件V2與續(xù)流二極管VD2反并聯(lián)，全控型開關(guān)器件V3與續(xù)流二極管VD3 反并聯(lián)，全控型開關(guān)器件V4與續(xù)流二極管VD4反并聯(lián)，然后4組反并聯(lián)組件組成全橋接線。
4.根據(jù)權(quán)利要求2所述的節(jié)能型事故照明配電箱，其特征在于所述的升壓電路中的斬 波管V采用IGBT或P-MOSFET。
5.根據(jù)權(quán)利要求3所述的節(jié)能型事故照明配電箱，其特征在于所述的逆變電路中的全 控型開關(guān)器件VI、V2、V3、V4采用IGBT或P-M0SFET。
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的節(jié)能型事故照明配電箱，其特征在于所述的逆變主回路采用 智能功率模塊IPM。
7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的節(jié)能型事故照明配電箱，其特征在于所述的PWM控制電路由 集成PWM控制器及與此集成PWM控制器相連接的光耦與驅(qū)動電路所組成。
8.根據(jù)權(quán)利要求1所述的節(jié)能型事故照明配電箱，其特征在于所述的SPWM控制電路由 8031微機(jī)系統(tǒng)及分別與此8031微機(jī)系統(tǒng)相連接的光耦、驅(qū)動電路所組成。
9.根據(jù)權(quán)利要求1所述的節(jié)能型事故照明配電箱，其特征在于所述的電源切換電路包 括交流電源切換電路和直流電源切換電路，此交流電源切換電路由交流接觸器，通過接觸 器S2與此交流接觸器相連接的繼電器KAV及與此交流接觸器-繼電器KAV相并聯(lián)的紅色 信號燈構(gòu)成，此直流電源切換電路由直流接觸器，通過接觸器Sl與此交流接觸器相連接的 繼電器KAV及與此交流接觸器-繼電器KAV相并聯(lián)的黃色信號燈構(gòu)成。
10.根據(jù)權(quán)利要求1所述的節(jié)能型事故照明配電箱，其特征在于所述的饋出回路由一 組并聯(lián)的微型斷路器構(gòu)成。
全文摘要
本發(fā)明屬于事故照明配電箱技術(shù)領(lǐng)域，尤其是一種節(jié)能型事故照明配電箱，適用于當(dāng)現(xiàn)場同時具有交流和直流兩種電源，而配電饋出只有交流電的情況。本發(fā)明采用了電壓型單相橋式逆變電路，使得配電饋出始終為交流得以實現(xiàn)。并輔以適當(dāng)?shù)目刂品椒ǎ鏟WM及SPWM調(diào)制技術(shù)，使輸出電壓的波形趨于正弦，并通過調(diào)控輸出電壓中基波電壓的大小，在合理的范圍內(nèi)進(jìn)行調(diào)壓，達(dá)到節(jié)能的目的。采用事故照明配電箱的優(yōu)點是照明光源形式選擇不受限制；在某一個區(qū)域內(nèi)可選擇同一種型式的照明燈具，使照明設(shè)計更加方便，裝修布置更加美觀；可同時選擇氣體放電等不同類型節(jié)能燈，節(jié)能效果顯著；適當(dāng)調(diào)壓可深度節(jié)能。
文檔編號H05B37/04GK101951722SQ20101050849
公開日2011年1月19日 申請日期2010年10月15日 優(yōu)先權(quán)日2010年10月15日
發(fā)明者關(guān)恒祝 申請人:中冶北方工程技術(shù)有限公司