CN103002647A - 一种智能电子镇流器 - Google Patents

Abstract

本发明实施例公开了一种智能电子镇流器，包括：控制器、电源电路、信号检测单元、半桥逆变电路、第一启辉控制镇流电路和第二启辉控制镇流电路，其中：电源电路的输入端连接到外部电源，输出端通过信号检测单元连接到半桥逆变电路的输入端；半桥逆变电路包括第一输出端和第二输出端，第一输出端连接到第一启辉控制镇流电路的输入端，第二输出端连接到第二启辉控制镇流电路的输入端；控制器的输入端连接到信号检测电路的输出端，输出端连接到所述半桥逆变电路。本发明实施例的电子镇流器，包括至少两路启辉控制镇流电流，可以同时启辉控制多个照明灯。

Description

一种智能电子镇流器

技术领域

本发明涉及一种智能电子镇流器。

背景技术

目前，高压钠灯以其高光效、长寿命、低耗电、透雾能力强等优点已越来越广泛的应用于市政道路、高速公路、园林、码头、观光景灯、体育广场、游乐场所、广告灯箱等公共照明环境。

对于主干道和人行道的照明应用场合，主干道和人行道的路灯照明通常采用两个独立的照明系统，这样不仅在施工安装上带来不便，而且成本费用也比较高，大大限制和阻碍了路灯照明的使用和推广。而且目前所配套使用的路灯镇流器，不管是传统的电感式钠灯镇流器还是正在普及的电子式镇流器，都存在着不能一个镇流器同时控制主干道和人行道两盏灯的缺陷，而且一个镇流器同时控制两盏灯还面临着其中至少一个灯因为镇流器的安装位置的原因造成的长距离启辉的问题。

因此，现有技术存在缺陷，需要进行改进。

发明内容

本发明的目的之一是提供一种能同时控制两盏灯的智能电子镇流器。

本发明的目的之一是提供一种能克服长距离启辉的问题的智能电子镇流器。

本发明实施例公开的技术方案包括：

一种智能电子镇流器，其特征在于，包括：控制器、电源电路、信号检测单元、半桥逆变电路、第一启辉控制镇流电路和第二启辉控制镇流电路，其中：所述电源电路的输入端连接到外部电源，所述电源电路的输出端通过所述信号检测单元连接到所述半桥逆变电路的输入端；所述半桥逆变电路包括第一输出端和第二输出端，所述第一输出端连接到所述第一启辉控制镇流电路的输入端，所述第二输出端连接到所述第二启辉控制镇流电路的输入端；所述控制器的输入端连接到所述信号检测电路的输出端，所述控制器的输出端连接到所述半桥逆变电路。

进一步地，还包括功率因数校正电路，所述功率因数校正电路连接在所述电源电路和所述信号检测单元之间。

进一步地，还包括驱动控制电路，所述驱动控制电路的输入端连接到所述控制器，所述驱动控制电路的输出端连接到所述半桥逆变电路。

进一步地，所述控制器包括启辉判断模块和输出控制模块；所述启辉判断模块根据所述信号检测单元检测到的电信号进行启辉判断，当启辉正常时，所述输出控制模块发出正常工作控制信号，当启辉异常时，所述输出控制模块发出异常启辉控制信号，控制所述半桥逆变电路进行多次启辉操作。

进一步地，所述控制器计数启辉的次数，当所述启辉的次数达到预设的最大次数时，所述输出控制模块关闭输出。

进一步地，所述控制器实时根据所述信号检测单元检测到的电信号计算照明灯消耗的功率值并与预设的功率值比较，并根据比较结果改变所述半桥逆变电路的逆变频率。

进一步地，所述第一启辉控制镇流电路和所述第二启辉控制镇流电路包括启辉控制单元和高频电子镇流单元，所述高频电子镇流单元连接到所述启辉控制单元上。

进一步地，所述启辉控制单元为升压变压器，所述高频电子镇流单元为高频镇流电感，所述高频镇流电感连接在所述升压变压器的副边输出侧。

本发明实施例的电子镇流器，包括至少两路启辉控制镇流电流，可以同时启辉控制多个照明灯，可以进行多次启辉，如果多次启辉没有启辉成功，镇流器默认灯管异常，关闭输出，自动进入保护状态。这样，保证该智能电子镇流器不会因为启辉问题而造成损坏，极大的提高了智能路灯节能电子镇流器的使用寿命。并且，正常工作以后，控制器可以实时检测和计算当前灯具消耗的功率值并和单片机预设的功率值比较，通过改变逆变频率的方法，改变镇流电感的电抗阻值，达到稳定功率的目标，保证镇流器不会因为配套灯管本身的差异和老化等原因造成功率偏差，极大的提高了照明系统的稳定性和一致性，有效的延长了智能路灯节能电子镇流器的使用寿命。

本发明的实施例中，智能电子镇流器采用升压启辉的方式，两路启辉电压都达到了五千伏以上，特别适合长距离启辉。

附图说明

图1是本发明的一个实施例的智能电子镇流器的框图示意图；

图2是本发明的另一个实施例的智能电子镇流器的框图示意图；

图3是本发明的一个实施例的半桥逆变电路的一部分(即只显示了一个输出端)工作的示意图。

具体实施方式

如图1所示，本发明的一个实施例中，一种智能电子镇流器1包括电源电路10、信号检测电路70、半桥逆变电路20、第一启辉控制镇流电路30、第二启辉控制镇流电路40和控制器50。

电源电路10的输入端可以连接到外部电源，电源电路10的输出端可以通过信号检测单元70连接到半桥逆变电路20的输入端。本发明的实施例中，电源电路用于把输入的220伏工频交流电转换成脉动的直流电。因此，本发明的实施例中，电源电路10可以是任何适于将工频交流电转换成脉动的直流电的电路，例如，一个实施例中，电源电路10可以包括单相不控整流桥电路和与之并联的滤波电容。

半桥逆变电路20包括第一输出端和第二输出端，第一输出端连接到第一启辉控制镇流电路30的输入端，第二输出端连接到第二启辉控制镇流电路40的输入端。

如图1所示，第一启辉控制镇流电路30的输出端连接到第一照明灯，第二启辉控制镇流电路40的输出端连接到第二照明灯。

控制器50的输入端连接到信号检测单元70的输出端，控制器50的输出端连接到半桥逆变电路20。

信号检测单元70检测电源电路10输出的电信号(例如，电压、电流等等)，并且将检测到的电信号输送到控制器50。控制器50根据这些电信号判断该智能电子镇流器的工作状态，例如，判断智能电子镇流器的启辉状态，即判断是否启辉成功等等。然后根据智能电子镇流器的工作状态，生成相应的控制信号并发送到半桥逆变电路20，该控制信号控制半桥逆变电路20的工作，从而控制该智能电子镇流器的启辉操作。

例如，控制器50根据信号检测单元70检测到的电信号判断是否启辉成功，确保镇流器启辉正常，否则控制器50控制关闭输出，进入保护状态，确保镇流器的安全。控制器50控制信号检测单元70实时检测和计算当前照明灯消耗的功率值并和控制器50中预设的功率值比较，根据比较结果改变半桥逆变电路20的逆变频率，通过这样的方法，改变高频电子镇流单元(例如，镇流电感)的电抗阻值，达到稳定功率的目的。当到了控制器50的下一个时间段时，通过调节逆变电路的输出频率，实现对照明灯电流的调节，达到控制照明灯电流节能、调光的目的，最终实现节能。

例如，一个实施例中，控制器50可以包括启辉判断模块和输出控制模块，该输出控制模块可以包括恒定功率控制模块和PWM调光模块。启辉判断模块根据信号检测单元70检测到的电信号进行启辉判断。当启辉正常时，输出控制模块发出正常工作控制信号；当出现启辉异常时，输出控制模块发出异常启辉控制信号，控制器50进入多次启辉状态，即控制半桥逆变电路20进行多次启辉操作；当出现多次启辉不成功时，输出控制模块关闭输出，进入异常保护状态。输出控制模块同时受恒定功率控制模块与PWM调光模块相结合的模式控制，当受恒定功率控制模块控制时，灯具的消耗功率被控制在程序设定的最大值；当受PWM调光模块控制时，按照程序设定的要求改变逆变频率，达到节能调光的目的。控制器50中还可以与电流互感器相连，并可以连接指示灯，便于根据工作人员操作。

本发明的实施例中，控制器50可以预设多次启辉的最大次数，并且计数启辉的次数。当启辉的次数达到该最大次数时，控制器50的输出控制模块控制关闭输出，进入异常保护状态。

本发明的实施例中，该信号检测电路70也可以是集成在电源电路10中，属于电源电路10的一部分。

本发明的实施例中，控制器50可以是任何适合的能够执行预定功能的器件，例如单片机、可编程逻辑器件(例如现场可编程门阵列(FPGA)、复杂可编程逻辑器件(CPLD)等等)或者专用集成电路(ASIC)等等。

本发明的实施例中，半桥逆变单元20用于在第一输出端和第二输出端分别输出的高频方波电压，该高频方波电压分别经过第一启辉控制镇流电路30和第二启辉控制镇流电路40产生启辉电压，并且在成功启辉后分别经过该第一启辉控制镇流电路30和第二启辉控制镇流电路40为分别连接到第一启辉控制镇流电路30和第二启辉控制镇流电路40的第一照明灯和第二照明灯提供稳定工作的工作电流。

例如，一个实施例中，半桥逆变电路20的一部分(即只显示了一个输出端)工作的示意图如图3所示。控制器50(例如，单片机控制单元)发出驱动信号到半桥逆变电路20，半桥逆变电路20根据该驱动信号产生高频方波电压，该高频方波电压被提供到第一启辉控制镇流电路30或第二启辉控制镇流电路40的点火启辉电路中以启动启辉操作或者为第一照明灯或第二照明灯供电。

本发明的实施例中，第一启辉控制镇流电路30和第二启辉控制镇流电路40用于分别对第一照明灯和第二照明灯进行启辉操作和供电。本发明的实施例中，第一启辉控制镇流电路30和第二启辉控制镇流电路40可以是任何适于进行启辉操作并且对第一照明灯和第二照明灯进行供电的电路。例如，一个实施例中，第一启辉控制镇流电路30和第二启辉控制镇流电路40可以包括启辉控制单元和高频电子镇流单元，该高频电子镇流单元连接到启辉控制单元上。在开机(即打开照明灯的开关开始给照明灯供电以使照明灯开始发光照明)瞬间，第一启辉控制镇流电路30和/或第二启辉控制镇流电路40的启辉控制单元产生启辉高压，执行启辉功能；启辉成功后，第一启辉控制镇流电路30和/或第二启辉控制镇流电路40的高频电子镇流单元接收半桥逆变电路20输出的高频方波电压并给第一照明灯和/或第二照明灯提供稳定工作的工作电流。

本发明的实施例中，启辉控制单元可以是任何适合进行启辉操作的电路或单元。类似地，高频电子镇流单元可以是任何适合执行镇流功能的电路或单元。例如，一个实施例中，启辉控制单元可以是升压变压器，这样，当如上文所述开机时，升压变压器产生在第一启辉控制镇流电路30和/或第二启辉控制镇流电路40中产生起辉高压，适合长距离起辉；高频电子镇流单元可以是高频镇流电感，该高频镇流电感串联到第一照明灯或者第二照明灯，并且连接在升压变压器的副边输出侧。

如图2所示，本发明另一个实施例中，在上述实施例的基础上，智能电子镇流器1还包括功率因数校正电路60。功率因数校正电路60连接在电源电路10和信号检测单元70之间。该功率因数校正电路60校正经电源电路10输入的脉动的直流电，使其平均值基本上按输入电压的正弦波形变化，使得输入电流的功率因数可以达到0.99以上，输入电流的总谐波失真THD在3％～10％之间。本是实施例中，信号检测单元70检测经功率因数校正电路60校正之后的输入电流的相关电信号。

如图2所示，本发明另一个实施例中，在上述实施例的基础上，智能电子镇流器1还包括驱动控制电路80。驱动控制电路80的输入端连接到控制器50，该驱动控制电路80的输出端连接到半桥逆变电路20。驱动控制电路80把接收到的控制器50的PWM信号转换成半桥逆变电路20的驱动信号。

本发明的实施例中，该驱动控制电路80可以是单独设置，也可以是设置在半桥逆变电路20中，即属于半桥逆变电路20的一部分。

本发明的一个实施例中，该智能电子镇流器的工作过程可以是如下所示：交流电源经过电源电路10后得到脉动的直流电，此直流电经过功率因数校正电流60后，得到高功率因数的直流电，该直流电经过由控制器50驱动的半桥逆变电路20产生两路独立的启辉电压将两个照明灯启辉，并由高频电子镇流单元提供照明灯稳定的工作电流。信号检测单元70在每次启辉后通过检测功率因数校正电路60之后的直流母线电压，送控制器50判断是否启辉成功，确保镇流器启辉正常，如果启辉不正常，则控制器50自动关闭输出，进入保护状态，确保镇流器的安全。如果启辉正常，控制器50产生两路PWM信号经PWM驱动芯片转换成功率PWM驱动信号驱动半桥逆变电路20中的功率MOSFET管的栅极该半桥逆变电路20的中点输出的高频方波电压经过第一启辉控制镇流电路30和/或第二启辉控制镇流电路40的高频电子镇流单元(例如，高频镇流电感)为第一照明灯和/或第二照明灯供电。

控制器50实时检测和计算当前照明灯消耗的功率值并和控制器50中预设的功率值比较，通过改变逆变频率的方法，改变镇流电感的电抗阻值，达到稳定功率的目标。当到了控制器50设置的下一个时间段时，通过调节逆变器输出频率，实现对照明灯的电流的调节，达到控制照明灯电流节能、调光的目的，最终实现节能。

本发明的实施例的智能电子镇流器中，包括至少两路启辉控制镇流电流，可以同时启辉控制多个照明灯。

本发明的实施例的智能电子镇流器可以进行多次启辉，全自动控制，无须人工干预。例如，智能电子镇流器加电后，产生两路启辉高压后，30秒内控制器自动检测直流母线电流，判断照明灯灯管是否启辉成功，如果灯管启辉成功，镇流器进入正常工作状态；如果启辉发生异常(只要有一路不能正常启辉)，控制器自动关闭输出，5分钟后进行第2次启辉，控制器继续检测直流母线电流进行第2次启辉判断；如此循环3次，3次以后如果还没有启辉成功，镇流器默认灯管异常，关闭输出，自动进入保护状态。这样，保证该智能电子镇流器不会因为启辉问题而造成损坏，极大的提高了智能路灯节能电子镇流器的使用寿命。

本发明的实施例中，智能电子镇流器加电，正常工作以后，控制器可以实时检测和计算当前灯具消耗的功率值并和单片机预设的功率值比较，通过改变逆变频率的方法，改变镇流电感的电抗阻值，达到稳定功率的目标，保证镇流器不会因为配套灯管本身的差异和老化等原因造成功率偏差，极大的提高了照明系统的稳定性和一致性，有效的延长了智能路灯节能电子镇流器的使用寿命。

本发明的实施例中，智能电子镇流器采用升压启辉的方式，两路启辉电压都达到了五千伏以上，特别适合长距离启辉。

本发明的实施例中，智能电子镇流器工作到半夜以后，路上行人稀少，程序可根据设定时间自动进行调光控制，降低功率消耗，经测试，本发明的实施例的智能电子镇流器可以实现节电50％以上。

以上通过具体的实施例对本发明进行了说明，但本发明并不限于这些具体的实施例。本领域技术人员应该明白，还可以对本发明做各种修改、等同替换、变化等等，这些变换只要未背离本发明的精神，都应在本发明的保护范围之内。此外，以上多处所述的“一个实施例”表示不同的实施例，当然也可以将其全部或部分结合在一个实施例中。

Claims (8)

1.一种智能电子镇流器，其特征在于，包括：控制器、电源电路、信号检测单元、半桥逆变电路、第一启辉控制镇流电路和第二启辉控制镇流电路，其中：

所述电源电路的输入端连接到外部电源，所述电源电路的输出端通过所述信号检测单元连接到所述半桥逆变电路的输入端；

所述半桥逆变电路包括第一输出端和第二输出端，所述第一输出端连接到所述第一启辉控制镇流电路的输入端，所述第二输出端连接到所述第二启辉控制镇流电路的输入端；

所述控制器的输入端连接到所述信号检测电路的输出端，所述控制器的输出端连接到所述半桥逆变电路。

2.如权利要求1所述的智能电子镇流器，其特征在于：还包括功率因数校正电路，所述功率因数校正电路连接在所述电源电路和所述信号检测单元之间。

3.如权利要求1所述的智能电子镇流器，其特征在于：还包括驱动控制电路，所述驱动控制电路的输入端连接到所述控制器，所述驱动控制电路的输出端连接到所述半桥逆变电路。

4.如权利要求1所述的智能电子镇流器，其特征在于：所述控制器包括启辉判断模块和输出控制模块；所述启辉判断模块根据所述信号检测单元检测到的电信号进行启辉判断，当启辉正常时，所述输出控制模块发出正常工作控制信号，当启辉异常时，所述输出控制模块发出异常启辉控制信号，控制所述半桥逆变电路进行多次启辉操作。

5.如权利要求4所述的智能电子镇流器，其特征在于：所述控制器计数启辉的次数，当所述启辉的次数达到预设的最大次数时，所述输出控制模块关闭输出。

6.如权利要求1所述的智能电子镇流器，其特征在于：所述控制器实时根据所述信号检测单元检测到的电信号计算照明灯消耗的功率值并与预设的功率值比较，并根据比较结果改变所述半桥逆变电路的逆变频率，使得所述消耗的功率维持在所述预设的功率值。

7.如权利要求1所述的智能电子镇流器，其特征在于：所述第一启辉控制镇流电路和所述第二启辉控制镇流电路包括启辉控制单元和高频电子镇流单元，所述高频电子镇流单元连接到所述启辉控制单元上。

8.如权利要求7所述的智能电子镇流器，其特征在于：所述启辉控制单元为升压变压器，所述高频电子镇流单元为高频镇流电感，所述高频镇流电感连接在所述升压变压器的副边输出侧。

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