CN103338554A - 无级差式照明节能调光装置 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种无级差式照明节能调光装置，包括电源输入端以及电源输出端，所述的电源输入端与电源输出端之间连接主电路；所述的主电路与控制电路相连接；所述的主电路与两个电源输入接触器串联并同时与另一个电源输入接触器并联；所述的控制电路连接有通讯模块、人机界面以及报警装置。采用本发明的优点是：（1）效率高，无机械部件和易损部件，安全可靠，装置寿命长；（2）采用了电力电子技术和电磁相结合，使得功率扩展容易实现；（3）无级差式调控，最大限度保障光源寿命；（4）智能化地进行调光节能，实现远程通讯调光节能。

Description

无级差式照明节能调光装置

技术领域

本发明涉及照明节能技术领域，尤其是一种无级差式照明节能调光装置。

背景技术

随着城市化进程的加快和社会文明进步，美化亮化城市不仅是各级政府造福一方的重要工程，更是关系到广大人民日益增长的物质、文化生活的需要。但照明用电现在已占到了全球总用电量的10％-20％，各国政府都纷纷制定了本国的绿色照明计划。所谓绿色照明就是在保证或提高照明质量的前提下节约用电，减少对不可再生资源的消耗和大气污染，以达到保护生态环境的目的。绿色照明工程的节能，不只是提高光源的效率，同时还要对照明系统中的每一个环节进行节能处理，以提高对能源的利用率。目前公开的照明节能产品及其特点有：

（1）、SCR可控硅控制产品：输出电压严重畸变，污染电网，产生干扰，无法满足电磁兼容要求，影响电力调度，同时只能适应感性灯光负载，对目前提倡的多元化照明和国家强制的电容补偿无法适应。

（2）、电磁自藕变压器固定抽头机械切换产品：体积大而笨重，工作时无法进行调压调光，节能率固定，照度无法控制，出现照度与需求倒置的现象。

（3）、电磁自藕变压器抽头SCR切换产品：体积大笨重，突变式调压调光，对城市道路照明的HID灯有灭灯现象，调光无法精确控制，由于多SCR开关切换时有共态导同，所以故障率高。

（4）、电磁自藕变压器无级碳刷切换产品：体积大笨重，机械碳刷部件在大电流时滑动，受到电火花的影响，寿命短、故障率高。

（5）、电磁感应变压器电机伺服无级碳刷调压调光产品：由伺服电机驱动碳刷进行变压器二次侧的抽头换接实现变压器变比调节从而改变输出电压，体积大笨重，效率低，噪音大。

（6）新型电力电子电源转换装置，该类装置技术含量高、易于实现智能化。一类是由AC-DC-AC的模式构成，类似于变频器的拓扑构成，但此类产品效率低，且难以适应电光源类负载复杂的阻抗特性，容易造成逆变桥的共态导通，导致炸机的严重事故。另一类是AC-AC的高频斩波变换模式构成，此类中IGBT模块为不对称结构，大功率扩展困难，且在照明功率较大的场合，其散热成为制约设备使用的关键因素，而难以克服。

发明内容

本发明要解决的技术问题是：提出一种无级差式照明节能调光装置，该装置把电力电子技术和电磁调控技术结合起来实现调光节能，具有安全可靠、效率高、调节平滑、大功率扩展容易、环保节能等优点。

本发明所采用的技术方案为：一种无级差式照明节能调光装置，包括电源输入端以及电源输出端，所述的电源输入端与电源输出端之间连接主电路；所述的主电路与控制电路相连接；所述的主电路与两个电源输入接触器串联并同时与另一个电源输入接触器并联；所述的控制电路连接有通讯模块、人机界面以及报警装置。

具体的说，本发明所述的控制电路包括温度检测电路、IGBT驱动电路、电流电压采样电路、整流滤波电路、A/D转换电路以及中央处理器电路，所述的各部分电路之间电连接；其中温度检测电路与IGBT驱动电路分别与主电路相连接；所述的电流电压采样电路连接主电路输出端；所述的中央处理器电路与温度检测电路、IGBT驱动电路以及A/D转换电路连接。所述的通讯模块、人机界面以及报警装置分别与控制电路中的中央处理器电路电连接。

本发明所述的主电路包括由四个IGBT（Q1、Q2、Q3、Q4）和四个快恢复二极管（D1、D2、D3、D4）组成的交-交变电路，以及由两个电容（C1、C2）和一个电感（L1）组成的滤波电路；其中第一IGBT（Q1）的发射极与第二IGBT（Q2）的发射极相接，第二IGBT（Q2）的集电极和第三IGBT（Q3）的集电极相接，第三IGBT（Q3）的发射极和第四IGBT（Q4）的发射极相接。第四IGBT（Q4）的集电极接零线，第一IGBT（Q1）的集电极通过第一接触器（K1）接到火线；四个快恢复二极管（D1、D2、D3、D4）分别反并联在四个IGBT（Q1、Q2、Q3、Q4）的集电极与发射极间；第一电容（C1）跨接在第一IGBT（Q1）和第四IGBT（Q4）的集电极，构成输入端的滤波电路；电感（L1）、第二电容（C2）组成输出端的滤波电路，电感（L1）的一端接第二IGBT（Q2）和第三IGBT（Q3）的集电极，电感（L1）的另一端与第二电容（C2）接连，第二电容（C2）的另一端接到零线；

主电路还包括耦合电感（L）；该耦合电感（L）的主线圈端和副线圈端是同名端，该耦合电感（L）的副线圈端子通过第三接触器（K3）接到该电力电子变功率电路中，并且接到电感（L1）、第二电容（C2）相连公共端上，耦合电感（L）的副线圈端子接到零线；该耦合电感（L）的主线圈端子接到火线，是装置的输入端，耦合电感（L）的主线圈端子作为整个装置的输出端，耦合电感L的主线圈两端再跨接第二接触器（K2）。

本发明的有益效果是：（1）效率高，无机械部件和易损部件，安全可靠，装置寿命长；（2）采用了电力电子技术和电磁相结合，使得功率扩展容易实现；（3）无级差式调控，最大限度保障光源寿命；（4）智能化地进行调光节能，实现远程通讯调光节能。

附图说明

下面结合附图和实施例对本发明进一步说明。

图1是本发明的优选实施例的结构框图；

图2是控制电路的电路原理图；

图3是主电路的电路原理图。

具体实施方式

现在结合附图和优选实施例对本发明作进一步详细的说明。这些附图均为简化的示意图，仅以示意方式说明本发明的基本结构，因此其仅显示与本发明有关的构成。

如图1所示的一种无级差式照明节能调光装置，包括电源输入端以及电源输出端，所述的电源输入端与电源输出端之间连接主电路；所述的主电路与控制电路相连接；所述的主电路与两个电源输入接触器串联并同时与另一个电源输入接触器并联；所述的控制电路连接有通讯模块、人机界面以及报警装置。

如图2所示，本发明所述的控制电路包括温度检测电路、IGBT驱动电路、电流电压采样电路、整流滤波电路、A/D转换电路以及中央处理器电路，所述的各部分电路之间电连接；其中温度检测电路与IGBT驱动电路分别与主电路相连接；所述的电流电压采样电路连接主电路输出端；所述的中央处理器电路与温度检测电路、IGBT驱动电路以及A/D转换电路连接。所述的通讯模块、人机界面以及报警装置分别与控制电路中的中央处理器电路电连接。

如图3所示，本发明所述的主电路包括由四个IGBT（Q1、Q2、Q3、Q4）和四个快恢复二极管（D1、D2、D3、D4）组成的交-交变电路，以及由两个电容（C1、C2）和一个电感（L1）组成的滤波电路；其中第一IGBT（Q1）的发射极与第二IGBT（Q2）的发射极相接，第二IGBT（Q2）的集电极和第三IGBT（Q3）的集电极相接，第三IGBT（Q3）的发射极和第四IGBT（Q4）的发射极相接。第四IGBT（Q4）的集电极接零线，第一IGBT（Q1）的集电极通过第一接触器（K1）接到火线；四个快恢复二极管（D1、D2、D3、D4）分别反并联在四个IGBT（Q1、Q2、Q3、Q4）的集电极与发射极间；第一电容（C1）跨接在第一IGBT（Q1）和第四IGBT（Q4）的集电极，构成输入端的滤波电路；电感（L1）、第二电容（C2）组成输出端的滤波电路，电感（L1）的一端接第二IGBT（Q2）和第三IGBT（Q3）的集电极，电感（L1）的另一端与第二电容（C2）接连，第二电容（C2）的另一端接到零线；

主电路还包括耦合电感（L）；该耦合电感（L）的主线圈端和副线圈端是同名端，该耦合电感（L）的副线圈端子通过第三接触器（K3）接到该电力电子变功率电路中，并且接到电感（L1）、第二电容（C2）相连公共端上，耦合电感（L）的副线圈端子接到零线；该耦合电感（L）的主线圈端子接到火线，是装置的输入端，耦合电感（L）的主线圈端子作为整个装置的输出端，耦合电感L的主线圈两端再跨接第二接触器（K2）。

检测保护模块实现过压与欠压保护，过流与欠流保护，超温保护。检测保护模块实时检测主电路的电压、电流、温度信息，经过整流、滤波和A/D转换后传输给中央处理器；中央处理器的工作流程为：如果电压电流处于正常工作区间，中央处理器通过比较实际电压值和软件设定的电压值来调节PWM信号的占空比，稳定或调整电压输出值，直到满足设置要求；如果电压电流出现异常，则按照电流电压保护策略进行异常处理。电压电流异常包括过压与欠压，过流与欠流。相应的保护策略包括有：当出现过压过流异常（一般工作电压

超过额定电压20%，例如单相电压超过265伏，电流超过额定电流值时则为出现过压过流异常），控制电路发出信号使K2闭合，K1和K3也处在闭合状态，装置暂时退出节能状态，等待电压电流恢复正常值后，装置重新投入节能；当出现欠压欠流异常（工作电压低于额定电压80%，工作电流低于额定电流2%），控制电路发出信号使K2闭合，K1和K3断开，不再自动重新投入节能。

温度检测模块检测到温度异常，按照温度保护策略也进入异常处理：即装置工作温度超过45度，则启动风扇进行强制散热，温度超过80度，控制电路发出信号使K2闭合，K1和K3也处在闭合状态，设备暂时退出节能状态，等待温度恢复到60度以下，装置重新投入节能。

上述流程通过常规的技术编制成控制程序，事先存储在中央处理器中。

通信模块和人机交互界面可供远程和现场设置参数、调节功率、查询信息。

以上说明书中描述的只是本发明的具体实施方式，各种举例说明不对本发明的实质内容构成限制，所属技术领域的普通技术人员在阅读了说明书后可以对以前所述的具体实施方式做修改或变形，而不背离发明的实质和范围。

Claims (4)

1.一种无级差式照明节能调光装置，其特征在于：包括电源输入端以及电源输出端，所述的电源输入端与电源输出端之间连接主电路；所述的主电路与控制电路相连接；所述的主电路与两个电源输入接触器串联并同时与另一个电源输入接触器并联；所述的控制电路连接有通讯模块、人机界面以及报警装置。

2.如权利要求1所述的无级差式照明节能调光装置，其特征在于：所述的控制电路包括温度检测电路、IGBT驱动电路、电流电压采样电路、整流滤波电路、A/D转换电路以及中央处理器电路，所述的各部分电路之间电连接；其中温度检测电路与IGBT驱动电路分别与主电路相连接；所述的电流电压采样电路连接主电路输出端；所述的中央处理器电路与温度检测电路、IGBT驱动电路以及A/D转换电路连接。

3.如权利要求1所述的无级差式照明节能调光装置，其特征在于：所述的通讯模块、人机界面以及报警装置分别与控制电路中的中央处理器电路电连接。

4.如权利要求1所述的无级差式照明节能调光装置，其特征在于：所述的主电路包括由四个IGBT（Q1、Q2、Q3、Q4）和四个快恢复二极管（D1、D2、D3、D4）组成的交-交变电路，以及由两个电容（C1、C2）和一个电感（L1）组成的滤波电路；其中第一IGBT（Q1）的发射极与第二IGBT（Q2）的发射极相接，第二IGBT（Q2）的集电极和第三IGBT（Q3）的集电极相接，第三IGBT（Q3）的发射极和第四IGBT（Q4）的发射极相接。第四IGBT（Q4）的集电极接零线，第一IGBT（Q1）的集电极通过第一接触器（K1）接到火线；四个快恢复二极管（D1、D2、D3、D4）分别反并联在四个IGBT（Q1、Q2、Q3、Q4）的集电极与发射极间；第一电容（C1）跨接在第一IGBT（Q1）和第四IGBT（Q4）的集电极，构成输入端的滤波电路；电感（L1）、第二电容（C2）组成输出端的滤波电路，电感（L1）的一端接第二IGBT（Q2）和第三IGBT（Q3）的集电极，电感（L1）的另一端与第二电容（C2）接连，第二电容（C2）的另一端接到零线；

主电路还包括耦合电感（L）；该耦合电感（L）的主线圈端和副线圈端是同名端，该耦合电感（L）的副线圈端子通过第三接触器（K3）接到该电力电子变功率电路中，并且接到电感（L1）、第二电容（C2）相连公共端上，耦合电感（L）的副线圈端子接到零线；该耦合电感（L）的主线圈端子接到火线，是装置的输入端，耦合电感（L）的主线圈端子作为整个装置的输出端，耦合电感L的主线圈两端再跨接第二接触器（K2）。

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