CN103997832B - 用于道路照明控制的有载调压控制电路及其控制方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种用于道路照明控制的有载调压控制电路及其控制方法，包括绕组和交流连接端及负载，交流连接端具有L端和N端，绕组具有一个次级线圈和若干个初级线圈，次级线圈N1具有抽头A1和抽头A2，抽头A1连接L端，负载两端分别连接抽头A2和N端，初级线圈的抽头通过开关控制电路分别与N端，开关控制电路为含有若干个开关的组合电路，通过开关控制电路选择连接的初级线圈的数量及串并联结构，从而改变调压的大小及精度。本发明可以实现常压、升压、降压、并联四种不同状态的运行工作状态，体积及成本都大为降低，不存在供电不连续的问题，提高的供电的可靠性。

Description

用于道路照明控制的有载调压控制电路及其控制方法

技术领域

本发明涉及电路变压技术领域，尤其是指一种用于道路照明控制的有载调压控制电路及其控制方法。

背景技术

传统的变压器主要分为隔离变压器和自耦变压器两大类。

隔离变压器的初级线圈和次级线圈是分开绕制的，虽然都是装在同一铁芯上，但彼此之间是绝缘的，初级线圈和次级线圈只有磁的耦合，没有电的联系。但是，由于变压器初级线圈从电源吸收的功率，全部是由两个线圈之间的电磁感应传送到负荷去的，所以在变压器容量相同时，隔离变压器耗费材料多，体积大，成本高，但其有载调压可以采用中性点调压等多种调压方式，调压简单。

自耦变压器只有一个线圈，次级的出线是从原线圈抽头而来，因此初、次级线圈除了有磁的、还有直接的电的联系。自耦变压器的传送功率一部分是电磁感应传送，另一部分是通过电路直接传送的。因此在变压器容量相同时，自耦变压器线圈容量比隔离变压器小，变压器所用的硅钢片和导线数量也相应减少，所以体积小，成本比较低，但其有载调压只能采用线端调压。

对于道路照明控制而言，由于道路照明多采用高压气体放电灯，其负载需保证供电连续性，否则会造成灯灭等一系列问题。如果采用自耦变压器进行调压，存在无法保证供电连续性的问题，比如切换抽头时会有瞬间断电情况；如果采用隔离变压器进行调压，那么随着负载的增加其体积和成本将会成倍增长，不利于生产及安装。

发明内容

为了解决道路照明控制中采用自耦变压器进行调压则无法保证供电连续性、采用隔离变压器进行调压则体积和成本大而不利于生产及安装的问题，提出了一种用于道路照明控制的有载调压控制电路及其控制方法，负载功率传送主要由电路直接承担，可以实现常压、升压、降压、并联四种不同状态的运行工作状态，体积及成本都大为降低，不存在供电不连续的问题，提高的供电的可靠性。

本发明所采用的技术方案是：一种用于道路照明控制的有载调压控制电路，包括绕组和交流连接端及负载，所述的交流连接端具有L端和N端，所述的绕组具有一个次级线圈和若干个初级线圈，所述次级线圈N1具有抽头A1和抽头A2，抽头A1连接L端，负载两端分别连接抽头A2和N端，所述初级线圈的抽头通过开关控制电路分别与N端连接，所述的开关控制电路为含有若干个开关的组合电路，开关控制电路用于控制常压、升压、降压、并联四种不同状态下的初级线圈的数量及串并联结构。

本发明的负载功率传送主要由电路直接承担，变压器只起间接调节作用，因此即使对于较大的负载变压器的线圈容量也很小，因此体积及成本都大为降低，同时由于负载功率由电网直接获得，所以不存在供电不连续的问题，提高的供电的可靠性。开关控制电路通过初级线圈的数量及串并联结构的选择可以实现常压、升压、降压、并联四种不同状态的运行工作状态。

作为优选，所述的初级线圈有三个，分别为初级线圈N2、初级线圈N3和初级线圈N4，初级线圈N2具有抽头B1和抽头B2，初级线圈N3具有抽头C1和抽头C2，初级线圈N4具有抽头D1和抽头D2。

作为优选，所述的开关控制电路包括开关K1、开关K2、开关K3、开关K4、开关K5、开关K6、开关K11、开关K12、开关K13、开关K14、开关K21、开关K22、开关K23、开关K24，抽头A2通过开关K1连接抽头D1，抽头A2通过开关K2连接抽头C1，抽头A2通过开关K3连接抽头B1，抽头A2通过开关K4连接抽头D2，抽头A2通过开关K5连接抽头C2，抽头A2通过开关K6连接抽头B2，抽头B1通过开关K11连接到N端，抽头B2通过开关K21和开关K22连接抽头C1，开关K21和开关K22的连接节点通过开关K12连接到N端，抽头C2通过开关K23和开关K24连接抽头D1，开关K23和开关K24的连接节点通过开关K13连接到N端，抽头D2通过开关14连接到N端。

一种如上所述的用于道路照明控制的有载调压控制电路的控制方法，通过开关控制电路选择连接的初级线圈的数量及串并联结构，从而改变调压的大小及精度：

（1）当常压运行时，只将次级线圈N1连入电路，此时次级线圈N1相当于一个匝数很少的电感，影响忽略不计；

（2）当需要降压运行时，电流从各初级线圈的与次级线圈抽头A1为同名端的抽头进入，开关控制电路控制初级线圈串联接入电路的数量，改变降压的大小；

（3） 当需要升压运行时，电流从各初级线圈的与次级线圈抽头A1为异名端的抽头进入，开关控制电路控制初级线圈串联接入电路的数量，改变升压的大小；

（4）当并联运行时，开关控制电路控制初级线圈并联接入电路的数量。

作为优选，当初级线圈三个且分别为初级线圈N2、初级线圈N3和初级线圈N4时，所述的步骤（2）分为以下情形：

开关K1、K14连通，仅有初级线圈N4接入电路；

开关K2、K23、K13连通，仅有初级线圈N3接入电路；

开关K3、K21、K12连通，仅有初级线圈N2接入电路；

开关K2、K23、K24、K14连通，初级线圈N3和初级线圈N4串联接入电路；

开关K3、K21、K23、K23、K13连通，初级线圈N2和初级线圈N3串联接入电路；

开关K3、K21、K23、K24、K14连通，初级线圈N2、初级线圈N3和初级线圈N4串联接入电路。

作为优选，当初级线圈三个且分别为初级线圈N2、初级线圈N3和初级线圈N4时，所述的步骤（3）分为以下情形：

开关K4、K24、K13连通，仅有初级线圈N4接入电路；

开关K5、K22、K12连通，仅有初级线圈N3接入电路；

开关K6、K11连通，仅有初级线圈N2接入电路；

开关K4、K24、K23、K22、K12连通，初级线圈N3和初级线圈N4串联接入电路；

开关K5、K22、K21、K11连通，初级线圈N2和初级线圈N3串联接入电路；

开关K4、K24、K23、K22、K21、K11连通，初级线圈N2、初级线圈N3和初级线圈N4串联接入电路。

作为优选，当初级线圈三个且分别为初级线圈N2、初级线圈N3和初级线圈N4时，所述的步骤（4）分为以下情形：

开关K2、K23、K13、K3、K21、K12连通，初级线圈N2和初级线圈N3并联接入电路，电流从各初级线圈的与次级线圈抽头A1为同名端的抽头进入；

开关K1、K14、K3、K21、K12连通，初级线圈N2初级线圈N4并联接入电路，电流从各初级线圈的与次级线圈抽头A1为同名端的抽头进入；

开关K1、K14、K2、K23、K13连通，初级线圈N3和初级线圈N4并联接入电路，电流从各初级线圈的与次级线圈抽头A1为同名端的抽头进入；

开关K1、K14、K2、K23、K13、K3、K21、K12连通，初级线圈N2、初级线圈N3和初级线圈N4并联接入电路，电流从各初级线圈的与次级线圈抽头A1为同名端的抽头进入；

开关K6、K11、K5、K22、K12连通，初级线圈N2、初级线圈N3并联接入电路；

开关K6、K11、K4、K24、K13连通，初级线圈N2、初级线圈N4并联接入电路；

开关K4、K24、K13、K5、K22、K12连通，初级线圈N3和初级线圈N4并联接入电路；

开关K4、K24、K13、K5、K22、K12、K6、K11连通，初级线圈N2、初级线圈N3和初级线圈N4并联接入电路，电流从各初级线圈的与次级线圈抽头A1为异名端的抽头进入。

本发明的有益效果是：可以实现常压、升压、降压、并联四种不同状态的运行工作状态，体积及成本都大为降低，不存在供电不连续的问题，提高的供电的可靠性。

附图说明

图1是本发明的一种电路结构示意图。

具体实施方式

下面结合附图和实施例对本发明作进一步的详细说明。

如图1所示，一种用于道路照明控制的有载调压控制电路，包括绕组和交流连接端及负载RL，交流连接端具有L端（火线端）和N端（零线端）。绕组的次级只有一个次级线圈，即次级线圈N1，次级线圈N1具有抽头A1和抽头A2，抽头A1连接L端，负载RL两端分别连接抽头A2和N端，；绕组的初级有三个初级线圈，即初级线圈N2、初级线圈N3、初级线圈N4，初级线圈N2具有抽头B1和抽头B2，初级线圈N3具有抽头C1和抽头C2，初级线圈N4具有抽头D1和抽头D2，初级线圈的抽头通过开关控制电路分别与N端。根据绕组的连接方式不同，原边副边的匝数比不同，通过改变匝数从而改变调压的大小及精度。次级串联在负载回路中，其端电压随原边匝数变化而变化，从而起到对线路的调压作用。

开关控制电路包括开关K1、开关K2、开关K3、开关K4、开关K5、开关K6、开关K11、开关K12、开关K13、开关K14、开关K21、开关K22、开关K23、开关K24，抽头A2通过开关K1连接抽头D1，抽头A2通过开关K2连接抽头C1，抽头A2通过开关K3连接抽头B1，抽头A2通过开关K4连接抽头D2，抽头A2通过开关K5连接抽头C2，抽头A2通过开关K6连接抽头B2，抽头B1通过开关K11连接到N端，抽头B2通过开关K21和开关K22连接抽头C1，开关K21和开关K22的连接节点通过开关K12连接到N端，抽头C2通过开关K23和开关K24连接抽头D1，开关K23和开关K24的连接节点通过开关K13连接到N端，抽头D2通过开关14连接到N端。开关控制电路用于控制常压、升压、降压、并联四种不同状态下的初级线圈的数量及串并联结构。

本发明的负载所需的功率全部通过电路传输，变压器所需的容量=（次级绕组额定电压/负载额定电压）×负载功率，较传统变压器大为减少（不到传统变压器的20%），其体积和成本也相应减少许多。同时不存在供电不连续等问题，满足道路照明负载的可靠性需求。

本方案中，当需串联绕组匝数较少时，由于此时流过绕组的电流较大，通过控制开关可将多余绕组与其并联，通过这种方式可以减小绕制时所需导线截面积，进而减小变压器的体积。

当常压运行时，只将N1接入电路，此时N1相当于一个小电感存在于电路中，由于N1匝数很少，其影响可以忽略不计。

当需要降压的时候，N2、N3、N4根据需要连计入其中的一个或多个，其中抽头A1、抽头B1、抽头C1、抽头D1为一组同名端，电流从抽头A1、抽头B1、抽头C1、抽头D1输入，起降压作用，通过控制开关K1~K3选择串联绕组的数量，可以改变降压的大小，起电压调节作用。开关K1、K14连通，仅有初级线圈N4接入电路；开关K2、K23、K13连通，仅有初级线圈N3接入电路；开关K3、K21、K12连通，仅有初级线圈N2接入电路；开关K2、K23、K24、K14连通，初级线圈N3和初级线圈N4串联接入电路；开关K3、K21、K23、K23、K13连通，初级线圈N2和初级线圈N3串联接入电路；开关K3、K21、K23、K24、K14连通，初级线圈N2、初级线圈N3和初级线圈N4串联接入电路。

当需要升压的时候，抽头B2、抽头C2、抽头D2与抽头A1互为异名端，电流从抽头B2、抽头C2、抽头D2及抽头D1流入，起升压作用，通过控制开关K4~K6选择串联绕组的数量，改变升压的大小，起到电压调节作用。开关K4、K24、K13连通，仅有初级线圈N4接入电路；开关K5、K22、K12连通，仅有初级线圈N3接入电路；开关K6、K11连通，仅有初级线圈N2接入电路；开关K4、K24、K23、K22、K12连通，初级线圈N3和初级线圈N4串联接入电路；开关K5、K22、K21、K11连通，初级线圈N2和初级线圈N3串联接入电路；开关K4、K24、K23、K22、K21、K11连通，初级线圈N2、初级线圈N3和初级线圈N4串联接入电路。

当并联运行时，通过控制K1~K3或者K4~K6将N2、N3、N4中的两个或三个并联运行并调节并联绕组的数量，以满足较大电流情况下的使用。开关K2、K23、K13、K3、K21、K12连通，初级线圈N2和初级线圈N3并联接入电路，电流从各初级线圈的与次级线圈抽头A1为同名端的抽头进入；开关K1、K14、K3、K21、K12连通，初级线圈N2初级线圈N4并联接入电路，电流从各初级线圈的与次级线圈抽头A1为同名端的抽头进入；开关K1、K14、K2、K23、K13连通，初级线圈N3和初级线圈N4并联接入电路，电流从各初级线圈的与次级线圈抽头A1为同名端的抽头进入；开关K1、K14、K2、K23、K13、K3、K21、K12连通，初级线圈N2、初级线圈N3和初级线圈N4并联接入电路，电流从各初级线圈的与次级线圈抽头A1为同名端的抽头进入；开关K6、K11、K5、K22、K12连通，初级线圈N2、初级线圈N3并联接入电路；开关K6、K11、K4、K24、K13连通，初级线圈N2、初级线圈N4并联接入电路；开关K4、K24、K13、K5、K22、K12连通，初级线圈N3和初级线圈N4并联接入电路；开关K4、K24、K13、K5、K22、K12、K6、K11连通，初级线圈N2、初级线圈N3和初级线圈N4并联接入电路，电流从各初级线圈的与次级线圈抽头A1为异名端的抽头进入。

本实施例仅说明了只有三个初级线圈的情形，但本发明不限于三个初级线圈，四个或更多个初级线圈同样适用于本发明。

以上实施例仅为说明本发明的技术思想，不能以此限定本发明的保护范围，凡是按照本发明提出的技术思想，在技术方案基础上所做的任何改动，均落入本发明的保护范围之内。

Claims (5)

1.一种用于道路照明控制的有载调压控制电路，包括绕组和交流连接端及负载，其特征在于：所述的交流连接端具有L端和N端，所述的绕组具有一个次级线圈和若干个初级线圈，所述次级线圈N1具有抽头A1和抽头A2，抽头A1连接L端，负载两端分别连接抽头A2和N端，所述初级线圈的抽头通过开关控制电路与N端连接，所述的开关控制电路为含有若干个开关的组合电路，开关控制电路用于控制常压、升压、降压、并联四种不同状态下的初级线圈的数量及串并联结构；

所述的初级线圈有三个，分别为初级线圈N2、初级线圈N3和初级线圈N4，初级线圈N2具有抽头B1和抽头B2，初级线圈N3具有抽头C1和抽头C2，初级线圈N4具有抽头D1和抽头D2；

所述的开关控制电路包括开关K1、开关K2、开关K3、开关K4、开关K5、开关K6、开关K11、开关K12、开关K13、开关K14、开关K21、开关K22、开关K23、开关K24，抽头A2通过开关K1连接抽头D1，抽头A2通过开关K2连接抽头C1，抽头A2通过开关K3连接抽头B1，抽头A2通过开关K4连接抽头D2，抽头A2通过开关K5连接抽头C2，抽头A2通过开关K6连接抽头B2，抽头B1通过开关K11连接到N端，抽头B2通过开关K21和开关K22连接抽头C1，开关K21和开关K22的连接节点通过开关K12连接到N端，抽头C2通过开关K23和开关K24连接抽头D1，开关K23和开关K24的连接节点通过开关K13连接到N端，抽头D2通过开关14连接到N端。

2.一种根据权利要求1所述的用于道路照明控制的有载调压控制电路的控制方法，其特征在于：通过开关控制电路选择连接的初级线圈的数量及串并联结构，从而改变调压的大小及精度：

(1)当常压运行时，只将次级线圈N1连入电路，此时次级线圈N1相当于一个匝数很少的电感，影响忽略不计；

(2)当需要降压运行时，电流从各初级线圈的与次级线圈抽头A1为同名端的抽头进入，开关控制电路控制初级线圈串联接入电路的数量，改变降压的大小；

(3)当需要升压运行时，电流从各初级线圈的与次级线圈抽头A1为异名端的抽头进入，开关控制电路控制初级线圈串联接入电路的数量，改变升压的大小；

(4)当并联运行时，开关控制电路控制初级线圈并联接入电路的数量。

3.根据权利要求2所述的用于道路照明控制的有载调压控制电路的控制方法，其特征在于：当初级线圈三个且分别为初级线圈N2、初级线圈N3和初级线圈N4时，所述的步骤(2)分为以下情形：

开关K1、K14连通，仅有初级线圈N4接入电路；

开关K2、K23、K13连通，仅有初级线圈N3接入电路；

开关K3、K21、K12连通，仅有初级线圈N2接入电路；

开关K2、K23、K24、K14连通，初级线圈N3和初级线圈N4串联接入电路；

开关K3、K21、K22、K23、K13连通，初级线圈N2和初级线圈N3串联接入电路；

开关K3、K21、K22、K23、K24、K14连通，初级线圈N2、初级线圈N3和初级线圈N4串联接入电路。

4.根据权利要求2所述的用于道路照明控制的有载调压控制电路的控制方法，其特征在于：当初级线圈三个且分别为初级线圈N2、初级线圈N3和初级线圈N4时，所述的步骤(3)分为以下情形：

开关K4、K24、K13连通，仅有初级线圈N4接入电路；

开关K5、K22、K12连通，仅有初级线圈N3接入电路；

开关K6、K11连通，仅有初级线圈N2接入电路；

开关K4、K24、K23、K22、K12连通，初级线圈N3和初级线圈N4串联接入电路；

开关K5、K22、K21、K11连通，初级线圈N2和初级线圈N3串联接入电路；开关K4、K24、K23、K22、K21、K11连通，初级线圈N2、初级线圈N3和初级线圈N4串联接入电路。

5.根据权利要求2所述的用于道路照明控制的有载调压控制电路的控制方法，其特征在于：当初级线圈三个且分别为初级线圈N2、初级线圈N3和初级线圈N4时，所述的步骤(4)分为以下情形：开关K2、K23、K13、K3、K21、K12连通，初级线圈N2和初级线圈N3并联接入电路，电流从各初级线圈的与次级线圈抽头A1为同名端的抽头进入；开关K1、K14、K3、K21、K12连通，初级线圈N2初级线圈N4并联接入电路，电流从各初级线圈的与次级线圈抽头A1为同名端的抽头进入；开关K1、K14、K2、K23、K13连通，初级线圈N3和初级线圈N4并联接入电路，电流从各初级线圈的与次级线圈抽头A1为同名端的抽头进入；开关K1、K14、K2、K23、K13、K3、K21、K12连通，初级线圈N2、初级线圈N3和初级线圈N4并联接入电路，电流从各初级线圈的与次级线圈抽头

A1为同名端的抽头进入；开关K6、K11、K5、K22、K12连通，初级线圈N2、初级线圈N3并联接入电路；开关K6、K11、K4、K24、K13连通，初级线圈N2、初级线圈N4并联接入电路；开关K4、K24、K13、K5、K22、K12连通，初级线圈N3和初级线圈N4并联接入电路；开关K4、K24、K13、K5、K22、K12、K6、K11连通，初级线圈N2、初级线圈N3和初级线圈N4并联接入电路，电流从各初级线圈的与次级线圈抽头A1为异名端的抽头进入。