CN104955224A - 供电控制系统及方法 - Google Patents

Abstract

本发明的供电控制系统包括受控设备、波形控制单元以及电力侦测及控制单元，供电电压给受控设备供电的同时，被波形控制单元改变波形形成控制信号，电力侦测及控制单元接收并解析上述控制信号以输出一控制命令，并依靠所述控制命令控制所述受控设备。基于上述供电控制系统，本发明还提供一种供电控制方法，可以作为智能调光系统从而实现开灯、关灯、调光和调节色温的远程遥控。本发明的技术方案满足了智能灯具系统的远程遥控要求、提高可靠性、降低了成本，具有良好的经济效益，减少了材料消耗的同时也具有环保价值。

Description

供电控制系统及方法

技术领域

本发明涉及供电领域，尤其涉及一种供电控制系统及方法。

背景技术

在交流灯具应用中，现有的调光模式包括可控硅调光、无线通讯调光以及开关调光三种方式。现有的上述调光控制系统均含有一个调光控制器和一个调光接收模块。

可控硅调光方式采用斩波的方式来改变电网的有效输出电压来调光；开关调光方式通过现有电力开关的切换动作来发送调光指令；而无线通讯调光方式通过在调光控制器中增加无线发射单元，灯具中增加无线接收单元，采用传统的无线通信协议(ZigBee、WIFI、Bluetooth等)实现调光功能。

其中可控硅调光方案优点有：支持灯具亮度调节；线路工程改造成本低以及可实现灯具的无级亮度调节。其缺点在于调光兼容性差且不同调光器调光效果不一样；另外，调光过程对电网存在一定程度的污染。

无线通讯调光方案优点包括：可无级调光以及可组网、可单灯控制。其缺点在于控制复杂、实现成本高且控制信号容易受干扰。

开关调光方案优点有控制简单且成本低廉其缺点在于调光过程存在灭灯现象，难以做到多组灯具同步调光。

综上所述，现有的三种方式在现有的调光方式普遍存在着通讯距离短，实现成本高、调光兼容性差等缺点。

发明内容

为改进现有技术中多种调光方案的缺陷，本发明提供一种供电控制系统，包括

受控设备，通过一供电电压提供电力；

波形控制单元，用于接收所述供电电压并改变所述供电电压的波形，以形成控制信号；以及

电力侦测及控制单元，用于接收并解析所述控制信号以输出一控制命令，并依靠所述控制命令控制所述受控设备。

可选的，所述受控设备为灯具，所述控制命令用于控制所述灯具的开启、关闭、亮度调节或色温调节。

可选的，所述控制信号为数字信号、模拟信号或二者的组合。

可选的，所述波形控制单元包括

波形改变单元，用于接收所述供电电压并改变所述供电电压的波形；

相位电路，用于侦测所述波形改变单元改变后的波形并形成相位信号；以及

第一控制单元，用于根据所述相位信号改变所述供电电压的波形以形成控制信号。

可选的，所述相位电路包括采样电路和过零判断电路，通过对改变波形后的供电电压进行采样和过零判断，以形成所述相位信号。

可选的，所述波形改变单元为半导体开关，通过所述半导体开关的开合动作改变所述供电电压的波形。

可选的，所述半导体开关为MOS或IGBT器件。

可选的，所述电力侦测及控制单元包括

波形检测单元，用于接收并检测所述控制信号的波形；

波形处理单元，用于对比检测到的控制信号波形与一约定协议，以及

第二控制单元，用于根据上述对比结果形成所述控制命令。

可选的，所述控制信号的波形为正弦波，所述波形检测单元将所述正弦波转化为方波并传给所述波形处理单元。

可选的，所述约定协议通过波形的时间间隔表示。

可选的，所述控制命令为通用电压信号或PWM信号。

本发明还提供一种供电控制方法，包括

一供电电压为一受控设备提供电力；同时，波形控制单元接收所述供电电压并改变所述供电电压的波形，以形成控制信号；

电力侦测及控制单元接收并解析所述控制信号以输出一控制命令，并依靠所述控制命令控制所述受控设备。

本发明的供电控制系统包括受控设备、波形控制单元以及电力侦测及控制单元，供电电压给受控设备供电的同时，被波形控制单元改变波形形成控制信号，电力侦测及控制单元接收并解析上述控制信号以输出一控制命令，并依靠所述控制命令控制所述受控设备。基于上述供电控制系统，本发明还提供一种供电控制方法，可以作为智能调光系统从而实现开灯、关灯、调光和调节色温的远程遥控。本发明的技术方案满足了智能灯具系统的远程遥控要求、提高可靠性、降低了成本，具有良好的经济效益，减少了材料消耗的同时也具有环保价值。

附图说明

图1为本发明一实施例所述供电控制系统的结构示意图

图2为本发明一实施例所述供电控制系统中波形控制单元的结构示意图；

图3为本发明一实施例所述供电控制系统中电力侦测及控制单元的结构示意图；

图4为本发明一实施例所述供电控制系统中波形控制单元将正弦波调去掉一个周期内的上半轴波形或下半轴波形后的波形图；

图5为本发明一实施例所述供电控制系统中波形检测单元将丢掉半轴的正弦波转化为方波后的波形图；

图6为本发明一实施例所述供电控制系统中不同控制命令的波形图；

图7为本发明一实施例所述供电控制方法的流程图。

具体实施方式

以下结合附图和具体实施例对本发明作进一步详细说明。根据下面说明和权利要求书，本发明的优点和特征将更清楚。需说明的是，附图均采用非常简化的形式且均使用非精准的比率，仅用以方便、明晰地辅助说明本发明实施例的目的。

如图1所示，本发明提供一种供电控制系统，包括

受控设备10，通过一供电电压提供电力；

波形控制单元30，用于接收所述供电电压并改变所述供电电压的波形，以形成控制信号；以及

电力侦测及控制单元20，用于接收并解析所述控制信号以输出一控制命令，并依靠所述控制命令控制所述受控设备10。

在本实施例中，供电模块100连接所述波形控制单元30，其用于提供供电电压。波形控制单元30连接电力侦测及控制单元20，电力侦测及控制单元20连接至受控设备10。在此结构中，供电电压通过波形控制单元30和电力侦测及控制单元20后，为所述受控设备10提供电力；同时，供电电压经过波形控制单元30改变波形形成控制信号，并由电力侦测及控制单元20接收并解析所述控制信号以输出一控制命令，依靠所述控制命令控制所述受控设备10。

优选方案中，受控设备10具体为灯具，所述控制命令用于控制所述灯具的开启、关闭、亮度调节或色温调节。电力侦测及控制单元20和受控设备10集成于一个结构中，形成一个可控灯具结构。如图1所示，本实施例中上述可控灯具结构有多个，均连接于波形控制单元30。

在交流供电的灯具系统中，供电模块100可提供正常工作电压为220Vac的正弦波，受控设备10(灯具)由于多采用储能装置进行电力驱动，供电电压在一定程度的波动(如±20％)下仍能正常工作。220Vac的正弦波丢失10mS的半波仍不影响设备的正常工作。

波形控制单元30包括波形改变单元，用于接收所述供电电压并改变所述供电电压的波形；相位电路，用于侦测所述波形改变单元改变后的波形并形成相位信号；以及第一控制单元，用于根据所述相位信号改变所述供电电压的波形以形成控制信号。

优选的波形控制单元30内部结构图如图2所示，在本实施例中，所述第一控制单元为MCU36。波形控制单元30(原开关面板位置)的波形改变单元为半导体开关(Q管31)，通过Q管31的开合动作改变所述供电电压的波形。优选的，所述Q管31为MOS或IGBT器件。相位电路包括采样电路32和过零判断电路33，通过对改变波形后的供电电压进行采样和过零判断，以形成所述相位信号。具体方法是，通过控制Q管31的动作，对通过波形控制单元30的供电电压做波形转换。波形控制单元30内部的相位电路同步侦测供电电压波形，捕捉供电电压的过零点，同时MCU31侦测按键电路37信号，等待按键电路37的处理命令。

除了上述Q管31、采样电路32、过零判断电路33之外，波形控制单元30还包括驱动电路34，连接所述Q管31和MCU36之间，用于驱动所述Q管31；以及辅助电源35，用于为所述MCU36供电。

如图3所示，供电控制系统的电力侦测及控制单元20包括波形检测单元21，用于接收并检测所述控制信号的波形；波形处理单元22，用于对比检测到的控制信号波形与一约定协议；以及第二控制单元，用于根据上述对比结果形成所述控制命令。在本实施例中，电力侦测及控制单元20的第二控制单元为MCU23，电力侦测及控制单元20还包括辅助电源24，用于为所述MCU23供电。优选的，所述MCU23输出的控制命令为通用电压信号或PWM信号，在本实施例中为0V-10V调光控制信号或PWM调光控制信号。

本实施例中，所述波形控制单元30输出的控制信号的波形为正弦波，所述波形检测单元21将所述正弦波转化为方波并传给所述波形处理单元22。具体的过程是，电力侦测与控制单元20进行命令处理时，波形控制单元30的MCU36根据相位电路的信号将供电电压的正弦波调去掉正弦波一个周期内(频率50hz，周期20mS)的上半轴波形或是下半轴波形(10mS)。如图4所示，去掉了半轴波形的正弦波由交流供电线路传送到灯具端的电力侦测及控制单元20，电力侦测及控制单元20内的波形检测电路21对正弦波的上半轴与下半轴作检测。未做波形变换时候电力线传送完整的正弦波形，波形检测电路21输出的是20mS完整的方波；当丢掉半轴的波形被波形检测电路21检测到后，波形检测单元21将所述丢掉半轴的正弦波转化为方波并传给所述波形处理单元22，如图5所示，电路输出则为不完成的方波。同时，此波形被发送给电力侦测及控制单元20的MCU23，以作为控制命令。

电力侦测及控制单元20通过实时侦测供电电压的手段，将供电线路波形变化情况通过波形检测单元21的半波检测电路得到方波丢失的变化并输出控制信号波形，并通过波形处理单元22对比检测到的控制信号波形与一约定协议，解析出供电线路中控制命令的内容，并转成通用信号，例如0-10V(如0V关灯命令，10V为开灯命令)，或PWM(如占空比为0时，为关灯命令，占空比为100％时为开灯命令)信号，以形成控制命令，并予以执行开灯、关灯、调光或调节色温命令，从而实现开灯、关灯、调光和调节色温的远程遥控。

优选的，如图6所示，可以以100ms的时间间隔作为一个控制命令，也可以其他时间间隔作为其他控制命令，如100ms的时间间隔作为开灯命令，200ms的时间间隔作为关灯命令，300ms的时间间隔为调光命令，400ms的时间间隔为调节色温命令。图6中仅示出100ms-300ms的控制命令。

本发明的通信信号可为模拟方式、数字方式或二者的组合等。通信信号可为时间间隔编码、计数编码、正负半波编码或三者的组合。信号传输的方式不只限于灯具的应用，其他用电网供电的场合均可应用，如室内家用电器的控制，户外交流供电的智能设备等。

本发明中信号传递命令的内容不仅仅限于开关灯、调光和调色温的场合。即0-10V或PWM的命令信息不仅为0-10V(0V关灯命令，10V为开灯命令)，或PWM(如占空比为0时，为关灯命令，占空比为100％时为开灯命令)，也可以其他的方式进行组合成调光和调色温的命令。

如图7所示，本发明还提供一种供电控制方法，包括

一供电电压为一受控设备提供电力；同时，波形控制单元接收所述供电电压并改变所述供电电压的波形，以形成控制信号；

电力侦测及控制单元接收并解析所述控制信号以输出一控制命令，并依靠所述控制命令控制所述受控设备。

上述供电控制方法即为本发明的供电控制系统的工作过程，具体供电控制方法的实现过程在前述对供电控制系统的描述中已有详细的记载，此处不再赘述。

本发明的供电控制系统可以作为智能调光系统，其包括波形控制单元30，接受市电并改变供电电压波形；电力侦测及控制单元20，接受波形控制单元30的命令，依照既定的通信协议格式，将命令转换成模拟或数字信号并输出。通过波形控制单元30改变电网供电电压波形，并利用电力侦测及控制单元20实时侦测输入电压波形的手段，解析出供电线路中控制命令的内容并予以执行，从而实现开灯、关灯、调光和调节色温的远程遥控。

首先这个方案能够将开灯、关灯、调光的遥控命令准确传递到每个受控设备(灯具)。其次无需做线路改造，替换开关现有面板与灯具就可以，大幅降低了工程改造成本。对于新老灯具、可调光和非调光灯具都可以兼容使用，应用范围扩宽。本发明的技术方案满足了智能灯具系统的远程遥控要求、提高可靠性、降低了成本，具有良好的经济效益。减少了材料消耗，也具有环保价值。

显然，本领域的技术人员可以对发明进行各种改动和变型而不脱离本发明的精神和范围。这样，倘若本发明的这些修改和变型属于本发明权利要求及其等同技术的范围之内，则本发明也意图包括这些改动和变型在内。

Claims (12)

1.一种供电控制系统，其特征在于，包括

受控设备，通过一供电电压提供电力；

波形控制单元，用于接收所述供电电压并改变所述供电电压的波形，以形成控制信号；以及

电力侦测及控制单元，用于接收并解析所述控制信号以输出一控制命令，并依靠所述控制命令控制所述受控设备。

2.如权利要求1所述的供电控制系统，其特征在于，所述受控设备为灯具，所述控制命令用于控制所述灯具的开启、关闭、亮度调节或色温调节。

3.如权利要求1所述的供电控制系统，其特征在于，所述控制信号为数字信号、模拟信号或二者的组合。

4.如权利要求1所述的供电控制系统，其特征在于，所述波形控制单元包括

波形改变单元，用于接收所述供电电压并改变所述供电电压的波形；

相位电路，用于侦测所述波形改变单元改变后的波形并形成相位信号；以及

第一控制单元，用于根据所述相位信号改变所述供电电压的波形以形成控制信号。

5.如权利要求4所述的供电控制系统，其特征在于，所述相位电路包括采样电路和过零判断电路，通过对改变波形后的供电电压进行采样和过零判断，以形成所述相位信号。

6.如权利要求4所述的供电控制系统，其特征在于，所述波形改变单元为半导体开关，通过所述半导体开关的开合动作改变所述供电电压的波形。

7.如权利要求6所述的供电控制系统，其特征在于，所述半导体开关为MOS或IGBT器件。

8.如权利要求1所述的供电控制系统，其特征在于，所述电力侦测及控制单元包括

波形检测单元，用于接收并检测所述控制信号的波形；

波形处理单元，用于对比检测到的控制信号波形与一约定协议，以及

第二控制单元，用于根据上述对比结果形成所述控制命令。

9.如权利要求8所述的供电控制系统，其特征在于，所述控制信号的波形为正弦波，所述波形检测单元将所述正弦波转化为方波并传给所述波形处理单元。

10.如权利要求8所述的供电控制系统，其特征在于，所述约定协议通过波形的时间间隔表示。

11.如权利要求1所述的供电控制系统，其特征在于，所述控制命令为通用电压信号或PWM信号。

12.一种供电控制方法，其特征在于，包括

一供电电压为一受控设备提供电力，同时，波形控制单元接收所述供电电压并改变所述供电电压的波形，以形成控制信号；

电力侦测及控制单元接收并解析所述控制信号以输出一控制命令，并依靠所述控制命令控制所述受控设备。