CN106132042A - 一种控制装置及控制系统 - Google Patents

Abstract

本发明实施例涉及一种自动控制技术，尤其涉及一种控制装置及控制系统。包括转换单元，将接收的电能转化为第一预定电能输出；控制器，预设有一标准信号，用以接收第一预定电能，根据第一预定电能和标准信号结合第一反馈信号形成匹配负载的第二预定电能输出或关断控制器；其中，控制器包括电流采集单元，用以采集第二预定电能中的电流信号，根据电流信号形成第一反馈信号。电流采集单元实时采集高压钠灯支路的电流信号并反馈控制装置，当高压钠灯支路出现过流、过载、断路等异常状态时，控制装置根据电流采集单元的电流反馈信号关断控制器，对出现故障的高压钠灯做单独保护处理，提高每个高压钠灯支路的独立性，避免高压钠灯出现不可逆损毁。

Description

一种控制装置及控制系统

技术领域

本发明实施例涉及一种自动控制技术，尤其涉及一种控制装置及控制系统。

背景技术

高压钠灯具有发光效率高、耗电少、寿命长、透雾能力强和不锈蚀等优点而被广泛应用于道路、高速公路、机场、码头、船坞、车站、广场、街道交汇处、工矿企业、公园、庭院照明及植物栽培。

现有的高压钠灯通常采用电感式镇流器启动，电感式镇流器由电感线圈和矽钢片回路制成非封闭状，而专门留有很小间隙，使磁场处于非饱和状态，从而起到稳定电流的作用。如图1所示，现有的高压钠灯的电路结构示意图，高压钠灯组由若干个高压钠灯、触发器、整流器并联形成，高压钠灯100通电启动之后，高压钠灯100内的电弧管两端电极之间产生电弧，由于电弧的高温作用使管内的液态钠气、汞气受热蒸发形成汞蒸气和钠蒸气，阴极发射的电子在向阳极运动过程中，撞击放电物质的原子，使其获得能量产生电离或激发，然后由激发态回复到基态；或由电离态变为激发态，再回到基态无限循环，此时多余的能量以光辐射的形式释放产生光。

但是现有技术存在以下缺陷：当任意一个高压钠灯出现异常工作状态时，无法单独对发生故障的高压钠灯做断电保护处理，另外远程控制端也无法及时获取故障，进而导致高压钠灯持续处于异常工作状态下运行，容易使高压钠灯发生不可逆毁损。毁损后的高压钠灯不能继续照明，在特殊场合(例如高速公路上)下可能会造成较重大的事故。

发明内容

针对现有技术的不足，本发明提供一种控制装置及控制系统，应用高压钠灯电网中，于电网中任意高压钠灯出现故障的状态下，可对出现故障的高压钠灯单独实施断电保护处理，避免高压钠灯出现不可逆毁损。

本发明提供的技术方案是：

一方面，本发明提供一种控制装置，其中，包括，

转换单元，将接收的电能转化为第一预定电能输出；

控制器，预设有一标准信号，用以接收所述第一预定电能，根据所述第一预定电能和所述标准信号结合第一反馈信号形成匹配负载的第二预定电能输出或关断所述控制器；

其中，所述控制器包括电流采集单元，用以采集所述第二预定电能中的电流信号，根据所述电流信号形成所述第一反馈信号。

优选地，上述的控制装置，其中，所述控制器还包括电压采集单元，用以采集所述第二预定电能中的电压信号，根据所述电压信号形成所述第二反馈信号。

优选地，上述的控制装置，其中，所述控制器还包括温度采集单元，用以采集所述控制器当前的工作温度，并根据所述工作温度形成所述第三反馈信号输出；

所述控制器判断所述第三反馈信号是否匹配一温度阈值范围，于所述第三反馈信号不匹配所述温度阈值范围的状态下关断所述控制器。

优选地，上述的控制装置，其中，所述转换单元包括PFC模块，所述PFC模块用以将对所述电能做升压处理以形成所述第一预定电能。

优选地，上述的控制装置，其中，所述控制器还包括SPWM模块，所述SPWM模块用以将所述第一预定电能转换为所述第二预定电能输出。

本申请再提供一种控制系统，其中，包括至少上述任一所述的控制装置，每个所述控制装置通过一个通讯单元连接一远程控制端；所述控制装置设置有正常工作模式和远程控制模式，

所述控制装置工作于正常模式状态下，所述控制装置根据预制的标准信号、第一反馈信号及接收的第一预定电能形成匹配负载的第二预定电能输出或关断所述控制装置；

所述控制装置工作于远程控制模式状态下，所述控制装置根据接收的远程控制指令及接收的所述第一预定电能形成所述第二预定电能输出或关断所述控制装置。

优选地，上述的控制系统，其中，还包括信号采集装置，连接于所述通讯单元与所述控制装置之间，用以采集所述控制装置当前的工作状态，并形成一采集信号通过所述通讯单元传输至所述远程控制端，

所述远程控制端根据所述采集信号形成所述远程控制指令。

优选地，上述的控制系统，其中，每个所述控制装置还包括电流互感器和电压互感器，

所述电流互感器用以采集每个所述控制装置当前的电流信号并输出至所述远程控制端内置的计量单元，

所述电压互感器用以采集每个所述控制装置当前的电压信号并输出至所述计量单元，

计量单元根据所述电流信号及所述电压信号计算所述控制装置当前的工作参数，并将所述工作参数、所述电流信号、所述电压信号通过所述远程控制端显示。

优选地，上述的控制系统，其中，所述远程控制端还包括一判断单元，用以接收与每个所述控制装置匹配所述电流信号及所述电压信号，对所述电流信号及所述电压信号做判断处理，并形成一判断结果通过所述远程终端显示。

优选地，上述的控制系统，其中，所述远程控制端还包括存储单元，用以接收并存储所述工作参数、所述电流信号、所述电压信号。

本发明中，在每个高压钠灯支路上设置一控制装置，控制装置内置有闭环反馈单元，该闭环反馈单元可为电流采集单元，电流采集单元实时采集高压钠灯支路的电流信号并反馈控制装置的输入端，当高压钠灯支路出现过流、过载、断路等异常状态时，控制装置根据电流采集单元的电流反馈信号关断控制器，相当于关断了高压钠灯的电流信号，对出现故障的高压钠灯做单独保护处理，提高每个高压钠灯支路的独立性，避免高压钠灯出现不可逆损毁。另外在维修时候，可单独关断出现故障的高压钠灯支路即可实现维修操作，不影响其他高压钠灯支路的工作，提高了电网整体的工作效率。

附图说明

图1现有的高压钠灯组的电路结构示意图；

图2是本发明实施例中一种控制装置的结构示意图；

图3是本发明实施例中一种基于控制装置的高压钠灯组的结构示意图；

图4是本发明实施例中一种控制装置的结构示意图；

图5是本发明实施例中一种控制系统的结构示意图。

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。可以理解的是，此处所描述的具体实施例仅仅用于解释本发明，而非对本发明的限定。另外还需要说明的是，为了便于描述，附图中仅示出了与本发明相关的部分而非全部结构。

现有技术中，若干个高压钠灯100之间相互并联，由电源提供电能，当其中任意一个高压钠灯100发生故障时，没有较明显体现该故障的方式，例如高压钠灯100处于过流状态下运行，其余高压钠灯100均处于工作状态，进而导致高压钠灯100故障初期处于隐性状态，随着时间的推迟，隐性故障转为显性故障(故障具有明显的表现形式)时，高压钠灯100或许已经发生了不可逆损毁。

实施例一

如图2所示，本发明提供一种控制装置的结构示意图，其中，包括，

转换单元1，将接收的电能转化为第一预定电能输出；进一步地，所述转换单元1可包括PFC模块11，所述PFC模块11用以对所述电能做升压处理以形成所述第一预定电能。电能可为220V电信号，第一预定电能可为400V电信号，PFC模块11将220V电信号做升压处理形成400V电信号输出。

控制器2，预设有一标准信号，用以接收所述第一预定电能，根据所述第一预定电能和所述标准信号结合第一反馈信号形成匹配负载3的第二预定电能输出或关断所述控制器2；其中，所述控制器2可包括电流采集单元22，用以采集所述第二预定电能中的电流信号，根据所述电流信号形成所述第一反馈信号。进一步地，所述控制器2还包括SPWM模块21，所述SPWM模块21用以将所述第一预定电能转换为所述第二预定电能输出。第二预定电能包括50Hz交流电。

其控制器2具体工作原理为：控制器2预设有标准信号，控制器2的输入信号分别有第一预定电能、电流采集单元22的第一反馈信号，控制器2根据标准信号、第一预定电能和第一反馈信号，形成匹配负载3的第二预定电能输出或关断所述控制器2。

具体的，于第一反馈信号不匹配标准信号的状态下关断控制器2，通常第一反馈信号不匹配标准信号情形主要包括过载、过流或短路等其他异常状况，此时及时关断控制器2，避免高压钠灯于异常状态下持续工作。于第一反馈信号匹配标准信号的状态下，高压钠灯处于正常工作状态下，控制器2导通，并通过SPWM模块21对第一预定电能做处理形成第二预定电能输出至高压钠灯，高压钠灯于第二预定电能驱动下持续发光。

本发明实施例中，在每个高压钠灯支路上设置一控制装置，控制装置内置有闭环反馈单元，该闭环反馈单元可为电流采集单元22，电流采集单元22实时采集高压钠灯支路的电流信号并反馈控制装置的输入端，当高压钠灯支路出现过流、过载、断路等异常状态初期，控制装置根据电流采集单元22的电流反馈信号关断控制器2，相当于关断了高压钠灯的电流信号，对出现隐性故障的高压钠灯做单独保护处理，提高每个高压钠灯支路的独立性，避免高压钠灯出现不可逆损毁。另外在维修时候，可单独关断出现故障的高压钠灯支路即可实现维修操作，不影响其他高压钠灯支路的工作，提高了电网整体的工作效率。

如图3所示，基于本发明实施例提供的一种基于控制装置的高压钠灯100组的结构示意图，电源输出220V电信号，控制装置10内的PFC模块11将220V电信号做升压处理形成400V电信号输出至控制器2，于第一反馈信号匹配标准信号的状态下，高压钠灯100处于正常工作状态下，控制器2导通，并通过SPWM模块21对400V电信号做处理形成50Hz交流电输出至高压钠灯100。控制器2内置一电流采集单元22，当高压钠灯100出现过流时，电流采集单元22采集所述第二预定电能中的电流信号，根据所述电流信号形成所述第一反馈信号,于第一反馈信号不匹配标准信号的状态下关断控制器2，高压钠灯100无法获得电能信号，即高压钠灯100熄灭，避免高压钠灯100出现不可逆损毁，延长高压钠灯100的使用寿命。

高压钠灯100除了过流会发现不可逆损毁外，高压钠灯100在高温状态下也可能会发生不可逆损毁，为此，基于这一缺陷，进一步了，于上述技术方案基础之上，所述控制器2还包括温度采集单元24，用以采集所述控制器2当前的工作温度，并根据所述工作温度形成所述第三反馈信号输出至所述控制器2；所述控制器2判断所述第三反馈信号是否匹配一温度阈值范围，于所述第三反馈信号不匹配所述温度阈值范围的状态下关断所述控制器2。

在具体实际应用中，因每个电路的负载不完全相同，当电路中负载较大且电路处于长时间运行过程，SPWM模块21内的关键器件可能会因温度过高出现毁损，为了避免SPWM模块21关键器件出现毁损，本申请通过温度采集单元24实时采集控制器2的工作温度采集控制器2的温度，当控制器2的工作温度不匹配温度阈值范围时，关断控制器2，保护SPWM模块21不受毁损。

另外，在实际应用时，控制装置可与已安装的高压钠灯组兼容，在不调整已有的高压钠灯的连接结构的情况下，仅仅需要加电能输出端增加本发明提供的控制装置即可实现上述技术目的。

实施例二

上述实施例一中，通过电流采集单元实时采集高压钠灯的电流信号、温度信号以避免高压钠灯出现不可逆损失。但是在实际应用中，因电网由于负载的不同，电网电压掺杂这不同的谐波电压，进而导致高压钠灯支路两端的电压不稳定，缩短高压钠灯的使用寿命。针对这一缺陷，本申请再提供一种应用于电网电压不稳定状态下的控制装置。具体地。

如图4所示，一种控制装置，其中，包括，

转换单元1，将接收的电能转化为第一预定电能输出；

控制器2，预设有一标准信号、温度阈值范围，用以接收所述第一预定电能，控制器2根据所述第一预定电能和所述标准信号结合第一反馈信号、第二反馈信号调节的第二预定电能输出或关断所述控制器2；或

控制器2于第三反馈信号不匹配温度阈值范围状态下关断所述控制器2。

其中，所述控制器2包括电流采集单元22，用以采集所述第二预定电能中的电流信号，根据所述电流信号形成所述第一反馈信号；

温度采集单元24，用以采集所述控制器2当前的工作温度，并根据所述工作温度形成所述第三反馈信号输出至所述控制器2。

所述控制器2还包括电压采集单元23，用以采集所述第二预定电能中的电压信号，根据所述电压信号形成所述第二反馈信号。

基于上述实施例提供的技术方案可知，第二预定电能为50Hz的交流电，且该50Hz的交流电是由SPWM模块21形成，则本实施例中增加了电压采集单元23，通过电压采集单元23实时采取当前高压钠灯支路的电压信号，根据所述电压信号形成所述第二反馈信号，所述控制器2根据所述第二反馈信号调节所述50Hz交流电的脉宽，调整50Hz的交流电的脉宽则可以调节高压钠灯的输入电压，以使高压钠灯于最佳发光状态下工作，节能环保，并延长高压钠灯的使用寿命。

实施例三

现有的高压钠灯网大多设置于户外，其控制器的工作环境相对较恶劣，使得控制器中的电压采集单元、电流采集单元、或温度采集单元24的采集灵敏度下降，一旦电压采集单元、电流采集单元、或温度采集单元24之中的任一个出现采集灵敏度下降或故障，均给高压钠灯的安全使用带来潜在危险。为了进一步增强高压钠灯使用的安全系数，本申请再次提供一种控制系统，旨在增强高压钠灯使用的安全系数，同时也有利于工作人员对高压钠灯的监控及定期维护。

如图5所示，一种控制系统，其中，包括至少两个上述的控制装置10，每个所述控制装置10通过一个通讯单元4连接一远程控制端5；所述控制装置10设置有正常工作模式和远程控制模式，进一步地，通讯单元4也可内置于所述控制装置10中，控制装置10通过内部的通讯单元4组成一个通信网络。

所述控制装置10工作于正常模式状态下，所述控制装置10根据预制的标准信号、第一反馈信号及接收的第一预定电能形成匹配负载的第二预定电能输出或关断所述控制装置10；

所述控制装置10工作于远程控制模式状态下，所述控制装置10根据接收的远程控制指令及接收的所述第一预定电能形成所述第二预定电能输出或关断所述控制装置10。

进一步地，还包括信号采集装置6，连接于所述通讯单元4与所述控制装置10之间，用以采集所述控制装置10当前的工作状态，并形成一采集信号通过所述通讯单元4传输至所述远程控制端5。远程控制端5可以包括主机和上位机。

本实施例中的一种控制系统，所述控制装置10设置有正常工作模式和远程控制模式两种运行方式。

所述控制装置10工作于正常模式状态下，所述控制装置10根据预制的标准信号、第一反馈信号及接收的第一预定电能形成匹配负载的第二预定电能输出或关断所述控制装置10。控制装置10工作于正常模式状态下，其具体工作原理与上述实施例相同，此处不做赘述。此种重点阐述于控制的系统中控制装置10的工作过程。

正常模式状态下，控制装置10处于自我调节、自动控制状态，于第一反馈信号匹配标准信号时，控制装置10将第一预定电能转化为与高压钠灯匹配的第二预定电能输出至高压钠灯，于第一反馈信号不匹配标准信号时，高压钠灯可能处于过流、过载、或者短路状态，此时控制装置10自我关断，避免非正常电信号被传输高压钠灯。

所述控制装置10工作于远程控制模式状态下，信号采集装置6用以采集所述控制装置10所在高压钠灯支路当前的工作状态，并形成一采集信号通过所述通讯单元4传输至所述远程控制端5。远程控制端5根据信号采集信号形成远程控制指令并发送至所述控制装置10，所述控制装置10根据接收的远程控制指令及接收的所述第一预定电能形成所述第二预定电能输出或关断所述控制装置10。信号采集装置6采集单独电路的工作状态，于控制装置10内置的电流采集单元、电压采集单元、温度采集单元24出现故障无法获取控制装置10当前工作状态的情况，远程控制端5根据采集信号判断高压钠灯支路是否处于正常工作状态，于高压钠灯支路处于非正常工作状态下，远程控制端5形成远程控制指令发送至控制装置10，控制装置10根据该远程控制指令实现自我关断，采用此种技术方案，即使于电压采集单元、电流采集单元、或温度采集单元24之中的任一个出现采集灵敏度下降或故障，高压钠灯仍工作于正常状态，增强高压钠灯工作环境的安全系数，延长高压钠灯的使用寿命，同时也方便工作人员实时获取高压钠灯当前的工作状态，根据采集信号定期对高压钠灯实施维护操作。

进一步地，上述的控制系统还可包括一报警单元，例如某一区域的一个高压钠灯出现异样时,该高压钠灯对应的控制装置10采集信号与其他控制装置10的采集信号不一样,此时判断该高压钠灯出现故障，远程控制端5的报警单元发出报警提示,另外还可继续对异样的采集信号进行分析，快速判断故障原因，加快了故障排除速度,提高了服务质量。

实施例四

为了方便工作人员直观获知高压钠灯电网的有功功率、效率等参数，本发明实施例四提供一种控制系统。

该控制系统，包括至少两个上述的控制装置10，每个所述控制装置10通过一个通讯单元4连接一远程控制端5；所述控制装置10设置有正常工作模式和远程控制模式，

所述控制装置10工作于正常模式状态下，所述控制装置10根据预制的标准信号、第一反馈信号及接受的第一预定电能形成匹配负载的第二预定电能输出或关断所述控制装置10；

于所述控制装置10工作于远程控制模式状态下，所述控制装置10根据接收的远程控制指令及接受的所述第一预定电能形成所述第二预定电能输出或关断所述控制装置10。每个所述控制装置10还包括电流互感器和电压互感器，所述电流互感器用以采集每个所述控制装置10当前的电流信号并输出至所述远程控制端5内的计量单元。

所述电压互感器用以采集每个所述控制装置10当前的电压信号并输出至所述计量单元，所述计量单元根据所述电流信号及所述电压信号计算所述控制装置10当前的工作效率。通过计量单元能够直观地获取控制装置10当前的工作效率。

上述的控制系统的技术方案，其中，所述远程控制端5还包括一判断单元，用以接收与每个所述控制装置10匹配所述电流信号及所述电压信号，对所述电流信号及所述电压信号做判断处理，并形成一判断结果通过所述远程终端显示。工作人员根据判断结果判断是否发生盗电现象。

作为进一步优选实施方案，上述的控制系统，其中，所述远程控制端5还包括存储单元，用以接收并存储所述工作参数、所述电流信号、所述电压信号。有利对路政用电系统做电量分析和大数据运用，例如当某一区域工作参数、电流参数、电压参数与以历史数据相差较大时，可初步判断此区域出现盗电行为，远程控制端5也可发出报警提示！

虽然本发明的各个方面在独立权利要求中给出，但是本发明的其它方面包括来自所描述实施方式的特征和/或具有独立权利要求的特征的从属权利要求的组合，而并非仅是权利要求中所明确给出的组合。

这里所要注意的是，虽然以上描述了本发明的示例实施方式，但是这些描述并不应当以限制的含义进行理解。相反，可以进行若干种变化和修改而并不背离如所附权利要求中所限定的本发明的范围。

注意，上述仅为本发明的较佳实施例及所运用技术原理。本领域技术人员会理解，本发明不限于这里所述的特定实施例，对本领域技术人员来说能够进行各种明显的变化、重新调整和替代而不会脱离本发明的保护范围。因此，虽然通过以上实施例对本发明进行了较为详细的说明，但是本发明不仅仅限于以上实施例，在不脱离本发明构思的情况下，还可以包括更多其他等效实施例，而本发明的范围由所附的权利要求范围决定。

Claims (10)

1.一种控制装置，其特征在于，包括，

转换单元，将接收的电能转化为第一预定电能输出；

控制器，预设有一标准信号，用以接收所述第一预定电能，根据所述第一预定电能和所述标准信号结合第一反馈信号形成匹配负载的第二预定电能输出或关断所述控制器；

其中，所述控制器包括电流采集单元，用以采集所述第二预定电能中的电流信号，根据所述电流信号形成所述第一反馈信号。

2.根据权利要求1所述的控制装置，其特征在于，所述控制器还包括电压采集单元，用以采集所述第二预定电能中的电压信号，根据所述电压信号形成所述第二反馈信号。

3.根据权利要求1所述的控制装置，其特征在于，所述控制器还包括温度采集单元，用以采集所述控制器当前的工作温度，并根据所述工作温度形成所述第三反馈信号；

所述控制器判断所述第三反馈信号是否匹配一温度阈值范围，于所述第三反馈信号不匹配所述温度阈值范围的状态下关断所述控制器。

4.根据权利要求1所述的控制装置，其特征在于，所述转换单元包括PFC模块，所述PFC模块用以将对所述电能做升压处理以形成所述第一预定电能。

5.根据权利要求1所述的控制装置，其特征在于，所述控制器还包括SPWM模块，所述SPWM模块用以将所述第一预定电能转换为所述第二预定电能输出。

6.一种控制系统，其特征在于，包括至少两个权利要求1-5任一所述的控制装置，每个所述控制装置通过一个通讯单元连接一远程控制端；所述控制装置设置有正常工作模式和远程控制模式，

所述控制装置工作于正常模式状态下，所述控制装置根据预制的标准信号、第一反馈信号及接收的第一预定电能形成匹配负载的第二预定电能输出或关断所述控制装置；

所述控制装置工作于远程控制模式状态下，所述控制装置根据接收的远程控制指令及接收的所述第一预定电能形成所述第二预定电能输出或关断所述控制装置。

7.根据权利要求6所述的控制系统，其特征在于，还包括信号采集装置，连接于所述通讯单元与所述控制装置之间，用以采集所述控制装置当前的工作状态，并形成一采集信号通过所述通讯单元传输至所述远程控制端，

所述远程控制端根据所述采集信号形成所述远程控制指令。

8.根据权利要求6所述的控制系统，其特征在于，每个所述控制装置还包括电流互感器和电压互感器，

所述电流互感器用以采集每个所述控制装置当前的电流信号并输出至所述远程控制端内置的计量单元，

所述电压互感器用以采集每个所述控制装置当前的电压信号并输出至所述计量单元，

计量单元根据所述电流信号及所述电压信号计算所述控制装置当前的工作参数，并将所述工作参数、所述电流信号、所述电压信号通过所述远程控制端显示。

9.根据权利要求8所述的控制系统，其特征在于，所述远程控制端还包括一判断单元，用以接收与每个所述控制装置匹配所述电流信号及所述电压信号，对所述电流信号及所述电压信号做判断处理，并形成一判断结果通过所述远程终端显示。

10.根据权利要求8所述的控制系统，其特征在于，所述远程控制端还包括存储单元，用以接收并存储所述工作参数、所述电流信号、所述电压信号。