CN106604509A - 电力载波分散网络智能控制路灯节电系统 - Google Patents

Abstract

电力载波分散网络智能控制路灯节电系统，由电源模块、波形同步电路、可控硅驱动单元、电力载波模块、MCU单元、GPRS模块、缓冲电路组成；其中，所述电源模块、波形同步电路、可控硅驱动单元分别与输入的220V交流电相连；所述电源模块分别与电力载波模块、MCU单元、GPRS模块相连；所述MCU单元分别与波形同步电路、可控硅驱动单元、电力载波模块、GPRS模块相连；所述可控硅驱动单元与缓冲电路相连；缓冲电路与外界负载相连。通过对220V交流电进行转换后自适应的控制输出电压在交流180V到220V之间，通过电力载波模块和GPRS模块获取模块的工作状态和控制模块的转换电压。应用于高电流密度气体放电类型灯具场合，在不影响原有灯具寿命和发光度的情况下，节省灯具电能消耗。

Description

电力载波分散网络智能控制路灯节电系统

技术领域：

本发明设计一种电力载波分散网络智能控制路灯节电系统，特别是一种路灯节电控制装置，属于电力电子技术领域。

背景技术：

高压钠灯、金卤灯等高电流密度气体放电类型的灯具发光亮度高，穿透力强，已经应用于城乡路灯照明，建筑照明灯场合。由于其发光原理的特性，需要使用启动装置如镇流器、触发器使灯具内部气体被高压击穿发光，一旦气体开始发光，其需要的两端电压则可以低于击穿电压，而镇流器在输入电压不变的情况下其产生的电压始终为击穿电压。针对于此，即使镇流器的输出电压降低，灯具仍可以保持正常工作，由此降低了电能的消耗，达到节能的效果。目前，现有路灯节电技术领域部分使用LED光源，但LED在使用几年后发生严重光衰，穿透力不强。

发明内容：

针对现有技术中存在的缺陷或不足，本发明针对高压钠灯、金卤灯提供了一种具有操作简单、安装使用灵活方便、节电明显的电力载波分散网络智能控制路灯节电系统。

本发明所采用的技术方案是：所述的一种电力载波分散网络智能控制路灯节电系统由电源模块、波形同步电路、可控硅驱动单元、电力载波模块、MCU单元、GPRS模块、缓冲电路组成；其中，所述电源模块、波形同步电路、可控硅驱动单元分别与输入的220V交流电相连；所述电源模块分别与电力载波模块、MCU单元、GPRS模块相连；所述MCU单元分别与波形同步电路、可控硅驱动单元、电力载波模块、GPRS模块相连；所述可控硅驱动单元与缓冲电路相连；缓冲电路与外界负载相连。

进一步的，所述的电源模块能够将220V交流电转换为直流电供其他模块工作；波形同步电路能够将交流电的正弦波转换为同频率的方波供MCU单元使用。

进一步的，所述的电源模块能够提供直流电源供电力载波模块、MCU单元工作，同时能够提供直流4V电源供GPRS模块工作。

进一步的，所述的MCU单元能够根据波形同步电路发送的正弦波控制可控硅驱动单元的输出，使可控硅的导通角始终以正弦波的零点开始计算；MCU单元能够接收电力载波模块和GPRS模块的控制信息，控制可控硅驱动单元的输出。

进一步的，所述的缓冲电路作为输出波形的过滤电路，能够有效吸收由于可控硅的导通角改变所产生的谐波，保证输出波形的纯净。

本发明的工作原理是通过采用如下方法及装置来实现的：它由电源模块、波形同步电路、可控硅驱动单元、电力载波模块、MCU单元、GPRS模块、缓冲电路组成。电源模块将220V交流电转换为5V直流电供MCU单元和电力载波模块工作，转换为4V供GPRS模块工作；波形同步电路将220V交流电的正弦波转换成高低电平的方波供MCU单元使用；电力载波模块和GPRS模块能够接收用户的远程指令，将指令传送给MCU单元，MCU单元则根据用户的设置和波形同步电路提供的方波信号控制可控硅驱动单元的输出，使可控硅的导通角始终在正弦波零点位置开始计算；缓冲电路将可控硅驱动单元输出时所携带的谐波吸收，使得输出波形纯净无干扰，保证电网环境无污染。用户可以通过电力载波模块和GPRS模块对MCU单元发送节电率设置数据，节电率设置数据在30％到70％之间。MCU单元接收到用户的设置数据后，经过内部的延时设计和计算，在灯泡内气体的电离子达到饱和时开始通过可控硅驱动单元调节输出电压缓慢的变化，经过三个小时的时间，将电压平滑的降低到用户所设置的节电率所对应的电压，并维持此电压工作，在此之后灯具的工作电压和工作电流均相应降低，达到节电目的，此时因灯具内气体的电离子已达到饱和，即使在较低的电压下也能顺利击穿，因此灯具亮度无影响。

本发明的有益效果是：本发明由于采用上述结构的一种电力载波分散网络智能控制路灯节电系统，达到了高压钠灯、金卤灯路灯节能的效果，并能够通过远程控制的方式设置路灯的工作策略，监控路灯的工作状态。使路灯的节能率达到30％到70％。该电力载波分散网络智能控制路灯节电系统成本较低，安装简单，节电明显，易于推广。

附图说明：

下面结合附图和实施例对本发明进一步说明：

附图是本发明的整体系统框图：电力载波分散网络智能控制路灯节电系统结构示意图，图示为系统的功能组成框图。

图中：1电源模块、2波形同步电路、3可控硅驱动单元、4电力载波模块、5MCU单元、6GPRS模块、7缓冲电路。

具体实施方式：

本发明公开了一种电力载波分散网络智能控制路灯节电系统，它安装在路灯灯杆内部，主要功能是通过用户设置和内部策略控制输出电压，达到路灯节电的目的。

为使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚、明确，以下参照附图并举实施例对发明进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。

如附图所示，所述的一种电力载波分散网络智能控制路灯节电系统由1电源模块、2波形同步电路、3可控硅驱动单元、4电力载波模块、5MCU单元、6GPRS模块、7缓冲电路组成；其中，所述1电源模块、2波形同步电路、3可控硅驱动单元分别与输入的220V交流电相连；所述1电源模块分别与4电力载波模块、5MCU单元、6GPRS模块相连；所述5MCU单元分别与2波形同步电路、3可控硅驱动单元、4电力载波模块、6GPRS模块相连；所述3可控硅驱动单元与7缓冲电路相连；7缓冲电路与外界负载相连。

进一步的，所述的1电源模块能够将220V交流电转换为直流电供其他模块工作；2波形同步电路能够将交流电的正弦波转换为同频率的方波供5MCU单元使用。

进一步的，所述的1电源模块能够提供直流电源供4电力载波模块、5MCU单元工作，同时能够提供直流4V电源供6GPRS模块工作。

进一步的，所述的5MCU单元能够根据2波形同步电路发送的正弦波控制3可控硅驱动单元的输出，使可控硅的导通角始终以正弦波的零点开始计算；5MCU单元能够接收4电力载波模块和6GPRS模块的控制信息，控制3可控硅驱动单元的输出。

进一步的，所述的7缓冲电路作为输出波形的过滤电路，能够有效吸收由于可控硅的导通角改变所产生的谐波，保证输出波形的纯净。

该实施例系统中1电源模块用于将220V的交流电转换为系统内各模块的使用的直流电，分别为DC5V、DC4V和DC3.3V。

2波形同步电路由降压电路和隔离采样电路组成，其中降压电路采用简单的电阻降压，并在电阻的合适断电上采用光耦隔离采样，光耦的输出端则会根据正弦波的变换输出对应的方波信号。

3可控硅驱动单元具有改变正弦波导通角的功能，采用双向可控硅，控制极在正弦波的正负两个周期都能够使可控硅导通，通过5MCU单元改变导通的时间控制导通角，使输出电压有效值发生改变。

4电力载波模块采用电力载波分散网络智能控制技术，可以达到近距离的数据传输，用于传送控制器的工作状态和用户的设置指令。

6GPRS模块用于远程通信，用户通过因特网就可以对模块进行监控。

5MCU单元采用STM32F103RCT单片机，具有功耗小，运算速率高的优点，5MCU单元接收到2波形同步电路的正弦波之后与内部的节电策略进行比较，计算出一个适合当前时间的可控硅导通角，控制可控硅的导通。同时5MCU单元又与4电力载波模块和6GPRS模块进行通信，获取客户的设置指令和查询指令。

以上所述，仅为本发明较佳的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露技术范围内，可轻易想到的变化或替换，都应涵盖在本发明的保护范围之内。因此，本发明的保护范围应该以权利要求书的保护范围为准。

Claims (5)

1.一种电力载波分散网络智能控制路灯节电系统，该系统由电源模块、波形同步电路、可控硅驱动单元、电力载波模块、MCU单元、GPRS模块、缓冲电路组成；其特征是：所述电源模块、波形同步电路、可控硅驱动单元分别与输入的220V交流电相连；所述电源模块分别与电力载波模块、MCU单元、GPRS模块相连；所述MCU单元分别与波形同步电路、可控硅驱动单元、电力载波模块、GPRS模块相连；所述可控硅驱动单元与缓冲电路相连；缓冲电路与外界负载相连。

2.根据权利要求1所述的一种电力载波分散网络智能控制路灯节电系统，其特征是：电源模块能够将220V交流电转换为直流电供其他模块工作；波形同步电路能够将交流电的正弦波转换为同频率的方波供MCU单元使用。

3.根据权利要求1所述的一种电力载波分散网络智能控制路灯节电系统，其特征是：电源模块能够提供直流电源供电力载波模块、MCU单元工作，同时能够提供直流4V电源供GPRS模块工作。

4.根据权利要求1所述的一种电力载波分散网络智能控制路灯节电系统，其特征是：MCU单元能够根据波形同步电路发送的正弦波控制可控硅驱动单元的输出，使可控硅的导通角始终以正弦波的零点开始计算；MCU单元能够接收电力载波模块和GPRS模块的控制信息，控制可控硅驱动单元的输出。

5.根据权利要求1所述的一种电力载波分散网络智能控制路灯节电系统，其特征是：缓冲电路作为输出波形的过滤电路，能够有效吸收由于可控硅的导通角改变所产生的谐波，保证输出波形的纯净。