CN213783654U - Led机场助航灯具功率因数测量电路 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开一种LED机场助航灯具功率因数测量电路，涉及功率测量装置技术领域，包括电源单元、测量单元、切换单元及负载单元。电源单元包括可控硅电源及正弦波电源，其电压输出端用于提供具有设定电性参数的输出电压；测量单元包括用于测量并输出负载单元与电源单元之间供电电路的电压、电流及功率大小；切换单元设于电源单元与测量单元之间，用于导通测量单元与可控硅电源或正弦波电源；负载单元经供电电路与电源单元电连接，用于放置待测灯具并对其供电，通过对可控硅电源及正弦波电源对应的测量单元进行整合，测量待测灯具时无需重新放置待测灯具，只需切换不同的供电电源即可，方便快捷，大大提升了LED机场助航灯具功率因数测量的效率。

Description

LED机场助航灯具功率因数测量电路

技术领域

本实用新型涉及功率测量装置技术领域，更具体地说，它涉及一种LED机场助航灯具功率因数测量电路。

背景技术

功率因数是指交流电路有功功率对视在功率的比值，如果功率因数越小，则传输线路上的损耗也就越大，因此在工程上为了减少线路上的损耗，提高电源的利用率，要求尽量提高负载的功率因数。

机场助航灯具通常为飞机滑行、起飞或进近着陆提供灯光引导信号，其性能直接影响机场能否正常运行。传统的机场助航灯具使用钨丝灯等纯阻性负载的光源，灯具的功率因数可认为是1，但是随着LED技术的发展和价格的下降， LED灯具以其节能、环保、高效的优势逐渐进入到机场并得到了较好的应用。但是LED的驱动电路中常常使用一些非纯阻性的元件，这将影响电路的功率因数，因此，需要对其功率因数进行测量和限制。

由于机场中的电源大部分仍为较便宜的可控硅电源，因此，灯具的功率因数应在正弦波电源和可控硅电源下分别进行试验，也就意味着在测试过程中需要用到两个不同的测试电路对同一灯具进行测试。在现有技术中，上述两个电路往往是独立且分离设置的，这也就意味着检测人员需要先后将待测灯具安装到不同的测量电路中进行测量，操作繁琐，效率低下。

实用新型内容

针对实际运用中机场助航灯具功率因素测量操作繁琐，效率较低这一问题，本实用新型目的在于提出一种LED机场助航灯具功率因数测量电路，其将可控硅电源的功率因数测量电路与正弦波电源的功率因数测量电路相整合，实现电路中部分功能元件的复用，多次测量过程中无需将机场助航灯具从测量电路中取下，提升了测量的效率,具体方案如下：

一种LED机场助航灯具功率因数测量电路，包括：

电源单元，与市电电源电连接，包括可控硅电源及正弦波电源，其电压输出端用于提供具有设定电性参数的输出电压；

测量单元，包括电压测量表、电流测量表以及功率表，分别用于测量并输出负载单元与电源单元之间供电电路的电压、电流及功率大小；

切换单元，设置于电源单元与测量单元之间，用于导通测量单元与可控硅电源，或导通测量单元与正弦波电源；

负载单元，经供电电路与所述电源单元电连接，包括两电压输入端、用于安置待测灯具的安装座以及设于安装座与供电电路之间的电气隔离组件，安装座上设置有供电端口，所述供电端口与两电压输入端电连接。

通过上述技术方案，当需要测量LED机场助航灯具在可控硅电源或正弦波电源下的功率因素时，无需将灯具从安装座上取下，只需要通过切换单元转换电源类型即可，不仅减少了测量电路的硬件配置，还能够提升测量的效率。

进一步的，所述可控硅电源包括：

双向可控硅，串接于市电电源电路中，受控于控制信号对输出电压进行调节控制；

主变压器，其初级线圈与双向可控硅一同串联至市电电源电路中，次级输出整流稳压后的输出电压；

整流桥电路，与主变压器的次级线圈串联设置，用于对输出电压进行整流；

LC滤波电路，与整流桥电路的输出端耦接，用于对输出电压进行滤波处理；

可调电阻，串联设置于LC滤波电路的电压输出端上，用于调节可控硅电源的导通角。

通过上述技术方案，可以得到具备设定电性参数的输出电压。

进一步的， 所述测量单元中，所述电流测量表串联设置于所述电源单元的电压输出端，用于检测电路的电流大小；

所述电压测量表并联设置于电源单元的电压输出端，用于检测电路的电压大小；

所述功率表中的两电流端钮串联接入电路中，功率表的其中一电压端钮与负载单元的其中一电压输入端电连接，另一电压端钮跨接到负载单元的另一电压输入端。

通过上述技术方案，可以方便快捷的测量出负载，即LED机场助航灯具的功率，并且可以实现电压测量表、电流测量表以及功率表的功能复用。

进一步的，所述切换单元包括分别设置于可控硅电源电压输出端与供电电路之间、以及正弦波电源电压输出端与供电电路之间的开关电路或开关件，所述开关电路或开关件受控于控制信号或人员动作，导通或切断可控硅电源、正弦波电源与供电电路的连接状态。

通过上述技术方案，当需要切换供电电源时，只需要通过改变切换单元中对应器件的导通状态即可，无需更换灯具对应的测量电路。

进一步的，所述安装座包括用于承载待测灯具的插接板，所述插接板上设置有与待测灯具两输入电极相连接的电极接头。

通过上述技术方案，测试时只需要将待测灯具放置到上述插接板上，而后导通待测灯具的输入电极及插接板上的电极接头即可实现待测灯具的供电，结构简单，便于更换。

进一步的，所述电气隔离组件包括设置于供电电路与负载单元之间的隔离变压器。

进一步的，所述测量单元还包括与所述电压测量表、电流测量表以及功率表电连接的数据采集存储模块，用于采集、记录并输出电压值、电流值及功率值。

通过上述技术方案，可以对检测结果进行保存，便于后期数据分析。

进一步的，所述测量单元中还包括用于计算功率因素的数据处理模块以及用于输出示警信号的示警模块；

其中，所述数据处理模块与所述数据采集存储模块数据连接，接收所述电压值、电流值以及功率值，基于设定算法计算负载单元的功率因素大小；

所述示警模块包括比较器以及声光提示件，所述比较器与所述数据处理模块数据连接，接收所述功率因素并将其与设定值做比较，基于比较结果输出相应的比较结果信号，所述声光提示件接收并响应于所述比较结果信号，输出示警信号。

通过上述技术方案，当待测灯具的功率因素超过设定范围时，可以输出相应的示警信号，进而直观地提示工作人员测量结果。

与现有技术相比，本实用新型的有益效果如下：

通过将可控硅电源以及正弦波电源对应的测量单元整合到一起，测量待测灯具时工作人员无需重新放置待测灯具，只需切换不同的供电电源即可，方便快捷，大大提升了LED机场助航灯具功率因数测量的效率。

附图说明

图1为本申请测量电路的示意图；

图2为可控硅电源电路的示意图。

附图标记：100、电源单元；110、可控硅电源；120、正弦波电源；111、双向可控硅；112、主变压器；113、整流桥电路；114、LC滤波电路；115、可调电阻；200、切换单元；210、开关件；300、测量单元；301、电压测量表；302、电流测量表；303、功率表；400、负载单元；401、隔离变压器。

具体实施方式

下面结合实施例及附图对本实用新型作进一步的详细说明，但本实用新型的实施方式不仅限于此。

一种LED机场助航灯具功率因数测量电路，如图1所示，主要包括依次连接设置的电源单元100、切换单元200、测量单元300以及负载单元400。电源单元100的输出电压经供电电路供给到负载单元400，其中切换单元200用于选通不同的供电电源与负载单元400，所述测量单元300则用于测量供电电路中的设定电性参数。

其中，电源单元100与220V交流市电电源电连接，包括可控硅电源110及正弦波电源120，上述可控硅电源110及正弦波电源120的电压输出端用于提供具有设定电性参数的输出电压。上述电性参数包括设定的输入电流、输入电压以及基波的相位角、电源的干扰脉冲等参数。

上述可控硅电源110包括：双向可控硅111、主变压器112、整流桥电路113、LC滤波电路114以及可调电阻115，其具体连接关系可参见图2。

双向可控硅111串接于市电电源电路中，受控于外部的控制信号对输出电压进行调节控制。详述的，可控硅是一个控制电压的器件，由于可控硅的导通角是可以有外部电路控制，因此随着输出电压的大小变化，可控硅的导通角也随着变化，加在主变压器112初级的输出电压也随之变化。

主变压器112的初级线圈与双向可控硅111一同串联至市电电源电路中，次级输出整流稳压后的输出电压，用于改变输入到整流桥电路113中的电压大小，也能够使得整流桥电路113与市电电源电路隔离开来。

整流桥电路113与主变压器112的次级线圈串联设置，主要用于对输出电压进行整流。LC滤波电路114与整流桥电路113的输出端耦接，用于对输出电压进行滤波处理。

在本实施例中，可调电阻115串联设置于LC滤波电路114的电压输出端上，用于调节可控硅电源110的导通角。

基于上述技术方案，可以得到具备设定电性参数的输出电压。

正弦波电源120由于在现有技术中已经有许多公开，在此不再赘述。

本实施例中，测量单元300包括电压测量表301、电流测量表302以及功率表303，分别用于测量并输出负载单元400与电源单元100之间供电电路的电压、电流及功率大小。所述测量单元300中，如图1所示，所述电流测量表302串联设置于所述电源单元100的电压输出端，用于检测电路的电流大小。所述电压测量表301并联设置于电源单元100的电压输出端，用于检测电路的电压大小。所述功率表303中的两电流端钮串联接入电路中，功率表303的其中一电压端钮与负载单元400的其中一电压输入端电连接，另一电压端钮跨接到负载单元400的另一电压输入端。上述技术方案可以方便快捷的测量出负载，即LED机场助航灯具的功率，并且可以实现电压测量表301、电流测量表302以及功率表303的功能复用。

本申请中，切换单元200设置于电源单元100与测量单元300之间，用于导通测量单元300与可控硅电源110，或导通测量单元300与正弦波电源120。

详述的，如图1所示，所述切换单元200包括分别设置于可控硅电源110电压输出端与供电电路之间、以及正弦波电源120电压输出端与供电电路之间的开关电路或开关件210，所述开关电路或开关件210受控于控制信号或人员动作，导通或切断可控硅电源110、正弦波电源120与供电电路的连接状态。优选的，可以直接采用机械式电路开关件210实现电路的通断。

本申请中，负载单元400经供电电路与所述电源单元100电连接，包括两电压输入端、用于安置待测灯具的安装座以及设于安装座与供电电路之间的电气隔离组件。安装座主要用于放置待测灯具并提供电源接口，因此，安装座上设置有与待测灯具连接的供电端口，上述供电端口与两电压输入端经导线电连接，将供电电路的电能输入至待测灯具中。详述的，所述安装座包括用于承载待测灯具的插接板，所述插接板上设置有与待测灯具两输入电极相连接的电极接头，由此测试时只需要将待测灯具放置到上述插接板上，而后导通待测灯具的输入电极及插接板上的电极接头即可实现待测灯具的供电，结构简单，便于更换。

在本申请中，上述电气隔离组件之间采用设置于供电电路与负载单元400之间的隔离变压器401实现。

为了对检测结果进行保存，便于后期数据分析，所述测量单元300还包括与所述电压测量表301、电流测量表302以及功率表303电连接的数据采集存储模块，用于采集、记录并输出电压值、电流值及功率值。优选的，上述电压测量表301、电流测量表302及功率表303均为数字式电压表、数字式电流表及数字式功率表303，能够直接以数字量输出检测值。数据采集存储模块采用一加载有设定算法程序的单片机或FPGA实现，利用单片机或FPGA输入管脚采集数字式电压表、数字式电流表及数字式功率表303的输出数据，而后将其存储至自身内置的存储器或外接的存储芯片中。

基于上述设置，所述测量单元300中还包括用于计算功率因素的数据处理模块以及用于输出示警信号的示警模块。上述数据处理模块可以直接采用加载至单片机或FPGA中的程序模块实现，与所述数据采集存储模块数据连接，接收所述电压值、电流值以及功率值，基于设定算法计算负载单元400的功率因素大小。

所述示警模块包括比较器以及声光提示件。所述比较器配置为比较算法，在实际应用中也可以采用比较器芯片实现（需要将数据处理模块得到的功率因素转化为模拟量），与所述数据处理模块数据连接，接收所述功率因素并将其与设定值做比较，基于比较结果输出相应的比较结果信号，上述比较结果信号配置为模拟信号，如单片机管脚输出的3.7V信号，所述声光提示件包括一放大电路以及与之连接的LED灯及蜂鸣器，放大电路的核心可以直接采用PNP三极管实现，PNP三极管的基极与单片机的输出管脚电连接，集电极与一12V电源电连接，发射极连接上述LED灯及蜂鸣器后接地，当单片机的输出电压超过三极管的导通电压后，上述放大电路导通上述声光提示件接收并响应于所述比较结果信号，输出声光示警信号。由此，当待测灯具的功率因素超过设定范围时，可以输出相应的示警信号，进而直观地提示工作人员测量结果。

本申请测量电路的工作原理为：

在可控硅电源110条件下进行测量时，按照测量电路图连接好后，导通供电电路与可控硅电源110，调节可变电阻，使得可控硅电源110的导通角到90度，LED机场助航灯具在环境温度下工作一段时间达到稳定后，测量其功率因数。

在正弦波电源120条件下进行测量时，按照测量电路图连接好后，导通供电电路与正弦波电源120，LED机场助航灯具在环境温度下工作一段时间，达到稳定状态，测量其功率因数。

在实际应用中，有些仪器可以直接测得功率因素值。对于无法直接测得的情况，可通过测得的有功功率P，电压有效值U和电流有效值I，按照算式：λ=P/（U*I）进行计算获得。

上述方案中，当需要测量LED机场助航灯具在可控硅电源110或正弦波电源120下的功率因素时，无需将灯具从安装座上取下，只需要通过切换单元200转换电源类型即可，不仅减少了测量电路的硬件配置，还能够提升测量的效率。

以上所述仅是本实用新型的优选实施方式，本实用新型的保护范围并不仅局限于上述实施例，凡属于本实用新型思路下的技术方案均属于本实用新型的保护范围。应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本实用新型原理前提下的若干改进和润饰，这些改进和润饰也应视为本实用新型的保护范围。

Claims (8)

1.一种LED机场助航灯具功率因数测量电路，包括：

电源单元(100)，与市电电源电连接，包括可控硅电源(110)及正弦波电源(120)，其电压输出端用于提供具有设定电性参数的输出电压；

测量单元(300)，包括电压测量表(301)、电流测量表(302)以及功率表(303)，分别用于测量并输出负载单元(400)与电源单元(100)之间供电电路的电压、电流及功率大小；

切换单元(200)，设置于电源单元(100)与测量单元(300)之间，用于导通测量单元(300)与可控硅电源(110)，或导通测量单元(300)与正弦波电源(120)；

负载单元(400)，经供电电路与所述电源单元(100)电连接，包括两电压输入端、用于安置待测灯具的安装座以及设于安装座与供电电路之间的电气隔离组件，安装座上设置有供电端口，所述供电端口与两电压输入端电连接。

2.根据权利要求1所述的测量电路，其特征在于，所述可控硅电源(110)包括：

双向可控硅(111)，串接于市电电源电路中，受控于控制信号对输出电压进行调节控制；

主变压器(112)，其初级线圈与双向可控硅(111)一同串联至市电电源电路中，次级输出整流稳压后的输出电压；

整流桥电路(113)，与主变压器(112)的次级线圈串联设置，用于对输出电压进行整流；

LC滤波电路(114)，与整流桥电路(113)的输出端耦接，用于对输出电压进行滤波处理；

可调电阻(115)，串联设置于LC滤波电路(114)的电压输出端上，用于调节可控硅电源(110)的导通角。

3.根据权利要求1所述的测量电路，其特征在于，所述测量单元(300)中，所述电流测量表(302)串联设置于所述电源单元(100)的电压输出端，用于检测电路的电流大小；

所述电压测量表(301)并联设置于电源单元(100)的电压输出端，用于检测电路的电压大小；

所述功率表(303)中的两电流端钮串联接入电路中，功率表(303)的其中一电压端钮与负载单元(400)的其中一电压输入端电连接，另一电压端钮跨接到负载单元(400)的另一电压输入端。

4.根据权利要求1所述的测量电路，其特征在于，所述切换单元(200)包括分别设置于可控硅电源(110)电压输出端与供电电路之间、以及正弦波电源(120)电压输出端与供电电路之间的开关电路或开关件(210)，所述开关电路或开关件(210)受控于控制信号或人员动作，导通或切断可控硅电源(110)、正弦波电源(120)与供电电路的连接状态。

5.根据权利要求1所述的测量电路，其特征在于，所述安装座包括用于承载待测灯具的插接板，所述插接板上设置有与待测灯具两输入电极相连接的电极接头。

6.根据权利要求1所述的测量电路，其特征在于，所述电气隔离组件包括设置于供电电路与负载单元(400)之间的隔离变压器(401)。

7.根据权利要求1所述的测量电路，其特征在于，所述测量单元(300)还包括与所述电压测量表(301)、电流测量表(302)以及功率表(303)电连接的数据采集存储模块，用于采集、记录并输出电压值、电流值及功率值。

8.根据权利要求7所述的测量电路，其特征在于，所述测量单元(300)中还包括用于计算功率因素的数据处理模块以及用于输出示警信号的示警模块；

其中，所述数据处理模块与所述数据采集存储模块数据连接，接收所述电压值、电流值以及功率值，基于设定算法计算负载单元(400)的功率因素大小；

所述示警模块包括比较器以及声光提示件，所述比较器与所述数据处理模块数据连接，接收所述功率因素并将其与设定值做比较，基于比较结果输出相应的比较结果信号，所述声光提示件接收并响应于所述比较结果信号，输出示警信号。

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