CN216721624U - 一种基于光耦隔离的三相整流调光控制系统 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种基于光耦隔离的三相整流调光控制系统，包括电源模块、调光隔离模块和防雷模块。所述防雷模块直接接入三相交流电，为控制系统提供防雷保护。所述电源模块用于为调光隔离模块提供稳定的工作电压。所述调光隔离模块以0～10V的电压作为输入控制信号，经过隔离、校准以后输出0～10V控制电压信号，实现对照明灯的亮度调节。当雷击事件发生时，防雷模块将大电流泄放到地线上，不会对控制系统产生影响，并且照明灯的供电也能保持稳定。不仅能够避免多级防雷电路产生干扰信号对后续电路造成影响，还不会由于慢熔保险丝烧坏导致电路断路，使隧道内灯熄灭，带来安全隐患。

Description

一种基于光耦隔离的三相整流调光控制系统

技术领域

本实用新型属于电力系统领域，具体涉及一种基于光耦隔离的三相整流调光控制系统。

背景技术

隧道的照明系统占据了整个隧道用电的极大部分。LED由于环保、寿命长、功耗低等优点使其逐步替代日光灯和白炽灯，成为隧道照明系统的主流光照产品。

现有技术中，隧道的照明系统通常由专门的控制员进行人工调节。控制员根据隧道内的车流量，以及隧道外的环境光照强度对隧道照明系统的光照强度进行调节。但是这种人工调节的方式主要依靠控制员的过往经验，容易造成“白洞效应”或“黑洞效应”，影响行车安全。此外现有的灯光调节控制系统的可调节范围较小，也会影响调节效果，并造成电力资源的浪费。

隧道环境的特殊性要求隧道内的设备必须运行稳定，即具有较强的抗干扰性能。而隧道所处的地理环境极易发生雷击，一旦发生雷击事件，就会对隧道里的电力设备造成极大的损坏，从而影响隧道的正常运行，并且极容易产生安全事故。因此有必要对隧道灯光控制设备进行防雷击设计。

发明内容

针对现有技术的不足，本实用新型提出了一种基于光耦隔离的三相整流调光控制系统，用于无级调节LED的发光强度，控制更加灵活，使隧道内的光线亮度变化平缓，并且引入防雷模块，提高控制系统的抗干扰性能。

一种基于光耦隔离的三相整流调光控制系统，包括电源模块、调光隔离模块和防雷模块。

所述防雷模块直接接入三相交流电，为控制系统提供防雷保护。防雷模块包括防雷保护电路和低压整流电路和高压整流电路。

所述防雷保护电路包括保险丝、压敏电阻和空气放电管。其中保险丝串联在三相交流电的三根相线上，空气放电管串联在接地线上，压敏电阻并联在三相交流电的三根相线之间以及三根相线与接地线之间。所述低压整流电路选择三相交流电中的任意两根相线，接入变压器进行降压，然后通过整流电路输出15V直流电给电源模块，用于为控制系统供电。所述高压整流电路通过桥式三相整流电路将三相交流电转换为直流电，用于为照明灯供电。

所述电源模块用于为调光隔离模块提供稳定的工作电压，包括滤波电路和稳压电路。所述滤波电路对低压整流电路输出的15V直流电进行滤波处理后，输入稳压电路，进行稳压、隔离后，得到稳定的12V电压。

所述电源模块还包括指示电路，通过发光二极管指示电源模块是否成功输出12V电压。

所述调光隔离模块以0～10V的电压作为输入控制信号，经过隔离、校准以后输出0～10V控制电压信号，实现对照明灯的亮度调节。

该系统通过防雷模块接入380V三相交流电，输出380V三相交流电作为电源。选择其中两相经过变压器和整流电路将220V交流电压转为12V直流电源。380V三相交流电经过桥式三相整流电路获得有效值为537V的直流电，该直流电直接给照明灯供电。输入信号为0-10V直流电信号，通过光耦隔离将12V直流电源转为0-10V直流电源作为输出控制信号控制照明灯的输入电压。

防雷保护电路中，在每条相线上串联一个慢熔保险丝，用于抑制浪涌电流。与普通保险丝相比，慢熔保险丝需要更大的电压输入才会熔断，可以保证在发生雷击事件时才熔断，而不会因为电路本身的电压过大而熔断。当系统正常工作时，压敏电阻的阻抗很大，可以视为开路状态，对正常供电不产生影响。当发生雷击事件时，串联在地线中的空气放电管在雷击浪涌到来时首先启动，将瞬间的高压控制一定的水平。由于高电压涌入，压面电阻的阻抗瞬间下降，可以视为短路状态，使得浪涌电流通过压敏电阻流入地线，最后流出，进一步将电压控制在一定数值内，进而减小对系统中其他模块的影响。

本实用新型具有以下有益效果：

本申请直接将防雷模块接入三相交流电中，然后将其转化为直流电为控制系统供电，并整流后给照明灯供电。当雷击事件发生时，防雷模块将大电流泄放到地线上，不会对控制系统产生影响，并且照明灯的供电也能保持稳定。不仅能够避免多级防雷电路产生干扰信号对后续电路造成影响，还不会由于慢熔保险丝烧坏导致电路断路，使隧道内灯熄灭，带来安全隐患。

附图说明

图1为本实用新型示意图；

图2为防雷模块电路；

图3为电源模块电路中的电压转换电路；

图4为电源模块电路中的隔离电源和标识电路；

图5为调光隔离模块中的隔离电路；

图6为调光隔离模块中的电压对准电路；

具体实施方式

以下结合附图对本实用新型作进一步的解释说明；

如图1所示，一种基于光耦隔离的三相整流调光控制系统，包括电源模块、调光隔离模块和防雷模块。

如图2所示，所述防雷模块直接接入三相交流电，为控制系统提供防雷保护。防雷模块包括防雷保护电路和低压整流电路和高压整流电路。

所述防雷保护电路包括第二～第四保险丝F2～F4、第七～第十二压敏电阻VA7～VA12和陶瓷空气放电管SSG1。其中第二～第四保险丝F2～F4分别串联在三相交流电的A、B、C三根相线上，陶瓷空气放电管SSG2串联在接地线上，第七～第九压敏电阻VA7～VA9分别并联在A相和B相、B相和C相、A相和C相之间，第十～第十二压敏电阻VA10～VA12分别A相、B相、C相与地之间。

所述低压整流电路将A相与B相的相电压接入第二变压器T2进行降压，然后通过整流芯片D19输出15V直流电给电源模块，用于为控制系统供电。所述高压整流电路通过桥式三相整流电路将330V三相交流电转换为有效值为537V的直流电，用于为照明灯供电。所述桥式三相整流电路包括第二～第七二极管D2～D7，其中第二～第四二极管D2～D4的负极相连，第五～第七二极管D5～D7的正极相连，第二～第四二极管D2～D4的正极分别与第五～第七二极管D5～D7的负极以及A相、B相、C相相连。

当雷击发生时，压敏电阻闭合，经过陶瓷空气放电管，把瞬间过电压精确控制在一定的水平，保护电路不受损坏，当慢熔保险丝烧坏也不会影响后续输出，保证照明灯正常发光。

所述电源模块用于为调光隔离模块提供稳定的工作电压，包括如图3所示的滤波电路和稳压电路，以及如图4所示的指示电路。

所述滤波电路用于滤除防雷模块中产生的抑制共模干扰和电路自身产生的干扰信号，包括滤波电阻F1、滤波器L1、第一～第二电容C1～C2。所述滤波电阻F1的两端分别连接低压整流电路的输出端和滤波器L1的1脚。滤波器L1的3、4脚接地。第一～第二电容C1～C2的两端分别连接滤波器L1的2脚、3脚。

所述稳压电路包括稳压与隔离，其中线性稳压器U7的1脚接滤波器L1的2脚，2脚接地，3脚输出稳定的12V电压，并分别通过第四、第九电容C4、C9接地，并分别与第八隔离器U8、第九隔离器U9的2脚连接。第八隔离器U8的1脚、3脚接地，4脚输出稳定的12V电压，并通过第三电容C3接地。第九隔离器U9的1脚、3脚接地，4脚输出稳定的12V电压并通过第八电容C8接地。

所述指示电路包括第五～七电容C5～C7、稳压二极管D1、第一电阻R1和第三发光二极管D3。其中第五～七电容C5～C7、稳压二极管D1和第一电阻R1的一端与线性稳压器U7的3脚相接。第一电阻R1的另一端与第三发光二极管D3的正极相接。第三发光二极管D3的负极接地。当第三发光二极管D3发光时，表示电压模块成功将15V电压转换为12V电压。

所述调光隔离模块以0～10V的电压作为输入控制信号，经过隔离、校准以后输出0～10V控制电压信号，实现对照明灯的亮度调节，包括如图5所述的隔离模块以及如图6所示的校准模块。

所述隔离模块中输入控制信号通过第七隔离电阻F7与第十电容C10、第八电阻R8、瞬态抑制二极管D15的一端以及静电防护器D11连接，第十电容C10、第八电阻R8、瞬态抑制二极管D15的另一端接地。静电防护器D11通过串联的第二、第三电阻R2、R3输出隔离后的输入控制信号。静电防护器D11在电路出现异常过压并达到其击穿电压时，把异常高压箝制在一个安全水平之内，保护电路，瞬态抑制二极管D15具有极快的响应时间和相当高的浪涌吸收能力，保护电路元件不受瞬态高压尖峰脉冲的冲击。

静电防护器D11输出的控制信号输入第三运放U3的3脚。第三运放U3的8脚与第八隔离器U8的4脚连接，6脚、7脚短接，5脚、4脚接地，2脚通过串联的第五、第四电阻R5、R4接地，1脚通过串联的第六、第七电阻R6、R7与可控光电耦合器U2的1脚连接。可控光电耦合器U2的2脚、3脚短接，4脚接地，5脚与第三运放U3的2脚连接，6脚、8脚分别通过第九电阻R9、第八电阻R8与第八隔离器U8的4脚、第九隔离器U9的4脚连接，7脚与第十四电容C14、第十电阻R10、第十二电阻R12的一端相接，第十四电容C14的另一端接地，第十电阻R10的另一端通过第十一电阻R11接地，第十二电阻R12的另一端输出隔离后的控制信号。可控光电耦合器U2用于实现电路之间的信号传输，并且与前端负载完全隔离，增加安全性，减小电路干扰，减化电路设计。

所述校准模块中第四运放U4的3脚接隔离模块输出的控制信号，4脚、5脚接地，6脚、7脚短接，8脚与第九隔离器U9的4脚连接。2脚通过第十七电阻R17与1脚连接，1脚通过第十八稳压二极管D18连接到地，并且与静电防护器D6连接，静电防护器D6通过第十三电阻R13输出控制信号，用于实现照明灯的光照强度改变。

Claims (7)

1.一种基于光耦隔离的三相整流调光控制系统，其特征在于：包括电源模块、调光隔离模块和防雷模块；

所述防雷模块包括防雷保护电路、低压整流电路和高压整流电路；

所述防雷保护电路包括保险丝、压敏电阻和空气放电管；其中保险丝串联在三相交流电的三根相线上，空气放电管串联在接地线上，压敏电阻并联在三相交流电的三根相线之间以及三根相线与接地线之间；所述低压整流电路选择三相交流电中的任意两根相线，接入变压器进行降压，然后将交流电整流为15V直流电给电源模块，用于为控制系统供电；所述高压整流电路通过桥式三相整流电路将三相交流电转换为直流电，用于为照明灯供电；

所述电源模块用于为调光隔离模块提供稳定的工作电压，包括滤波电路和稳压电路；所述滤波电路对低压整流电路输出的15V直流电进行滤波处理后，输入稳压电路，进行稳压、隔离后，输出12V电压；

所述调光隔离模块以0～10V的电压作为输入控制信号，经过隔离、校准以后输出0～10V控制电压信号。

2.如权利要求1所述一种基于光耦隔离的三相整流调光控制系统，其特征在于：所述保险丝为慢熔保险丝。

3.如权利要求1所述一种基于光耦隔离的三相整流调光控制系统，其特征在于：所述防雷保护电路包括第二～第四保险丝F2～F4、第七～第十二压敏电阻VA7～VA12和陶瓷空气放电管SSG1；其中第二～第四保险丝F2～F4分别串联在三相交流电的A、B、C三根相线上，陶瓷空气放电管SSG2串联在接地线上，第七～第九压敏电阻VA7～VA9分别并联在A相和B相、B相和C相、A相和C相之间，第十～第十二压敏电阻VA10～VA12分别A相、B相、C相与地之间；

所述低压整流电路将A相与B相的相电压接入第二变压器T2进行降压，然后通过整流芯片D19输出15V直流电给电源模块，用于为控制系统供电；所述高压整流电路为桥式三相整流电路，包括第二～第七二极管D2～D7，其中第二～第四二极管D2～D4的负极相连，第五～第七二极管D5～D7的正极相连，第二～第四二极管D2～D4的正极分别与第五～第七二极管D5～D7的负极以及A相、B相、C相相连。

4.如权利要求1所述一种基于光耦隔离的三相整流调光控制系统，其特征在于：所述滤波电路包括滤波电阻F1、滤波器L1、第一～第二电容C1～C2；所述滤波电阻F1的两端分别连接低压整流电路的输出端和滤波器L1的1脚；滤波器L1的3、4脚接地；第一～第二电容C1～C2的两端分别连接滤波器L1的2脚、3脚；

所述稳压电路包括稳压与隔离，其中线性稳压器U7的1脚接滤波器L1的2脚，2脚接地，3脚输出稳定的12V电压，并分别通过第四、第九电容C4、C9接地，并分别与第八隔离器U8、第九隔离器U9的2脚连接；第八隔离器U8的1脚、3脚接地，4脚输出稳定的12V电压，并通过第三电容C3接地；第九隔离器U9的1脚、3脚接地，4脚输出稳定的12V电压并通过第八电容C8接地。

5.如权利要求1所述一种基于光耦隔离的三相整流调光控制系统，其特征在于：所述电源模块还包括指示电路，通过发光二极管指示电源模块是否成功输出12V电压。

6.如权利要求5所述一种基于光耦隔离的三相整流调光控制系统，其特征在于：所述指示电路包括第五～七电容C5～C7、稳压二极管D1、第一电阻R1和第三发光二极管D3；其中第五～七电容C5～C7、稳压二极管D1和第一电阻R1的一端与线性稳压器U7的3脚相接；第一电阻R1的另一端与第三发光二极管D3的正极相接；第三发光二极管D3的负极接地。

7.如权利要求1所述一种基于光耦隔离的三相整流调光控制系统，其特征在于：所述调光隔离模块包括隔离模块以及校准模块；

所述隔离模块中输入控制信号通过第七隔离电阻F7与第十电容C10、第八电阻R8、瞬态抑制二极管D15的一端以及静电防护器D11连接，第十电容C10、第八电阻R8、瞬态抑制二极管D15的另一端接地；静电防护器D11通过串联的第二、第三电阻R2、R3输出隔离后的输入控制信号；

静电防护器D11输出的控制信号输入第三运放U3的3脚；第三运放U3的8脚与第八隔离器U8的4脚连接，6脚、7脚短接，5脚、4脚接地，2脚通过串联的第五、第四电阻R5、R4接地，1脚通过串联的第六、第七电阻R6、R7与可控光电耦合器U2的1脚连接；可控光电耦合器U2的2脚、3脚短接，4脚接地，5脚与第三运放U3的2脚连接，6脚、8脚分别通过第九电阻R9、第八电阻R8与第八隔离器U8的4脚、第九隔离器U9的4脚连接，7脚与第十四电容C14、第十电阻R10、第十二电阻R12的一端相接，第十四电容C14的另一端接地，第十电阻R10的另一端通过第十一电阻R11接地，第十二电阻R12的另一端输出隔离后的控制信号；

所述校准模块中第四运放U4的3脚接隔离模块输出的控制信号，4脚、5脚接地，6脚、7脚短接，8脚与第九隔离器U9的4脚连接；2脚通过第十七电阻R17与1脚连接，1脚通过第十八稳压二极管D18连接到地，并且与静电防护器D6连接，静电防护器D6通过第十三电阻R13输出控制信号。

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