CN2341274Y

CN2341274Y - 高强度气体放电灯适配控制器

Info

Publication number: CN2341274Y
Application number: CN 98218196
Authority: CN
Inventors: 费桂林
Original assignee: Railway Engineering Research Institute of CARS
Current assignee: Railway Engineering Research Institute of CARS
Priority date: 1998-08-14
Filing date: 1998-08-14
Publication date: 1999-09-29
Anticipated expiration: 2008-08-14

Abstract

一种能够点燃高强度气体放电灯的适配控制器,由单片机及相关功能的单元电路组成。它改进并完善了高强度气体放电灯现有的镇流与触发技术。同时根据需要,增设了软启动自动保护/复位、调光及照明自动控制等实用功能。适用于各种型号规格的高压钠灯(NG)和金属卤化物灯(ZJD)。使高强度气体放电灯照明具有工作电网范围宽、安全可靠、高效节能、长寿命、及系统免维护的特点。可广泛用于市政、铁路、机场、仓库、码头等照明场合。

Description

高强度气体放电灯适配控制器

本实用新型涉及一种高强度气体放电灯的控制装置，尤其是一种集高强度气体放电灯的镇流、触发及照明控制为一体的适配控制器。

高强度气体放电灯，英文缩写为HID，如高压钠灯NG和金属卤化物灯ZJD，属第三代光源(简称新光源，下同)。因其具有高效节能、长寿命、耐振动等显著特点，而成为当今世界各国市政及工程照明首选的环保产品。然而，由于这种光源自身的特性、电网条件、相关电气上的某些缺陷及电气系统缺乏必要的保护环节等原因，即使在一般电网的条件下，这种新光源的实际应用也存在着不少问题。在非标或照明/动力共网的电网条件下问题尤为严重。突出地表现在照明系统的高故障、灯泡寿命明显地缩短(一般在国标规定值的30％以下，有时甚至不足10％)、灯泡及相关部件的烧毁现象屡见不鲜，有的已经酿成火灾。

根据已知的技术制成的现有电感式镇流器和电子触发器，虽已长期并大量地被使用，然而工程实践与试验已经表明：除电网因素外，上述问题的出现与新光源现有的镇流及触发技术密切相关。

本实用新型的目的是要提供一种可进行单脉冲触发，灯功率的自动稳定，自动调光及照明自动控制，照明电器自动保护及系统自复位，“保险丝”免更换的高强度气体放电灯适配控制器。

本实用新型的目的是这样实现的：变流电网同时与灯工作状态信号采集单元及瞬态过渡兼高压发生单元连接，并经瞬态过渡兼高压发生单元连接多抽头镇流器，多抽头式镇流器与高强度气体放电灯连接，灯工作状态信号采集单元连接智能控制单元，智能控制单元连接切换开关部件，切换开关部件同时与瞬态过渡兼高压发生单元及多抽头式镇流器连接。

与已知新光源的镇流及触发技术相比，本实用新型具有以下明显的特点：

1、与现有的电感式镇流器相比，本实用新型的特点是：

(1)、镇流参数可根据电网条件及灯泡工作状态进行自动适配调节，使新光源的电网适用范围得到大幅度地加宽，如加宽到220V(-20～30％)。

(2)、对灯泡的某些技术指标要求可适当放宽，以利降低灯泡生产成本。

(3)、当发生工作状态异常故障时，本适配控制器对灯泡或镇流器实施自动保护。在故障排除后，照明将自行恢复，从而使灯泡和镇流器免受损坏。

2、与现有的电子触发器相比，本实用新型改传统的压控触发为单脉冲的时控触发并去掉了传统的电子触发器，使镇流器及灯泡延长了使用寿命。

3、与现有的电子镇流器相比，本实用新型避开了电子镇流器在制作和应用的过程中存在的技术难点、器件的苛刻筛选及专用器件货源等方面的问题。

4、由于本实用新型采用了单片机控制的工作模式，因而可以对指定灯或整个照明系统的软启动、调光及开/关灯进行自动控制。

本实用新型的具体结构由以下的实施例及其附图给出。

图1是本实用新型的电路框图；

图2是本实用新型的高强度气体放电灯适配控制器一次电气图；

图3是本实用新型的高强度气体放电灯适配控制器的控制电路图。

下面结合附图及其最佳实施例对本实用新型提出的具体结构做进一步的描述。

如图1所示，交流电网同时与灯工作状态信号采集单元及瞬态过渡兼高压发生单元连接，并经瞬态过渡兼高压发生单元连接多抽头镇流器，多抽头式镇流器与高强度气体放电灯连接，灯工作状态信号采集单元连接智能控制单元，智能控制单元连接切换开关部件，切换开关部件同时与瞬态过渡兼高压发生单元及多抽头式镇流器连接。

信号采集单元由电压、电流互感器、温控开关及接口电路组成，控制单元由单片机集成电路构成，瞬态过渡兼高压发生单元由补偿电容Cp、RC并联电路和可控硅组成。

如图2所示，交流电网AC的一端串连连接熔丝BX后，连接电压互感器HLV的一次线圈的一端和可控硅SCR的一端及继电器JK的一常开触点，可控硅SCR的另一端与RC并联电路相串接再与多抽头电感式镇流器L的抽头b相连接，多抽头电感式镇流器L的o端连接灯的一端，灯的另一端与电源的另一端相连接，所述继电器JK的中心触点与一电流互感器HLI的一次线圈的一端和一补偿电容Cp相连接，电容Cp另一端接电网的另一端，电流互感器HLI的一次线圈的另一端与继电器J2的中心触点相连，其常开触点1连接到多抽头电感式镇流器L的c端，另一常闭触点0与另一继电器J1的中心触点相连，J1的常开触点1与多抽头电感式镇流器L的b端相连，另一常开闭点0与镇流器L的a端相连，电压互感器HLV的一次线圈的另一端与电源的另一端相连接。

如图3所示，电压互感器HLV的二次线圈的一端V_net连接二极管D2的正极，二极管D2的负极连接电阻R2，电阻R2的另一端连接电阻R4的一端且连接到集成电路IC的接口18，电容C2与电阻R4相并联，电阻R4的另一端接地，电流互感器HLI的二次线圈的一端I_1amp连接二极管D1的正极，D1负极与电阻R1相连，电阻R1的另一端连接电阻R3并连接接到集成电路IC的接口17，一电容C1与电阻R3相并连，电阻R3与一开关J_t1(T_c1)的一端相连并接地，电源VDD串联一电阻R5,R5另一端连接开关Jt1的一端并与集成电路IC的接口6相连接，集成电路IC的接口7与接口电路(Y/Z)相连；电源VDD与集成电路IC的接口14相连，同时连接一电阻R6，电阻R6的一端连接光耦隔离器GN中二极管的正极，光耦隔离器GN中二极管的负极连接集成电路IC的接口11，光耦隔离器GN中触发二极管串接一电阻R7后分别连接一次电路中的GS和T端，集成电路IC的接口12、13分别连接继电器L1、L2的线圈一端，线圈的另一端均接电源VDD。集成电路IC的接口9经开关J_t2连接继电器LK的线圈一端，其另一端接电源VDD，集成电路IC的接口5接地。

集成电路IC为单片机集成电路PIC16C71或其它型号的单片机、可编程逻辑器件PLD器件、或其它等效的集成电路，切换开关部件可为继电器或其它功率开关器件。电感式镇流器可为能同时满足升压和变换镇流阻抗要求的多个抽头(单铁芯或多铁芯)。可采用两个不同阈值的温控继电器并按图2电路的连接。

本实用新型实施的工作原理是：

1、照明启动单脉冲触发及软启动

电网送电后，单片机的口11首先被置成低电平，光耦隔离器GN导通并触发可控硅SCR导通，由于补偿电容Cp在开灯前为零电位，因此在SCR导通瞬间L的ab段被加上了网压，经L的ob/ab的升压后，在L的o端产生了数千伏的单脉冲高压去触发并点燃了灯泡。该单脉冲高压只是在照明启动瞬间发生(即时控触发)，灯泡被点燃后高压脉冲就不再发生。

应选择镇流器L的bo段远大于标准镇流器的额定阻抗，即可实现照明系统的软启动。

2、灯功率的自动稳定

照明系统在工作过程中，由于单片机的口17、口18及口6实时地监测着电网电压V_net、灯电流I_1amp(并由单片机计算出对应的灯功率P_1amp)及镇流器温升To等参数的变化。只要这四个参数中有一个在一定时间内连续达到设定值，在单片机控制下，继电器J1或J2就自动接通阻抗合适的镇流器抽头，从而使灯功率自动稳定在安全线以下。为防止高强度气体放电灯在切换过程中灭弧，可在切换前先触发可控硅SCR导通以维持主回路的灯电流。

3、自动保护

在照明的过程中，如果上述参数的变化一旦超出安全限界，单片机的口9将呈高电平，LK失电并由继电器JK切断主电源而自动关灯。从而保护了灯泡及相关电器的安全。J_t1、J_t2是过热保护部件(增加J_t2是在单片机或其它元器件失效的情况下，使照明电气系统得到最终的保护)。过热保护对于密封灯具或仓库等场合的照明是至关重要的。

4、系统自复位，“保险丝”免更换

在上述的照明系统保护关灯后，当电网、灯泡及镇流器的工作状态都恢复正常及其它相关故障被排除后，只要是在开灯的条件下，单片机将通过控制口11及口9使灯泡再次被点燃，即可实现照明系统的自动复位。当然也可视为使用了一种免更换的“保险丝”。

5、自动调光及照明自动控制

采用了本实用新型技术后，如有需要，可由单片机控制并将继电器J1或J2切换到阻抗更大的镇流器的抽头上，实现高强度气体放电灯自动调光功能。

由于本实用新型采用了单片机控制，可以很方便地赋予每盏灯一个特定的码地址，选用合适的接口电路(Y/Z)，并在无线遥控、电力载波或其它通讯技术的支持下，实现高强度气体放电灯照明在各种工况条件要求下的自动控制。

Claims

1、一种高强度气体放电灯适配控制器，其特征在于交流电网同时与灯工作状态信号采集单元及瞬态过渡兼高压发生单元连接，并经瞬态过渡兼高压发生单元连接多抽头镇流器，多抽头式镇流器与高强度气体放电灯连接，灯工作状态信号采集单元连接智能控制单元，智能控制单元连接切换开关部件，切换开关部件同时与瞬态过渡兼高压发生单元及多抽头式镇流器连接。

2、根据权利要求1所述的一种高强度气体放电灯适配控制器，其特征在于交流电网AC的一端串连连接熔丝BX后，连接电压互感器HLV的一次线圈的一端和可控硅SCR的一端及继电器JK的一常开触点，可控硅SCR的另一端与RC并联电路相串接再与多抽头电感式镇流器L的抽头b相连接，多抽头电感式镇流器L的o端连接灯的一端，灯的另一端与电网的另一端相连接，所述继电器JK的中心触点与一电流互感器HLI的一次线圈的一端和一补偿电容Cp相连接，电容Cp另一端接电网的另一端，电流互感器HLI的一次线圈的另一端与继电器J2的中心触点相连，其常开触点1连接到多抽头电感式镇流器L的c端，另一常闭触点0与另一继电器J1的中心触点相连，J1的常开触点1与多抽头电感式镇流器L的b端相连，另一常闭触点0与镇流器L的a端相连，电压互感器HLV的一次线圈的另一端与电源的另一端相连接。

3、根据权利要求2所述的一种高强度气体放电灯适配控制器，其特征在于电压互感器HLV的二次线圈的一端Vnet连接二极管D2的正极，二极管D2的负极连接电阻R2，电阻R2的另一端连接电阻R4的一端且连接到集成电路IC的接口18，电容C2与电阻R4相并联，电阻R4的另一端接地，电流互感器HLI的二次线圈的一端I1amp连接二极管D1的正极，D1负极与电阻R1相连，电阻R1的另一端连接电阻R3并连接接到集成电路IC的接口17，一电容C1与电阻R3相并连，电阻R3与一开关J_t1(T_c1)的一端相连并接地，电源VDD串联一电阻R5，R5另一端连接开关J_t1的一端并与集成电路IC的接口6相连接，集成电路IC的接口7与接口电路(Y/Z)相连；电源VDD与集成电路IC的接口14相连，同时连接一电阻R6，电阻R6的一端连接光耦隔离器GN中二极管的正极，光耦隔离器GN中二极管的负极连接集成电路IC的接口11，光耦隔离器GN中触发二极管串接一电阻R7后分别连接一次电路中的GS和T端，集成电路IC的接口12、13分别连接继电器L1、L2的线圈一端，线圈的另一端均接电源VDD。集成电路IC的接口9经开关J_t2连接继电器LK的线圈一端，其另一端接电源VDD，集成电路IC的接口5接地。

4、根据权利要求3所述的一种高强度气体放电灯适配控制器，其特征在于继电器J_t1、J_t2为不同阈值(T_c1、T_c1)的温控继电器。