專利名稱：基于補(bǔ)償式交流斬波技術(shù)的路燈照明節(jié)電裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及節(jié)能技術(shù)領(lǐng)域，特別是涉及一種基于補(bǔ)償式交流斬波技術(shù)的 路燈照明節(jié)電裝置。
背景技術(shù)：
隨著中國城市化建設(shè)的不斷深入，經(jīng)濟(jì)高速持續(xù)的發(fā)展，人們的生活水 平也不斷提高。在繁華的都市，城市道路、夜景照明已成為城市文明的標(biāo)志 和城市文化的代表。在推進(jìn)城市亮化工程的進(jìn)程中，照明光源和調(diào)控設(shè)備得 到了空前的發(fā)展，同時，城市照明的電能消耗和燈具損耗也越來越大，由于 電力緊張和電費(fèi)上漲，照明節(jié)能降耗將越來越受到重視。將節(jié)能技術(shù)運(yùn)用于 照明路燈成為大勢所趨。
目前，路燈照明節(jié)電通常采用適當(dāng)降低供電電壓，從而在基本不降低照 明效果的同時達(dá)到節(jié)能的目的。傳統(tǒng)的節(jié)電器主要有兩種。 一種是采用電磁 方式，如通過自耦變壓器調(diào)節(jié)電壓，但該方式體積大、存在機(jī)械磨損，可靠
性低；另一類方式采用可控硅調(diào)壓方式，但是因?yàn)椴捎靡葡嗫刂撇胖g(shù)，功率 因數(shù)低、諧波嚴(yán)重。
因此，近年來人們研發(fā)出基于補(bǔ)償式交流斬波技術(shù)的路燈照明節(jié)電裝置， 該基于補(bǔ)償式交流斬波技術(shù)的路燈照明節(jié)電裝置采用全控器件絕緣柵雙極型 晶體管(Insulated Gate Bipolar Transistor, IGBT)作為高頻開關(guān)器件，采用 智能脈沖寬度調(diào)制技術(shù)(PulseWidthModulation， PWM),具有正弦波輸出， 不受負(fù)載特性的限制，可與任何負(fù)載相匹配，具有功率因數(shù)高，延時短等突 出的優(yōu)點(diǎn)。
但是，傳統(tǒng)的單相交流斬波技術(shù)普遍采用四個開關(guān)器件，功耗較大，成 本較高，因此減少開關(guān)器件的數(shù)目對于簡化控制，提高可靠性，實(shí)現(xiàn)高效、 高頻非常重要，然而，目前還沒有一種交流斬波控制裝置可以減少開關(guān)器件 的數(shù)目，實(shí)現(xiàn)更好的省電節(jié)能。
發(fā)明內(nèi)容
有鑒于此，本發(fā)明的目的是提供一種基于補(bǔ)償式交流斬波技術(shù)的路燈照 明節(jié)電裝置，與現(xiàn)有的節(jié)電器相比，開關(guān)器件更少，且使用補(bǔ)償變壓器調(diào)壓， 控制裝置只經(jīng)過部分功率，從而更簡單經(jīng)濟(jì)、效率更高、成本更低。
為此,本發(fā)明提供了 一種基于補(bǔ)償式交流斬波技術(shù)的路燈照明節(jié)電裝置， 包括有主電路和控制電路，其中，
所述主電路包括有第一IGBT開關(guān)管So、第二IGBT開關(guān)管Si、第三IGBT 開關(guān)管S2、單相交流電源Ui、電感L和電容C、補(bǔ)償變壓器T以及照明燈具 Z0，所述第一IGBT開關(guān)管S。、第二IGBT開關(guān)管S。第三IGBT開關(guān)管S2 串聯(lián)連接，所述單相交流電源Ui接在所述串聯(lián)的三個IGBT開關(guān)管的兩端， 所述電感L和電容C組成一個濾波電路并且并聯(lián)在所述補(bǔ)償變壓器T的輸入 端兩側(cè)，所述補(bǔ)償變壓器T的原邊與第二IGBT開關(guān)管S。第三IGBT開關(guān) 管S2并聯(lián)，所述補(bǔ)償變壓器T的副邊與照明燈具Zo串聯(lián)后4妄在所述單相交 流電源Ui的兩端；
所述控制電路用于對主電路進(jìn)行控制和檢測。
優(yōu)選地，所述控制電路為以單片機(jī)為核心的數(shù)模電路，采用非互補(bǔ)的帶 電流檢測的控制方式來對主電路進(jìn)行控制和檢測。
優(yōu)選地，所述控制電路包括有人機(jī)界面1、單片機(jī)2、脈沖及保護(hù)邏輯 電路3、邏輯判斷電路4、第一光電隔離電路51、第二光電隔離電路52、第 三光電隔離電路53、以及第一驅(qū)動放大電路61、第二驅(qū)動放大電路62、第 三驅(qū)動放大電路63、電壓檢測電路7、電流檢測電路8;
所述人機(jī)界面1接單片機(jī)2，所述單片機(jī)2分別接所述脈沖及保護(hù)邏輯 電路3、所述電壓檢測電路7，所述脈沖及保護(hù)邏輯電路3分別接邏輯判斷電 路4、第一光電隔離電路51，所述電壓檢測電路7接邏輯判斷電路4，所述 邏輯判斷電路4分別接第二光電電路52、第三光電電路53、電流檢測電路8;
所述第一光電隔離電路51依次接第一驅(qū)動放大電路61、第一 IGBT開 關(guān)管SG，所述第二光電電路52依次接第二驅(qū)動放大電路62、第二IGBT開
關(guān)管Si，所述第三光電電路53依次接第三驅(qū)動放大電路63、第三IGBT開 關(guān)管S2。
優(yōu)選地，所述人機(jī)界面為采用帶有鍵盤的顯示器。 優(yōu)選地，所述單片機(jī)為PIC單片機(jī)。
優(yōu)選地，所述第一 IGBT開關(guān)管SG為附帶著四個橋式連接二極管的 IGBT。
優(yōu)選地，所述主電路還包括有旁路開關(guān)S3和切斷開關(guān)S4,所述旁路開
關(guān)S3接在所述補(bǔ)償變壓器T的副邊兩端，所述切斷開關(guān)S4接在所述第一
IGBT開關(guān)管So與第二 IGBT開關(guān)管S！之間的節(jié)點(diǎn)和濾波電感L之間。
由以上本發(fā)明提供的技術(shù)方案可見，本發(fā)明提出了一種新型交流斬波控 制器，只使用了第一IGBT開關(guān)管S。、第二IGBT開關(guān)管S"第三IGBT開 關(guān)管S2這三個開關(guān)器件，本發(fā)明因?yàn)椴捎昧溯^少的開關(guān)器件，相對現(xiàn)有的節(jié) 電器而言，具有更筒單經(jīng)濟(jì)，開關(guān)損耗更小的優(yōu)點(diǎn)，此外，本發(fā)明通過補(bǔ)償 變壓器僅控制部分功率，使得系統(tǒng)功耗更低，效率更高。
圖1是本發(fā)明提供的基于補(bǔ)償式交流斬波技術(shù)的路燈照明節(jié)電裝置的結(jié) 構(gòu)示意圖，其中So、 Sp S2為分別為第一IGBT開關(guān)管、第二IGBT開關(guān)管、 第三IGBT開關(guān)管，Ui為單相交流電源，L和C分別為電感和電容組成LC 濾波電路，T為補(bǔ)償變壓器，S3為旁路開關(guān)，S4為切斷開關(guān)，Zo為照明燈具；
圖2為本發(fā)明提供的基于補(bǔ)償式交流斬波技術(shù)的路燈照明節(jié)電裝置的控 制電路方框圖。
具體實(shí)施例方式
為了使本技術(shù)領(lǐng)域的人員更好地理解本發(fā)明方案，下面結(jié)合附圖和實(shí)施 方式對本發(fā)明作進(jìn)一步的詳細(xì)"^兌明。
圖1是本發(fā)明提供的基于補(bǔ)償式交流斬波技術(shù)的路燈照明節(jié)電裝置的結(jié) 構(gòu)示意圖，其中So、 S" S2分別為第一IGBT開關(guān)管、第二IGBT開關(guān)管、
第三IGBT開關(guān)管，Ui為單相交流電源，L和C分別為電感和電容，組成LC
濾波電路，T為補(bǔ)償變壓器，S3為旁路開關(guān)，S4為切斷開關(guān)，Zo為照明燈具。
如圖l所示，本發(fā)明提供的一種基于補(bǔ)償式交流斬波技術(shù)的路燈照明節(jié) 電裝置，其主電路部分為帶補(bǔ)償變壓器T的交流斬波電路。
其中，具有三個IGBT開關(guān)器件(即S0、 Sp S2)串聯(lián)連接，電感L和 電容C組成一個濾波電路，并且并聯(lián)在補(bǔ)償變壓器T的輸入端兩側(cè)。
需要說明的是，第一 IGBT開關(guān)管S。為附帶著四個橋式連接二極管的 IGBT。
如圖1所示，在本發(fā)明中，補(bǔ)償變壓器T的原邊與其中兩個IGBT (即 第二 IGBT開關(guān)管Si和第三IGBT開關(guān)管S2)為并聯(lián)關(guān)系，單相交流電源 Ui接在這三個串聯(lián)IGBT的兩端，補(bǔ)償變壓器T的副邊與照明燈具Zo之間為 串聯(lián)連接，然后接于單相交流電源U的兩端。
圖1中的切斷開關(guān)S4接在所述第一IGBT開關(guān)管So與第二IGBT開關(guān)管 Si之間的節(jié)點(diǎn)和濾波電感L之間,S3為補(bǔ)償變壓器T的旁路開關(guān)，接在所述 補(bǔ)償變壓器T的副邊的兩端，為斬波電路發(fā)生故障情況下的旁路節(jié)能器件，
在因斬波電路發(fā)生故障而封鎖脈沖后，旁路開關(guān)S3閉合，切斷開關(guān)S4斷開，
切斷斬波主電路，負(fù)載為全壓工作方式。
圖2為本發(fā)明提供的基于補(bǔ)償式交流斬波技術(shù)的路燈照明節(jié)電裝置的控 制電路方框圖，其中，主要組成部分包括有人機(jī)界面1、單片機(jī)2、脈沖及 保護(hù)邏輯電路3、邏輯判斷電路4、第一光電隔離電路51、第二光電隔離電 路52、第三光電隔離電路53、以及笫一驅(qū)動放大電路61、第二驅(qū)動放大電 路62、第三驅(qū)動放大電路63、電壓檢測電路7、電流檢測電路8。
所述人機(jī)界面l接單片機(jī)2，所述單片機(jī)2分別接所述脈沖及保護(hù)邏輯 電路3、所述電壓檢測電路7，所述脈沖及保護(hù)邏輯電路3分別接邏輯判斷電 路4、第一光電隔離電路51，所述電壓檢測電路7接邏輯判斷電路4，所述 邏輯判斷電路4分別接第二光電電路52、第三光電電路53、電流檢測電路8。
所述第一光電隔離電路51依次接第一驅(qū)動放大電路61、第一 IGBT開 關(guān)管S。，所述第二光電電路52依次接第二驅(qū)動放大電路62、第二IGBT開 關(guān)管Si,所迷第三光電電路53依次接第三驅(qū)動放大電路63、第三IGBT開
關(guān)管S2。
本發(fā)明的控制電路為以PIC單片機(jī)為核心的數(shù)模電路，主要實(shí)現(xiàn)對主電
路的控制和檢測，采用非互補(bǔ)的帶電流檢測的控制方式。
在本發(fā)明中，上述的單片機(jī)優(yōu)選為采用PIC ( Peripheral Interface Controller)單片機(jī)、人機(jī)界面優(yōu)選為采用帶有鍵盤的LCD顯示器、其它由 模數(shù)電路組成。
如圖2所示的控制電路中，PIC單片機(jī)用于輸出PWM信號，并通過脈 沖及保護(hù)邏輯電路3，經(jīng)一個光電隔離電路、 一個IGBT驅(qū)動放大電路來控 制一個IGBT開關(guān)(即如圖所示的第一IGBT開關(guān)管So)的開通和關(guān)斷，所 述第一IGBT開關(guān)管So作為斬波開關(guān)使用。
而電壓檢測和電流檢測電路分別經(jīng)過邏輯判斷電路4、兩個光電隔離電 路、兩個IGBT驅(qū)動放大電路來控制另外兩個IGBT的開通和關(guān)斷，實(shí)現(xiàn)兩 種不同電流方向的續(xù) 流。
以上所述僅是本發(fā)明的優(yōu)選實(shí)施方式，應(yīng)當(dāng)指出，對于本技術(shù)領(lǐng)域的普 通技術(shù)人員來說，在不脫離本發(fā)明原理的前提下，還可以做出若干改進(jìn)和潤 飾，這些改進(jìn)和潤飾也應(yīng)視為本發(fā)明的保護(hù)范圍。
權(quán)利要求
1.一種基于補(bǔ)償式交流斬波技術(shù)的路燈照明節(jié)電裝置，其特征在于，包括有主電路和控制電路，其中，所述主電路包括有第一IGBT開關(guān)管S0、第二IGBT開關(guān)管S1、第三IGBT開關(guān)管S2、單相交流電源Ui、電感L和電容C、補(bǔ)償變壓器T以及照明燈具Z0，所述第一IGBT開關(guān)管S0、第二IGBT開關(guān)管S1、第三IGBT開關(guān)管S2串聯(lián)連接，所述單相交流電源Ui接在所述串聯(lián)的三個IGBT開關(guān)管的兩端，所述電感L和電容C組成一個濾波電路并且并聯(lián)在所述補(bǔ)償變壓器T的輸入端兩側(cè)，所述補(bǔ)償變壓器T的原邊與第二IGBT開關(guān)管S1、第三IGBT開關(guān)管S2并聯(lián)，所述補(bǔ)償變壓器T的副邊與照明燈具Z0串聯(lián)后接在所述單相交流電源Ui的兩端；所述控制電路用于對主電路進(jìn)行控制和檢測。
2、 如權(quán)利要求1所述的路燈照明節(jié)電裝置，其特征在于，所述控制電路 為以單片機(jī)為核心的數(shù)模電路，采用非互補(bǔ)的帶電流檢測的控制方式來對主 電路進(jìn)行控制和檢測。
3、 如權(quán)利要求2所述的路燈照明節(jié)電裝置，其特征在于，所述控制電路 包括有人機(jī)界面(1)、單片機(jī)(2)、脈沖及保護(hù)邏輯電路(3)、邏輯判斷 電路(4)、第一光電隔離電路(51)、第二光電隔離電路(52)、第三光電隔 離電路(53)、以及第一驅(qū)動放大電路(61)、第二驅(qū)動放大電路(62)、第三 驅(qū)動放大電路(63 )、電壓檢測電路(7 )、電流檢測電路(8 );所述人機(jī)界面1接單片機(jī)(2 ),所述單片機(jī)(2 )分別接所述脈沖及保護(hù) 邏輯電路(3 )、所述電壓檢測電路(7),所述脈沖及保護(hù)邏輯電路(3 )分別 接邏輯判斷電路(4)、第一光電隔離電路(51),所述電壓檢測電路(7)接 邏輯判斷電路(4),所述邏輯判斷電路(4)分別接第二光電電路(52)、第 三光電電路(53)、電流檢測電路(8);所述第一光電隔離電路(51 )依次接第一驅(qū)動放大電路(61 )、第一 IGBT 開關(guān)管S。，所述第二光電電路(52)依次接第二驅(qū)動放大電路(62)、第二 IGBT開關(guān)管Sp所述第三光電電路(53)依次接第三驅(qū)動放大電路(63)、 第三IGBT開關(guān)管S2。
4、 如權(quán)利要求3所述的路燈照明節(jié)電裝置，其特征在于，所述人機(jī)界面 為采用帶有鍵盤的顯示器。
5、 如權(quán)利要求3所述的路燈照明節(jié)電裝置，其特征在于，所述單片機(jī)為 PIC單片機(jī)。
6、 如權(quán)利要求1所述的路燈照明節(jié)電裝置，其特征在于，所述第一 IGBT 開關(guān)管S。為附帶著四個橋式連接二極管的IGBT。
7、 如權(quán)利要求1至6中任一項所述的路燈照明節(jié)電裝置，其特征在于， 所迷主電路還包括有旁路開關(guān)Sg和切斷開關(guān)S4,所述旁路開關(guān)S3接在所述 補(bǔ)償變壓器T的副邊兩端，所述切斷開關(guān)S4接在所述第一 IGBT開關(guān)管So 與第二IGBT開關(guān)管S!之間的節(jié)點(diǎn)和濾波電感L之間。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種基于補(bǔ)償式交流斬波技術(shù)的路燈照明節(jié)電裝置，包括有主電路和控制電路，其中，所述主電路中的所述第一IGBT開關(guān)管S<sub>0</sub>、第二IGBT開關(guān)管S<sub>1</sub>、第三IGBT開關(guān)管S<sub>2</sub>串聯(lián)連接，所述單相交流電源U<sub>i</sub>接在所述串聯(lián)的三個IGBT開關(guān)管的兩端，所述電感L和電容C組成一個濾波電路并且并聯(lián)在所述補(bǔ)償變壓器T的輸入端兩側(cè)，所述補(bǔ)償變壓器T的原邊與第二IGBT開關(guān)管S<sub>1</sub>、第三IGBT開關(guān)管S<sub>2</sub>并聯(lián)，所述補(bǔ)償變壓器T的副邊與照明燈具Z<sub>0</sub>串聯(lián)后接在所述單相交流電源U<sub>i</sub>的兩端；所述控制電路用于對主電路進(jìn)行控制和檢測。本發(fā)明只使用三個開關(guān)器件，且使用補(bǔ)償變壓器調(diào)壓，控制裝置只經(jīng)過部分功率，相對于現(xiàn)有節(jié)電器，具有更簡單經(jīng)濟(jì)，開關(guān)損耗更小的優(yōu)點(diǎn)。
文檔編號H02M7/537GK101370333SQ200810152149
公開日2009年2月18日 申請日期2008年10月8日 優(yōu)先權(quán)日2008年10月8日
發(fā)明者王春杰 申請人:天津理工大學(xué)