專(zhuān)利名稱(chēng)：基于邏輯控制的狀態(tài)轉(zhuǎn)換無(wú)閃斷、無(wú)過(guò)電壓照明節(jié)電裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種節(jié)電控制裝置，尤其涉及一種從節(jié)電到旁路直通的照明電路轉(zhuǎn)換
直O(jiān)
背景技術(shù)：
隨著中國(guó)經(jīng)濟(jì)的飛速發(fā)展和工業(yè)化程度的不斷提高，人們的生活水平也不斷提 高，對(duì)照明設(shè)備和照明工程提出了新的要求，照明工程已經(jīng)成為城市文明的象征，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，城市照明的電能消耗和各 種用電損耗也越來(lái)越大，因此，研制和推廣高效可靠的照明節(jié)電裝置，符合我國(guó)的國(guó)策，也 具有重要的社會(huì)意義和經(jīng)濟(jì)意義。照明設(shè)備具有巨大節(jié)電空間的根本原因還是電力部門(mén)的供電質(zhì)量問(wèn)題。根據(jù)電力 系統(tǒng)理論可知，負(fù)荷變壓器二次出線電壓是沿線降落的，由于電力負(fù)荷正常運(yùn)行電壓范圍 為其額定電壓的士 10%，為了保證電力線路末端電壓不低于負(fù)荷額定電壓值的10%，勢(shì)必 需要變壓器出線處電壓高于負(fù)荷額定電壓，一般而言，電力部門(mén)都將變壓器出線處電壓調(diào) 整為負(fù)荷額定電壓值的110%，這樣能夠盡可能的延長(zhǎng)供電距離，減小電力部門(mén)投資。但這 種做法使得變壓器二次出線供電線路電壓是沿線降落的，靠近變壓器側(cè)的負(fù)載長(zhǎng)時(shí)間運(yùn)行 在高于額定電壓的狀態(tài)，既浪費(fèi)了電能，又影響了設(shè)備的使用壽命。因此，將電力線路上這 些負(fù)載的電壓降低調(diào)整到適當(dāng)水平，既不影響設(shè)備性能，又能夠節(jié)約大量電能，且能夠延長(zhǎng) 設(shè)備壽命。另一方面，對(duì)于照明設(shè)備負(fù)荷來(lái)說(shuō)，其工作原理又具有特殊性，大量的理論分析 和現(xiàn)場(chǎng)試驗(yàn)證明，單相供電的照明設(shè)備，其工作電壓在205V到220V之間變化時(shí)，其發(fā)光亮 度基本不變，因此，照明設(shè)備實(shí)際運(yùn)行時(shí)，將其工作電壓保持在205V左右，在保證了照明亮 度的前提下，會(huì)大大提高照明設(shè)備的節(jié)電空間。目前市場(chǎng)上出現(xiàn)的照明節(jié)電產(chǎn)品主要有交流可控硅調(diào)壓節(jié)電和電磁降壓式節(jié)電 兩類(lèi)產(chǎn)品。交流可控硅調(diào)壓節(jié)電是通過(guò)某種裝置對(duì)電壓的有效值進(jìn)行調(diào)整的一種方式，主 要采用交流相控式調(diào)壓，其電路一般由晶間管構(gòu)成，通過(guò)改變控制角實(shí)現(xiàn)調(diào)壓。這類(lèi)節(jié)能調(diào) 控設(shè)備對(duì)照明系統(tǒng)的電壓調(diào)節(jié)速度快，精度高，可分時(shí)段實(shí)時(shí)調(diào)整，有穩(wěn)壓作用，因?yàn)橹饕?是電子元件，相對(duì)來(lái)說(shuō)體積小、設(shè)備輕、成本低。但該調(diào)壓方式由于輸出的正弦波不完整，會(huì) 出現(xiàn)大量的諧波，形成對(duì)電網(wǎng)系統(tǒng)諧波污染，危害極大，盡管可以通過(guò)串入電感的方法來(lái)抑 制高次諧波，但所需電感體積較大，且電感引起的壓降也不容忽視此外，而且當(dāng)控制角較大 時(shí)，功率因數(shù)減少，電流中諧波的幅值相對(duì)大，濾波器的體積大。同時(shí)，現(xiàn)代照明設(shè)計(jì)要求規(guī) 定，照明系統(tǒng)中功率因數(shù)必須達(dá)到0. 9以上，而氣體放電燈的功率因數(shù)一般在0. 5以下，從 而都要設(shè)計(jì)電容補(bǔ)償功率因數(shù)，但是這類(lèi)設(shè)備不能用在有電容補(bǔ)償?shù)碾娐分?。另外在啟?dòng) 控制過(guò)程中的沖擊電壓對(duì)照明燈具的壽命也有較大影響，同時(shí)其電子元件對(duì)惡劣運(yùn)行條件 的適應(yīng)能力也較差，目前市場(chǎng)上此類(lèi)照明節(jié)電產(chǎn)品已比較少見(jiàn)?，F(xiàn)在市場(chǎng)上多數(shù)照明節(jié)電產(chǎn)品采用電磁降壓方式，它的原理是通過(guò)自耦變壓器根 據(jù)輸入電壓高低情況，連接不同的固定變壓器抽頭，將電網(wǎng)電壓降低一定的水平，從而達(dá)到降壓節(jié)能的目的。這類(lèi)產(chǎn)品最大的優(yōu)點(diǎn)是克服了可控硅調(diào)壓型產(chǎn)品產(chǎn)生諧波的缺陷，實(shí)現(xiàn) 了電壓的正弦波輸出，結(jié)構(gòu)和功能都很簡(jiǎn)單，可靠性也比較高。其電路基本原理圖如圖26 所示，由圖26看出，裝置串聯(lián)在用電負(fù)載回路中，根據(jù)電網(wǎng)電壓的波動(dòng)情況，調(diào)節(jié)檔位開(kāi) 關(guān)，使裝置輸出保持在一定的電壓水平，達(dá)到節(jié)約電能的目的。
此類(lèi)產(chǎn)品主要存在下面三個(gè)問(wèn)題(1)當(dāng)電源電壓偏低或節(jié)電裝置故障時(shí)，為了 使負(fù)載正常運(yùn)行，節(jié)電裝置需要從節(jié)電狀態(tài)轉(zhuǎn)換到旁路狀態(tài)，當(dāng)電源電壓或節(jié)電裝置恢復(fù) 正常后，節(jié)電裝置需要從旁路狀態(tài)轉(zhuǎn)換到節(jié)電狀態(tài)，現(xiàn)有此類(lèi)照明節(jié)電產(chǎn)品的節(jié)電、旁路狀 態(tài)轉(zhuǎn)換均采用節(jié)電主接觸器KMl和旁路主接觸器KM2互鎖的方式進(jìn)行狀態(tài)轉(zhuǎn)換，即從節(jié)電 狀態(tài)轉(zhuǎn)換到旁路狀態(tài)時(shí)，先斷開(kāi)節(jié)電主接觸器KMl，然后閉合旁路主接觸器KM2的方式實(shí)現(xiàn) 狀態(tài)轉(zhuǎn)換；從旁路狀態(tài)轉(zhuǎn)換到節(jié)電狀態(tài)時(shí)，先斷開(kāi)旁路主接觸器KM2，然后閉合節(jié)電主接觸 器KMl的方式實(shí)現(xiàn)狀態(tài)轉(zhuǎn)換。根據(jù)電路暫態(tài)電氣特征分析知道，這種狀態(tài)轉(zhuǎn)換方式，勢(shì)必造 成負(fù)載側(cè)的電源瞬時(shí)斷電和過(guò)電壓沖擊現(xiàn)象，導(dǎo)致負(fù)載不能正常工作(比如電腦由于瞬間 斷電重啟，丟失運(yùn)行數(shù)據(jù)等)，甚至損壞用電設(shè)備。此類(lèi)照明節(jié)電產(chǎn)品狀態(tài)轉(zhuǎn)換過(guò)程中在負(fù) 載側(cè)產(chǎn)生的電壓閃斷和過(guò)電壓典型波形如圖27所示。(2)常規(guī)節(jié)電裝置工作在節(jié)電狀態(tài)時(shí)，當(dāng)電網(wǎng)電壓波動(dòng)，需要調(diào)節(jié)節(jié)能檔位開(kāi)關(guān) 時(shí)，節(jié)電裝置的η個(gè)檔位開(kāi)關(guān)也是通過(guò)互鎖實(shí)現(xiàn)檔位調(diào)節(jié)的，這樣在檔位調(diào)節(jié)過(guò)程中，也會(huì) 出現(xiàn)瞬間的電壓閃斷和過(guò)電壓現(xiàn)象，嚴(yán)重影響了負(fù)載的正常工作，且對(duì)負(fù)載造成了頻繁的 沖擊，降低了用電設(shè)備使用壽命。(3)常規(guī)照明節(jié)電裝置的電磁檔位調(diào)節(jié)是在火線側(cè)進(jìn)行，在調(diào)節(jié)過(guò)程中容易產(chǎn)生 電弧，對(duì)電網(wǎng)造成了污染。文獻(xiàn)《電磁式智能照明節(jié)電裝置》(中華人民共和國(guó)國(guó)家知識(shí)產(chǎn)權(quán)局，實(shí)用新型專(zhuān) 利說(shuō)明書(shū)，03225323.0，2004，07，07，王綠莎)公開(kāi)了一種基于自耦變壓器和接觸器的抽頭 電壓調(diào)節(jié)控制裝置，是上述常規(guī)照明節(jié)電裝置的典型代表。文獻(xiàn)《調(diào)零式智能照明節(jié)電器》(中華人民共和國(guó)國(guó)家知識(shí)產(chǎn)權(quán)局，實(shí)用新型專(zhuān)利 說(shuō)明書(shū)，200820226197.0，2008，11，18，戈長(zhǎng)征，孫冬云，張培強(qiáng)等)公開(kāi)了一種調(diào)零式智能 照明節(jié)電器，從零線側(cè)實(shí)現(xiàn)電壓的檔位調(diào)節(jié)，但其自耦變壓器結(jié)構(gòu)復(fù)雜，設(shè)計(jì)困難，且檔位 調(diào)節(jié)過(guò)程中需要多個(gè)接觸器的配合才能實(shí)現(xiàn)，檔位調(diào)節(jié)工作過(guò)程中會(huì)對(duì)負(fù)載產(chǎn)生頻繁的過(guò) 電壓沖擊，且文獻(xiàn)中對(duì)于節(jié)電裝置從節(jié)電狀態(tài)到旁路狀態(tài)的轉(zhuǎn)換會(huì)存在電壓閃斷的問(wèn)題沒(méi) 有涉及。綜上所述，發(fā)明一種狀態(tài)轉(zhuǎn)換過(guò)程無(wú)電壓閃斷，無(wú)過(guò)電壓沖擊、工作穩(wěn)定可靠的電 磁式照明節(jié)電裝置，對(duì)于照明設(shè)備的電力節(jié)能、減少碳排放具有重要意義。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明所要解決的技術(shù)問(wèn)題是提供一種基于邏輯控制的狀態(tài)轉(zhuǎn)換無(wú)閃斷、無(wú)過(guò)電 壓照明節(jié)電裝置，本裝置在工作狀態(tài)轉(zhuǎn)換過(guò)程無(wú)電壓閃斷，無(wú)過(guò)電壓沖擊、工作穩(wěn)定可靠， 可以解決現(xiàn)有照明節(jié)電裝置中存在的各種缺陷，并且長(zhǎng)時(shí)間可靠穩(wěn)定運(yùn)行。為解決上述技術(shù)問(wèn)題，本發(fā)明的技術(shù)方案是基于邏輯控制的狀態(tài)轉(zhuǎn)換無(wú)閃斷、無(wú) 過(guò)電壓照明節(jié)電裝置，包括連接在市電火線端的節(jié)電開(kāi)關(guān)，所述節(jié)電開(kāi)關(guān)串聯(lián)有固定節(jié)電 線圈，所述固定節(jié)電線圈后串聯(lián)有節(jié)電線圈組，所述節(jié)電線圈組包括依次串接在節(jié)電線路中的至少兩個(gè)節(jié)電檔位線圈，每個(gè)所述節(jié)電檔位線圈的末端分別與所述照明供電電源的零 線之間電連接有節(jié)電檔位控制開(kāi)關(guān)，每個(gè)所述節(jié)電檔位線圈的末端還電連接有檔位輔助緩 沖控制開(kāi)關(guān)，所有所述檔位輔助緩沖控制開(kāi)關(guān)的輸出端電連接至檔位緩沖器的輸入端，所 述檔位緩沖器的輸出端電連接至所述照明供電電源的零線，所述節(jié)電線圈組的兩端具有節(jié) 電照明電源輸出端子；所述市電火線端與所述固定節(jié)電線圈的末端之間連接有旁路開(kāi)關(guān)。作為一種改進(jìn)，所述檔位緩沖器為阻容緩沖電路。 作為進(jìn)一步改進(jìn)，所述阻容緩沖電路包括相互并聯(lián)的電阻和電容。作為另一種改進(jìn)，所述固定節(jié)電線圈和所述節(jié)電線圈組結(jié)合為自耦變壓器結(jié)構(gòu)。作為進(jìn)一步改進(jìn)，所述節(jié)電開(kāi)關(guān)為節(jié)電接觸器的常開(kāi)觸點(diǎn)。作為進(jìn)一步改進(jìn)，所述旁路開(kāi)關(guān)為旁路接觸器的常開(kāi)觸點(diǎn)。作為進(jìn)一步改進(jìn)，所述節(jié)電檔位控制開(kāi)關(guān)為節(jié)電檔位接觸器的常開(kāi)觸點(diǎn)。作為進(jìn)一步改進(jìn)，所述檔位輔助緩沖控制開(kāi)關(guān)為檔位輔助緩沖接觸器的常開(kāi)觸 點(diǎn)ο由于采用了上述技術(shù)方案，本發(fā)明的有益效果是當(dāng)電網(wǎng)交流電壓作用到基于邏 輯控制的狀態(tài)轉(zhuǎn)換無(wú)閃斷、無(wú)過(guò)電壓照明節(jié)電裝置上時(shí)，該裝置根據(jù)電網(wǎng)電壓幅值的變化 自動(dòng)調(diào)整其工作狀態(tài)。當(dāng)電網(wǎng)電壓偏高時(shí)，該裝置工作在節(jié)電狀態(tài)下，根據(jù)電網(wǎng)輸入電壓 的具體數(shù)值決定工作在哪個(gè)節(jié)電檔位；當(dāng)電網(wǎng)電壓偏低，不具備節(jié)電條件時(shí)，該裝置自動(dòng)從 節(jié)電狀態(tài)轉(zhuǎn)換到旁路狀態(tài)，節(jié)電裝置退出運(yùn)行；當(dāng)電網(wǎng)電壓再次升高后，該裝置會(huì)自動(dòng)從旁 路狀態(tài)進(jìn)入節(jié)電狀態(tài)運(yùn)行。而且該裝置的調(diào)節(jié)都是在交流電壓零線側(cè)進(jìn)行的，使本發(fā)明在 實(shí)現(xiàn)了檔位調(diào)節(jié)過(guò)程中無(wú)過(guò)電壓沖擊，在狀態(tài)轉(zhuǎn)換過(guò)程中無(wú)電壓閃斷的功能后，還具有如 下兩個(gè)特點(diǎn)一、在零線側(cè)調(diào)整磁通的方式調(diào)節(jié)輸出電壓，電磁調(diào)節(jié)過(guò)渡過(guò)程中不易產(chǎn)生電 弧。二、裝置在節(jié)電狀態(tài)運(yùn)行時(shí)，即使相應(yīng)節(jié)電檔位接觸器出現(xiàn)故障斷路，負(fù)載電壓會(huì)上升 到電網(wǎng)電壓，不會(huì)因?yàn)楣?jié)電檔位接觸器的斷路故障使得負(fù)載斷電，保證了負(fù)載供電可靠性。


圖1是本發(fā)明實(shí)施例的電路原理圖；圖2是本發(fā)明實(shí)施例工作在節(jié)電狀態(tài)1檔時(shí)的等效電路圖；圖3是圖2中節(jié)電檔位接觸器的常開(kāi)觸點(diǎn)K1斷開(kāi)時(shí)的等效電路圖；圖4是圖1中節(jié)電檔位接觸器的常開(kāi)觸點(diǎn)K1閉合狀態(tài)到檔位輔助緩沖接觸器的 常開(kāi)觸點(diǎn)k/閉合過(guò)程的等效電路圖；圖5是圖1中從檔位輔助緩沖接觸器的常開(kāi)觸點(diǎn)k/閉合狀態(tài)到節(jié)電檔位接觸器 的常開(kāi)觸點(diǎn)K1斷開(kāi)過(guò)程的等效電路圖；圖6是圖5的仿真模型圖；圖7是圖6仿真后得到的節(jié)電線圈組L1的電壓波形圖；圖8是檔位緩沖器中C與R參數(shù)設(shè)置不合適時(shí)仿真后得到的節(jié)電線圈組L1的電 壓波形圖；圖9是圖1中從檔位輔助緩沖接觸器的常開(kāi)觸點(diǎn)k/閉合狀態(tài)到節(jié)電檔位接觸器 的常開(kāi)觸點(diǎn)K2閉合過(guò)程的等效電路圖；圖10是圖9的仿真模型圖11是圖10仿真后得到的電感線圈L2的電壓波形圖；
圖12是圖1中從節(jié)電檔位接觸器的常開(kāi)觸點(diǎn)K2閉合狀態(tài)到檔位輔助緩沖接觸器 的常開(kāi)觸點(diǎn)k/斷開(kāi)過(guò)程的等效電路圖；圖13是圖1中從節(jié)電檔位接觸器的常開(kāi)觸點(diǎn)K2斷開(kāi)到節(jié)電檔位接觸器的常開(kāi)觸 點(diǎn)&閉合過(guò)程的等效電路圖；圖14是圖1中從節(jié)電檔位接觸器的常開(kāi)觸點(diǎn)K1閉合狀態(tài)到檔位輔助緩沖接觸器 的常開(kāi)觸點(diǎn)k2'斷開(kāi)過(guò)程的等效電路圖；圖15是圖14的仿真模型圖；圖16是圖15仿真后得到的節(jié)電線圈組L1電壓波形圖；圖17是圖1中從節(jié)電檔位接觸器的常開(kāi)觸點(diǎn)Kpl閉合狀態(tài)到節(jié)電檔位接觸器的 常開(kāi)觸點(diǎn)K1斷開(kāi)過(guò)程的等效電路圖；圖18是圖1中從節(jié)電檔位接觸器的常開(kāi)觸點(diǎn)K1斷開(kāi)到旁路接觸器的常開(kāi)觸點(diǎn)Kp 閉合過(guò)程的等效電路圖；圖19是圖1中從旁路接觸器的常開(kāi)觸點(diǎn)Kp閉合狀態(tài)到節(jié)電接觸器的常開(kāi)觸點(diǎn)Kj 斷開(kāi)過(guò)程的等效電路圖；圖20是圖1中從旁路接觸器的常開(kāi)觸點(diǎn)Kp閉合狀態(tài)到節(jié)電接觸器的常開(kāi)觸點(diǎn)Kj 閉合過(guò)程的等效電路圖；圖21是圖1中從節(jié)電接觸器的常開(kāi)觸點(diǎn)&閉合狀態(tài)到旁路接觸器的常開(kāi)觸點(diǎn)Kp 斷開(kāi)過(guò)程的等效電路圖；圖22是圖1中從旁路接觸器的常開(kāi)觸點(diǎn)Kp斷開(kāi)到節(jié)電檔位接觸器的常開(kāi)觸點(diǎn)K1 閉合過(guò)程的等效電路圖；圖23是本發(fā)明實(shí)施例的硬件結(jié)構(gòu)框圖。圖24是本發(fā)明實(shí)施例鍵盤(pán)操作模塊的按鍵分布圖；圖25是本發(fā)明實(shí)施例控制程序流程圖；圖26是現(xiàn)有技術(shù)的電路原理圖；圖27是現(xiàn)有技術(shù)中節(jié)電狀態(tài)與旁路狀態(tài)轉(zhuǎn)換時(shí)產(chǎn)生的電壓閃斷和過(guò)電壓示意 圖。
具體實(shí)施例方式本發(fā)明工作原理圖如附圖1所示，其中，節(jié)電接觸器的常開(kāi)觸點(diǎn)為Kp旁路接觸器 的常開(kāi)觸點(diǎn)為Kp，IV"Kn為節(jié)電檔位接觸器的常開(kāi)觸點(diǎn)，K1'…Kn'分別為檔位輔助緩沖接 觸器的常開(kāi)觸點(diǎn)。R、C并聯(lián)電路為檔位緩沖器，L1為節(jié)電線圈組的總電感，其余電感符號(hào) L2、L/、L'、‘2代表的電感在附圖中已經(jīng)詳細(xì)標(biāo)記，不再說(shuō)明。附圖1中，當(dāng)電網(wǎng)交流電壓作用到裝置上時(shí)，節(jié)電裝置根據(jù)電網(wǎng)電壓幅值的變化 自動(dòng)調(diào)整其工作狀態(tài)。當(dāng)電網(wǎng)電壓偏高時(shí)，節(jié)電裝置工作在節(jié)電狀態(tài)下，根據(jù)電網(wǎng)輸入電壓 的具體數(shù)值決定工作在哪個(gè)節(jié)電檔位；當(dāng)電網(wǎng)電壓偏低，不具備節(jié)電條件時(shí)，節(jié)電裝置自動(dòng) 從節(jié)電狀態(tài)轉(zhuǎn)換到旁路狀態(tài)，節(jié)電裝置退出運(yùn)行，當(dāng)電網(wǎng)電壓再次升高后，節(jié)電裝置會(huì)自動(dòng) 從旁路狀態(tài)進(jìn)入節(jié)電狀態(tài)運(yùn)行。下面分開(kāi)描述節(jié)電裝置在各種不同狀態(tài)下的基于邏輯控制 的工作過(guò)程。
1.節(jié)電狀態(tài)下的節(jié)電檔位轉(zhuǎn)換過(guò)程電網(wǎng)電壓是隨機(jī)變化的，當(dāng)節(jié)電裝置工作在節(jié)電狀態(tài)時(shí)，節(jié)電檔位會(huì)隨著電網(wǎng)電 壓的波動(dòng)而調(diào)整檔位的變化，當(dāng)節(jié)電狀態(tài)從某一檔位(假設(shè)為節(jié)電檔位X1)切換到另一檔 位(假設(shè)為節(jié)電檔位X2)的邏輯控制過(guò)程如下①與節(jié)電檔位接觸器的常開(kāi)觸點(diǎn)X1并聯(lián)的 檔位輔助緩沖接觸器的常開(kāi)觸點(diǎn)X1'閉合，R、C并聯(lián)緩沖電路投入電路中。②斷開(kāi)節(jié)電檔 位接觸器的常開(kāi)觸點(diǎn)&。由于在斷開(kāi)節(jié)電檔位接觸器的常開(kāi)觸點(diǎn)X1前，已經(jīng)將與其并聯(lián)的 過(guò)電壓緩沖電路接入，所以在斷開(kāi)節(jié)電檔位接觸器的常開(kāi)觸點(diǎn)X1時(shí)不會(huì)產(chǎn)生過(guò)電壓。③閉 合節(jié)電檔位接觸器的常開(kāi)觸點(diǎn)χ2。④斷開(kāi)檔位輔助緩沖接觸器的常開(kāi)觸點(diǎn)X1'，緩沖電路 退出運(yùn)行。 經(jīng)過(guò)上述緩沖電路和邏輯控制方法配合的檔位轉(zhuǎn)換過(guò)程，使得節(jié)電裝置在節(jié)電狀 態(tài)轉(zhuǎn)換過(guò)程中不會(huì)產(chǎn)生過(guò)電壓沖擊，保護(hù)了節(jié)電裝置，尤其是節(jié)電檔位接觸器的常開(kāi)觸點(diǎn)， 也避免了狀態(tài)轉(zhuǎn)換過(guò)程中過(guò)電壓對(duì)用電負(fù)載的沖擊。2.節(jié)電到旁路的狀態(tài)轉(zhuǎn)換過(guò)程當(dāng)電網(wǎng)輸入電壓偏低，或者節(jié)電裝置出現(xiàn)故障，或者負(fù)載出現(xiàn)過(guò)電流現(xiàn)象時(shí)，節(jié)電 裝置需要由節(jié)電狀態(tài)轉(zhuǎn)換到旁路狀態(tài)，使節(jié)電裝置退出運(yùn)行。假設(shè)節(jié)電到旁路狀態(tài)轉(zhuǎn)換前， 節(jié)電裝置處于某一檔位X1,由節(jié)電狀態(tài)轉(zhuǎn)換到旁路狀態(tài)的邏輯控制過(guò)程如下①斷開(kāi)節(jié)電 檔位接觸器的常開(kāi)觸點(diǎn)Xi。②閉合旁路接觸器的常開(kāi)觸點(diǎn)κρ。③斷開(kāi)節(jié)電接觸器的常開(kāi)觸 點(diǎn)Kj O通過(guò)上述邏輯控制，實(shí)現(xiàn)了節(jié)電到旁路的狀態(tài)轉(zhuǎn)換過(guò)程，由于節(jié)電接觸器的常開(kāi) 觸點(diǎn)&和旁路接觸器的常開(kāi)觸點(diǎn)Kp有一個(gè)同時(shí)閉合的過(guò)程，所以在狀態(tài)轉(zhuǎn)換過(guò)程中不產(chǎn)生 電壓閃斷問(wèn)題，詳細(xì)的理論分析與說(shuō)明見(jiàn)后續(xù)具體實(shí)施方案。3.旁路到節(jié)電的狀態(tài)轉(zhuǎn)換過(guò)程當(dāng)裝置初始上電，或過(guò)流等故障排除后，需要節(jié)電裝置從旁路狀態(tài)轉(zhuǎn)換到節(jié)電狀 態(tài)，使節(jié)電裝置投入運(yùn)行。假設(shè)旁路到節(jié)電轉(zhuǎn)換需要轉(zhuǎn)入節(jié)電檔位接觸器的常開(kāi)觸點(diǎn)X2 (具 體轉(zhuǎn)入哪個(gè)節(jié)電檔位，由狀態(tài)轉(zhuǎn)換時(shí)電網(wǎng)輸入電壓的幅值決定)，其邏輯控制過(guò)程如下① 閉合節(jié)電接觸器的常開(kāi)觸點(diǎn)Kj。②斷開(kāi)旁路接觸器的常開(kāi)觸點(diǎn)κρ。③閉合節(jié)電檔位接觸器 的常開(kāi)觸點(diǎn)X2。通過(guò)上述邏輯控制，實(shí)現(xiàn)了旁路到節(jié)電的狀態(tài)轉(zhuǎn)換過(guò)程，由于節(jié)電接觸器的常開(kāi) 觸點(diǎn)&和旁路接觸器的常開(kāi)觸點(diǎn)Kp有一個(gè)同時(shí)閉合的過(guò)程，所以在狀態(tài)轉(zhuǎn)換過(guò)程中不產(chǎn)生 電壓閃斷問(wèn)題，詳細(xì)的理論分析與說(shuō)明見(jiàn)后續(xù)具體實(shí)施方案。如附圖1所示，節(jié)電檔位接觸器的常開(kāi)觸點(diǎn)的調(diào)節(jié)都是在交流電壓零線側(cè)進(jìn)行 的，且節(jié)電裝置電路的特殊設(shè)計(jì)方式使得本節(jié)電裝置在實(shí)現(xiàn)了檔位調(diào)節(jié)過(guò)程中無(wú)過(guò)電壓沖 擊，在狀態(tài)轉(zhuǎn)換過(guò)程中無(wú)電壓閃斷的功能后，還具有如下兩個(gè)特點(diǎn)①在零線側(cè)調(diào)整磁通的 方式調(diào)節(jié)輸出電壓，電磁調(diào)節(jié)過(guò)渡過(guò)程中不易產(chǎn)生電弧。②裝置在節(jié)電狀態(tài)運(yùn)行時(shí)，即使相 應(yīng)節(jié)電檔位接觸器出現(xiàn)故障斷路，負(fù)載電壓會(huì)上升到電網(wǎng)電壓，不會(huì)因?yàn)楣?jié)電檔位接觸器 的斷路故障使得負(fù)載斷電，保證了負(fù)載供電可靠性。以上描述的是本實(shí)施例的基本工作原理，為便于理解本發(fā)明，下面對(duì)本實(shí)施例作 更進(jìn)一步地說(shuō)明。本發(fā)明公開(kāi)的狀態(tài)轉(zhuǎn)換過(guò)程無(wú)電壓閃斷，無(wú)過(guò)電壓沖擊、工作穩(wěn)定可靠的電磁式照明節(jié)電裝置，適用于三相四線制、相電壓為220V的交流照明設(shè)備節(jié)電。其主電路結(jié)構(gòu)圖 如附圖1所示。下面詳細(xì)分析裝置在節(jié)電狀態(tài)下、節(jié)電和旁路之間狀態(tài)轉(zhuǎn)換過(guò)程的邏輯控 制方法和原理分析，在分析過(guò)程中也闡述了本發(fā)明節(jié)電裝置的節(jié)電原理與方法。1.該節(jié)電裝置節(jié)電原理分析(增加有點(diǎn)分析，檔位斷開(kāi)，依然保持供電可靠性，零 線調(diào)磁通等)附圖1中，當(dāng)該節(jié)電裝置工作在節(jié)電狀態(tài)時(shí)，節(jié)電裝置首先設(shè)定好一個(gè)輸出電壓 最優(yōu)數(shù)值，當(dāng)電網(wǎng)輸入電壓波動(dòng)時(shí)，節(jié)電裝置根據(jù)電網(wǎng)輸入電壓的幅值情況，調(diào)整節(jié)電檔位 開(kāi)關(guān)工作在不同的檔位，始終使裝置的輸出電壓穩(wěn)定在最優(yōu)設(shè)定值附近，從而實(shí)現(xiàn)了節(jié)約 電能和保護(hù)設(shè)備遭受過(guò)電壓的雙重目的。以裝置工作在節(jié)電狀態(tài)1為例，其等效電路圖如 附圖2所示，由電路圖得到U0 = 1^UiKUi 由于照明設(shè)備近似可看作阻性負(fù)載，當(dāng)電網(wǎng)電壓U1直接作用在負(fù)載上時(shí)，其功率
TJ2JT2
為尸=i，當(dāng)電網(wǎng)電壓Ui經(jīng)過(guò)節(jié)電裝置作用在負(fù)載上時(shí)，其功率為/>’=·^_,可以得到， ZZ
P' <ρ。由于節(jié)電裝置的輸出電壓U。是一個(gè)優(yōu)化電壓值，所以照明負(fù)載在此電壓水平下工
作時(shí)，并不影響照明負(fù)載性能，且節(jié)約了電力能源。附圖3為節(jié)電檔位接觸器的常開(kāi)觸點(diǎn)K1斷開(kāi)時(shí)裝置的等效電路，由附圖3可知， 當(dāng)節(jié)電檔位接觸器的常開(kāi)觸點(diǎn)&因故障原因斷開(kāi)或接觸不良時(shí)，供電工頻交流電源Ui可通 過(guò)節(jié)電接觸器的常開(kāi)觸點(diǎn)Kj、小電感L'與負(fù)載Z相連，保證了負(fù)載供電可靠性，此種情況 對(duì)于其它節(jié)電狀態(tài)節(jié)電檔位接觸器的常開(kāi)觸點(diǎn)k2 A kn均適用。此外，因?yàn)榱鹘?jīng)節(jié)電裝置公共繞組的電流為一次、二次繞組電流之差，電流值較 小，所以該節(jié)電裝置采用零線調(diào)檔的方式，降低了接觸器的容量，避免了接觸器長(zhǎng)時(shí)間工作 于大電流工作狀態(tài)，延長(zhǎng)了接觸器的使用壽命。2.節(jié)電狀態(tài)下的節(jié)電檔位轉(zhuǎn)換邏輯控制方法及原理分析節(jié)電狀態(tài)之間的相互轉(zhuǎn)換分為兩種情況，一種是高檔位向低檔位的切換，一種是 低檔位向高檔位的切換。本發(fā)明中的高檔位是指節(jié)電裝置輸出電壓等級(jí)較高的檔位，低檔 位是指節(jié)電裝置輸出電壓等級(jí)較低的檔位，如附圖1中，節(jié)電檔位接觸器的常開(kāi)觸點(diǎn)IqAkn 為節(jié)電裝置從高檔位到低檔位的排列，其中，&投入工作時(shí)代表裝置工作在節(jié)電狀態(tài)1，kn 投入工作時(shí)代表裝置工作在節(jié)電狀態(tài)η。兩種情況的等效電路和分析方法不同，但是邏輯控 制方式類(lèi)似。下面對(duì)兩種情況進(jìn)行分析2. 1高檔位向低檔位的切換分析當(dāng)節(jié)電裝置由高檔位向低檔位切換時(shí)，假設(shè)裝置目前工作在節(jié)電狀態(tài)1，從節(jié)電狀 態(tài)1向節(jié)電狀態(tài)2切換，此時(shí)Ic1處于閉合狀態(tài)，具體的邏輯控制操作過(guò)程如下從Ic1閉合狀 態(tài)(裝置工作在節(jié)電狀態(tài)1) —k/閉合一Ic1斷開(kāi)一k2閉合一k/斷開(kāi)。從而完成了節(jié)電 狀態(tài)1到節(jié)電狀態(tài)2的無(wú)過(guò)電壓沖擊狀態(tài)轉(zhuǎn)換。下面詳細(xì)分析論證各步邏輯控制策略，證明狀態(tài)轉(zhuǎn)換過(guò)程無(wú)過(guò)電壓沖擊。(1)從1^閉合狀態(tài)(裝置工作在節(jié)電狀態(tài)1) —k/閉合過(guò)程，其等效電路如附圖 4所示，(附圖4中，巧為電感L1的內(nèi)阻，設(shè)巧=0.01Ω，Γ為線路內(nèi)阻，設(shè)r = 0. 1 Ω )，當(dāng)ki ‘閉合，接入緩沖支路，但是ki支路將緩沖支路短路，變壓器維持在節(jié)電狀態(tài)1運(yùn)行，此過(guò) 程無(wú)過(guò)電壓產(chǎn)生。(2)從k/閉合狀態(tài)一Ic1斷開(kāi)過(guò)程，其等效電路如附圖5所示。Ic1 斷開(kāi)瞬間，初始條件為 Uc (0+) = Uc (0J = 0，L (0+) = iLi (0+ ) = iLx (0_) 二 I0。由附圖5電路列微分方程得
權(quán)利要求
基于邏輯控制的狀態(tài)轉(zhuǎn)換無(wú)閃斷、無(wú)過(guò)電壓照明節(jié)電裝置，其特征在于包括連接在市電火線端的節(jié)電開(kāi)關(guān)，所述節(jié)電開(kāi)關(guān)串聯(lián)有固定節(jié)電線圈，所述固定節(jié)電線圈后串聯(lián)有節(jié)電線圈組，所述節(jié)電線圈組包括依次串接在節(jié)電線路中的至少兩個(gè)節(jié)電檔位線圈，每個(gè)所述節(jié)電檔位線圈的末端分別與所述照明供電電源的零線之間電連接有節(jié)電檔位控制開(kāi)關(guān)，每個(gè)所述節(jié)電檔位線圈的末端還電連接有檔位輔助緩沖控制開(kāi)關(guān)，所有所述檔位輔助緩沖控制開(kāi)關(guān)的輸出端電連接至檔位緩沖器的輸入端，所述檔位緩沖器的輸出端電連接至所述照明供電電源的零線，所述節(jié)電線圈組的兩端具有節(jié)電照明電源輸出端子；所述市電火線端與所述固定節(jié)電線圈的末端之間連接有旁路開(kāi)關(guān)。
2.如權(quán)利要求1所述的基于邏輯控制的狀態(tài)轉(zhuǎn)換無(wú)閃斷、無(wú)過(guò)電壓照明節(jié)電裝置，其 特征在于所述檔位緩沖器為阻容緩沖電路。
3.如權(quán)利要求2所述的基于邏輯控制的狀態(tài)轉(zhuǎn)換無(wú)閃斷、無(wú)過(guò)電壓照明節(jié)電裝置，其 特征在于所述阻容緩沖電路包括相互并聯(lián)的電阻和電容。
4.如權(quán)利要求1所述的基于邏輯控制的狀態(tài)轉(zhuǎn)換無(wú)閃斷、無(wú)過(guò)電壓照明節(jié)電裝置，其 特征在于所述固定節(jié)電線圈和所述節(jié)電線圈組結(jié)合為自耦變壓器結(jié)構(gòu)。
5.如權(quán)利要求1所述的基于邏輯控制的狀態(tài)轉(zhuǎn)換無(wú)閃斷、無(wú)過(guò)電壓照明節(jié)電裝置，其 特征在于所述節(jié)電開(kāi)關(guān)為節(jié)電接觸器的常開(kāi)觸點(diǎn)。
6.如權(quán)利要求1所述的基于邏輯控制的狀態(tài)轉(zhuǎn)換無(wú)閃斷、無(wú)過(guò)電壓照明節(jié)電裝置，其 特征在于所述旁路開(kāi)關(guān)為旁路接觸器的常開(kāi)觸點(diǎn)。
7.如權(quán)利要求1所述的基于邏輯控制的狀態(tài)轉(zhuǎn)換無(wú)閃斷、無(wú)過(guò)電壓照明節(jié)電裝置，其 特征在于所述節(jié)電檔位控制開(kāi)關(guān)為節(jié)電檔位接觸器的常開(kāi)觸點(diǎn)。
8.如權(quán)利要求1所述的基于邏輯控制的狀態(tài)轉(zhuǎn)換無(wú)閃斷、無(wú)過(guò)電壓照明節(jié)電裝置，其 特征在于所述檔位輔助緩沖控制開(kāi)關(guān)為檔位輔助緩沖接觸器的常開(kāi)觸點(diǎn)。全文摘要
本發(fā)明公開(kāi)了一種基于邏輯控制的狀態(tài)轉(zhuǎn)換無(wú)閃斷、無(wú)過(guò)電壓照明節(jié)電裝置及其控制方法，包括節(jié)電開(kāi)關(guān)，所述節(jié)電開(kāi)關(guān)依次串聯(lián)有固定節(jié)電線圈和節(jié)電線圈組，所述節(jié)電線圈組包括依次串接在節(jié)電線路中的至少兩個(gè)節(jié)電檔位線圈，每個(gè)所述節(jié)電檔位線圈的末端分別通過(guò)節(jié)電檔位控制開(kāi)關(guān)電連接零線，每個(gè)所述節(jié)電檔位線圈的末端還電連接有檔位輔助緩沖控制開(kāi)關(guān)，所有所述檔位輔助緩沖控制開(kāi)關(guān)通過(guò)檔位緩沖器電連接零線，所述節(jié)電線圈組的兩端連接負(fù)載；所述市電火線端與所述固定節(jié)電線圈的末端之間連接有旁路開(kāi)關(guān)。本發(fā)明根據(jù)電網(wǎng)電壓的波動(dòng)自動(dòng)調(diào)整供電狀態(tài)，在狀態(tài)轉(zhuǎn)換過(guò)程中不會(huì)產(chǎn)生過(guò)電壓沖擊，也不會(huì)出現(xiàn)電壓閃斷及電弧現(xiàn)象，保證了負(fù)載供電可靠性。
文檔編號(hào)H05B37/02GK101965081SQ201010152499
公開(kāi)日2011年2月2日 申請(qǐng)日期2010年4月17日 優(yōu)先權(quán)日2010年4月17日
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