一種自適應(yīng)負(fù)載柔性照明節(jié)電控制器的制造方法
【專利摘要】本實(shí)用新型公開了一種自適應(yīng)負(fù)載柔性照明節(jié)電控制器，包括電源，依次配合連接在所述電源與負(fù)載之間的Buck型PWM交流斬波器、LC濾波器和串聯(lián)補(bǔ)償變壓器組件。本實(shí)用新型所述自適應(yīng)負(fù)載柔性照明節(jié)電控制器，可以克服現(xiàn)有技術(shù)中能量轉(zhuǎn)換效率低、穩(wěn)定性差和易損壞等缺陷，以實(shí)現(xiàn)能量轉(zhuǎn)換效率高、穩(wěn)定性好和不易損壞的優(yōu)點(diǎn)。
【專利說明】—種自適應(yīng)負(fù)載柔性照明節(jié)電控制器
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本實(shí)用新型涉及節(jié)電【技術(shù)領(lǐng)域】，具體地，涉及一種自適應(yīng)負(fù)載柔性照明節(jié)電控制器。
【背景技術(shù)】
[0002]傳統(tǒng)的照明裝置，如路燈照明系統(tǒng)，是一種剛性照明系統(tǒng)，作為負(fù)載的燈具被動(dòng)地從市網(wǎng)吸收電能。隨著市網(wǎng)電壓波動(dòng)，燈具吸收的功率大幅變化，產(chǎn)生的照度也僅與市網(wǎng)電
壓有關(guān)。
[0003]如果按照人們社會(huì)活動(dòng)和日常生活規(guī)律對(duì)照度的實(shí)際需要，來靈活、主動(dòng)地控制燈具照度，將會(huì)節(jié)省很大一部分電能，這樣的照明系統(tǒng)稱為柔性照明控制系統(tǒng)。該柔性照明控制系統(tǒng)，應(yīng)滿足以下要求:①作為節(jié)電控制裝置，自身效率必須很高:②必須能適合于不同類型的燈具負(fù)載:③具有較高的運(yùn)行穩(wěn)定性和可靠性:④裝置的成本低、重量輕和體積小。
[0004]對(duì)大宗照明負(fù)載而言。較簡(jiǎn)單有效地控制燈具功率的方法是集中控制施加在燈具上的電壓。由雙向晶閘管構(gòu)成的相控?cái)夭娐肪哂锌刂坪?jiǎn)單、可靠性高的優(yōu)點(diǎn)，但會(huì)在市網(wǎng)中引入大量低次諧波。用純Buck或Buck/Boost式PWM高頻交流斬波器可很好地控制輸出電壓，并無諧波引入，但抗負(fù)載沖擊能力有限。效率達(dá)不到上述要求。串聯(lián)補(bǔ)償式PWM交流調(diào)節(jié)器雖具有效率高和無諧波污染的優(yōu)點(diǎn)，但沖擊電流還是會(huì)損壞斬波器。
[0005]在實(shí)現(xiàn)本實(shí)用新型的過程中，發(fā)明人發(fā)現(xiàn)現(xiàn)有技術(shù)中至少存在能量轉(zhuǎn)換效率低、穩(wěn)定性差和易損壞等缺陷。
實(shí)用新型內(nèi)容
[0006]本實(shí)用新型的目的在于，針對(duì)上述問題，提出一種自適應(yīng)負(fù)載柔性照明節(jié)電控制器，以實(shí)現(xiàn)能量轉(zhuǎn)換效率高、穩(wěn)定性好和不易損壞的優(yōu)點(diǎn)。
[0007]為實(shí)現(xiàn)上述目的，本實(shí)用新型采用的技術(shù)方案是:一種自適應(yīng)負(fù)載柔性照明節(jié)電控制器，包括電源，依次配合連接在所述電源與負(fù)載之間的Buck型PWM交流斬波器、LC濾波器和串聯(lián)補(bǔ)償變壓器組件。
[0008]進(jìn)一步地，所述Buck型PWM交流斬波器，包括連接在電源的火線與零線之間的電容Cl，以及依次連接在電源的火線與零線之間、且分別與所述LC濾波器和串聯(lián)補(bǔ)償變壓器組件配合連接的雙向斬波開關(guān)和雙向續(xù)流開關(guān)。
[0009]進(jìn)一步地，所述雙向斬波開關(guān)，包括第I開關(guān)管VT1、第2開關(guān)管VT2、第I 二極管Dl和第2 二極管D2，其中:
[0010]所述第I開關(guān)管VTl的漏極，與電源的火線連接，與第I 二極管Dl的陰極連接，還與串聯(lián)補(bǔ)償變壓器組件連接；
[0011]所述第I開關(guān)管VTl的源極，與第I 二極管Dl的陽極連接，與第2開關(guān)管VT2的漏極連接，與第2 二極管D2的陽極連接；[0012]所述第2開關(guān)管VT2的源極，與第2 二極管D2的陰極連接，與LC濾波器，還作為雙向斬波開關(guān)和雙向續(xù)流開關(guān)的公共端；
[0013]所述第I開關(guān)管VTl的柵極和第2開關(guān)管VT2的柵極，均為控制端。
[0014]進(jìn)一步地，所述雙向續(xù)流開關(guān)，包括第3開關(guān)管VT3、第4開關(guān)管VT4、第3 二極管D3和第4 二極管D4，其中:
[0015]所述第3開關(guān)管VT3的漏極，與第3 二極管D3的陰極連接，與LC濾波器連接，還作為雙向斬波開關(guān)和雙向續(xù)流開關(guān)的公共端；
[0016]所述第3開關(guān)管VT3的源極，與第3 二極管D3的陽極連接，與第4開關(guān)管VT4的漏極連接，與第4 二極管D4的陽極連接；
[0017]所述第4開關(guān)管VT4的源極，與第4 二極管D4的陰極連接，與電源的零線連接，與串聯(lián)補(bǔ)償變壓器組件連接，還作為雙向斬波開關(guān)和雙向續(xù)流開關(guān)的公共端；
[0018]所述第3開關(guān)管VT3的柵極和第4開關(guān)管VT4的柵極，均為控制端。
[0019]進(jìn)一步地，所述LC濾波器，包括依次連接在雙向斬波開關(guān)和雙向續(xù)流開關(guān)的公共端與零線之間的濾波電感LI和濾波電容C2 ;所述濾波電感LI和濾波電容C2的公共端與串聯(lián)補(bǔ)償變壓器組件連接。
[0020]進(jìn)一步地，所述串聯(lián)補(bǔ)償變壓器組件，包括與濾波電感LI和濾波電容C2的公共端連接、且用于斬波輸出的倒相開關(guān)SI，原邊線圈的第I連接端與電源的火線連接、第2連接端與負(fù)載的第I連接端連接的串聯(lián)補(bǔ)償變壓器Tr，以及第I連接端分別與串聯(lián)補(bǔ)償變壓器Tr副邊線圈的第I連接端和倒相開關(guān)SI的第I控制端連接、第2連接端與倒相開關(guān)SI的第2控制端連接的雙向晶閘管固態(tài)開關(guān)VT5 ;串聯(lián)補(bǔ)償變壓器Tr副邊線圈的第2連接端分別與倒相開關(guān)SI的第2控制端和負(fù)載的第2連接端連接。
[0021]本實(shí)用新型各實(shí)施例的自適應(yīng)負(fù)載柔性照明節(jié)電控制器，由于包括電源，依次配合連接在電源與負(fù)載之間的Buck型PWM交流斬波器、LC濾波器和串聯(lián)補(bǔ)償變壓器組件；無需緩沖電路，可以降低緩沖電路所引入的損耗；從而可以克服現(xiàn)有技術(shù)中能量轉(zhuǎn)換效率低、穩(wěn)定性差和易損壞的缺陷，以實(shí)現(xiàn)能量轉(zhuǎn)換效率高、穩(wěn)定性好和不易損壞的優(yōu)點(diǎn)。
[0022]本實(shí)用新型的其它特征和優(yōu)點(diǎn)將在隨后的說明書中闡述，并且，部分地從說明書中變得顯而易見，或者通過實(shí)施本實(shí)用新型而了解。
[0023]下面通過附圖和實(shí)施例，對(duì)本實(shí)用新型的技術(shù)方案做進(jìn)一步的詳細(xì)描述。
【專利附圖】

【附圖說明】
[0024]附圖用來提供對(duì)本實(shí)用新型的進(jìn)一步理解，并且構(gòu)成說明書的一部分，與本實(shí)用新型的實(shí)施例一起用于解釋本實(shí)用新型，并不構(gòu)成對(duì)本實(shí)用新型的限制。在附圖中:
[0025]圖1為本實(shí)用新型自適應(yīng)負(fù)載柔性照明節(jié)電控制器的工作原理示意圖。
【具體實(shí)施方式】
[0026]以下結(jié)合附圖對(duì)本實(shí)用新型的優(yōu)選實(shí)施例進(jìn)行說明，應(yīng)當(dāng)理解，此處所描述的優(yōu)選實(shí)施例僅用于說明和解釋本實(shí)用新型，并不用于限定本實(shí)用新型。
[0027]為了解決現(xiàn)有技術(shù)存在的缺陷，根據(jù)本實(shí)用新型實(shí)施例，如圖1所示，提供了一種自適應(yīng)負(fù)載柔性照明節(jié)電控制器，具體是由一種主電路由串聯(lián)補(bǔ)償和Buck型交流斬波器構(gòu)成的自適應(yīng)負(fù)載柔性照明節(jié)電控制器。
[0028]參見圖1，本實(shí)施例的自適應(yīng)負(fù)載柔性照明節(jié)電控制器，包括電源，依次配合連接在電源與負(fù)載之間的Buck型PWM交流斬波器、LC濾波器和串聯(lián)補(bǔ)償變壓器組件。
[0029]其中，上述Buck型PWM交流斬波器，包括連接在電源的火線與零線之間的電容Cl，以及依次連接在電源的火線與零線之間、且分別與LC濾波器和串聯(lián)補(bǔ)償變壓器組件配合連接的雙向斬波開關(guān)和雙向續(xù)流開關(guān)。
[0030]雙向斬波開關(guān)，包括第I開關(guān)管VT1、第2開關(guān)管VT2、第I 二極管Dl和第2 二極管D2，其中:
[0031]第I開關(guān)管VTl的漏極，與電源的火線連接，與第I 二極管Dl的陰極連接，還與串聯(lián)補(bǔ)償變壓器組件連接；
[0032]第I開關(guān)管VTl的源極，與第I 二極管Dl的陽極連接，與第2開關(guān)管VT2的漏極連接，與第2 二極管D2的陽極連接；
[0033]第2開關(guān)管VT2的源極，與第2 二極管D2的陰極連接，與LC濾波器，還作為雙向斬波開關(guān)和雙向續(xù)流開關(guān)的公共端；
[0034]第I開關(guān)管VTl的柵極和第2開關(guān)管VT2的柵極，均為控制端。
[0035]雙向續(xù)流開關(guān)，包括第3開關(guān)管VT3、第4開關(guān)管VT4、第3 二極管D3和第4 二極管D4，其中:
[0036]第3開關(guān)管VT3的漏極，與第3 二極管D3的陰極連接，與LC濾波器連接，還作為雙向斬波開關(guān)和雙向續(xù)流開關(guān)的公共端；
[0037]第3開關(guān)管VT3的源極，與第3 二極管D3的陽極連接，與第4開關(guān)管VT4的漏極連接，與第4 二極管D4的陽極連接；
[0038]第4開關(guān)管VT4的源極，與第4 二極管D4的陰極連接，與電源的零線連接，與串聯(lián)補(bǔ)償變壓器組件連接，還作為雙向斬波開關(guān)和雙向續(xù)流開關(guān)的公共端；
[0039]第3開關(guān)管VT3的柵極和第4開關(guān)管VT4的柵極，均為控制端。
[0040]上述LC濾波器，包括依次連接在雙向斬波開關(guān)和雙向續(xù)流開關(guān)的公共端與零線之間的濾波電感LI和濾波電容C2 ;濾波電感LI和濾波電容C2的公共端與串聯(lián)補(bǔ)償變壓器組件連接。
[0041]上述串聯(lián)補(bǔ)償變壓器組件，包括與濾波電感LI和濾波電容C2的公共端連接、且用于斬波輸出的倒相開關(guān)SI，原邊線圈的第I連接端與電源的火線連接、第2連接端與負(fù)載的第I連接端連接的串聯(lián)補(bǔ)償變壓器Tr，以及第I連接端分別與串聯(lián)補(bǔ)償變壓器Tr副邊線圈的第I連接端和倒相開關(guān)SI的第I控制端連接、第2連接端與倒相開關(guān)SI的第2控制端連接的雙向晶閘管固態(tài)開關(guān)VT5 ;串聯(lián)補(bǔ)償變壓器Tr副邊線圈的第2連接端分別與倒相開關(guān)SI的第2控制端和負(fù)載的第2連接端連接。
[0042]上述實(shí)施例的自適應(yīng)負(fù)載柔性照明節(jié)電控制器，主要由Buck型PWM交流斬波器、LC濾波器、串聯(lián)補(bǔ)償變壓器構(gòu)成。開關(guān)管VT1、VT2和二極管Dl、D2構(gòu)成雙向斬波開關(guān)，開關(guān)管VT3、VT4和二極管D3和D4構(gòu)成雙向續(xù)流開關(guān)。LI為交流斬波器的濾波電感，C2為濾波電容，Tr為串聯(lián)補(bǔ)償變壓器，SI為斬波輸出的倒相開關(guān)，VT5為雙向晶閘管固態(tài)開關(guān)。
[0043]當(dāng)PWM脈沖為高電平時(shí)，雙向斬波開關(guān)工作，斬波輸出電壓為交輸入電壓SPWM脈沖為低電平時(shí)，雙向續(xù)流開關(guān)工作，斬波輸出電壓為零。該自適應(yīng)負(fù)載柔性照明節(jié)電控制器，采用非互補(bǔ)模式，即輸入工頻電壓的正半周，對(duì)開關(guān)管VT1、VT3進(jìn)行PWM控制，而開關(guān)管VT2.VT4全開通；反之，在輸入工頻電壓的負(fù)半周，對(duì)開關(guān)管VT2、VT4進(jìn)行PWM控制，而開關(guān)管VT1、VT3全開通。該方式下，總的開關(guān)動(dòng)作次數(shù)減少了一半，因此開關(guān)損耗也降低了一半。在一個(gè)開關(guān)周期中。交流斬波器包括3種工作模式:有源模式、死區(qū)模式和續(xù)流模式。
[0044]綜上所述，本實(shí)用新型上述實(shí)施例的自適應(yīng)負(fù)載柔性照明節(jié)電控制器，至少可以達(dá)到以下有益效果:
[0045]⑴采用有源模式、死區(qū)模式和續(xù)流模式，這3種模式下雙向電流通路總是存在，不會(huì)產(chǎn)生di/dt過電壓，因此無需緩沖電路，降低了緩沖電路所引入的損耗。采用倒相開關(guān)措施后，斬波器的效率得到很大提高。配合高效的變壓器Tr，系統(tǒng)的整體效率達(dá)到了國(guó)家節(jié)能器的標(biāo)準(zhǔn)。
[0046]⑵無論是容性負(fù)載合閘沖擊還是非線性負(fù)載沖擊，均可保證交流斬波器的安全，一旦沖擊過后，交流斬波器再投入運(yùn)行。不難想象，該自適應(yīng)負(fù)載柔性照明節(jié)電控制器還可直接應(yīng)用于其他負(fù)載場(chǎng)合，應(yīng)用范圍很廣。
[0047]最后應(yīng)說明的是:以上所述僅為本實(shí)用新型的優(yōu)選實(shí)施例而已，并不用于限制本實(shí)用新型，盡管參照前述實(shí)施例對(duì)本實(shí)用新型進(jìn)行了詳細(xì)的說明，對(duì)于本領(lǐng)域的技術(shù)人員來說，其依然可以對(duì)前述各實(shí)施例所記載的技術(shù)方案進(jìn)行修改，或者對(duì)其中部分技術(shù)特征進(jìn)行等同替換。凡在本實(shí)用新型的精神和原則之內(nèi)，所作的任何修改、等同替換、改進(jìn)等，均應(yīng)包含在本實(shí)用新型的保護(hù)范圍之內(nèi)。
【權(quán)利要求】
1.一種自適應(yīng)負(fù)載柔性照明節(jié)電控制器，其特征在于，包括電源，依次配合連接在所述電源與負(fù)載之間的Buck型PWM交流斬波器、LC濾波器和串聯(lián)補(bǔ)償變壓器組件。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的自適應(yīng)負(fù)載柔性照明節(jié)電控制器，其特征在于，所述Buck型PWM交流斬波器，包括連接在電源的火線與零線之間的電容Cl，以及依次連接在電源的火線與零線之間、且分別與所述LC濾波器和串聯(lián)補(bǔ)償變壓器組件配合連接的雙向斬波開關(guān)和雙向續(xù)流開關(guān)。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的自適應(yīng)負(fù)載柔性照明節(jié)電控制器，其特征在于，所述雙向斬波開關(guān)，包括第I開關(guān)管VT1、第2開關(guān)管VT2、第I 二極管Dl和第2 二極管D2，其中: 所述第I開關(guān)管VTl的漏極，與電源的火線連接，與第I 二極管Dl的陰極連接，還與串聯(lián)補(bǔ)償變壓器組件連接； 所述第I開關(guān)管VTl的源極，與第I 二極管Dl的陽極連接，與第2開關(guān)管VT2的漏極連接，與第2 二極管D2的陽極連接； 所述第2開關(guān)管VT2的源極，與第2 二極管D2的陰極連接，與LC濾波器，還作為雙向斬波開關(guān)和雙向續(xù)流開關(guān)的公共端； 所述第I開關(guān)管VTl的柵極和第2開關(guān)管VT2的柵極，均為控制端。
4.根據(jù)權(quán)利要求2所述的自適應(yīng)負(fù)載柔性照明節(jié)電控制器，其特征在于，所述雙向續(xù)流開關(guān)，包括第3開關(guān)管VT3、第4開關(guān)管VT4、第3 二極管D3和第4 二極管D4，其中: 所述第3開關(guān)管VT3的漏極，與第3 二極管D3的陰極連接，與LC濾波器連接，還作為雙向斬波開關(guān)和雙向續(xù)流開關(guān)的公共端； 所述第3開關(guān)管VT3的源極，與第3 二極管D3的陽極連接，與第4開關(guān)管VT4的漏極連接，與第4 二極管D4的陽極連接； 所述第4開關(guān)管VT4的源極，與第4 二極管D4的陰極連接，與電源的零線連接，與串聯(lián)補(bǔ)償變壓器組件連接，還作為雙向斬波開關(guān)和雙向續(xù)流開關(guān)的公共端； 所述第3開關(guān)管VT3的柵極和第4開關(guān)管VT4的柵極，均為控制端。
5.根據(jù)權(quán)利要求2-4中任一項(xiàng)所述的自適應(yīng)負(fù)載柔性照明節(jié)電控制器，其特征在于，所述LC濾波器，包括依次連接在雙向斬波開關(guān)和雙向續(xù)流開關(guān)的公共端與零線之間的濾波電感LI和濾波電容C2 ;所述濾波電感LI和濾波電容C2的公共端與串聯(lián)補(bǔ)償變壓器組件連接。
6.根據(jù)權(quán)利要求5所述的自適應(yīng)負(fù)載柔性照明節(jié)電控制器，其特征在于，所述串聯(lián)補(bǔ)償變壓器組件，包括與濾波電感LI和濾波電容C2的公共端連接、且用于斬波輸出的倒相開關(guān)SI，原邊線圈的第I連接端與電源的火線連接、第2連接端與負(fù)載的第I連接端連接的串聯(lián)補(bǔ)償變壓器Tr，以及第I連接端分別與串聯(lián)補(bǔ)償變壓器Tr副邊線圈的第I連接端和倒相開關(guān)SI的第I控制端連接、第2連接端與倒相開關(guān)SI的第2控制端連接的雙向晶閘管固態(tài)開關(guān)VT5 ;串聯(lián)補(bǔ)償變壓器Tr副邊線圈的第2連接端分別與倒相開關(guān)SI的第2控制端和負(fù)載的第2連接端連接。
【文檔編號(hào)】H05B37/02GK203378122SQ201320485445
【公開日】2014年1月1日 申請(qǐng)日期:2013年8月9日 優(yōu)先權(quán)日:2013年8月9日
【發(fā)明者】戴偉, 陳芳, 牟長(zhǎng)洲, 李科 申請(qǐng)人:新疆希望電子有限公司