一种用于智能电网变频节能路灯的控制装置[发明专利]

(19)中华人民共和国国家知识产权局
(12)发明专利申请
(10)申请公布号 (43)申请公布日 (21)申请号 201711314772.2
(22)申请日 2017.12.12
(71)申请人 周超超
地址 710604 陕西省西安市临潼区相桥办
宽容村周家组
(72)发明人 周超超　
(51)Int.Cl.
H05B 37/02(2006.01)
(54)发明名称一种用于智能电网变频节能路灯的控制装置(57)摘要本发明公开了一种用于智能电网变频节能路灯的控制装置，包括EMI滤波模块、桥式整流器、升压型有源功率因数校正模块、采样电路，脉冲发生器及驱动电路、DC/AC高频变换器、LC谐振电路和单片机，采样电路分别对节能路灯两端的电压以及经过节能路灯的电流进行采样并将采样结果传递给单片机，单片机控制脉冲发生器及驱动电路给DC/AC高频转换器信号，该DC/AC高频转换器在高频脉冲的驱动下将直流电变成高频的交流电，通过LC谐振电路，产生瞬时高压，使节能路灯点亮，单片机按照不同时段预设功率大小来调整节能路灯的在各时段恒功率工作。

该控制器由单片机控制节能路灯工作在高频、高功率因数、恒功率工作并且可智能调光，使节能路灯有
利于节能与环保。

权利要求书1页 说明书3页 附图1页CN 109922580 A 2019.06.21
C N 109922580
A
1.智能电网变频节能路灯用控制器，其特征在于：包括EMI滤波模块、桥式整流器、升压型有源功率因数校正模块、采样电路，脉冲发生器及驱动电路、DC/AC高频变换器、LC谐振电路和单片机，EMI滤波模块、桥式整流器、升压型有源功率因数校正模块、DC/AC高频变换器顺次连接，LC谐振电路与节能路灯串联并与DC/AC高频变换器连接；该采样电路分别对节能路灯两端的电压以及经过节能路灯的电流进行采样并将采样结果传递给单片机，单片机控制脉冲发生器及驱动电路发出点亮驱动波形或正常工作驱动波形给DC/AC高频转换器，该DC/AC高频转换器在高频脉冲的驱动下将经升压型有源功率因数校正模块升压的400V的直流电变成高频的交流电，在启动时，通过LC谐振电路，产生瞬时高压，使节能路灯点亮，然后在LC谐振电路的扼流线圈的作用下，把通过节能路灯的电流限制在允许的范围内，使灯正常工作，单片机根据采样电路实时采集的数据，按照不同时段预设功率大小来调整节能路灯的在各时段恒功率工作。

2.如权利要求1所述的智能电网变频节能路灯用控制器，其特征在于：所述控制器还包括保护电路，上述采样电路把采样的数据送到单片机，单片机判断节能路灯是否在正常工作，并通过保护电路保护控制器。

权　利　要　求　书1/1页CN 109922580 A
一种用于智能电网变频节能路灯的控制装置
[0001]本发明涉及一种节能路灯控制器，尤其涉及一种用于智能电网变频节能路灯的控制装置。

[0002]随着城市化的发展，人民生活水平的提高，城市照明消耗的电能呈几何基数增加，为了相应国家节能减排政策的号召，智能电网的概念越来越得到大家的认可。

智能电网就是电网的智能化，也被称为“电网2.0”，它是建立在集成的、高速双向通信网络的基础上，通过先进的传感和测量技术、先进的设备技术、先进的控制方法以及先进的决策支持系统技术的应用，实现电网的可靠、安全、经济、高效、环境友好和使用安全的目标。

而作为城市照明的节能路灯则是组成智能电网的一个重要单元，变频节能路灯的节能主要体现在控制器上，现在市场上使用的控制其绝大部分还是传统的电感式镇流器，而电感式镇流器存在着如下诸多缺点：1.功率因数很低，加上补偿电容，一般也只能达到0.85左右，这使同样功率需要更大的供给电流，不得不增大专变(路灯变压器)的容量，增大供电电缆的直径，使成本增加；2.电感式镇流器工作在市电频率下，必须大量使用矽钢片，而制作矽钢片的材料是稀缺资源；3.消耗功率随着输入电压的增大而增加，同时缩短节能路灯的寿命；4.没有保护功能，在灯管开路或者是短路的情况下，容易损坏镇流器及其附件。

[0003]本发明所要解决的技术问题是：提供一种用于智能电网变频节能路灯的控制装置，该控制器由单片机控制节能路灯工作在高频、高功率因数、恒功率工作并且可智能调光，使节能路灯有利于节能与环保。

[0004]为解决上述技术问题，本发明的技术方案是：一种用于智能电网变频节能路灯的控制装置，包括EMI滤波模块、桥式整流器、升压型有源功率因数校正模块、采样电路，脉冲发生器及驱动电路、DC/AC高频变换器、LC谐振电路和单片机，EMI滤波模块、桥式整流器、升压型有源功率因数校正模块、DC/AC高频变换器顺次连接，LC谐振电路与节能路灯串联并与DC/AC高频变换器连接；该采样电路分别对节能路灯两端的电压以及经过节能路灯的电流进行采样并将采样结果传递给单片机，单片机控制脉冲发生器及驱动电路发出点亮驱动波形或正常工作驱动波形给DC/AC高频转换器，该DC/AC高频转换器在高频脉冲的驱动下将经升压型有源功率因数校正模块升压的400V的直流电变成高频的交流电，在启动时，通过LC 谐振电路，产生瞬时高压，使节能路灯点亮，然后在LC谐振电路的扼流线圈的作用下，把通过节能路灯的电流限制在允许的范围内，使灯正常工作，单片机根据采样电路实时采集的数据，按照不同时段预设功率大小来调整节能路灯的在各时段恒功率工作。

[0005]作为一种优选的方案，所述控制器还包括保护电路，上述采样电路把采样的数据送到单片机，单片机判断节能路灯是否在正常工作，并通过保护电路保护控制器。

[0006]采用了上述技术方案后，本发明的效果是：该控制器采用模块化设计，用单片机控制，从而降低了产品硬件的复杂程度，缩小了体积，同时提供了系统的稳定性与可靠性；由于软件更改的灵活性，在不需更改硬件的前提下，使产品能适应不同客户的各种要求；由于产品有恒功率与调光功能，可以灵活控制节能路灯在不同时段不同功率下运行，节能效果显著。

[0007]下面结合附图和实施例对本发明进一步说明。

[0008]图1是本发明实施例的结构示意图；
[0009]附图中：1.EMI滤波模块；2.桥式整流器；3.升压型有源功率因数校正模块；4.DC/ AC高频变换器；5.LC谐振电路；6.采样电路及保护电路；7.单片机；8.脉冲发生器及驱动电路。

[0010]下面通过具体实施例对本发明作进一步的详细描述。

[0011]如图1所示，一种用于智能电网变频节能路灯的控制装置，包括EMI滤波模块1、桥式整流器2、升压型有源功率因素校正模块3、采样电路，脉冲发生器及驱动电路8、DC/AC高频变换器4、LC谐振电路5和单片机7，EMI滤波模块1、桥式整流器2、升压型有源功率因素校正模块3、DC/AC高频变换器4顺次连接，LC谐振电路5与节能路灯串联并与DC/AC高频变换器4连接；该采样电路分别对节能路灯两端的电压以及经过节能路灯的电流进行采样并将采样结果传递给单片机7，单片机7控制脉冲发生器及驱动电路8发出点亮驱动波形或正常工作驱动波形给DC/AC高频转换器，该DC/AC高频转换器在高频脉冲的驱动下将经升压型有源功率因素校正模块3升压的400V的直流电变成高频的交流电，在启动时，通过LC谐振电路5，产生瞬时高压，使节能路灯点亮，然后在LC谐振电路5的扼流线圈的作用下，把通过节能路灯的电流限制在允许的范围内，使灯正常工作，单片机7根据采样电路实时采集的数据，按照不同时段预设功率大小来调整节能路灯的在各时段恒功率工作。

所述控制器还包括保护电路，上述采样电路把采样的数据送到单片机7，单片机7进行判断节能路灯是否在正常工作，根据判断的结果来决定是否采取保护措施。

[0012]EMI滤波模块1用于防止电网的高次谐波进入产品，防止产品本身的高次谐波返回电网，而污染电网，使产品符合国家安全标准，满足相应的法律法规。

[0013]桥式整流器2模块用于把市电220V变成310V左右的脉动直流电。

[0014]升压型有源功率因数校正模块3(APFC)，用于提升产品整机的功率因数，使功率因数达到0.98以上，减小电网的供电负担。

[0015]采样电路及保护电路6，用于采样节能路灯的工作状态，把采样的数据送到单片机7，单片机7进行判断节能路灯是否在正常工作，根据判断的结果来决定是否采取保护措施；如果是正常工作，则根据采样数据，来调整产品的工作频率，进而控制输出功率的恒定，实现产品的恒功率与智能调光功能。

[0016]脉冲发生器及驱动电路8，单片机7根据采样数据调整驱动脉冲，驱动脉冲经过隔离、放大提供给DC/AC高频变换器4的逆变电路，使功率管工作在高频下，从而使灯发光，因为灯工作在高频下，所以发光效率与电感式镇流器相比提高了大约10％左右，同样因为高频率，LC谐振电路5的扼流线圈的体积与重量也大大减小了。

[0017]DC/AC高频变换器4，在高频脉冲的驱动下，把400V的直流电变成高频的交流电，在启动时，通过扼流圈与谐振电容的谐振，产生瞬时高压，使节能路灯点亮，然后在扼流线圈的作用下，把通过灯的电流限制在允许的范围内，使灯正常工作。

[0018]上述智能调光是指单片机7设一定时器模块，预先存储一天二十四小时中各时段、各路段路况信息所需节能路灯的光亮强度，来智能的控制节能路灯在各时段内按照预定的功率值恒功率发光。

如晚6点至11点，车流量大，节能路灯100％功率工作，11点至凌晨2点，节能路灯80％功率工作，凌晨2点至凌晨6点，50％功率工作，等等。

[0019]升压型有缘功率因数校正模块，可以使控制器的功率因数达到0.98以上，从而减
小线路标称电流，达到降低线路及配变器有功功率的损耗，达到节能的目的，也可降低配电变压器；节能路灯的发光效率随着工作频率的增加而增加，控制器由于采用了数字技术，很容易使节能路灯工作在高频下，根据成本性能综合考虑，使产品工作在50KHz左右，同样亮度下，功耗减少10％，同时由于工作在高频下，电感的体积也减少80％；由于数字式控制器对节能路灯的电压和电流进行采样，也就是对功率进行采样，进而控制灯的功率处于恒定，或者根据要求可以降低节能路灯的功率，从而克服电感式镇流器功率不可控的严重缺点，电感式镇流器在半夜时，由于电网电压升高，当电压升高到238V时，250W的灯泡实际消耗功率可达350W，极大地浪费电能，灯泡的寿命也会缩短，而数字式控制器就完全可以克服这个缺点，从而实现大幅度的节能，延长节能路灯的寿命。

图1。