专利名称：智能路灯照明控制器的制作方法
专利说明 智能路灯照明控制器，涉及城市道路和社区、工业厂区等户外路灯照明系统的供电与控制，实现自动时控、光控以保证稳定的电压以及节约电能的一种装置。目前，与本实用新型具有相同和相近似的技术方案尚未见于专业论文的发表，也未见于专利文献的刊载，也没有产品运用于实际运行控制工作之中。最接近的技术产品，国内生产的有可控硅型产品，国外进口的伺服马达型两种，由于技术类别不同现有技术难以同本实用新型技术方案作比较。
本实用新型采用IGBT开关控制电路独特的连接方式，达到切换调制磁力线导通或截断的开关响应速度，使磁饱和调制系统不会在磁力线切换调制过程中产生短路现象。
功能上本实用新型有更好的效果。本实用新型是行业内此类技术的一种具有积极意义的创新技术方案。本实用新型的目的在于，提供一种城市道路和社区、工业厂区等户外路灯照明系统供电与控制，实现自动时控、光控以保证稳定的电压以及节约电能的一种装置，可以持续调节并以“慢斜坡”方式过渡到不同的工作状态，保持良好的照明质量，延长灯具的寿命，易于安装和调试，投入使用后短期即见成效，获得较好的效益和回报。结合
如下(1)智能路灯照明控制器，涉及由电源电路串接滤波变压电路、调整变压电路、负载电路构成的三相智能路灯照明控制器，其特征在于
所述滤波变压电路和调整变压电路之间接装IGBT控制电路，所述调整变压电路和负载电路之间接入电压传感电路的输入端，电压传感电路的输出端连接在电源电路和滤波变压电路之间，所述IGBT控制电路和调整变压电路之间接入旁路电路的输入端，旁路电路的输出端再接入IGBT控制电路，以上所述特征构成智能路灯照明控制器的单相控制部分，在三相电源负载系统中并联接入三个单相控制部分即构成所述三相智能路灯照明控制器。
所述每一单相电压调控电路输入端并联接入经纬仪和光控仪。在三相智能路灯照明控制器，选定在任何单相的IGBT控制电路中接入温控仪电路的信号传感器输入端，所述温控仪电路的输出端和控制板电路输入端连接，所述控制板电路的输出端连接三相电源电路和滤波变压电路之间。
(2)各电路的器件连接组成及其说明电源电路普通工业三相电源。
滤波变压电路磁饱和滤波变压器TA1，TA1变压器次级为一个以上多抽头励磁分级电压输出端。
调整变压电路磁饱和稳压变压器TA2。
负载电路在单相线路上由一条或者一条以上的普通照明电路并联构成的用电系统，由三相该线路共同组成。
IGBT控制电路J3连接器脚2串接R1，R1是1.5K电阻，起调整分压作用，进一步连接到U3光电耦合器与J3连接器脚1构成信号输入回路。J3信号输入来自于电压调控电路标准输出接口。信号通过U3光电隔离耦合到FAN8800驱动电路IN3脚与Vee4脚构成驱动指令信号输入回路。驱动IGBT指令通过FAN8800将信号放大至满足IGBT驱动电压值，由FAN8800的OUT5脚输出串接R4、R5通过连接器5的1脚和2脚，分别并接IGBT门极GA1和IGBT2门极GB输入信号端。FAN8800驱动电路FAULT7脚串接R6与U5光电耦合信号输入端形成反馈控制电路，其反馈控制信号经过U5隔离光耦合输出端串接R7连接到J7连接器给反馈控制信号输出钳制平衡励磁电压输出作用。TA1滤波变压器次级励磁电压线圈抽头1串接W1速熔保险器连接到IGBT1集电极CA脚，为IGBT电子开关电流输入端。由于IGBT1和IGBT2形成发射极EA和EB对阵电路，构成开关电流通过IGBT2集电极CB脚连接到EMI电子滤波器A点。另一方面由于发射极EA与EB构成对阵电路，并接于IGBT1的CA脚与IGBT2 CB脚之间的C1、RA1和C2、RA2形成了正弦波交替信号调整通道，由C3串接RA3后并接C1和RA2两端，起到调整正弦波不失真作用。当IGBTG1基极和IGBTG2基极得到开门电压指令，则形成了一个响应速度＜20μs特性的电子开关，开关电流从电子滤波器的A点入，B点出，输入到TA2磁饱和稳压变压器的次级，形成一个独立电子开关励磁电压调整电路。每相共设一组或者一组以上，共有10组IGBT电子开关组成励磁电压调整回路，从而能够使调整励磁电流起到在线正弦波能量分配的作用。
旁路电路TA2次级端②端点串接DL1电流变送器，作用在于，当IGBT电子开关电路出现故障时确保TA2正常稳压输出工作，驱动Kma旁动继电器动作，给予TA2励磁旁路供给稳定TA2所需磁通量，起到旁路稳压输出作用。其中当DL1传感器检测励磁电流过大出现异常情况，则DL1触点动作。电源从105接点到DL1触点，通过DL1触点连接到Kma继电器线圈另一端接N点，使连接于105电源点的Kma-1触点接通Kma继电器线圈形成自保磁工作。另一方面由于Kma继电器动作，连接于A相的IGBT调压控制模块输出接点125的Kma-3，导致连接于EMI电子滤波器的A触点断开。Kma-4一端连接于TA1次级电压线圈，由a点供电，Kma-4另一端通过DL1连接TA2的②端，继续供给励磁电流，起到旁路连接保护作用，确保TA2的稳压输出工作。
电压调控电路在A相单相线路中，以单片机AT89C52作为CPU，输入接口以标准方式连接经纬仪CPU的180V，200V，220V电压信号输出接口，输出接口连接IGBT开关控制电路连接器J3的脚1和2，一个输出接口135连接电源开关触点KM13。B相，C相电压调控电路和A相完全相同。
电压传感电路在A相单相线路中，由DY1-1和DY1-2并接于TA2的A4接点，另一端并接于电源的N点。其作用在于，当输出电压高于或者低于额定限值，通过DY1-1或者DY1-2切断KM总开关电源电路，以保障系统安全。B相，C相电压传感电路和A相完全相同。
经纬仪本仪器以单片机AT89C52作为CPU，以标准方式连接串行实时时钟电路芯片PCF8563，串行电可擦写EEPROM存储器AT24C512，液晶显示屏12864和参数调整键盘输出继电器组成，其标准输出接口设置一个180V电压信号输出接口，一个200V电压信号输出接口，一个220V电压信号输出接口，使用三相中的任何一相对仪器供电。PCF8563串行实时时钟具有万年历功能，能实时记录当前的年、月、日、时、分、秒，并通过LCD显示当时的日期和时间。当系统断电时，可由锂电池继续供电，仪器以不间断但不显示的方式记录时间。由AT89C52单片机从PCF8563实时时钟电路中取出当时的年、月、日、时、分、秒，并根据当地的经纬度从AT24C512存储器中的“日出日没表”取出相应参数，经过计算，得出当时当地的日出、日没时间，控制输出接口；将一天二十四小时分别三个时间数，根据需要控制180V电压继电器，200V电压继电器，220V电压继电器输出，达到节能效果；实时时钟电路和“日出日没表”存储器可通过控制键盘调节。
光控仪由触发、控制信号，以及信号源部分构成。并通过普通硅光电池对日光照度进行比较作出触发，启动电压调控电路工作信号源，光控仪是普通的产品。
温控仪在三相智能路灯照明控制器，选定在任何单相的IGBT控制电路中接入温控仪电路的信号传感器输入端，所述温控仪电路的输出端和控制板电路输入端连接。该温控仪为普通的标准温控仪。
控制板电路以单片机AT89C52作为CPU，输入接口以标准方式连接温控仪的输出接口，输出接口以标准方式连接并控制交流继电器KM。温度过高时切断总电源，以保护系统的安全。
(3)以A相为例，完整描述系统器件在电路中的详细连接及功能说明电源端连接端子L1，通过导线串接保险器FU1，起过流和短路保护作用。FU1另一端通过导体连接自动空气开关QF，起隔离保护作用，FU1与QF之间并接避雷器F1起系统防雷保护作用。
另一方面在FU1与QF连接之间，同时并接TAu系统配网检测信号取样互感器，起电流电压信号取样，对该相电能进行计量，而QF空气开关出线端与KM电源自控总开关接触器连接，KM接触器在主电源系统自动化总控电路中启动可以全分断电源电路。其中在QF与KM联接之间，T接103接点为控制电路电源支取点。
KM出线105点通过导体将电源连接TA1磁饱和滤波变压器，TA1的A1点输入，其A2输出点通过导体连接TA2磁饱和调整变压器A3点输入。TA2的A4点为输出负载电源点。
A2连接的QF1和QF2空气开关，起负载电源输出过流和短路保护作用。QF1与QF7空气开关连接导体过程中，在111点并接F2避雷器，起输出负载电缆防雷保护作用，而QF2与QF9空气开关连接导体过程中在113点并接F3避雷器，起输出负载电缆防雷保护作用。
在111、113输负载电流电路接点至负载引出电缆115、117、119、121端点过程中。其QF7空气开关与KM1交流接触器，QF8与KM2、QF9与KM3、QF10与KM4，并接输出，起到选择控制昼夜长明回路灯和半夜停息回路灯作用。
磁饱和滤波TA1变压器与磁饱和TA2稳压变压器的工作原理是TA1变压器次级为多抽头励磁分级电压输出端，它通过IGBT无触点电子开关分别根据输出指令信号，接通相应励磁电压抽头输出电压到TA2次级输入端，调整TA2初级输出能量磁力线的磁通密度，起到稳定TA2输出所需标定负载容量电压作用。
而另一方面，TA2次级端②端点串接DL1电流变送器，作用在于，当IGBT电子开关电路出现故障时确保TA2正常稳压输出工作，驱动Kma旁动继电器动作，给予TA2励磁旁路供给稳定TA2所需磁通量，起到旁路稳压输出作用。
其中当DL1传感器检测励磁电流过大出现异常情况，则DL1触点动作。电源从105接点到DL1触点，通过DL1触点连接到Kma继电器线圈另一端接N点，使连接于105电源点的Kma-1触点接通Kma继电器线圈形成自保磁工作。另一方面由于Kma继电器动作，连接于A相的IGBT调压控制模块输出接点125的Kma-3，导致连接于EMI电子滤波器的A触点断开。
Kma-4一端连接于TA1次级电压线圈，由a点供电，Kma-4另一端通过DL1连接TA2的②端，继续供给励磁电流，起到旁路连接保护作用，确保TA2的稳压输出工作。
EMI电子滤波器的物理连接TA2的次级线圈①和②之间的抽头与R31串接的C31并接，TA2的次级线圈②接点串接DL1，连接于EMI的B点和Kma-4，TA2的次级线圈①接点，连接于EMI的接地输入点，EMI的接地输出点连接于N点，EMI的A点连接Kma-3触点，Kma-3的另一端连接于IGBT控制电路的公共输出点，电压传感电路，由DY1-1和DY1-2并接于TA2的A4接点，另一端并接于电源的N点，其作用在于，当输出电压高于或者低于额定限值，通过DY1-1或者DY1-2切断KM总开关电源电路，以保障系统安全。
IGBT电子开关电路及其连接在于J3连接器脚2串接R1，R1是1.5K电阻，起调整分压作用，进一步连接到U3光电耦合器与J3连接器脚1构成信号输入回路。J3信号输入来自于电压调控电路标准输出接口。
信号通过U3光电隔离耦合到FAN8800驱动电路IN3脚与Vee4脚构成驱动指令信号输入回路。
驱动IGBT指令通过FAN8800将信号放大至满足IGBT驱动电压值，由FAN8800的OUT5脚输出串接R4、R5通过连接器5的1脚和2脚，分别并接IGBT1门极GA和IGBT2门极GB输入信号端。
FAN8800驱动电路FAULT7脚串接R6与U5光电耦合信号输入端形成反馈控制电路，其反馈控制信号经过U5隔离光耦合输出端串接R7连接到J7连接器给反馈控制信号输出钳制平衡励磁电压输出作用。
TA1滤波变压器次级励磁电压线圈抽头1串接W1速熔保险器连接到IGBT1集电极C1脚，为IGBT电子开关电流输入端，由于IGBT1和IGBT2形成射极E1和E2对阵电路，构成开关电流通过IGBT2集电极C2脚连接到电子滤波器A点。另一方面由于射极E1与E2构成对阵电路，并接于IGBT1的C1脚与IGBT2的C2脚之间的C1、R1和C2、R2形成了正弦波交替信号调整通道，由C3串接R3后并接C1和R2两端，起到调整正弦波不失真作用，当IGBT1门极GA和IGBT2门极GB得到开门电压指令，则形成了一个响应速度＜20μs特性的电子开关，开关电流从电子滤波器的A点入，B点出，输入到TA2磁饱和稳压变压器的次级，形成一个独立电子开关励磁电压调整电路。每相设一组或者一组以上，共10组IGBT电子开关励磁电压调整回路，从而能够使调整励磁电流起到在线正弦波能量分配的作用。
由磁饱和稳态滤波器和磁饱和调制器组成一体的正弦波能量可调节分配器系统工作原理说明TA1磁饱和稳态滤波器作用，是对外电场波动电压通过磁饱和电抗稳态作用，进行抑制过电压电流使受控电流经由磁饱和电抗过滤作用。确保受控电源电流经过二次过滤之后，再分配给照明光源设备的电流使之得到真正的正弦波工作电流，从而延长光源照明器具设备使用寿命。
TA2磁饱和调制稳压器是通过设定调制稳态饱和工作点的磁力线作用，起到调制受控电源电压工作点的稳压作用，从而确保在调制输出电压过程中其电压波形是正弦波的电压分量。并且能根据在设定可变电压数值不同的工作电压输出额定负载的正弦波能量分配，即在有载调压过程中，确保其电压分量百分百为正弦波分量，从而延长受控电压光源设备的使用寿命。根据光源设备在启动触发点燃电压与正常使用电压的不同要求和特性，通过该设备系统的调节，从而能获得节能效果作用的同时又可延长光源设备的寿命。
以钠灯光源为例的工作原理当外部市电电源电压为220V，误差为正常值时，根据钠灯光源特点，通过微机对市电采样比较运算，将磁力线调制开关设定在正常磁通饱和工作状态下进行调节工作，使钠灯触发电压设定在200V，开始进入软启动状态缓慢升到220V电压，历时5分钟时间，当电压慢斜坡爬升至额定电压220V再持续约5分钟后，保持稳定的设定值，此过程为钠灯启动触发点燃过程。
然后根据用户燃点亮度要求，和应用钠灯燃点适应正常光通量照度的特性，可在带负载条件下，任意设定常态光通照度电压，调节常态点燃电压设定值工作，从而达到节能目的并且延长光源使用寿命。
当外部市电电压高于正常配网工作电压值240V电压时，通过MC微机系统采样比较方式运算，使磁力线调制系统切换磁力线开关工作，将TA2磁饱和调制稳压器呈现电感抗限制输出设定值外的工作电流，从而起到限流稳压输出作用。同时回复将触发初始电压设定在200V起，始程软启动状态缓慢升至220V，历时5分钟时间，当电压慢斜坡爬升至额定电压220V再持续约5分钟后，保持稳定的设定值，此过程为钠灯启动触发点燃过程，然后根据用户燃点亮度要求，和应用钠灯燃点适应正常光通照度特性，可带负载在任意设定常态光通照度电压值进行调节。从而起到当市电压超高于正常配电网运行值时，通过MC系统调制工作，起到路灯节能作用和延长光源使用寿命。
当外部市电压电源低于正常配网工作电压值为190V电压时。通过MC微机系统采样运算，使磁力线调制系统切换磁力线开关工作。将TA2磁饱和调制稳压器在原设励磁电压的基础上，提高磁力线励磁电压，起到磁通能量补偿作用。从而提高电磁能量，起到提升受控电源电压稳压作用，同时回复将触发初始电压设定在200V起，使其从软启动状态缓慢升至220V，历时5分钟时间。当电压慢斜坡爬升至额定电压220V再持续约5分钟后，保持稳定的设定值，此过程为钠灯启动触发点燃过程，然后根据用户燃点亮度要求，和应用钠灯燃点适应正常光通照度特性，可带负载在任意设定常态光通照度电压值进行调节。从而在市电网电压低于正常工作电压时，通过MC系统调制工作，起到路灯在正常电压下工作的节能作用，以及延长光源使用寿命。
由于MC控制系统是由经纬控制仪组成，除了上述MC磁饱和调制稳压装置起到了节能稳压作用之外，该系统可运用经纬控制仪特性，通过分路控制装置对路灯光照度进行分时系统控制，进一步提高节能效果。即通过经纬控制仪特性在下半夜发出指令。此功能在路灯电源分配线路安装时就已经设定。通过设定可在间隔相等而照度合适的设置下，关断50％照度光源的电源，从而达到有60-70％的节能效果目的。
在MC系统分时段节能全工作状态下可节能40-45％，并可将光源器具延长在正常电压使用寿命增加23％以上。具体的说在MC系统全时段节能受控路灯的工作状态下，其节能效果可在30-70％左右。在普通电源下使用，灯泡光源寿命可长达二倍之多。
本设备除路灯控制功能外可根据用户用电质量要求，调整设定控制信号以及励磁速度，可适用于大型工矿企业、港口、宾馆、学校、科研企业、商住大厦、住宅小区，以及要求大容量带负载调压的企事业单位，作电压质量稳定要求以及调变控制作用。使用本实用新型好处在于根据户外负载电路的需求，实现人工智能自动定时开关控制和光控电路对昼夜日光度进行比较开关控制，稳压减压精度达到±2％，外电压较低时可提升5％，固态旁路无噪声零切换，稳压器件全固态化，效率达到97％，降压输出不影响照明质量，在状态间转换是软启动软转换，响应速度达到20μs，负载适应容性、感性和阻性，在三相控制中实行独立相调节控制。图1是本实用新型电联接原理方框图。
图2是本实用新型电路图。
图3IGBT控制电路图。
图4经纬仪芯片器件连接示意图。
图5电压调控电路连接示意图。按照本说明书所述详细技术方案，采用符合国家标准的电子设计和电气设计规范，制定加工制造工艺方法和说明，选用标准绝缘和传导材料，选用标准的模块、芯片、器件、部件，可以生产出本实用新型产品。
权利要求1.智能路灯照明控制器，涉及由电源电路串接滤波变压电路、调整变压电路、负载电路构成的三相智能路灯照明控制器，其特征在于所述滤波变压电路和调整变压电路之间接装IGBT控制电路，所述调整变压电路和负载电路之间接入电压传感电路的输入端，电压传感电路的输出端连接在电源电路和滤波变压电路之间，所述IGBT控制电路和调整变压电路之间接入旁路电路的输入端，旁路电路的输出端再接入IGBT控制电路，以上所述特征构成智能路灯照明控制器的单相控制部分，在三相电源负载系统中并联接入三个单相控制部分即构成所述三相智能路灯照明控制器。
2.根据权利要求1所述的智能路灯照明控制器，其特征是所述每一单相电压调控电路输入端并联接入经纬仪和光控仪。
3.根据权利要求1所述的智能路灯照明控制器，其特征是在三相智能路灯照明控制器，选定在任何单相的IGBT控制电路中接入温控仪电路的信号传感器输入端，所述温控仪电路的输出端和控制板电路输入端连接，所述控制板电路的输出端连接三相电源电路和滤波变压电路之间。
4.根据权利要求1所述的智能路灯照明控制器，其特征是所述滤波变压电路为磁饱和滤波变压器TA1，变压器TA1次级有一个以上的抽头励磁分级电压输出端，所述调整变压电路为磁饱和稳压变压器TA2。
5.根据权利要求1所述的智能路灯照明控制器，其特征是所述IGBT控制电路为J3连接器脚(2)串接R1，进一步连接到U3光电耦合器与J3连接器脚(1)构成信号输入回路，J3信号输入来自于电压调控电路标准输出接口，信号通过U3光电隔离耦合到FAN8800驱动芯片电路IN3脚与Vee4脚构成驱动指令信号输入回路，驱动IGBT指令通过FAN8800将信号放大至满足IGBT驱动电压值，由FAN8800驱动芯片的OUT5脚输出分别串接R4、R5通过连接器J5的(1)脚和(2)脚，分别并接IGBT1门极GA和IGBT2门极GB输入信号端。FAN8800驱动电路FAULT7脚串接R6与U5光电耦合信号输入端形成反馈控制电路，其反馈控制信号经过U5隔离光耦合输出端串接R7连接到J7连接器给反馈控制信号输出，TA1滤波变压器次级励磁电压线圈抽头(1)串接W1速熔保险器连接到IGBT1集电极CA脚，为IGBT电子开关电流输入端，IGBT1和IGBT2形成发射极EA和EB对阵电路，构成开关电流通过IGBT2集电极CB脚，连接到EMI电子滤波器A点，由发射极EA与EB构成对阵电路，并接于IGBT1的CA脚与IGBT2CB脚之间的C1、RA1和C2、RA2构成正弦波交替信号调整通道，由C3串接RA3后并接C1和RA2两端，调整正弦波，当IGBT1门极GA和IGBT2门极GB得到开门电压指令，则形成了一个响应速度＜20μs特性的IGBT电子开关，开关电流从电子滤波器的A点入，B点出，输入到TA2磁饱和稳压变压器的次级，形成一个独立电子开关励磁电压调整电路。
6.根据权利要求1-5所述的智能路灯照明控制器，其特征是所述IGBT控制电路，每相共设一组或者一组以上，IGBT电子开关组成励磁电压调整回路，调整励磁电流在线正弦波能量的分配。
7.根据权利要求1-5所述的智能路灯照明控制器，其特征是所述旁路电路TA2次级端②端点串接DL1电流变送器，IGBT电子开关电路出现故障时确保TA2正常稳压输出工作，驱动Kma旁动继电器动作，给予TA2励磁旁路供给稳定TA2所需磁通量，起到旁路稳压输出作用，DL1传感器检测励磁电流过大，则DL1触点动作，电源从(105)接点到DL1触点，通过DL1触点连接到Kma继电器线圈另一端接N点，连接于(105)电源点的Kma-1触点接通Kma继电器线圈形成自保磁，Kma继电器连接于A相的IGBT调压控制模块输出接点(125)的Kma-3，连接于EMI电子滤波器的A触点，Kma-4一端连接于TA1次级电压线圈，由a点供电，Kma-4另一端通过DL1连接TA2的②端，继续供给励磁电流，起到旁路连接保护作用，确保TA2的稳压输出。
8.根据权利要求1-5所述的智能路灯照明控制器，其特征是所述电压调控电路在单相线路中，以单片机AT89C55作为CPU，输入接口以标准方式连接经纬仪CPU的180V，200V，220V电压信号输出接口，输出接口连接IGBT开关控制电路连接器J3的脚(1)和(2)，一个输出接口(135)连接电源开关触点KM13，所述A相，B相，C相电压调控电路完全相同。
9.根据权利要求1-5所述的智能路灯照明控制器，其特征是所述电压传感电路在单相线路中，由DY1-1和DY1-2并接于TA2的A4接点，另一端并接于电源的N点，当输出电压高于或者低于额定限值，通过DY1-1或者DY1-2切断KM总开关电源电路，所述A相，B相，C相电压传感电路完全相同。
10.根据权利要求1-5所述的智能路灯照明控制器，其特征是所述经纬仪以单片机AT89C52作为CPU，以标准方式连接串行实时时钟电路芯片PCF8563，串行电可擦写EEPROM存储器AT24C512，液晶显示屏12864和参数调整键盘输出继电器组成，其标准输出接口设置一个180V电压信号输出接口，一个200V电压信号输出接口，一个220V电压信号输出接口，使用三相中的任何一相对仪器供电，时钟电路芯片连接锂电池供电。
专利摘要智能路灯照明控制器，由电源电路串接滤波变压电路、调整变压电路、负载电路构成，滤波变压电路和调整变压电路之间接装IGBT控制电路，调整变压电路和负载电路之间接入电压传感电路，电压传感电路连接在电源电路和滤波变压电路之间，IGBT控制电路和调整变压电路之间接入旁路电路，旁路电路再接入IGBT控制电路，上述特征构成单相控制部分。在三相电源负载系统中并接三个单相控制部分即构成本实用新型。每一单相电压调控电路并联接入经纬仪和光控仪。在三相电源负载系统中，选定在任何单相IGBT电路中接入温控仪的信号输入端，温控仪输出端和控制板电路输入端连接，控制板电路输出端连接在三相电源和滤波变压电路之间。
文档编号H05B41/36GK2634787SQ0326820
公开日2004年8月18日 申请日期2003年8月1日 优先权日2003年8月1日
发明者苏迥凡 申请人:苏迥凡