专利名称：照明节电装置的制作方法
技术领域：
本实用新型涉及节能设备，应用于大功率节能领域，具体地说是一种照明节电装置。
背景技术：
城市建设的高度现代化和人们生活品味的提高，对城市的灯光设施建设提出了更高的要求。目前，道路照明路灯，装饰彩灯，音乐灯光喷泉，草坪彩灯，树丛彩灯，大厦射灯，大厦轮廓灯光等各有特色的灯光构成了美丽的城市灯光夜景系统。同时在市容、市貌、环境、交通安全和社会治安等方面，创造一个良好的环境，对一个城市的建设和发展及招商引资等方面都有着非常重要的意义，然而，城市道路亮化、美化工程的快速发展，使得这部分的用电量也大幅度上升，财政电费开支也面临着巨大的压力，这些灯光设备的维护工作也成为路灯管理部门的沉重负担。因此，科学、合理的用电，减少不必要的能源浪费，减轻路灯设施的维护工作，越来越受到政府和财政部门的高度重视。
路灯节能的话题早在九十年代初期，有的城市就采取了路灯节能措施，最早的方法是“半夜灯”，即在车流量较少的后半夜，在确保基本照明的同时关闭部分路灯，不同地区采取了不同时段的方法。此种方式虽然节约了电费支出，却带来了社会治安和交通安全问题，也不利于城市形象，后来又采用功率因数补偿的方法，节电率小于5％，十分有限，而且对后半夜电网电压过高造成灯具寿命降低的问题也无能为力。到了九十年代中期，出现了采用降低电压的方法来节电，如可控硅降压和自耦降压器。但由于可控硅降压采用移相控制，输出电压波形出现缺口，导致正弦波畸变，产生谐波，一方面造成电网污染，另一方面对灯具的补偿电容器造成极大的危害，同时也极易导致灯闪和自熄，影响灯具的工作寿命。正是因为这种原因，可控硅降压装置的输出电压不能太低(波形缺口不能太大)，节电效果也不是太理想。然而，自耦降压器虽然节电效果比可控硅降压稍好些，却没有稳压功能，在切换过程中极易造成灯的自熄，即过压节电不到位、欠压工作时灯闪灯灭。近几年人们实用新型了智能型节能器，主要结构是单片机与可控硅降压和自耦降压器两种降压方式的组合，但还不具备无级调节、有稳压功能、环保、高效等特点，大幅度节约电费开支还没有从根本上解决。
实用新型内容为了克服日益增加的电费开资的不足，本实用新型的目的是提供一种具有调压步长小、稳压功能、环保、高效特点，特别是可大大节省电费开资的照明节电装置。
为了实现上述目的，本实用新型技术方案是由调压稳压电路、触发控制电路、PLC控制电路、输入开关、输出开关、旁路开关、电参数变换器组成，所述电参数变换器、输入开关、调压稳压电路及输出开关构成主回路，并联设置一旁路开关于输入开关的输入端与输出开关的输出端；所述调压稳压电路输入端经开关接市电，其控制信号来自触发控制电路；触发控制电路与PLC控制电路相连，PLC控制电路模拟量输入端接电参数变换器，I/O口与参数显示、参数设定键相连；输出开关与路灯供电线路相连。
所述调压稳压电路由电流互感器LH、电参数变换器、第一～三调压、稳压线圈及无触点开关组组成，第一～三调压、稳压线圈的初级串联在输入开关及输出开关的回路中，次级接至第一～六双向可控硅两两串联的节点上，输入开关另一端经电流互感器与输入电压市电相接；所述无触点开关组采用第一～六双向可控硅，第一～六双向可控硅的触发端的控制信号来自触发控制电路中的第一～三双路MOS继电器的输出端，旁路开关的另一端与输出开关的输出端相连；所述电参数变换器分为电压参数变换器、电流参数变换器两种，电流参数变换器并联在电流互感器两端，第一电压参数变换器设于输入开关、旁路开关、电流互感器的节点处与地之间，第二电压参数变换器接于旁路开关与输出开关的连接处；所述触发控制电路由发光二极管及第一～三双路MOS继电器组成，其中第一～六发光二极管输入端分别接至PLC控制电路中输出扩展模块的输出端，输出端分别经第一～三双路MOS继电器接调压稳压电路中第一～六双向可控硅的触发端；所述PLC控制电路由中央处理器、模数转换模块及输出扩展模块组成，所述中央处理器存有控制程序，具有参数显示和参数设定的I/O端口，其输出经总线与模数转换模块、输出扩展模块相连；输出扩展模块输出信号接至数码显示器，模数转换模块与电参数变换器相连。
本实用新型系统弥补了以往节能产品的不足，更具有如下特点1.具有领先的调压技术。本实用新型采用非相控技术，即采用无触点开关过零切换技术，突破性地解决了调压过程中对系统所造成的共态电流冲击和过电压所造成的损害，实现零间歇切换，使其具有调压平稳、调节步长小、过渡平缓等特点，其节电时间与节电率均可调节。
2.节电效果显著。本实用新型节电系统进行了优化设计，具体表现在电磁元件采用进口低耗铁芯，自身损耗特别小，所以工作效率可高达98％以上，节电率可高达20％～30％。
3.具有环保特点。本实用新型输出为纯正弦波，节电系统主回路不含任何电子器件，也不含有任何旋转机构和碳刷，可靠性高，对电网不产生谐波干扰，同时对电网产生的瞬流、谐波等干扰也起到抑制作用，彻底实现了节电效果与输电质量的完美结合，可使用在有电容器补偿的回路中，是真正的环保节能产品。
4.同时具备降低和提升电压两种调节功能。由于本实用新型采用双向可切换电路结构，使其不仅可以降压而且可以升压，当线路电压高时，在一定范围内的合理降压是为了节省电能，为用户带来经济效益；当线路电压过低时，为了不影响灯具的正常发光，本实用新型节电系统可以提升输出电压，满足用户的特殊要求，提高用电设备的使用寿命。
5.本实用新型节电系统的参数是可以由用户设定的。采用本实用新型通过节电器上的按键来实现设定，设定内容为起始输出电压、节能输出电压、节能时间、及系统的万年历。
6.具有实时监控、自动调节功能。本实用新型对国内外的节电技术和交流稳压技术进行了大量的调查研究，采用PID算法通过对本装置电流电压的实时监测自动调节输出电压。
7.本实用新型安装方法，操作、维护简单。
以下结合附图和实施例对本实用新型作进一步详细说明。
图1是电路系统框图。
图2是图1的主回路电路原理图。
图3是触发控制电路原理图。
图4是PLC控制电路原理图。
图5是控制程序流程图。
图6是本实用新型一个实施例电压输出示意图。
具体实施方式
如图1所示，由调压稳压电路、触发控制电路、PLC控制电路、输入开关K1、输出开关CJ1、旁路开关K2、电参数变换器组成，其中电参数变换器、输入开关K1、调压稳压电路及输出开关CJ1构成主回路，并联设置一旁路开关K2于输入开关K1的输入端与输出开关CJ1的输出端；市电经输入开关K1至调压稳压电路的输入端；所述调压稳压电路的控制信号来自触发控制电路；触发控制电路与PLC控制电路相连，PLC控制电路模拟量输入端接电参数变换器，PLC控制电路经串口接GSM遥控模块，其I/O口与参数显示、参数设定键相连；输出开关与路灯供电线路相连。
如图1、2所示，调压稳压电路由电流互感器LH、电参数变换器、第一～三调压、稳压线圈TB1～TB3及无触点开关组组成，第一～三调压、稳压线圈TB1～TB3的初级串联在输入开关K1及输出开关CJ1的回路中，次级接至第一～六双向可控硅TR1～TR6两两串联的节点上，输入开关K1另一端经电流互感器LH与输入电压市电相接；所述无触点开关组采用第一～六双向可控硅TR1～TR6，第一～六双向可控硅TR1～TR6的触发端AG1～AG12的控制信号来自触发控制电路中的第一～六光电隔离管的输出端；所述电参数变换器分为电压参数变换器、电流参数变换器两种，电流参数变换器VZA并联在电流互感器LH两端，第一电压参数变换器VZV1设于输入开关K1、旁路开关K2、电流互感器LH的节点处与地之间，旁路开关K2的另一端与输出开关CJ1的输出端相连，并对地接有第二电压参数变换器VZV2；如图3所示，所述触发控制电路由发光二极管及第一～三双路MOS继电器(第一双路MOS继电器IC1B、IC1A，第二双路MOS继电器IC2B、IC2A，第三双路MOS继电器IC3B、IC3A)组成，其中第一～六发光二极管(LED1～6)输入端分别接至PLC控制电路中输出扩展模块的输出端G1～G6，输出端分别经第一～三双路MOS继电器(IC1B及IC1A、IC2B及IC2A、IC3B及IC3A、)接调压稳压电路中第一～六双向可控硅TR1～TR6的触发端(AG1～AG12)。
如图示1、4所示，所述PLC控制电路由中央处理器CPU(采用222)、模数转换模块A/D(采用EM231)及输出扩展模块(EM222)组成，所述中央处理器CPU存有控制程序，具有参数显示和参数设定的I/O端口(本实施例中，设定端口XH1用于“设定参数/正常工作”方式的选择，设定项AN1用于选择输出电压值、节电时间、系统时间，设定数端口AN2用于改变设定数的大小，确定键AN3用于确认参数的修改，节能输出XH2用于节能的选择)，其输出经总线与模数转换模块A/D、输出扩展模块U1(采用EM222)相连；输出扩展模块U1作为本地控制，将输出信号接至数码显示器PLCDIS，模数转换模块A/D输入端VZA接至电流参数变换器，VZV1及VZV2端分别与电参数变换器、电压参数变换器相连；所述控制程序流程(参见图5)上电后程序初始化，初始化完成后判断是何工作方式，如果是设定方式，按“设定项”键，可选择“节能时刻”、“系统时钟”、“起始输出电压”、“节能输出电压”等参数进行设定；选择某一项参数后，按“设定数”键可改变该参数的大小，按“确定”键可保存修改后的参数值；如果是正常工作方式，有两种工作状态，即自动工作状态和节能工作状态，在自动工作状态下，在节能时刻之前，PLC控制电路控制无触点开关，使输出电压稳定在设定的“起始输出电压”值，当节能时刻到时，PLC控制电路控制无触点开关，使输出电压逐步调整，最终稳定在设定的“节能输出电压”值上；在节能工作状态下，无论在什么时刻，节能器的输出电压都稳定在“节能输出电压”值。以上两种工作状态下输出电压值，都随输入电压做动态调整，稳定在设定值上。
工作过程说明1)正常工作市电经输入开关K1加到调压、稳压线圈时，输入电压经A/D转换后传给PLC控制电路，PLC控制电路按用户设定的起始输出电压值来控制无触点开关组的通断，由无触点开关组控制调压、稳压线圈的输出电压值，并把电压稳定在该值。调压时不是一步调到位，而是一步步调，调节步长在5V左右，以此为满足钠灯负载的工作要求，从而保证在调节过程中钠灯不自熄，不频闪。无触点开关组采用电压过零触发，来减小转换过程中的暂态过电流对电路的冲击。当用户设定的节电时刻到时，PLC控制电路按用户设定的节能输出电压值来控制无触点开关组的通断，来调节输出电压值，并稳压于该值(参见图6，其中Ui为起始输出电压，Uo为节能输出电压)。有故障时，打开输入开关K1、闭合旁路开关K2检修，不影响系统正常工作。
2)设定参数通过机箱按键设定为起始输出电压、节能输出电压、节能时间、及系统的万年历。
本实用新型采用非相控技术，具有调压平稳、调节步长小、过渡平缓、采用无触点开关过零切换技术突破性地解决了调压过程中对系统所造成的共态电流冲击和过电压所造成的损害，实现零间歇切换。本实用新型的电磁元件采用进口低耗铁芯，调压元件在空间分布上做了精心的设计，确保能量达到最佳耦合，自身损耗特别小，效率达98％以上，节电率达20％-30％。本实用新型主回路不含任何电子器件，也不含有任何旋转机构和碳刷，可靠性高，对电网不产生谐波干扰，同时对电网产生的瞬流、谐波等干扰也起到抑制作用，彻底实现了节电效果与输电质量的完美结合，可使用在有电容器补偿的回路中，是真正的环保节能产品。
权利要求1.一种照明节电装置，其特征在于由调压稳压电路、触发控制电路、PLC控制电路、输入开关(K1)、输出开关(CJ1)、旁路开关(K2)、电参数变换器组成，所述电参数变换器、输入开关(K1)、调压稳压电路及输出开关(CJ1)构成主回路，并联设置一旁路开关(K2)于输入开关(K1)的输入端与输出开关(CJ1)的输出端；所述调压稳压电路输入端经开关(K1)接市电，其控制信号来自触发控制电路；触发控制电路与PLC控制电路相连，PLC控制电路模拟量输入端接电参数变换器，I/O口与参数显示、参数设定键相连；输出开关与路灯供电线路相连。
2.按权利要求1所述照明节电装置，其特征在于所述调压稳压电路由电流互感器(LH)、电参数变换器、第一～三调压、稳压线圈(TB1～TB3)及无触点开关组组成，第一～三调压、稳压线圈(TB1～TB3)的初级串联在输入开关(K1)及输出开关(CJ1)的回路中，次级接至第一～六双向可控硅(TR1～TR6)两两串联的节点上，输入开关(K1)另一端经电流互感器(LH)与输入电压市电相接；所述无触点开关组采用第一～六双向可控硅(TR1～TR6)，第一～六双向可控硅(TR1～TR6)的触发端(AG1～AG12)的控制信号来自触发控制电路中的第一～三双路MOS继电器的输出端，旁路开关(K2)的另一端与输出开关(CJ1)的输出端相连。
3.按权利要求2所述照明节电装置，其特征在于所述电参数变换器分为电压参数变换器、电流参数变换器两种，电流参数变换器(VZA)并联在电流互感器(LH)两端，第一电压参数变换器(VZV1)设于输入开关(K1)、旁路开关(K2)、电流互感器LH的节点处与地之间，第二电压参数变换器(VZV2)接于旁路开关(K2)与输出开关(CJ1)的连接处。
4.按权利要求1所述照明节电装置，其特征在于所述触发控制电路由发光二极管及第一～三双路MOS继电器组成，其中第一～六发光二极管(LED1～6)输入端分别接至PLC控制电路中输出扩展模块的输出端(G1～G6)，输出端分别经第一～三双路MOS继电器(IC1B、IC1A、IC2B、IC2A、IC3B、IC3A)接调压稳压电路中第一～六双向可控硅TR1～TR6的触发端(AG1～AG12)。
5.按权利要求1所述照明节电装置，其特征在于所述PLC控制电路由中央处理器(CPU)、模数转换模块(A/D)及输出扩展模块组成，所述中央处理器(CPU)存有控制程序，具有参数显示和参数设定的I/O端口，其输出经总线与模数转换模块(A/D)、输出扩展模块(U1)相连；输出扩展模块(U1)输出信号接至数码显示器(PLCDIS)，模数转换模块(A/D)与电参数变换器相连。
专利摘要本实用新型公开一种照明节电装置。它由调压稳压电路、触发控制电路、PLC控制电路、输入开关、输出开关、旁路开关、电参数变换器组成，所述电参数变换器、输入开关、调压稳压电路及输出开关构成主回路，设旁路开关于输入开关输入端与输出开关输出端；调压稳压电路输入端经输入开关接市电，其控制信号来自触发控制电路；触发控制电路与PLC控制电路相连，PLC控制电路输入端接电参数变换器，其I/O口与参数显示、参数设定键相连；输出开关与路灯供电线路相连。它具有调压步长小、稳压功能、可远程控制、环保、高效，特别是节省开资的特点。
文档编号H05B41/38GK2704182SQ20042003127
公开日2005年6月8日 申请日期2004年4月21日 优先权日2004年4月21日
发明者杨传利, 邓庆绪, 李继宏, 邓建军, 李应贵, 刘昌福, 张吉昱, 孙伟, 陈宏传 申请人:沈阳市嵌入式技术工程研究中心