专利名称：智能灯光节电器的制作方法
技术领域：
本实用新型涉及一种节电器，特别是一种对带电感式镇流器的气体放电类灯具提供智能节电控制的智能灯光节电器。
背景技术：
气体放电类灯，如荧光灯、高低压汞灯、高低压钠灯等，被广泛应用于商场、宾馆、机关、学校等公共场所，以及作为路灯等使用，由于电感式镇流器具有寿命长、接线简单等优点，故而现有的气体放电类灯大都采用电感式镇流器，但是，电感式镇流器会导致电路的功率因素降低(通常只有0.5左右)，无功损耗大，同时由于气体放电类灯只有在启辉时需要高电压，正常工作时并不需要高电压，而现有技术只能给采用电感式镇流器的各类气体放电灯提供一个恒定的电压，因而会造成较大的电损耗。如果能够只在启辉时供给较高电压，而在正常工作时供给较低的电压，同时提高电路的功率因素，即可起到节电的效果。
目前，也有厂家提供节电器，但通常是采用可控硅来调整电路参数，由于采用了相控技术，会产生较多的谐波，造成电网污染，干扰其他设备(如商场中的收银机)的正常运行，不能适应用户的需求；同时，这类设备一但自身发生故障(如发生短路时)，会造成断路器断开，无法正常供电，必须人工把电路转换为不用节电器供电，造成用户的不便，特别是当使用汞灯和钠灯时，一旦断电熄灭，必须冷却5至10分钟才能再启动，在某些环境下，这是无法接受的。
发明内容
本实用新型目的是提供一种智能灯光节电器，能自动根据负载情况，提供适当的电压，同时调节功率因素，起到节电的作用；本实用新型的另一个目的是提供在节电器本身发生故障时的自动供电，避免故障断电对用户的影响。
为达到上述目的，本实用新型采用的技术方案是一种智能灯光节电器，包括变压单元、取样电路、电容补偿电路和由单片机及其外围电路构成的控制电路，所述变压单元为互感器电路，互感器的初级线圈一端与电源的零线连接，另一端串联有单片机控制的继电器，继电器的常闭触点连接电源零线，常开触点连接电源相线，互感器的次级线圈位于电源相线的输入端与输出端之间；所述取样电路包括取样变压器和A/D转换电路，取样变压器的初级串联于互感器的初级回路中，次级输出经A/D转换电路连接到单片机的输入端口；所述电容补偿电路由多个补偿电路并联，每个补偿电路包括串联的可控硅与电容，各个可控硅的控制端分别连接至单片机的输出端口。
上述技术方案中，由单片机构成主要的控制电路，单片机通过对取样电路的输入信号进行计算获取电路参数，并通过控制继电器及可控硅来调节电路的参数，以达到最佳的节电效果。开机时，继电器J2处于常闭触点，互感器的初级线圈与取样变压器的初级线圈通过继电器的常闭触点构成回路，可以从取样变压器获得检测值，但不会影响电压，此时，输出的电压为正常的高电压，气体放电灯开始启辉工作，经过设定时间后，气体放电灯均进入工作状态，此时，单片机输出控制继电器J2，使其切换到常开触点，互感器初级回路的一端与相线连通，可以影响其次级回路，从而使电压适度降低，而保持气体放电灯的正常工作，由于工作电压较低，可以有效实现节电。另一方面，单片机可以控制可控硅导通的个数，从而控制电容接入的大小，调节电路的功率因素。
为实现在节电器本身发生故障时自动供电的目的，上述技术方案中，还设有旁路电路和自保护断路器，所述旁路电路包括接触器J1，接触器的常闭触点串联于电源和负载之间，接触器的常开触点串联于电容补偿电路与负载之间，接触器的控制端位于自保护断路器之后。当节电器故障时，接触器J1跳闸，其常开触点回路断开，常闭触点回路接通，即旁路电路自动接通，从而保证对负载的正常供电。
上述技术方案的实现可以有两种连接方式，其中之一是，所述互感器的次级线圈一端通过断路器K1连接电源相线，另一端连接负载，所述自保护断路器K2位于和互感器次级线圈并联的电路中，接触器的常闭触点并联于互感器两端，接触器的常开触点串联于电容补偿电路中。从而，互感器的次级线圈与节电器的其余电路是分离的，并不受自保护断路器K2的影响，当节电器发生故障，自保护断路器K2断开时，互感器的次级线圈仍向负载供电，此时，接触器跳闸，电容补偿电路被断开，而旁路电路被接通，此后，由旁路电路直接向负载供电，在这之间，对负载来说，并未有断电的情形发生，在参数选择上，可以使得当节电器内部故障时，自保护断路器K2快于断路器K1跳闸，因而断路器K1只有在负载发生短路时才会断电。
另一种连接方式时，所述互感器的次级线圈与自保护断路器K2、接触器的常开触点串联后连接于电源相线与负载之间，电容补偿电路接入点位于互感器次级线圈与接触器常开触点间，接触器的常闭触点位于电源相线与负载之间。在这种结构下，互感器的次级线圈受自保护断路器K2的控制，当节电器内部故障时，自保护断路器K2跳闸，即使得互感器次级线圈不再向负载供电，待接触器跳闸后，旁路回路导通，才恢复向负载供电，这中间的时间极短，对于使用荧光灯的用户来说，只是发生了闪烁，并没有太大的影响，但是对于汞灯和钠灯的用户来说，由于熄灭后必须5至10分钟才能重新启动，因此不太适合使用。本连接方式中，所述接触器的常闭触点回路中可以连接有断路器K1。
由于上述技术方案运用，本实用新型与现有技术相比具有下列优点1.本实用新型能有效地实现节电，经检测，当用于控制日光灯时，额定电压下工作1小时后测定的电流下降率为52％，节电率可达28％；2.由于本实用新型采用互感器作为变压单元，因而不会产生干扰谐波，对电网无污染；3.本实用新型设有旁路保护功能，当机器内自己的电路有故障时，负载可以正常工作；4.本实用新型的取样电路采用取样变压器，与以前采用电流互感器的节电器相比，可以降低成本。
附图1为本实用新型实施例一的电路原理框图；
附图2为控制部分的原理框图；附图3为实施例一的电路原理示意图(控制部分未画出)；附图4为实施例二的电路原理示意图(控制部分未画出)。
具体实施方式
以下结合附图及实施例对本实用新型作进一步描述实施例一参见附图1至附图3所示，一种智能灯光节电器，包括变压单元、旁路电路、取样电路、电容补偿电路和由单片机及其外围电路构成的控制电路，所述变压单元为互感器电路，旁路电路由接触器J1构成，取样电路采用取样变压器方式，电容补偿电路为由可控硅控制的LC回路。
本实施例中，设有两个断路器，断路器K1直接连接在相线进线端，对整个回路及负载起保护作用，断路器K2连接在与互感器次级线圈并联的回路中，对节电器本身的主要部分起保护作用。互感器的次级线圈T1-2串联在断路器K1与负载之间，向负载供电，在断路器K2的回路中，连接有接触器的控制端J1，互感器的初级线圈T1-1，及节电器控制电路的供电回路，其中，互感器的初级线圈T1-1与取样变压器串联，并连接有继电器J2，继电器的常闭触点连接到零线，使其构成自身封闭回路，常开触点连接至断路器K2；在负载两端，连接有电容补偿电路，所述电容补偿电路由电感L1和并联的多个可控硅、电容回路构成，本实施例中，采用四个可控硅Q1、Q2、Q3、Q4分别和四个电容C1、C2、C3、C4串联后并联构成，在所述互感器次级线圈T1-2两端，并联有接触器的常闭触点J1-1，接触器的常开触点J1-2则位于电容补偿电路中。
本实施例以单片机作为控制电路的主体，取样变压器的输出经A/D转换后连接至单片机的输入端口，同时，由单片机的输出端口分别控制继电器J2和可控硅Q1、Q2、Q3、Q4，在启动时，J2位于常闭位置，此时，负载上有较高的电压，可以供负载气体放电灯启辉，经一定时间后(几十秒)，气体放电类启辉完成，此时，单片机控制继电器J2接入常开位置，互感器的初级和次级线圈相互影响，降低负载上的电压与电流，从而起到节电的作用，同时，单片机根据电路参数选择可控硅导通的个数，即选择接入电容的大小，以改变电路的功率因素。
实施例二参见附图1、附图2和附图4所示，一种智能灯光节电器，包括变压单元、旁路电路、取样电路、电容补偿电路和由单片机及其外围电路构成的控制电路，所述变压单元为互感器电路，旁路电路由接触器J1构成，取样电路采用取样变压器方式，电容补偿电路为由可控硅控制的LC回路。
本实施例中，所述互感器的次级线圈T1-2与自保护断路器K2、接触器的常开触点J1-2串联后连接于电源相线与负载之间，电容补偿电路接入点位于互感器次级线圈T1-2与接触器常开触点J1-2间，接触器的常闭触点J1-1位于电源相线与负载之间，其余部分的连接结构与工作原理和实施例一类同。当节电器本身发生故障时，断路器K2断开，互感器次级线圈T1-2不再向负载供电，同时，接触器跳闸，J1-1接通，向负载供电，J1-2断开，使电容补偿电路断开，这过程中，J1-1接通前会有极短暂的断电，使负载发生闪烁，不适用于汞灯和钠灯。
权利要求1.一种智能灯光节电器，包括变压单元、取样电路、电容补偿电路和由单片机及其外围电路构成的控制电路，其特征在于所述变压单元为互感器电路，互感器的初级线圈[T1-1]一端与电源的零线连接，另一端串联有单片机控制的继电器[J2]，继电器[J2]的常闭触点连接电源零线，常开触点连接电源相线，互感器的次级线圈[T1-2]位于电源相线的输入端与输出端之间；所述取样电路包括取样变压器和A/D转换电路，取样变压器的初级串联于互感器的初级回路中，次级输出经A/D转换电路连接到单片机的输入端口；所述电容补偿电路由多个补偿电路并联，每个补偿电路包括串联的可控硅[Q1、Q2、Q3、Q4]与电容[C1、C2、C3、C4]，各个可控硅的控制端分别连接至单片机的输出端口。
2.如权利要求1所述的智能灯光节电器，其特征在于还设有旁路电路和自保护断路器，所述旁路电路包括接触器，接触器的常闭触点[J1-1]串联于电源和负载之间，接触器的常开触点[J1-2]串联于电容补偿电路与负载之间，接触器的控制端[J1]位于自保护断路器[K2]之后。
3.如权利要求2所述的智能灯光节电器，其特征在于所述互感器的次级线圈[T1-2]一端通过断路器[K1]连接电源相线，另一端连接负载，所述自保护断路器[K2]位于和互感器次级线圈[T1-2]并联的电路中，接触器的常闭触点[J1-1]并联于互感器两端，接触器的常开触点[J1-2]串联于电容补偿电路中。
4.如权利要求2所述的智能灯光节电器，其特征在于所述互感器的次级线圈[T1-2]与自保护断路器[K2]、接触器的常开触点[J1-2]串联后连接于电源相线与负载之间，电容补偿电路接入点位于互感器次级线圈[T1-2]与接触器常开触点[J1-2]间，接触器的常闭触点[J1-1]位于电源相线与负载之间。
5.如权利要求4所述的智能灯光节电器，其特征在于所述接触器的常闭触点回路中可以连接有断路器[K1]。
专利摘要一种智能灯光节电器，包括变压单元、取样电路、电容补偿电路和由单片机及其外围电路构成的控制电路，其特征在于变压单元为互感器电路，互感器的初级线圈一端与电源的零线连接，另一端串联有单片机控制的继电器，继电器的常闭触点连接电源零线，常开触点连接电源相线，互感器的次级线圈位于电源相线的输入端与输出端之间；取样电路中，取样变压器的初级串联于互感器的初级回路中，次级输出经A/D转换电路连接到单片机的输入端口。本实用新型能有效地实现节电，不会产生干扰谐波，对电网无污染；且当机器内自己的电路有故障时，负载仍可以正常工作。
文档编号H05B41/16GK2586328SQ0228662
公开日2003年11月12日 申请日期2002年12月5日 优先权日2002年12月5日
发明者苏东华 申请人:苏州威尔科技有限公司