专利名称：一种照明节电装置的制作方法
技术领域：
本实用新型涉及一种节电装置，尤其涉及一种可对用户负载供电电压线性连 续无级无触点动态调节，通过降低供电电压幅度来节约电力能源的照明节电装置。
背景技术：
目前，市场上广泛使用的低压配电降压节电设备主要为两种类型电磁型和 电子型。
电磁型低压配电降压节电设备主要是补偿变压器设备或自耦变压器设备。补 偿变压器设备降压的优点是设备稳定可靠，对电网无谐波污染，但缺点是变压器 设备只能按单台抽头控制或者多台组合控制输出电压，无法实现连续、稳定的调压、 稳压输出，输出电压控制精度较低。同时，在降压过程中，由于电压变化过大，容 易造成老化灯熄灭而降低照明亮灯率。
电子型低压配电降压节电设备主要由电力电子器件通过直接或者间接交流变 换实现降压控制。优点在于可连续动态调压稳压，输出电压控制精度较高，缺点是-大功率设备可靠性差，成本较高，不利于设备广泛推广使用。
发明内容
本实用新型的目的在于解决上述问题，提供了一种照明节电装置，既可以消 除传统补偿变压器设备在降压工作过程中由于输出电压变化过大所造成的老化灯 熄灭问题，又可避免电子型降压设备大功率工作时可靠性较差及设备成本高等问 题。
本实用新型的技术方案为本实用新型揭示了一种照明节电装置，其中，该 装置包括
补偿变压器，其次级线圈串联在照明供电电路中，产生电动势与该照明供电 电路中的主电源进行迭加以降低该照明供电电路的输出电压值；电力电子调压模块，其输入端连接到该照明供电电路的供电相线和零线，其 输出端连接到该补偿变压器的初级线圈；
控制管理电路模块，用以实现资源调度、输入/输出电压电流采样、产生用于 控制该电力电子调压模块的PWM信号，该控制电路模块通过PWM信号控制该电 力电子调压模块改变加载到该补偿变压器初级线圈的电压大小和方向，以控制该补 偿变压器输出电压的范围，从而动态降低该照明供电电路的输出电压；
电源模块，为装置提供工作电源。
上述的照明节电装置，其中，该电子电力调压模块进一步包括 驱动模块，放大接收到的PWM信号以产生驱动信号；
开关模块，连接在该驱动模块的输出端，接收该驱动信号以改变加载到该补 偿变压器初级线圈的电压大小和方向；
保护模块，与该开关模块连接，用以防止过电流或者过电压损坏该开关模块。
上述的照明节电装置，其中，该控制管理电路模块进一步包括
输入/输出接口模块，接收用户发出的指令及显示内容；
电压、电流釆样模块，实现对输入电压、输出电压以及输出电流的采样；
开关量采集模块，采集装置中的开关量信息；
微控制器模块，进一步包括
接口处理单元，用于控制显示的内容以及处理接收到的用户指令； 电压、电流采样处理单元，分析处理采样到的电压和电流数据信号，得 到真实的电压和电流数值；
开关量处理单元，处理采集到的开关量信息，判断出各开关量状态，再 根据各开关量状态进行相应的控制动作；
PWM产生单元，根据输入电压、电流或者输出电压、电流的大小或者相 位产生PWM信号。
上述的照明节电装置，其中，该照明节电装置还包括 操作界面模块，用以显示内容和接收用户按键操作。
上述的照明节电装置，其中，该照明节电装置还包括 远程通信模块，与上位系统进行远程通信，用以远程联网控制； 该微控制器模块还包括通信处理单元，与该远程通信模块进行交互以实现通信信息和数据的处理。
上述的照明节电装置，其中，该控制管理电路模块还包括
数据存储模块，存储状态信息；
该微控制器模块还包括
数据处理单元，与该数据存储模块进行数据存取。
上述的照明节电装置，其中，该电力电子调压模块给该补偿变压器供电的功 率为照明供电电路总供电功率的20%。
上述的照明节电装置，其中，构成该电力电子调压模块的电子器件是可控硅、 GTO或IGBT。
上述的照明节电装置，其中，构成该控制管理电路模块的控制器是单片机、 DSP或A画。
本实用新型对比现有技术有如下的有益效果本实用新型的照明节电装置通 过将补偿变压器式降压设备和电力电子降压设备进行有机结合，对比现有技术，本 实用新型将变压器类节电器的稳定可靠和电子类节电器的可持续调压的优点集合 于一身，在保证系统稳定可靠的前提下实现对系统输出电压的连续降压达到节能的 目的，由于电力电子调压模块功率为设备额定功率的20%，因此可以大大降低成 本。
图1是本实用新型的照明节电装置的一个较佳实施例的原理图。
图2是本实用新型的电力电子调压模块的一个较佳实施例的原理图。
图3是本实用新型的控制管理电路模块的一个较佳实施例的原理图。
具体实施方式
以下结合附图和实施例对本实用新型作进一步的描述。
图1示出了本实用新型的照明节电装置的一个较佳实施例的电路原理。请参 见图l，装置包括补偿变压器l、电力电子调压模块2、控制管理电路模块3、电源 模块4、远程通信模块5、操作界面模块6。补偿电压器1的次级线圈串联在照明供电电路中，另一端与电力电子调压模
块2的输出相连。补偿电压器1的次级线圈所产生的电动势与照明供电电路中的主 电源(未图示)进行迭加，降低照明供电电路的输出电压值。电源模块4用于为装 置提供工作电源。
控制管理电路3实现的功能主要是实现输入输出电压和电流的采样，并通过 P丽斩波控制方式控制电力电子调压模块2进行调压工作。控制管理电路模块3包 括输入/输出接口模块30、电压、电流采样模块31、开关量采集模块32、微控制 器模块33和数据存储模块34。微控制器模块33进一步包括接口处理单元330、电 压、电流采样处理单元331、开关量处理单元332、 P丽产生单元333、通信处理单 元334以及数据处理单元335。操作界面模块6是一种人机接口，例如是液晶显示 屏和键盘的整合，用以显示内容和接收用户按键操作。其中输入/输出接口模块30 可以用以显示内容和接收用户按键操作，而接口处理单元330用于控制显示的内容 以及处理接收到的用户指令。电压、电流采样模块31实现输入电压、输出电压以 及输出电流的采样，该模块是本装置的部分控制回路，其作用在于检测电压和电流 的大小。并由微控制器模块33中的电压、电流釆样处理单元331分析处理采样到 的电压和电流数据信号，得到真实的电压和电流数值。开关量采集模块32采集装 置中的开关量信息，其作用是检测控制回路中所用电气器件的开关状态，比如控制 用的接触器，通过检测后就知道接触器是处于开通还是关断状态，根据采集结果再 进行相应的控制动作。并由微控制器模块33中的开关量处理单元332处理采集到 的开关量信息，判断出各开关量状态，再根据开关量状态进行相应的控制动作。最 后由PWM产生单元333根据输入电压、电流或者输出电压、电流的大小或者相位等 物理量产生PWM信号，然后发送到电力电子调压模块2中的驱动模块20。
此外，通信处理单元334还可以与远程通信模块5进行交互以实现通信信息 和数据的处理，远程通信模块5可以是多种通信协议，与上位系统进行远程通信， 用以远程联网控制。数据处理单元335与数据存储模块34进行数据交互，以存取 控制管理电路模块3所存储的状态信息。
控制管理电路模块3可由各种控制器组成，例如单片机、DSP、 ARM等，其主 要功能是产生电力电子器件的控制信号、各种操作处理以及通信处理等。
电力电子调压模块2的主要功能是在控制管理电路模块3的控制下，改变加载到补偿变压器1初级线圈的电压大小和方向，来控制补偿变压器1输出电压的范
围，从而动态降低照明设备供电电压来控制照明输出亮度。电力电子调压模块2 的输入端连接到供电相线和零线，输出端连接到补偿电压器l的初级线圈。电力电 子调压模块2的原理请进一步参照图2，电力电子调压模块2进一步包括驱动模块 20、开关模块21和保护模块22。其中驱动模块20放大接收到的PWM信号以产生 驱动信号。开关模块21连接在驱动模块20的输出端，接收到驱动信号后改变加载 到补偿变压器1初级线圈的电压大小和方向。可通过控制P丽占空比实现闭环线性 无级无触点连续、动态调压、稳压控制。保护模块22与开关模块21连接，用以防 止过电流或者过电压损坏开关模块21。由于P丽控制的电力电子器件输出电压经 过滤波后再加载到补偿变压器1的初级线圈，因而无高次谐波成分，对电网没有谐 波污染。电力电子调压模块2由各种类型的电力电子器件组成，例如可控硅、GTO、 IGBT等。电力电子调压模块2给补偿变压器供电的功率为照明供电电路总供电功 率的20%，因此可大大提高该模块的可靠性，降低其应用成本。
整个控制管理电路模块3的工作过程如下(1)控制管理电路模块3根据用 户需要设置的调压目标发出PWM调压控制命令，使得电力电子调压模块2执行调压 命令以改变加载到补偿变压器1初级线圈的电压，进而改变补偿变压器1的补偿输 出电压，从而改变本装置的输出电压。由于P麵控制是连续的，因此可以进行连续 稳定的调压控制。(2)电压、电流采样模块31采集输出电压的大小，控制管理电 路模块3通过实时动态地比较输出电压与目标调压数值误差，发出相应的PWM控制 信号，实现实时动态连续线性无级无触点调压、稳压控制。(3)控制管理电路模 块3根据电流、电压、状态采样输入进行过流、过压、欠压、过热、异常状态旁路 控制处理，可实现本地参数设置和调压控制功能，可通过通信系统实现远程联网控 制功能。
本实用新型的特点是，通过电力电子器件的幵关实现对补偿变压器原边电压 的调节进而实现输出电压的连续调节，控制管理电路模块实现系统资源调度管理、 产生控制信号、本地操作和通信处理。
上述实施例是提供给本领域普通技术人员来实现或使用本实用新型的，本领 域普通技术人员可在不脱离本本实用新型的发明思想的情况下，对上述实施例做出 种种修改或变化，因而本本实用新型的保护范围并不被上述实施例所限，而应该是符合权利要求书提到的创新性特征的最大范围。
权利要求1、一种照明节电装置，其特征在于，该装置包括补偿变压器，其次级线圈串联在照明供电电路中，产生电动势与该照明供电电路中的主电源进行迭加以降低该照明供电电路的输出电压值；电力电子调压模块，其输入端连接到该照明供电电路的供电相线和零线，其输出端连接到该补偿变压器的初级线圈；控制管理电路模块，用以实现资源调度、输入/输出电压电流采样、产生用于控制该电力电子调压模块的PWM信号，该控制电路模块通过PWM信号控制该电力电子调压模块改变加载到该补偿变压器初级线圈的电压大小和方向，以控制该补偿变压器输出电压的范围，从而动态降低该照明供电电路的输出电压；电源模块，为装置提供工作电源。
2、 根据权利要求l所述的照明节电装置，其特征在于，该电子电力调压模块 进一步包括驱动模块，放大接收到的PWM信号以产生驱动信号；开关模块，连接在该驱动模块的输出端，接收该驱动信号以改变加载到该补 偿变压器初级线圈的电压大小和方向；保护模块，与该开关模块连接，用以防止过电流或者过电压损坏该开关模块。
3、 根据权利要求l所述的照明节电装置，其特征在于，该控制管理电路模块 进一步包括输入/输出接口模块，接收用户发出的指令及显示内容；电压、电流采样模块，实现对输入电压、输出电压以及输出电流的采样；开关量采集模块，采集装置中的开关量信息；微控制器模块，进一步包括接口处理单元，用于控制显示的内容以及处理接收到的用户指令； 电压、电流釆样处理单元，分析处理采样到的电压和电流数据信号，得 到真实的电压和电流数值；开关量处理单元，处理采集到的开关量信息，判断出各开关量状态，再 根据各开关量状态进行相应的控制动作；PWM产生单元，根据输入电压、电流或者输出电压、电流的大小或者相 位产生PWM信号。
4、 根据权利要求3所述的照明节电装置，其特征在于，该照明节电装置还包括操作界面模块，用以显示内容和接收用户按键操作。
5、 根据权利要求3所述的照明节电装置，其特征在于，该照明节电装置还包括远程通信模块，与上位系统进行远程通信，用以远程联网控制； 该微控制器模块还包括通信处理单元，与该远程通信模块进行交互以实现通信信息和数据的处理。
6、 根据权利要求3所述的照明节电装置，其特征在于，该控制管理电路模块 还包括数据存储模块，存储状态信息； 该微控制器模块还包括数据处理单元，与该数据存储模块进行数据存取。
7、 根据权利要求l所述的照明节电装置，其特征在于，该电力电子调压模块 给该补偿变压器供电的功率为照明供电电路总供电功率的20%。
8、 根据权利要求l所述的照明节电装置，其特征在于，构成该电力电子调压 模块的电子器件是可控硅、GTO或IGBT。
9、 根据权利要求l所述的照明节电装置，其特征在于，构成该控制管理电路模块的控制器是单片机、DSP或ARM。
专利摘要本实用新型公开了一种照明节电装置，消除传统补偿变压器设备在降压工作过程中由于输出电压变化过大所造成的老化灯熄灭问题。其技术方案为装置包括补偿变压器，次级线圈串联在照明供电电路中，产生电动势与主电源迭加以降低照明供电电路的输出电压值；电力电子调压模块，输入端连接到供电相线和零线，输出端连接到初级线圈；控制管理电路模块，用以实现资源调度、输入/输出电压电流采样、产生用于PWM信号，控制电路模块通过PWM信号控制电力电子调压模块改变加载到补偿变压器初级线圈的电压大小和方向，以控制补偿变压器输出电压的范围，降低该照明供电电路的输出电压；电源模块，为装置提供工作电源。本发明应用于照明设备。
文档编号H05B37/02GK201234391SQ20082015109
公开日2009年5月6日 申请日期2008年7月22日 优先权日2008年7月22日
发明者李德银, 蒋永和 申请人:中国电子科技集团公司第五十研究所