一種大功率路燈節電器的製作方法
2023-09-22 20:02:50 1
專利名稱：一種大功率路燈節電器的製作方法
技術領域：
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一種大功率路燈節電器
技術領域：
本實用新型涉及一種電力系統控制裝置，特別是涉及一種節電方面的控制 路燈的電力系統控制裝置。背景技術：
隨著我國經濟的快速發展，城市的"亮化工程"的不斷推進，城市路燈的 數量數不勝數,對路燈照明質量提出的要求越來越高，目前國內外常規降壓式路 燈節電器種類很多，路燈節電器的原理大多數採用自藕變壓器次級多抽頭，利 用交流接觸器切換不同的抽頭可以獲得不同的輸出電壓，因而得到廣泛的運用。 在常規的路燈節電器中，響應速度慢，有斷流、閃爍現象，不能穩壓，三相不 能獨立分調，在線不能可編程設計和調節電參數，啟動電流大，開關燈時間不 能當地氣候變化，採樣數據不能與微處理器同步，波形發生畸變，存在大量的 高次諧波，缺相不能保護，交流接觸器由於在大電流工作狀況下，容易產生電磁 千擾和瞬變幹擾，對電網不能合理的補償功率因數。造成路燈設^f吏用壽命短， 需經常更換路燈燈具，維護成本高、造成設備整體投資費用高。
實用新型內容
本實用新型針對現有技術的上述缺陷，提供了一種使用壽命長、響應速度 快、安全可靠、抗幹擾性強、不閃爍、能抑制諧波的發生、不斷流、高穩定電
壓、三相能獨立分調、波形不失真、提高功率因數、缺相能保護、防止諧振等 功能的一種大功率路燈節電器。
為了解決上述技術問題，本實用新型包括相互電連接的節電控制器、電源 電路部分、保護電路部分、電壓切換迴路部分、電流切換迴路部分、主變壓器、
旁路及節電開關和多個交流接觸器；其輸入為市電三相四線制R、 S、 T、 N,其輸 出為三相四線制r、 s、 t、 N，主變壓器為分別接在市電三相四線制R、 S、 T、 N 上的主變壓器TR1-C、 TR1-B、 TR1-A,還包括R相微處理控制器及開關陣列、S 相微處理控制器及開關陣列、T相微處理控制器及開關陣列和補償變壓器TR2-C、 TR2-B、 TR2-A,補償變壓器TR2-C與變壓器TR1-C串聯，補償變壓器TR2-B與變 壓器TR1-B串聯,補償變壓器TR2-A與變壓器TR1-A串聯;R相微處理控制器及開 關陣列接在補償變壓器TR2-C與變壓器TR1-C的輸出端，S相微處理控制器及開 關陣列接在補償變壓器TR2-B及變壓器TR1-B的輸出端，T相微處理控制器及開 關陣列接在補償變壓器TR2-A及變壓器TR1-A的輸出端。
作為本實用新型的一種優選實施例，節電控制器1包括單片機及外圍晶片、 A/D模數轉換、D/A數模轉換、數據輸出鎖存器、時鐘控制、液晶顯示、復位電 路、過零檢測電路、鍵盤等組成的控制電路。
作為本實用新型的一種優選實施例，節電控制器採用軟啟動慢斜坡調節技術。
作為本實用新型的一種優選實施例，節電控制器採用萬年曆時控技術。
作為本實用新型的一種優選實施例，主變壓器和補償變壓器主要是在主回 路中串聯一套變壓器線圈，用它所產生的電勢來與主電源迭加，從而改變輸出 電壓值。
作為本實用新型的一種優選實施例，所有每一個交流接觸器的觸點上都並
聯有由電阻R和電容C串聯組成的吸收電路。
上述電阻R的阻值為電容C的容量為2. 2~4. 7uf。 作為本實用新型的一種優選實施例，大功率路燈節電器的每一相輸出端設
有由電感、電阻和電容組成諧振電路的組合式濾波裝置。 上述組合式濾波裝置的電抗係數為5. 5°/。~ 12. 5%。
本實用新型相對於現有技術的有益效果在於由於本實用新型採用R相微 處理控制器及開關陣列、S相微處理控制器及開關陣列、T相微處理控制器及開 關陣列來平衡三相電壓，開關陣列由若千個交流接觸器組成，有效地改善三相電 源各相電壓的不對稱情況，減少電能損失，延長設備使用壽命;本實用新型又採 用了補償變壓器，用它所產生的電勢來與主電源迭加，從而改變輸出電壓值；本 實用新型還採用了吸收電路、組合式濾波裝置等。
因此，綜上所述,本實用新型提供了一種使用壽命長、響應速度快、安全可 靠、抗幹擾性強、不閃爍、能抑制諧波的發生、不斷流、高穩定電壓、三相能 獨立分調、波形不失真、提高功率因數、缺相能保護、防止諧振等功能的一種 大功率路燈節電器。
圖l是本實用新型的方框電路結構示意圖2是本實用新型一種優選實施例中節電控制器內過#測電路的電路結 構示意圖3是本實用新型一種優選實施例中節電控制器內復位電路的電路結構示意圖。
具體實施方式
以下結合附圖和具體實施方式
對本實用新型作進一步詳細的說明。 由圖1可以看出，本實用新型包括相互電連接的節電控制器1、電源電路部 分2、保護電路部分8、電壓切換迴路部分9、電流切換迴路部分IO、主變壓器 11、旁路及節電開關12和多個交流接觸器；其輸入為市電三相四線制R、 S、 T、 N,其輸出為三相四線制r、 s、 t、 N，主變壓器11為分別接在市電三相四線制R、 S、 T、 N上的主變壓器TR1-C、 TR1-B、 TR1-A，還包括R相微處理控制器及開關 陣列5、 S相微處理控制器及開關陣列4、 T相微處理控制器及開關陣列3和補 償變壓器TR2-C、 TR2-B、 TR2-A，補償變壓器TR2-C與變壓器TR1-C串聯，補償變 壓器TR2-B與變壓器TR1-B串聯，補償變壓器TR2-A與變壓器TR1-A串聯;R相微 處理控制器及開關陣列5接在補償變壓器TR2-C與變壓器TRl-C的輸出端，S相 微處理控制器及開關陣列4接在補償變壓器TR2-B及變壓器TRl-B的輸出端，T 相微處理控制器及開關陣列3接在補償變壓器TR2-A及變壓器TRl-A的輸出端。
在本實用新型中電源電路部分2的輸入取相電壓通過變壓器Tl降壓，其輸 出供各個晶片或器件的工作電壓如提供給節電控制器l的± 5V、 ± 12V工作電壓。
由於三相電壓不平衡所產生的零序和負序電流的存在，就會增加電力電網 的線路損耗，浪費電能。為了平衡三相電壓，有效地改善三相電源各相電壓的 不對稱情況，減少電能損失，延長設備使用壽命，在本實用新型中增加了 R相 微處理控制器及開關陣列5、 S相微處理控制器及開關陣列4、 T相微處理控制 器及開關陣列3，開關陣列由若干個交流接觸器組成;R相微處理控制器及開關陣 列5、 S相微處理控制器及開關陣列4、 T相微處理控制器及開關陣列3是由各 自內部的單片機控制電路和交流接觸器組成的獨立分調的一個穩壓裝置，通過 合理的調整供電參數，來達到三相電壓相對平衡。當三相不平衡時，由節電控 制器l進行分析、判斷發出指令給R相微處理控制器及開關陣列5、 S相微處理 控制器及開關陣列4、 T相微處理控制器及開關陣列3內的微處理控制器，R相 微處理控制器及開關陣列5、 S相微處理控制器及開關陣列4、 T相微處理控制 器及開關陣列3內的微處理控制器做出響應，控制多抽頭變壓器的各抽頭與交 流接觸器，合理的調整供電參數，使三相電壓達到相對平衡。
主變壓器TR1-C、 TR1-B、 TR1-A和補償變壓器TR2-C、 TR2-B、 TR2-A主要 是在主迴路中串聯一套變壓器線圏，用它所產生的電勢來與主電源迭加，從而 改變輸出電壓值。由於補償變壓器TR2-C、 TR2-B、 TR2-A不是直接用來供電，
而僅起補償作用(約是總電源電壓的30%),因此補償變壓器TR2-C、 TR2-B、
TR2-A的功率和體積也可縮小為30%,可節省大量的銅線、鐵芯等材料。
在本實用新型中交流接觸器有許多個，如接在市電三相四線制R、 S、 T、 N 輸入的每根相線互感器TA1、 TA2、 TA3與各變壓器TR1-C、 TR1-B、 TR1-A間的 交流接觸器KM1，在三相四線制r、 s、 t、 N輸出前的交流接觸器KM3,在輸入與 輸出間的交流接觸器KM2，交流接觸器KM2是旁路保護接觸器，以及其它部位的各 交流接觸器KM4、 KM7、 KM9、 KMIO、 KM5、 KM6、 KM8、 KMll、 KM13量程轉換開關 等。
在本實用新型中保護電路部分8包括交流接觸器KM1、 KM2、 KM12、 KM3和 時間繼電器KT2、 KT1，當本實用新型處於自動節電狀況時KM1， KM3導通，KM2 斷開，本實用新型有輸出，由圖1可知，KM13-1觸點閉合，KM3-1觸點閉合， KM13-l觸點斷開，KM2-2觸點斷開，KT2時間繼電器，KT2-1觸點閉合(用急開 關觸點)，KM2-1觸點斷開，KM2交流接觸器，KM12-2觸點閉合，KT1時間節電 器，KM13-2觸點閉合，KM12觸點斷開，KT1-1觸點斷開(用急開關觸點)，KM12 交流接觸器，KM12-l觸點閉合，KM1交流接觸器，KM4-5觸點斷開，KM7-5觸點 斷開，KM3交流接觸器，KM3-1觸點斷開，LG2節能指示燈亮，LG3旁路指示燈不 亮。如在手動狀態，閉合的觸點斷開，斷開的觸點閉合，LG2節能指示燈不亮， LG3旁路指示燈亮。在節電控制器l內的單片機的監控下組成一個自鎖、互鎖和
開關的電路，通過邏輯、分析、合理的調節交流接觸器的通斷，保護大功率路 燈節電器正常運作，主要是短路、缺序、過載、過壓、欠壓等的保護。
旁路及節電開關12主要是便於在不斷電的情況下維#%在節電的情況下可
以與PLC配合行成自動旁路系統。
電壓切換迴路部分9和電流切換迴路部分10與節電控制器1電連接，由節 電控制器1內的單片機控制其參數，才艮據實際情況調節輸出電壓，達到節電運 行參數的所需要的電路。
作為的一種優選實施例，節電控制器1包括單片才幾及外圍晶片、A/D才Ilt轉 換、D/A數模轉換、數據輸出鎖存器、時鐘控制、液晶顯示、復位電路、 測電路、鍵盤等組成的控制電路。節電控制器1主要是由單片機對反饋來的輸 出信號進行分析、判斷，控制補償變壓器TR2-C、 TR2-B、 TR2-A的初級繞組由 交流接觸器與多抽頭變壓器的各抽頭連接，交流接觸器擔負二個任務(l)按 單片機的指令通、斷與抽頭的連接；(2)按單片機的指令細分電壓，即調節導通 程度，改變迭加電壓的幅值，以增加電壓級數和每級的精度。由於是靠改變交 流接觸器的導通程度來實現的，相位等參數沒有改變，所以不會改變正弦波形。
本實用新型中的節電控制器1內的過零檢測電路是為了使節電控制器1能
實現同步採樣，通常同步信號為系統電源電壓。圖2是本實用新型節電控制器 內過零檢測電路一種優選實施例的電路結構示意圖，如圖2所示，過零檢測電路
主要由運算放大器U20A和U21組成,運算放大器U20A是精度和穩定性比較良好 的型號為LF347N的運算放大器，運算放大器U21是精度和穩定性比較良好的型
號為74HC14的運算放大器。
本實用新型中的節電控制器1內的復位電路(也叫看門狗電路)為真正意 義上的"程序運行監視器"，對節電控制器l提供了獨立的保護系統。當系統出 現故障時，復位電路將以RESET信號作出響應；當程序死機時，就會使節電控制 器l內的單片機復位，復位電路就是在程序跑飛或死機時，對系統進行重新置位 或者復位，以使系統恢復正常運行的一種專用電路。系統在運行時，通常都會遇 到各種各樣的現場幹擾，抗幹擾能力是衡量系統性能的一個重要指標。復位電 路(也叫看門狗電路)是自行監測系統運行的重要保證，幾乎所有的工控系統都 包含復位電路(也叫看門狗電路)。圖3是本實用新型節電控制器內復位電路一 種優選實施例的電路結構示意圖，如圖3所示，復位電路主要由集成電路Ull組 成，集成電路Ull的型號為X25045。
作為本實用新型的一種優選實施例，所有每一個交流接觸器的觸點上都並 聯有由電阻R和電容C串聯組成的吸收電路7;如圖1中在交流接觸器KM2-1的 觸點上並聯有由電阻R和電容C串聯組成的吸收電路7。當所有交流接觸器在大
電流的負載時，它們在運行時都伴有火花，產生電磁幹擾，所以必須採用並聯 RC阻容電路來吸收釋放的電流，用於消耗過電壓的能量，並限制所有交流接觸
器的觸點上的高頻電流，有效防止諧波放大、有效吸收大部分諧波電流，抑制幹
擾源，減少對電網電壓的汙染。一般來說電阻R取1 ~2KQ,電容C取2. 2~4. 7uf。 作為本實用新型的一種優選實施例，大功率路燈節電器的每一相輸出端設 有由電感、電阻和電容組成諧振電路的組合式濾波裝置6。組合式濾波裝置6主 要是抑制高、低次諧波，淨化電網，提高功率因數。組合式濾波裝置6的電抗 係數一般為5. 5%~12, 5%。
在本實用新型中，節電控制器l內可採用萬年曆時控技術，萬年曆時控技術 是根據用戶的需求和當地氣候的變化，通過軟體設計將程序固化到節電控制器1 內的微處理器或EEPROM中，便於實時操作。
在本實用新型中，節電控制器l內可採用軟啟動慢斜坡調節控制技術，軟 啟動慢斜坡調節控制技術是通過軟體設計，在保證用電設備正常運行情況下， 將預定的啟動電壓按階梯形式慢慢加到用電設備中，即能減少衝擊電流，減少 電網的汙染，又能延長用電設備的使用壽命。
在本實用新型中，可採用通用接口 RS232/RS385接口，用於與PC機連接或
與GSM/GPRS/CDMA模塊技術連接實現遠程監控。
因此，綜上所述，本實用新型提供了一種使用壽命長、響應速度快、安全
可靠、抗幹擾性強、不閃爍、能抑制諧波的發生、不斷流、高穩定電壓、三相 能獨立分調、波形不失真、提高功率因數、缺相能保護、防止諧振等功能的一 種大功率路燈節電器。
以上所述僅為本實用新型的較佳實施例，凡跟本實用新型權利要求範圍所 做的均等變化與修飾，均應屬於本實用新型權利要求的涵蓋範圍。
權利要求1. 一種大功率路燈節電器，包括相互電連接的節電控制器(1)、電源電路部分(2)、保護電路部分(8)、電壓切換迴路部分(9)、電流切換迴路部分(10)、主變壓器(11)、旁路及節電開關(12)和多個交流接觸器；其輸入為市電三相四線制R、S、T、N，其輸出為三相四線制R、S、T、N，所述主變壓器(11)為分別接在所述市電三相四線制R、S、T、N上的主變壓器TR1-C、TR1-B、TR1-A，其特徵在於:還包括R相微處理控制器及開關陣列(5)、S相微處理控制器及開關陣列(4)、T相微處理控制器及開關陣列(3)和補償變壓器TR2-C、TR2-B、TR2-A，所述補償變壓器TR2-C與所述變壓器TR1-C串聯，所述補償變壓器TR2-B與所述變壓器TR1-B串聯，所述補償變壓器TR2-A與所述變壓器TR1-A串聯；所述R相微處理控制器及開關陣列(5)接在所述補償變壓器TR2-C與所述變壓器TR1-C的輸出端，所述S相微處理控制器及開關陣列(4)接在所述補償變壓器TR2-B及所述變壓器TR1-B的輸出端，所述T相微處理控制器及開關陣列(3)接在所述補償變壓器TR2-A及所述變壓器TR1-A的輸出端。
2. 根據權利要求l所述的一種大功率路燈節電器，其特徵在於所述節電 控制器(l)包括單片機及外圍晶片、A/D模數轉換、D/A數模轉換、數據輸出鎖 存器、時鐘控制、液晶顯示、復位電路、過零檢測電路、鍵盤組成的控制電路。
3. 根據權利要求l所述的一種大功率路燈節電器，其特徵在於所述主變 壓器TR1-C、 TR1-B、 TRl-A和所述^hf嘗變壓器TR2-C、 TR2-B、 TR2-A是在主回 路中串聯一套變壓器線圏，用它所產生的電勢來與主電源迭加，從而改變輸出 電壓值。
4. 根據權利要求l所述的一種大功率路燈節電器，其特徵在於所有每一 個所述交流接觸器的觸點上都並聯有由電阻R和電容C串聯組成的吸收電路(7)。
5. 根據權利要求4所述的一種大功率路燈節電器，其特徵在於所述電阻 R的阻值為1~2K。，電容C的容量為2. 2~4.7uf。
6. 根據權利要求1至5任一項所述的一種大功率路燈節電器，其特徵在於 所述大功率路燈節電器的每一相輸出端設有由電感、電阻和電容組成諧振電路 的組合式濾波裝置(6)。
7. 根據權利要求6所述的一種大功率路燈節電器，其特徵在於所述組合 式濾波裝置(6)的電抗係數為5. 5% ~ 12. 5°/ 。
專利摘要本實用新型涉及一種大功率路燈節電器，包括相互電連接的節電控制器、電源電路部分、保護電路部分、電壓切換迴路部分、電流切換迴路部分、主變壓器、旁路及節電開關、多個交流接觸器、R相微處理控制器及開關陣列、S相微處理控制器及開關陣列、T相微處理控制器及開關陣列和補償變壓器；這樣就提供了一種使用壽命長、響應速度快、安全可靠、抗幹擾性強、不閃爍、能抑制諧波的發生、不斷流、高穩定電壓、三相能獨立分調、波形不失真、提高功率因數、缺相能保護、防止諧振等功能的一種大功率路燈節電器。
文檔編號H05B41/36GK201207750SQ20072005225
公開日2009年3月11日 申請日期2007年6月1日 優先權日2007年6月1日
發明者佘仕濤, 元 張, 峰 朱, 李金源, 胡開偉, 許光旭, 陽小偉, 陳文峰, 顏曉英, 饒臘根 申請人:東莞市友美電源設備有限公司