專利名稱:智能電網(wǎng)變頻節(jié)能路燈的控制方法
技術(shù)領(lǐng)域:
本發(fā)明涉及一種控制節(jié)能路燈的方法,特別是指一種智能電網(wǎng)變頻節(jié)能路燈的控制方法。
背景技術(shù):
隨著中國(guó)經(jīng)濟(jì)的發(fā)展,人民生活水平的提升,城市化也越來越高,2011年中國(guó)歷史上第一次城市人口超過鄉(xiāng)村人口,城市化水平超過50%。現(xiàn)在中國(guó)新農(nóng)村建設(shè)正在轟轟烈烈的進(jìn)行著,相信今后中國(guó)城市化水平會(huì)越來越高,城市照明也會(huì)相應(yīng)的增長(zhǎng),照明電的增加會(huì)使中國(guó)電力供應(yīng)更加緊張,這就迫使改變現(xiàn)有照明系統(tǒng)的粗狂控制方式,采用更加節(jié)能、可控的照明控制方式。而目前的節(jié)能路燈一般主要采用高壓鈉燈,原來的路燈照明控制器是傳統(tǒng)的電感式鎮(zhèn)流器。在電感式鎮(zhèn)流器的諸多缺點(diǎn)中,對(duì)于電能浪費(fèi)的缺點(diǎn)更加明顯第一、電感式鎮(zhèn)流器功率因數(shù)低,加上補(bǔ)償電容后一般只能達(dá)到O. 85,如果能把功率因數(shù)提高到O. 99,那么原來安裝85臺(tái)電感鎮(zhèn)流器的供電系統(tǒng),現(xiàn)在就能安裝99臺(tái)新的鎮(zhèn)流器;第二、電感式鎮(zhèn)流器的消耗功率與輸入電壓有極大的關(guān)系,例如,在輸入電壓為220VAC時(shí),電感式鎮(zhèn)流器消耗的功率為265W,當(dāng)輸入電壓為240VAC,電感式鎮(zhèn)流器消耗的功率為350W到360W。在實(shí)際照明供電系統(tǒng)中,電壓通常都設(shè)置在245VAC左右,這樣做的目的是,為了最遠(yuǎn)的那桿燈有足夠的輸入電壓。所以,使用老的電感式鎮(zhèn)流器無形中就浪費(fèi)大量的電能(350-265=85ff/盞),所以,如果新的控制技術(shù)能夠做到不論輸入電壓高與低,只要保持整個(gè)產(chǎn)品的消耗功率恒定,或者可以在人少的時(shí)段、路段,降低整個(gè)產(chǎn)品的功率消耗,那節(jié)省的電能將是非常客觀。另外,對(duì)于不同溫度氣候的節(jié)能路燈啟動(dòng)也是有區(qū)別,由于冬天的溫度和夏天的溫度差異,在夏天原本某個(gè)頻率節(jié)能路燈就能點(diǎn)亮,而在冬天則由于冷燈則點(diǎn)不亮,這樣,普通的鎮(zhèn)流器則需要經(jīng)過若干次嘗試直至點(diǎn)亮。這樣影響了節(jié)能路燈和鎮(zhèn)流器的使用壽命,降低了節(jié)能效率。
發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明所要解決的技術(shù)問題是提供一種智能電網(wǎng)變頻節(jié)能路燈的控制方法,該方法通過對(duì)節(jié)能路燈的電流、電壓進(jìn)行采樣,利用單片機(jī)控制,可使節(jié)能路燈恒功率輸出、有效改善冷燈、熱燈點(diǎn)亮差異,提高節(jié)能路燈的節(jié)能效率。為解決上述技術(shù)問題,本發(fā)明的技術(shù)方案是一種智能電網(wǎng)變頻節(jié)能路燈的控制方法,該控制方法利用變頻鎮(zhèn)流器對(duì)節(jié)能路燈進(jìn)行智能控制,該控制方法利用變頻鎮(zhèn)流器作為節(jié)能路燈的控制器,該控制方法包括點(diǎn)亮控制部分和節(jié)能路燈恒功率輸出調(diào)控部分,所述點(diǎn)亮控制部分包括A.初始化系統(tǒng);B.采樣電路對(duì)節(jié)能路燈兩端電壓進(jìn)行采樣,直至判斷節(jié)能路燈兩端感應(yīng)電壓已經(jīng)消失;
C.單片機(jī)輸出的頻率由高向低進(jìn)行掃頻;D.采樣電路繼續(xù)對(duì)節(jié)能路燈兩端電壓進(jìn)行采樣,dl.若采樣的電壓高于300且超過最大電壓Umax,則判斷是否啟動(dòng)次數(shù)超過設(shè)定次數(shù),若超過設(shè)定次數(shù)則停止輸出直至重 新上電,若未超過設(shè)定次數(shù)則休眠后再重復(fù)A、B、C、D ;d2.若采樣的電壓有效值高于擊穿電壓但未超過最大電壓Umax,則重復(fù)C、D ;d3.若采樣的電壓有效值低于擊穿電壓,則該次電壓有效值Ul與上次電壓有效值UO比較,若該次電壓有效值Ul比上次電壓UO大,則表示節(jié)能路燈惰性氣體擊穿未點(diǎn)亮,則重復(fù)C、D ;若該次電壓有效值Ul比上次電壓UO小,將
丨U1-U0丨與設(shè)定值 7比較,若丨Ul-UO丨、Γ則進(jìn)入節(jié)能路燈恒功率輸出調(diào)控部分;若I Ul-UO丨則重復(fù)步驟C、D若干次,當(dāng)重復(fù)次數(shù)超過設(shè)定次數(shù)則等待一端時(shí)間后進(jìn)入節(jié)能路燈恒功率輸出調(diào)控部分。其中,所述節(jié)能路燈恒功率輸出調(diào)控部分采用閉環(huán)控制方式,單片機(jī)預(yù)設(shè)正常的工作頻率區(qū)間,在確認(rèn)沒有開路、短路的情況下,單片機(jī)頻率輸出,利用采樣電路采集的節(jié)能路燈兩端的電壓和負(fù)載電流信息,經(jīng)A/D轉(zhuǎn)換后判斷該輸出功率與工作頻率的上限和下限進(jìn)行比較,單片機(jī)按照功率-頻率曲線調(diào)節(jié)節(jié)能路燈在一功率范圍內(nèi)恒功率輸出。其中,所述單片機(jī)中設(shè)有定時(shí)器,根據(jù)不同路段、不同時(shí)段所需節(jié)能路燈亮度的不同,單片機(jī)調(diào)控節(jié)能路燈在不同時(shí)段、按照設(shè)定的功率恒功率輸出,這樣,在滿足各路段各時(shí)段照明亮度的前提下,盡可能的節(jié)能。采用了上述技術(shù)方案后,本發(fā)明的效果是單片機(jī)從高向低進(jìn)行掃頻尋找LC的諧振頻率,在此過程中,還必須不停地檢測(cè)節(jié)能路燈兩端的電壓,來判斷節(jié)能路燈是否被擊穿啟動(dòng),當(dāng)判斷到節(jié)能路燈被啟動(dòng)時(shí),必須馬上以一相對(duì)較低的頻率來運(yùn)行,以確保節(jié)能路燈中的電流能夠進(jìn)一步增加,確報(bào)啟動(dòng)成功。而步驟D中,dl是確保節(jié)能路燈兩端電壓不超過預(yù)設(shè)最高電壓,對(duì)節(jié)能路燈進(jìn)行有效保護(hù),而d3則是節(jié)能路燈啟動(dòng)過程,確保節(jié)能路燈是準(zhǔn)確點(diǎn)亮,并且順序微調(diào)節(jié)能路燈兩端頻率,使電流上升達(dá)到節(jié)能路燈正常工作時(shí)的頻率,而d3也解決了熱燈和冷燈時(shí)的點(diǎn)亮差異,確保節(jié)能路燈的點(diǎn)亮,提高節(jié)能路燈的節(jié)能效率,延長(zhǎng)節(jié)能路燈的使用壽命,而單片機(jī)根據(jù)采樣電路采樣的電流和電壓利用節(jié)能路燈恒功率輸出調(diào)控部分可使節(jié)能路燈恒功率輸出。
下面結(jié)合附圖和實(shí)施例對(duì)本發(fā)明進(jìn)一步說明。圖I是本發(fā)明數(shù)字式變頻鎮(zhèn)流器的結(jié)構(gòu)示意圖;圖2是本發(fā)明實(shí)施例的點(diǎn)亮控制部分的流程圖;圖3是本發(fā)明實(shí)施例的節(jié)能路燈恒功率輸出調(diào)控部分的流程圖;附圖中1.EMI濾波模塊;2.橋式整流器;3.升壓型有源功率因數(shù)校正模塊;4. DC/AC高頻變換器;5. LC諧振電路;6.采樣電路及保護(hù)電路;7.單片機(jī);8.脈沖發(fā)生器及驅(qū)動(dòng)電路。
具體實(shí)施例方式下面通過具體實(shí)施例對(duì)本發(fā)明作進(jìn)一步的詳細(xì)描述。如圖I、圖2和圖3所示,一種智能電網(wǎng)變頻節(jié)能路燈的控制方法,該控制方法利用變頻鎮(zhèn)流器作為節(jié)能路燈的控制器,該變頻鎮(zhèn)流器利用單片機(jī)實(shí)現(xiàn)節(jié)能路燈的自動(dòng)控制,該控制方法包括點(diǎn)亮控制部分和節(jié)能路燈恒功率輸出調(diào)控部分,所述點(diǎn)亮控制部分包括A.初始化系統(tǒng);包括初始化端口方向、設(shè)置WDT分頻比、設(shè)置P麗各項(xiàng)參數(shù)、設(shè)置定時(shí)器初始值、設(shè)置中斷允許位、初始化寄存器值。 B.采樣電路對(duì)節(jié)能路燈兩端電壓進(jìn)行采樣,直至判斷節(jié)能路燈兩端感應(yīng)電壓已經(jīng)消失;在電路開始通電時(shí),節(jié)能路燈的兩端可能存在感應(yīng)電壓,此時(shí)通過判斷節(jié)能路燈兩端的電壓值是否為0,當(dāng)為O則表示已經(jīng)消除,不為O則繼續(xù)采樣直至為O為止。C.單片機(jī)輸出的頻率由高向低進(jìn)行掃頻;由高至低掃頻可以有效的保證鎮(zhèn)流器的電壓不會(huì)過高而超過最大電壓造成鎮(zhèn)流器的損壞,有效的保護(hù)的元器件。D.采樣電路繼續(xù)對(duì)節(jié)能路燈兩端電壓進(jìn)行采樣,dl.若采樣的電壓高于擊穿電壓且超過最大電壓Umax,則判斷是否啟動(dòng)次數(shù)超過設(shè)定次數(shù),若超過設(shè)定次數(shù)則停止輸出直至重新上電,若未超過設(shè)定次數(shù)則休眠后再重復(fù)A、B、C、D ;d2.若采樣的電壓有效值高于擊穿電壓但未超過最大電壓Umax,則重復(fù)C、D ;d3.若采樣的電壓有效值低于擊穿電壓,則該次電壓有效值Ul與上次電壓有效值UO比較,若該次電壓有效值Ul比上次電壓UO大,則表示節(jié)能路燈惰性氣體擊穿未點(diǎn)亮,則重復(fù)C、D ;若該次電壓有效值Ul比上次電壓UO小,將
丨Ul-UO丨與設(shè)定值療比較,若丨Ul-UO丨> 則進(jìn)入節(jié)能路燈恒功率輸出調(diào)控部分;若丨Ul-UO丨< 7則重復(fù)步驟C、D若干次,當(dāng)重復(fù)次數(shù)超過設(shè)定次數(shù)則等待一端時(shí)間后進(jìn)入節(jié)能路燈恒功率輸出調(diào)控部分。也就是說,根據(jù)頻率與電壓的特性曲線可以發(fā)現(xiàn),一定范圍內(nèi),頻率下降,電壓上升,直至,該電壓上升到可以擊穿節(jié)能路燈的惰性氣體,而此時(shí)可能出現(xiàn)兩種情況,一種是電壓還在繼續(xù)上升則表示,擊穿未點(diǎn)亮,一種是電壓已經(jīng)開始下降,則擊穿點(diǎn)亮,然后判電壓下降的幅度是否超過設(shè)定值,超過了設(shè)定值則表示節(jié)能路燈正常點(diǎn)亮可以進(jìn)入節(jié)能路燈恒功率輸出調(diào)控部分。而電壓的下降幅度未超過設(shè)定值,此時(shí)表示節(jié)能路燈由于受到溫度影響為冷燈,節(jié)能路燈的正常工作電流受到影響,則繼續(xù)重復(fù)C、D若干次,并設(shè)定一最大次數(shù),如4次,這樣,在經(jīng)過不超過4次的點(diǎn)亮啟動(dòng)后,節(jié)能路燈的溫度提高,就算這4次內(nèi)節(jié)能路燈都沒有達(dá)到正常的電流,此時(shí),休整一會(huì),該時(shí)間可以設(shè)定,如I分鐘后。再進(jìn)入節(jié)能路燈恒功率輸出調(diào)控部分,其原因是,在這I分鐘內(nèi),節(jié)能路燈由于在非正常工作電流中工作,其也會(huì)升溫,從而由冷燈變成熱燈,這樣,I分鐘后也同樣默認(rèn)了正常工作。其中,所述節(jié)能路燈恒功率輸出調(diào)控部分采用閉環(huán)控制方式,單片機(jī)預(yù)設(shè)正常的工作頻率區(qū)間,在確認(rèn)沒有開路、短路的情況下,單片機(jī)頻率輸出,利用采樣電路采集的節(jié)能路燈兩端的電壓和負(fù)載電流信息,經(jīng)A/D轉(zhuǎn)換后判斷該輸出功率與工作頻率的上限和下限進(jìn)行比較,單片機(jī)按照功率-頻率曲線調(diào)節(jié)節(jié)能路燈在一功率范圍內(nèi)恒功率輸出。其中,所述單片機(jī)中設(shè)有定時(shí)器,根據(jù)不同路段、不同時(shí)段所需節(jié)能路燈亮度的不同,單片機(jī)調(diào)控節(jié)能路燈在不同時(shí)段、按照設(shè)定的功率恒功率輸出,這樣,在滿足各路段各時(shí)段照明亮度的前提下,盡可能的節(jié)能。例如在A路段中,根據(jù)該路段的車流量發(fā)現(xiàn),在晚上6點(diǎn)-I I點(diǎn)為車流高峰,晚上11點(diǎn)-凌晨6點(diǎn)車流量和人流量極少,而凌晨6點(diǎn)-7點(diǎn)這段時(shí)間由急劇上升,因此,可以在定時(shí)器中設(shè)定時(shí)間段,并設(shè)定晚上6點(diǎn)-11點(diǎn)節(jié)能路燈100%恒功率輸出,晚上11點(diǎn)-凌晨6點(diǎn)節(jié)能路燈50%恒功率輸出,而凌晨6點(diǎn)-7點(diǎn)則節(jié)能路燈又100%恒功率輸出,這樣,在滿足該路段的正常照明的前提下,盡可能的節(jié)約了電能。而由于采用單片機(jī)控制,因此,各路段的參數(shù)可以方便預(yù)設(shè),最大限度地使發(fā)揮節(jié)能路燈的全部壽命周期,最大限度保護(hù)變頻鎮(zhèn)流器不會(huì)因?yàn)闊襞輷p壞而被損壞。其中,所述變頻鎮(zhèn)流器包括EMI濾波模塊I、橋式整流器2、升壓型有源功率因素校正模塊3、采樣電路,脈沖發(fā)生器及驅(qū)動(dòng)電路8、DC/AC高頻變換器4、LC諧振電路5和單片機(jī)7,EMI濾波模塊I、橋式整流器2、升壓型有源功率因素校正模塊3、DC/AC高頻變換器4順次連接,LC諧振電路5與節(jié)能路燈串聯(lián)并與DC/AC高頻變換器4連接;該采樣電路分別對(duì)節(jié)能路燈兩端的電壓以及經(jīng)過節(jié)能路燈的電流進(jìn)行采樣并將采樣結(jié)果傳遞給單片機(jī)7,單片機(jī)7控制脈沖發(fā)生器及驅(qū)動(dòng)電路8發(fā)出點(diǎn)亮驅(qū)動(dòng)波形或正常工作驅(qū)動(dòng)波形給DC/AC高頻轉(zhuǎn)換器,該DC/AC高頻轉(zhuǎn)換器在高頻脈沖的驅(qū)動(dòng)下將經(jīng)升壓型有源功率因素校正模塊3升壓的400V的直流電變成高頻的交流電,在啟動(dòng)時(shí),通過LC諧振電路5,產(chǎn)生瞬時(shí)高壓,使高壓節(jié)能路燈點(diǎn)亮,然后在LC諧振電路5的扼流線圈的作用下,把通過節(jié)能路燈的電流限制在允許的范圍內(nèi),使燈正常工作,單片機(jī)7根據(jù)采樣電路實(shí)時(shí)采集的數(shù)據(jù),按照不同時(shí)段預(yù)設(shè)功率大小來調(diào)整節(jié)能路燈在各時(shí)段恒功率工作。所述變頻鎮(zhèn)流器還包括保護(hù)電路,上述采樣電路把采樣的數(shù)據(jù)送到單片機(jī)7,單片機(jī)7進(jìn)行判斷燈是否在正常工作,根據(jù)判斷的結(jié)果來決定是否采取保護(hù)措施。EMI濾波模塊I用于防止電網(wǎng)的高次諧波進(jìn)入產(chǎn)品,防止產(chǎn)品本身的高次諧波返回電網(wǎng),而污染電網(wǎng),使產(chǎn)品符合國(guó)家安全標(biāo)準(zhǔn),滿足相應(yīng)的法律法規(guī)。橋式整流器2模塊用于把市電220V變成3IOV左右的脈動(dòng)直流電。升壓型有源功率因數(shù)校正模塊3(APFC),用于提升產(chǎn)品整機(jī)的功率因數(shù),使功率因數(shù)達(dá)到O. 98以上,減小電網(wǎng)的供電負(fù)擔(dān)。采樣電路及保護(hù)電路6,用于采樣節(jié)能路燈的工作狀態(tài),把采樣的數(shù)據(jù)送到單片機(jī)7,單片機(jī)7進(jìn)行判斷節(jié)能路燈是否在正常工作,根據(jù)判斷的結(jié)果來決定是否采取保護(hù)措施;如果是正常工作,則根據(jù)采樣數(shù)據(jù),來調(diào)整產(chǎn)品的工作頻率,進(jìn)而控制輸出功率的恒定,實(shí)現(xiàn)產(chǎn)品的恒功率與智能調(diào)光功能。 脈沖發(fā)生器及驅(qū)動(dòng)電路8,單片機(jī)7根據(jù)采樣數(shù)據(jù)調(diào)整驅(qū)動(dòng)脈沖,驅(qū)動(dòng)脈沖經(jīng)過隔離、放大提供給DC/AC高頻變換器4的逆變電路,使功率管工作在高頻下,從而使燈發(fā)光,因?yàn)闊艄ぷ髟诟哳l下,所以發(fā)光效率與電感式鎮(zhèn)流器相比提高了大約10%左右,同樣因?yàn)楦哳l率,LC諧振電路5的扼流線圈的體積與重量也大大減小了。DC/AC高頻變換器4等部分,在高頻脈沖的驅(qū)動(dòng)下,把400V的直流電變成高頻的交流電,在啟動(dòng)時(shí),通過扼流圈與諧振電容的諧振,產(chǎn)生瞬時(shí)高壓,使高壓節(jié)能路燈點(diǎn)亮,然后在扼流線圈的作用下,把通過燈的電流限制在允許的范圍內(nèi),使燈正常工作。
權(quán)利要求
1.智能電網(wǎng)變頻節(jié)能路燈的控制方法,該控制方法利用變頻鎮(zhèn)流器作為節(jié)能路燈的控制器,該變頻鎮(zhèn)流器利用單片機(jī)實(shí)現(xiàn)節(jié)能路燈的自動(dòng)控制,該控制方法利用變頻鎮(zhèn)流器對(duì)節(jié)能路燈進(jìn)行智能控制,包括點(diǎn)亮控制部分和節(jié)能路燈恒功率輸出調(diào)控部分,其特征在于所述點(diǎn)亮控制部分包括 A.初始化系統(tǒng); B.采樣電路對(duì)節(jié)能路燈兩端電壓進(jìn)行采樣,直至判斷節(jié)能路燈兩端感應(yīng)電壓已經(jīng)消失; C.單片機(jī)輸出的頻率由高向低進(jìn)行掃頻; D.采樣電路繼續(xù)對(duì)節(jié)能路燈兩端電壓進(jìn)行采樣,dl.若采樣的電壓高于擊穿電壓且超過最大電壓Umax,則判斷是否啟動(dòng)次數(shù)超過設(shè)定次數(shù),若超過設(shè)定次數(shù)則停止輸出直至重新上電,若未超過設(shè)定次數(shù)則休眠后再重復(fù)A、B、C、D ;d2.若采樣的電壓有效值高于擊穿電壓但未超過最大電壓Umax,則重復(fù)C、D ;d3.若采樣的電壓有效值低于擊穿電壓,則該次電壓有效值Ul與上次電壓有效值UO比較,若該次電壓有效值Ul比上次電壓UO大,則表示節(jié)能路燈惰性氣體擊穿未點(diǎn)亮,則重復(fù)C、D ;若該次電壓有效值Ul比上次電壓UO小,將丨U1-U0丨與設(shè)定值 7比較,若丨Ul-UO丨> 7,則進(jìn)入節(jié)能路燈恒功率輸出調(diào)控部分;若 Ul-UO I <療則重復(fù)步驟C、D若干次,當(dāng)重復(fù)次數(shù)超過設(shè)定次數(shù)則等待一端時(shí)間后進(jìn)入節(jié)能路燈恒功率輸出調(diào)控部分。
2.如權(quán)利要求I所述的智能電網(wǎng)變頻節(jié)能路燈的控制方法,其特征在于所述節(jié)能路燈恒功率輸出調(diào)控部分采用閉環(huán)控制方式,單片機(jī)預(yù)設(shè)正常的工作頻率區(qū)間,在確認(rèn)沒有開路、短路的情況下,單片機(jī)頻率輸出,利用采樣電路采集的節(jié)能路燈兩端的電壓和負(fù)載電流信息,經(jīng)A/D轉(zhuǎn)換后判斷該輸出功率與工作頻率的上限和下限進(jìn)行比較,單片機(jī)按照功率-頻率曲線調(diào)節(jié)節(jié)能路燈在一功率范圍內(nèi)恒功率輸出。
3.如權(quán)利要求I所述的智能電網(wǎng)變頻節(jié)能路燈的控制方法,其特征在于所述單片機(jī)中設(shè)有定時(shí)器,根據(jù)不同路段、不同時(shí)段所需節(jié)能路燈亮度的不同,單片機(jī)調(diào)控節(jié)能路燈在不同時(shí)段、按照設(shè)定的功率恒功率輸出。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種智能電網(wǎng)變頻節(jié)能路燈的控制方法,該控制方法利用變頻鎮(zhèn)流器作為節(jié)能路燈的控制器,該變頻鎮(zhèn)流器利用單片機(jī)實(shí)現(xiàn)節(jié)能路燈的自動(dòng)控制,包括點(diǎn)亮控制部分和節(jié)能路燈恒功率輸出調(diào)控部分,其中,點(diǎn)亮控制部分利用采樣電路對(duì)節(jié)能路燈兩端的工作狀況進(jìn)行采樣,單片機(jī)對(duì)節(jié)能路燈是否點(diǎn)亮、是否擊穿為點(diǎn)亮、是否為冷燈、熱燈進(jìn)行合理的判斷,使節(jié)能路燈點(diǎn)亮更方便、保險(xiǎn),而節(jié)能路燈恒功率輸出調(diào)控部分則控制節(jié)能路燈在設(shè)定的時(shí)間段恒功率輸出,最大程度的節(jié)約能源。
文檔編號(hào)H05B41/36GK102933011SQ20121046221
公開日2013年2月13日 申請(qǐng)日期2012年11月16日 優(yōu)先權(quán)日2012年11月16日
發(fā)明者孫一夫, 郭曉樺 申請(qǐng)人:張家港市星恒電子節(jié)能科技有限公司