压变压器使用时，从绕组中抽出一部分线匝作为二次绕组。通常把同时属于一次和二次的那部分绕组称为公共绕组，其余部分称为串联绕组，同容量的自藕变压器与普通变压器相比，不但尺寸小，而且效率高、损耗小、造价低，并且变压器容量越大，这个优点就越加突出。在自耦变压器绕制时根据调压的需求在二次绕组分配多个抽头，在输入电压一定的情况下，不同的抽头对应不同的输出电压，来实现多挡调压和节能控制输出。
[0037]通过对变压器输出的电压、电流、功率的检测来判断变压器的运行状态，发生过载和过热情况下退出调压节能模式，将自耦变压器旁路，保护自耦变压器和单灯节能控制设备，并发出实时报警。如果在调压过程中监测到输出功率突然变小，结合电流、功率因数等综合判断出现熄灯现象，自动进行全压重启，灯具启动后稳定一段时间再执行调压节能控制。如反复出现熄灯现象，则退出调压节能模式。
[0038]单灯节能控制系统的原理:
[0039]如上图2所示，Μ⑶采用基于ARMCortex_M3内核的高性能、低成本、低功耗的嵌入式处理器，提供单灯节能控制器的数据运算及各个功能模块数据处理功能；电能计量模块采用高精度电能计量芯片及高精度传感器，能够采集路灯的电压、电流、功率因数、有功功率、有功电度等运行数据，对灯具的运行提供全面的运行监控和数据分析;数据存储单元采用大容量E2PR0M掉电后数据不丢失存储芯片，保存用来存放硬件设置数据；电源模块包括宽电压AC/DC模块及其过压保护、电源滤波、线性稳压等相关电路，为单灯节能控制器各功能模块提供稳定有效的电源供应;实时时钟模块包括高精度带温度补偿功能的时钟管理芯片，为单灯节能控制器的定时控制提供精准的时钟依据；电力载波通信模块利用已有的电力线作为通信信道，采用电力线数字扩频(SST)技术或正交频分多路复用(OFDM)技术实现数据传输，实现与智能集中器及其他单灯节能控制器的通信与组网；自耦降压模块包含自耦降压变压器及其检测电路，实现160V-220V电压调整的同时，对变压器的温升、电压、电流、功率进行实时检测，对过热、过流等运行异常及时进行报警和自我保护。
[0040]软切换技术原理:软切换(Soft Hand-off)是指在的自耦调压器在不同挡位之间变换时的电路切换。在切换过程中，电压输出与原挡位和新挡位都保持电气连接，只有当输出线路与新的挡位建立稳定连接后，才断开与原挡位的连接。自耦变压器调压系统独有的切换功能，可有效提高切换可靠性，保证电压的不间断输出。
[0041]如上图3所示，在调压时不同电压的输出通过不同的挡位需要完成，硬切换是从状态1直接跳变到状态5，中间有一瞬间电压跌落，会导致燃烧灯具的温度降低，极易出现灯具熄灭。并且高压钠灯的镇流器电感在电流断开的瞬间会产生较大的反向电动势，对继电器的触点产生电弧，严重时会导致触点黏连。
[0042]软切换是再额外增加一个电阻回路，转换的过程为状态1->状态2_>状态3_>状态4_>状态5。接收到调压控制命令后，由状态1切换到状态2，主回路保持挡位1连接，电阻回路接入挡位2，两个挡位同时接入输出端;状态2切换到状态3，主回路断开挡位1，电阻回路保持连接挡位2，此时只有电阻回路连接，输出电压略降;状态3切换到状态4，主回路连接挡位2，电阻回路保持连接挡位2，此时电阻回路被短接，输出电压切换到期望电压;状态4切换到状态5，主回路连接挡位2，电阻回路断开挡位2，此时电阻回路不再起作用，主回路完成从挡位1到挡位2的切换，软切换过程完成。
[0043]电阻选用金属壳功率电阻，阻值的大小根据单灯节能控制器的型号和受控灯具的功率来选定，一般在5-20欧姆。阻值太小会导致电阻电流较大，发热量大;阻值太大则电阻分压较大，电压过渡不平稳。
[0044]如图4所示，单灯节能控制系统调压控制流程图，微控制器开始调压，进行软切换，电参数的检测并将电参数传输至微控制器，微控制器判断该灯具对应的电流及功率是否超过设定值，如果是，则报警并退出调压，否则，继续判断功率是否过小导致灯具熄灭，如果是，则报警并退出调压，否则，继续对灯具温度进行检测，判断温度是否超限，如果是，则报警并退出调压，如果是否，则继续进行电参数的检测。
[0045]该单灯节能控制系统应用于道路照明光源广泛采用的高压钠灯、金卤灯，通过降低灯具供电电压的方式实现节电控制。降压节电控制的方案采用多挡软切换降压，每挡节能率在10%左右，满足不同区域、不同时段对轻度节电、中度节电、深度节电等不同节电量要求。在后半夜电网电压较高时，在保证照明所需光照度和均匀度的同时，取得了显著的节电效果。
[0046]上述虽然结合附图对本实用新型的【具体实施方式】进行了描述，但并非对本实用新型保护范围的限制，所属领域技术人员应该明白，在本实用新型的技术方案的基础上，本领域技术人员不需要付出创造性劳动即可做出的各种修改或变形仍在本实用新型的保护范围以内。
【主权项】
1.一种基于软切换多挡调压的单灯节能控制系统，其特征是，包括微处理器，所述微处理器与自耦降压模块通信，微处理器还通过电力载波通信模块与智能集中器通信，微处理器采集路灯的运行数据并上传至智能集中器，由智能集中器上传至主站服务器，微处理器对自耦降压模块中自耦变压器的运行状态进行检测，微处理器接收智能集中器的控制指令对自耦变压器进行软切换实现开关灯控制和多挡平稳调压控制； 所述微处理器还分别与电能计量模块、数据存储模块及实时时钟模块通信，微处理器由电源模块进行供电。2.如权利要求1所述的一种基于软切换多挡调压的单灯节能控制系统，其特征是，所述电能计量模块采用高精度电能计量芯片及高精度传感器，能够根据路灯的电压、电流、功率因数、有功功率及有功电度，实现对灯具的运行提供全面的运行监控。3.如权利要求1所述的一种基于软切换多挡调压的单灯节能控制系统，其特征是，所述电源模块包括宽电压AC/DC模块及与其相连的过压保护电路、电源滤波电路及线性稳压电路。4.如权利要求1所述的一种基于软切换多挡调压的单灯节能控制系统，其特征是，所述电力载波通信模块利用已有的电力线作为通信信道，采用电力线数字扩频技术或正交频分多路复用技术实现数据传输，实现与智能集中器及其他单灯节能控制系统的通信与组网。5.如权利要求1所述的一种基于软切换多挡调压的单灯节能控制系统，其特征是，所述自耦降压模块包含自耦降压变压器及其检测电路，自耦降压变压器的输入端接市电电源，输出端串联挡位切换单元后与需要调压的负载灯具相连，实现160V-220V电压的调整，同时，检测电路对自耦降压变压器的温升、输出电压、输出电流、输出功率进行实时检测，对过热、过流的运行异常及时进行报警。6.如权利要求5所述的一种基于软切换多挡调压的单灯节能控制系统，其特征是，自耦变压器在软切换中，在输出端额外增加一个继电器串联电阻回路，该电阻回路与挡位切换单元并联。7.如权利要求6所述的一种基于软切换多挡调压的单灯节能控制系统，其特征是，所述电阻回路中电阻选用金属壳功率电阻，阻值的大小根据单灯节能控制系统和受控灯具的功率来选定，范围在5-20欧姆。
【专利摘要】本实用新型公开了一种基于软切换多挡调压的单灯节能控制系统，包括微处理器，所述微处理器与自耦降压模块通信，微处理器还通过电力载波通信模块与智能集中器通信，微处理器采集路灯的运行数据并上传至智能集中器，由智能集中器上传至主站服务器，微处理器通过自耦降压模块对自耦变压器的运行状态进行检测，微处理器接收智能集中器的控制指令对自耦变压器进行软切换实现开关灯控制和多挡平稳调压控制，本实用新型采用软切换技术，可有效提高切换可靠性，保证电压的不间断输出，避免了电压瞬间跌落引起高压钠灯的熄灯现象。
【IPC分类】H05B37/02
【公开号】CN205105442
【申请号】CN201520942655
【发明人】张坤, 郝敬全, 蒋德民, 马述杰, 马述浩, 毛新东, 齐鹏, 许孝刚, 宋春雷, 赵吉祥, 王淑平
【申请人】泰华智慧产业集团股份有限公司
【公开日】2016年3月23日
【申请日】2015年11月23日