专利名称：一种大功率路灯节电器的制作方法
技术领域：
2
一种大功率路灯节电器
技术领域：
本实用新型涉及一种电力系统控制装置，特别是涉及一种节电方面的控制 路灯的电力系统控制装置。背景技术：
随着我国经济的快速发展，城市的"亮化工程"的不断推进，城市路灯的 数量数不胜数,对路灯照明质量提出的要求越来越高，目前国内外常规降压式路 灯节电器种类很多，路灯节电器的原理大多数采用自藕变压器次级多抽头，利 用交流接触器切换不同的抽头可以获得不同的输出电压，因而得到广泛的运用。 在常规的路灯节电器中，响应速度慢，有断流、闪烁现象，不能稳压，三相不 能独立分调，在线不能可编程设计和调节电参数，启动电流大，开关灯时间不 能当地气候变化，采样数据不能与微处理器同步，波形发生畸变，存在大量的 高次谐波，缺相不能保护，交流接触器由于在大电流工作状况下，容易产生电磁 千扰和瞬变干扰，对电网不能合理的补偿功率因数。造成路灯设^f吏用寿命短， 需经常更换路灯灯具，维护成本高、造成设备整体投资费用高。
实用新型内容
本实用新型针对现有技术的上述缺陷，提供了一种使用寿命长、响应速度 快、安全可靠、抗干扰性强、不闪烁、能抑制谐波的发生、不断流、高稳定电
压、三相能独立分调、波形不失真、提高功率因数、缺相能保护、防止谐振等 功能的一种大功率路灯节电器。
为了解决上述技术问题，本实用新型包括相互电连接的节电控制器、电源 电路部分、保护电路部分、电压切换回路部分、电流切换回路部分、主变压器、
旁路及节电开关和多个交流接触器；其输入为市电三相四线制R、 S、 T、 N,其输 出为三相四线制r、 s、 t、 N，主变压器为分别接在市电三相四线制R、 S、 T、 N 上的主变压器TR1-C、 TR1-B、 TR1-A,还包括R相微处理控制器及开关阵列、S 相微处理控制器及开关阵列、T相微处理控制器及开关阵列和补偿变压器TR2-C、 TR2-B、 TR2-A,补偿变压器TR2-C与变压器TR1-C串联，补偿变压器TR2-B与变 压器TR1-B串联,补偿变压器TR2-A与变压器TR1-A串联;R相微处理控制器及开 关阵列接在补偿变压器TR2-C与变压器TR1-C的输出端，S相微处理控制器及开 关阵列接在补偿变压器TR2-B及变压器TR1-B的输出端，T相微处理控制器及开 关阵列接在补偿变压器TR2-A及变压器TR1-A的输出端。
作为本实用新型的一种优选实施例，节电控制器1包括单片机及外围芯片、 A/D模数转换、D/A数模转换、数据输出锁存器、时钟控制、液晶显示、复位电 路、过零检测电路、键盘等组成的控制电路。
作为本实用新型的一种优选实施例，节电控制器采用软启动慢斜坡调节技术。
作为本实用新型的一种优选实施例，节电控制器采用万年历时控技术。
作为本实用新型的一种优选实施例，主变压器和补偿变压器主要是在主回 路中串联一套变压器线圈，用它所产生的电势来与主电源迭加，从而改变输出 电压值。
作为本实用新型的一种优选实施例，所有每一个交流接触器的触点上都并
联有由电阻R和电容C串联组成的吸收电路。
上述电阻R的阻值为电容C的容量为2. 2~4. 7uf。 作为本实用新型的一种优选实施例，大功率路灯节电器的每一相输出端设
有由电感、电阻和电容组成谐振电路的组合式滤波装置。 上述组合式滤波装置的电抗系数为5. 5°/。~ 12. 5%。
本实用新型相对于现有技术的有益效果在于由于本实用新型采用R相微 处理控制器及开关阵列、S相微处理控制器及开关阵列、T相微处理控制器及开 关阵列来平衡三相电压，开关阵列由若千个交流接触器组成，有效地改善三相电 源各相电压的不对称情况，减少电能损失，延长设备使用寿命;本实用新型又采 用了补偿变压器，用它所产生的电势来与主电源迭加，从而改变输出电压值；本 实用新型还采用了吸收电路、组合式滤波装置等。
因此，综上所述,本实用新型提供了一种使用寿命长、响应速度快、安全可 靠、抗干扰性强、不闪烁、能抑制谐波的发生、不断流、高稳定电压、三相能 独立分调、波形不失真、提高功率因数、缺相能保护、防止谐振等功能的一种 大功率路灯节电器。
图l是本实用新型的方框电路结构示意图2是本实用新型一种优选实施例中节电控制器内过#测电路的电路结 构示意图3是本实用新型一种优选实施例中节电控制器内复位电路的电路结构示意图。
具体实施方式
以下结合附图和具体实施方式
对本实用新型作进一步详细的说明。 由图1可以看出，本实用新型包括相互电连接的节电控制器1、电源电路部 分2、保护电路部分8、电压切换回路部分9、电流切换回路部分IO、主变压器 11、旁路及节电开关12和多个交流接触器；其输入为市电三相四线制R、 S、 T、 N,其输出为三相四线制r、 s、 t、 N，主变压器11为分别接在市电三相四线制R、 S、 T、 N上的主变压器TR1-C、 TR1-B、 TR1-A，还包括R相微处理控制器及开关 阵列5、 S相微处理控制器及开关阵列4、 T相微处理控制器及开关阵列3和补 偿变压器TR2-C、 TR2-B、 TR2-A，补偿变压器TR2-C与变压器TR1-C串联，补偿变 压器TR2-B与变压器TR1-B串联，补偿变压器TR2-A与变压器TR1-A串联;R相微 处理控制器及开关阵列5接在补偿变压器TR2-C与变压器TRl-C的输出端，S相 微处理控制器及开关阵列4接在补偿变压器TR2-B及变压器TRl-B的输出端，T 相微处理控制器及开关阵列3接在补偿变压器TR2-A及变压器TRl-A的输出端。
在本实用新型中电源电路部分2的输入取相电压通过变压器Tl降压，其输 出供各个芯片或器件的工作电压如提供给节电控制器l的± 5V、 ± 12V工作电压。
由于三相电压不平衡所产生的零序和负序电流的存在，就会增加电力电网 的线路损耗，浪费电能。为了平衡三相电压，有效地改善三相电源各相电压的 不对称情况，减少电能损失，延长设备使用寿命，在本实用新型中增加了 R相 微处理控制器及开关阵列5、 S相微处理控制器及开关阵列4、 T相微处理控制 器及开关阵列3，开关阵列由若干个交流接触器组成;R相微处理控制器及开关阵 列5、 S相微处理控制器及开关阵列4、 T相微处理控制器及开关阵列3是由各 自内部的单片机控制电路和交流接触器组成的独立分调的一个稳压装置，通过 合理的调整供电参数，来达到三相电压相对平衡。当三相不平衡时，由节电控 制器l进行分析、判断发出指令给R相微处理控制器及开关阵列5、 S相微处理 控制器及开关阵列4、 T相微处理控制器及开关阵列3内的微处理控制器，R相 微处理控制器及开关阵列5、 S相微处理控制器及开关阵列4、 T相微处理控制 器及开关阵列3内的微处理控制器做出响应，控制多抽头变压器的各抽头与交 流接触器，合理的调整供电参数，使三相电压达到相对平衡。
主变压器TR1-C、 TR1-B、 TR1-A和补偿变压器TR2-C、 TR2-B、 TR2-A主要 是在主回路中串联一套变压器线圏，用它所产生的电势来与主电源迭加，从而 改变输出电压值。由于补偿变压器TR2-C、 TR2-B、 TR2-A不是直接用来供电，
而仅起补偿作用(约是总电源电压的30%),因此补偿变压器TR2-C、 TR2-B、
TR2-A的功率和体积也可缩小为30%,可节省大量的铜线、铁芯等材料。
在本实用新型中交流接触器有许多个，如接在市电三相四线制R、 S、 T、 N 输入的每根相线互感器TA1、 TA2、 TA3与各变压器TR1-C、 TR1-B、 TR1-A间的 交流接触器KM1，在三相四线制r、 s、 t、 N输出前的交流接触器KM3,在输入与 输出间的交流接触器KM2，交流接触器KM2是旁路保护接触器，以及其它部位的各 交流接触器KM4、 KM7、 KM9、 KMIO、 KM5、 KM6、 KM8、 KMll、 KM13量程转换开关 等。
在本实用新型中保护电路部分8包括交流接触器KM1、 KM2、 KM12、 KM3和 时间继电器KT2、 KT1，当本实用新型处于自动节电状况时KM1， KM3导通，KM2 断开，本实用新型有输出，由图1可知，KM13-1触点闭合，KM3-1触点闭合， KM13-l触点断开，KM2-2触点断开，KT2时间继电器，KT2-1触点闭合(用急开 关触点)，KM2-1触点断开，KM2交流接触器，KM12-2触点闭合，KT1时间节电 器，KM13-2触点闭合，KM12触点断开，KT1-1触点断开(用急开关触点)，KM12 交流接触器，KM12-l触点闭合，KM1交流接触器，KM4-5触点断开，KM7-5触点 断开，KM3交流接触器，KM3-1触点断开，LG2节能指示灯亮，LG3旁路指示灯不 亮。如在手动状态，闭合的触点断开，断开的触点闭合，LG2节能指示灯不亮， LG3旁路指示灯亮。在节电控制器l内的单片机的监控下组成一个自锁、互锁和
开关的电路，通过逻辑、分析、合理的调节交流接触器的通断，保护大功率路 灯节电器正常运作，主要是短路、缺序、过载、过压、欠压等的保护。
旁路及节电开关12主要是便于在不断电的情况下维#%在节电的情况下可
以与PLC配合行成自动旁路系统。
电压切换回路部分9和电流切换回路部分10与节电控制器1电连接，由节 电控制器1内的单片机控制其参数，才艮据实际情况调节输出电压，达到节电运 行参数的所需要的电路。
作为的一种优选实施例，节电控制器1包括单片才几及外围芯片、A/D才Ilt转 换、D/A数模转换、数据输出锁存器、时钟控制、液晶显示、复位电路、 测电路、键盘等组成的控制电路。节电控制器1主要是由单片机对反馈来的输 出信号进行分析、判断，控制补偿变压器TR2-C、 TR2-B、 TR2-A的初级绕组由 交流接触器与多抽头变压器的各抽头连接，交流接触器担负二个任务(l)按 单片机的指令通、断与抽头的连接；(2)按单片机的指令细分电压，即调节导通 程度，改变迭加电压的幅值，以增加电压级数和每级的精度。由于是靠改变交 流接触器的导通程度来实现的，相位等参数没有改变，所以不会改变正弦波形。
本实用新型中的节电控制器1内的过零检测电路是为了使节电控制器1能
实现同步采样，通常同步信号为系统电源电压。图2是本实用新型节电控制器 内过零检测电路一种优选实施例的电路结构示意图，如图2所示，过零检测电路
主要由运算放大器U20A和U21组成,运算放大器U20A是精度和稳定性比较良好 的型号为LF347N的运算放大器，运算放大器U21是精度和稳定性比较良好的型
号为74HC14的运算放大器。
本实用新型中的节电控制器1内的复位电路(也叫看门狗电路)为真正意 义上的"程序运行监视器"，对节电控制器l提供了独立的保护系统。当系统出 现故障时，复位电路将以RESET信号作出响应；当程序死机时，就会使节电控制 器l内的单片机复位，复位电路就是在程序跑飞或死机时，对系统进行重新置位 或者复位，以使系统恢复正常运行的一种专用电路。系统在运行时，通常都会遇 到各种各样的现场干扰，抗干扰能力是衡量系统性能的一个重要指标。复位电 路(也叫看门狗电路)是自行监测系统运行的重要保证，几乎所有的工控系统都 包含复位电路(也叫看门狗电路)。图3是本实用新型节电控制器内复位电路一 种优选实施例的电路结构示意图，如图3所示，复位电路主要由集成电路Ull组 成，集成电路Ull的型号为X25045。
作为本实用新型的一种优选实施例，所有每一个交流接触器的触点上都并 联有由电阻R和电容C串联组成的吸收电路7;如图1中在交流接触器KM2-1的 触点上并联有由电阻R和电容C串联组成的吸收电路7。当所有交流接触器在大
电流的负载时，它们在运行时都伴有火花，产生电磁干扰，所以必须采用并联 RC阻容电路来吸收释放的电流，用于消耗过电压的能量，并限制所有交流接触
器的触点上的高频电流，有效防止谐波放大、有效吸收大部分谐波电流，抑制干
扰源，减少对电网电压的污染。一般来说电阻R取1 ~2KQ,电容C取2. 2~4. 7uf。 作为本实用新型的一种优选实施例，大功率路灯节电器的每一相输出端设 有由电感、电阻和电容组成谐振电路的组合式滤波装置6。组合式滤波装置6主 要是抑制高、低次谐波，净化电网，提高功率因数。组合式滤波装置6的电抗 系数一般为5. 5%~12, 5%。
在本实用新型中，节电控制器l内可采用万年历时控技术，万年历时控技术 是根据用户的需求和当地气候的变化，通过软件设计将程序固化到节电控制器1 内的微处理器或EEPROM中，便于实时操作。
在本实用新型中，节电控制器l内可采用软启动慢斜坡调节控制技术，软 启动慢斜坡调节控制技术是通过软件设计，在保证用电设备正常运行情况下， 将预定的启动电压按阶梯形式慢慢加到用电设备中，即能减少冲击电流，减少 电网的污染，又能延长用电设备的使用寿命。
在本实用新型中，可采用通用接口 RS232/RS385接口，用于与PC机连接或
与GSM/GPRS/CDMA模块技术连接实现远程监控。
因此，综上所述，本实用新型提供了一种使用寿命长、响应速度快、安全
可靠、抗干扰性强、不闪烁、能抑制谐波的发生、不断流、高稳定电压、三相 能独立分调、波形不失真、提高功率因数、缺相能保护、防止谐振等功能的一 种大功率路灯节电器。
以上所述仅为本实用新型的较佳实施例，凡跟本实用新型权利要求范围所 做的均等变化与修饰，均应属于本实用新型权利要求的涵盖范围。
权利要求1. 一种大功率路灯节电器，包括相互电连接的节电控制器(1)、电源电路部分(2)、保护电路部分(8)、电压切换回路部分(9)、电流切换回路部分(10)、主变压器(11)、旁路及节电开关(12)和多个交流接触器；其输入为市电三相四线制R、S、T、N，其输出为三相四线制R、S、T、N，所述主变压器(11)为分别接在所述市电三相四线制R、S、T、N上的主变压器TR1-C、TR1-B、TR1-A，其特征在于:还包括R相微处理控制器及开关阵列(5)、S相微处理控制器及开关阵列(4)、T相微处理控制器及开关阵列(3)和补偿变压器TR2-C、TR2-B、TR2-A，所述补偿变压器TR2-C与所述变压器TR1-C串联，所述补偿变压器TR2-B与所述变压器TR1-B串联，所述补偿变压器TR2-A与所述变压器TR1-A串联；所述R相微处理控制器及开关阵列(5)接在所述补偿变压器TR2-C与所述变压器TR1-C的输出端，所述S相微处理控制器及开关阵列(4)接在所述补偿变压器TR2-B及所述变压器TR1-B的输出端，所述T相微处理控制器及开关阵列(3)接在所述补偿变压器TR2-A及所述变压器TR1-A的输出端。
2. 根据权利要求l所述的一种大功率路灯节电器，其特征在于所述节电 控制器(l)包括单片机及外围芯片、A/D模数转换、D/A数模转换、数据输出锁 存器、时钟控制、液晶显示、复位电路、过零检测电路、键盘组成的控制电路。
3. 根据权利要求l所述的一种大功率路灯节电器，其特征在于所述主变 压器TR1-C、 TR1-B、 TRl-A和所述^hf尝变压器TR2-C、 TR2-B、 TR2-A是在主回 路中串联一套变压器线圏，用它所产生的电势来与主电源迭加，从而改变输出 电压值。
4. 根据权利要求l所述的一种大功率路灯节电器，其特征在于所有每一 个所述交流接触器的触点上都并联有由电阻R和电容C串联组成的吸收电路(7)。
5. 根据权利要求4所述的一种大功率路灯节电器，其特征在于所述电阻 R的阻值为1~2K。，电容C的容量为2. 2~4.7uf。
6. 根据权利要求1至5任一项所述的一种大功率路灯节电器，其特征在于 所述大功率路灯节电器的每一相输出端设有由电感、电阻和电容组成谐振电路 的组合式滤波装置(6)。
7. 根据权利要求6所述的一种大功率路灯节电器，其特征在于所述组合 式滤波装置(6)的电抗系数为5. 5% ~ 12. 5°/ 。
专利摘要本实用新型涉及一种大功率路灯节电器，包括相互电连接的节电控制器、电源电路部分、保护电路部分、电压切换回路部分、电流切换回路部分、主变压器、旁路及节电开关、多个交流接触器、R相微处理控制器及开关阵列、S相微处理控制器及开关阵列、T相微处理控制器及开关阵列和补偿变压器；这样就提供了一种使用寿命长、响应速度快、安全可靠、抗干扰性强、不闪烁、能抑制谐波的发生、不断流、高稳定电压、三相能独立分调、波形不失真、提高功率因数、缺相能保护、防止谐振等功能的一种大功率路灯节电器。
文档编号H05B41/36GK201207750SQ20072005225
公开日2009年3月11日 申请日期2007年6月1日 优先权日2007年6月1日
发明者佘仕涛, 元 张, 峰 朱, 李金源, 胡开伟, 许光旭, 阳小伟, 陈文峰, 颜晓英, 饶腊根 申请人:东莞市友美电源设备有限公司