节能型事故照明配电箱.pdf

1、10申请公布号CN101951722A43申请公布日20110119CN101951722ACN101951722A21申请号201010508492722申请日20101015H05B37/04200601H02M7/53720060171申请人中冶北方工程技术有限公司地址114001辽宁省鞍山市铁东区胜利南路35号72发明人关恒祝74专利代理机构鞍山贝尔专利代理有限公司21223代理人孔金满54发明名称节能型事故照明配电箱57摘要本发明属于事故照明配电箱技术领域，尤其是一种节能型事故照明配电箱，适用于当现场同时具有交流和直流两种电源，而配电馈出只有交流电的情况。本发明采用了电压型单相桥式逆

2、变电路，使得配电馈出始终为交流得以实现。并辅以适当的控制方法，如PWM及SPWM调制技术，使输出电压的波形趋于正弦，并通过调控输出电压中基波电压的大小，在合理的范围内进行调压，达到节能的目的。采用事故照明配电箱的优点是照明光源形式选择不受限制；在某一个区域内可选择同一种型式的照明灯具，使照明设计更加方便，装修布置更加美观；可同时选择气体放电等不同类型节能灯，节能效果显著；适当调压可深度节能。51INTCL19中华人民共和国国家知识产权局12发明专利申请权利要求书1页说明书4页附图3页CN101951728A1/1页21一种节能型事故照明配电箱，包括配电箱体，其特征在于包括设在所述的配电箱体内的

3、通过直流接触器S2常开接点与直流电源相连接的升压电路，与此升压电路相连接的逆变主回路，通过直流接触器S3常闭接点与此逆变主回路相连接的事故照明馈出回路，与所述的升压电路相连接的PWM控制电路，与所述的逆变主回路相连接的SPWM控制电路，由连接于交流接触器S1常开接点之前以及连接于直流接触器S2常开接点之前的控制回路所构成的电源切换回路，所述的事故照明馈出回路与工作照明相连接。2根据权利要求1所述的节能型事故照明配电箱，其特征在于所述的升压电路为BOOST升压电路，由斩波管V，与此斩波管V相连接的续流二极管D，与此续流二极管D相连接的电抗器L，与此电抗器L相连接的电容器C构成，此电容器C还与所述

4、的斩波管V相连接而形成回路。3根据权利要求1所述的节能型事故照明配电箱，其特征在于所述的逆变电路为电压型单相桥式逆变电路，此电压型单相桥式逆变电路由4个全控型开关器件V1、V2、V3、V4，4个续流二极管VD1、VD2、VD3、VD4所组成，所述的全控型开关器件V1与续流二极管VD1反并联，全控型开关器件V2与续流二极管VD2反并联，全控型开关器件V3与续流二极管VD3反并联，全控型开关器件V4与续流二极管VD4反并联，然后4组反并联组件组成全桥接线。4根据权利要求2所述的节能型事故照明配电箱，其特征在于所述的升压电路中的斩波管V采用IGBT或PMOSFET。5根据权利要求3所述的节能型事故照

5、明配电箱，其特征在于所述的逆变电路中的全控型开关器件V1、V2、V3、V4采用IGBT或PMOSFET。6根据权利要求1所述的节能型事故照明配电箱，其特征在于所述的逆变主回路采用智能功率模块IPM。7根据权利要求1所述的节能型事故照明配电箱，其特征在于所述的PWM控制电路由集成PWM控制器及与此集成PWM控制器相连接的光耦与驱动电路所组成。8根据权利要求1所述的节能型事故照明配电箱，其特征在于所述的SPWM控制电路由8031微机系统及分别与此8031微机系统相连接的光耦、驱动电路所组成。9根据权利要求1所述的节能型事故照明配电箱，其特征在于所述的电源切换电路包括交流电源切换电路和直流电源切换电

6、路，此交流电源切换电路由交流接触器，通过接触器S2与此交流接触器相连接的继电器KAV及与此交流接触器继电器KAV相并联的红色信号灯构成，此直流电源切换电路由直流接触器，通过接触器S1与此交流接触器相连接的继电器KAV及与此交流接触器继电器KAV相并联的黄色信号灯构成。10根据权利要求1所述的节能型事故照明配电箱，其特征在于所述的馈出回路由一组并联的微型断路器构成。权利要求书CN101951722ACN101951728A1/4页3节能型事故照明配电箱技术领域0001本发明属于事故照明配电箱技术领域，尤其是节能型事故照明配电箱，适用于当现场同时具有交流和直流两种电源，而配电馈出只有交流电的情况。

7、背景技术0002在传统的照明配电领域中，事故照明配电箱一般安装交流接触器、直流接触器、继电器、转换开关、指示灯等。一般由低压配电柜引入一路低压220V交流电源，由直流电源屏引入一路220V直流电源，两路电源在配电箱内进行切换，保证在正常工作时输出交流电源，正常工作电源事故断电自动转入直流供电并输出。该项技术发展到今天已经非常成熟，并得到广泛的应用。然而，随着工业自动化水平的不断发展，传统控制及配电方式的弊端也一步步地显现出来。实践表明，现有的控制及配电方式在照明设计及装修方面、灯具及照明光源选择方面都存在很多不足之处。例如在矿山、烧结、球团以及其他工厂设计项目中，总降压变电站及高压配电室都设计

8、有直流电源，并安装事故照明配电箱，事故照明光源只能选择白炽灯，而照明规范规定白炽灯的容量选择不能超过100W,即使如此也会造成大量的电能浪费。0003电力电子技术、信息技术以及计算机技术的飞速发展，使得电能的变换和控制日臻完善。将逆变技术应用在事故照明配电箱中，将会带来意想不到的好处。首先，不用选择白炽灯，可同时选择气体放电等不同类型节能灯，节能效果显著；再者，采用先进的SPWM控制技术，可在满足光源技术指标范围内适当调压，进一部提高节能效果。发明内容0004本发明的目的在于提供一种以电力电子逆变技术为基础的新型节能型事故照明配电箱,主回路采用全控型开关器件（IGBT或PMOSFET）及二极管

9、，控制回路采用模拟控制器、数字控制器或微机系统。运用先进的SPWM正弦脉宽调制技术，从根本上满足了输出完美正弦波形的要求。0005本发明的目的是通过下述技术方案来实现的。0006本发明的节能型事故照明配电箱，包括配电箱体，其特征在于包括设在所述的配电箱体内的通过直流接触器S2常开接点与直流电源相连接的升压电路，与此升压电路相连接的逆变主回路，通过直流接触器S3常闭接点与此逆变主回路相连接的事故照明馈出回路，与所述的升压电路相连接的PWM控制电路，与所述的逆变主回路相连接的SPWM控制电路，由连接于交流接触器S1常开接点之前以及连接于直流接触器S2常开接点之前的控制回路所构成的电源切换回路，所述

10、的事故照明馈出回路与工作照明相连接。0007所述的升压电路为BOOST升压电路，由斩波管V，与此斩波管V相连接的续流二极管D，与此续流二极管D相连接的电抗器L，与此电抗器L相连接的电容器C构成，此电容器C还与所述的斩波管V相连接而形成回路。0008所述的逆变电路为电压型单相桥式逆变电路，此电压型单相桥式逆变电路由4个说明书CN101951722ACN101951728A2/4页4全控型开关器件V1、V2、V3、V4，4个续流二极管VD1、VD2、VD3、VD4所组成，所述的全控型开关器件V1与续流二极管VD1反并联，全控型开关器件V2与续流二极管VD2反并联，全控型开关器件V3与续流二极管VD

11、3反并联，全控型开关器件V4与续流二极管VD4反并联，然后4组反并联组件组成全桥接线。0009所述的升压电路中的斩波管V采用IGBT或PMOSFET。0010所述的逆变电路中的全控型开关器件V1、V2、V3、V4采用IGBT或PMOSFET。0011所述的逆变主回路采用智能功率模块IPM。0012所述的PWM控制电路由集成PWM控制器及与此集成PWM控制器相连接的光耦与驱动电路所组成；所述的SPWM控制电路由8031微机系统及分别与此8031微机系统相连接的光耦、驱动电路所组成。0013所述的电源切换电路包括交流电源切换电路和直流电源切换电路，此交流电源切换电路由交流接触器，通过接触器S2与此

12、交流接触器相连接的继电器KAV及与此交流接触器继电器KAV相并联的红色信号灯构成，此直流电源切换电路由直流接触器，通过接触器S1与此交流接触器相连接的继电器KAV及与此交流接触器继电器KAV相并联的黄色信号灯构成。0014所述的馈出回路由一组并联的微型断路器构成，可根据实际需要确定出线回路数。0015按照本发明，以电缆或电线型式引入两路220V或110V低压电源，一路为交流电源，另一路为直流电源。正常工作时为交流供电，当交流电源事故断电时，自动转换为直流供电，并通过逆变装置产生交流电压，为事故照明回路提供连续安全可靠的交流电源。电压型单相桥式逆变电路采用智能功率模块IPM，它不仅把功率开关器件

13、和驱动电路集成在一起，而且还内藏有过电压和过热等故障检测电路，并可将检测信号送到CPU或DSP作中断处理。它由高速低功耗的管芯和优化的门极驱动电路以及快速保护电路构成。即使发生负载事故或使用不当，也可以IPM自身不受破坏。SPWM控制回路发出正弦脉宽调制信号SPWM，通过光耦驱动器，触发全控型开关器件,使主电路按照一定的规律导通，产生SPWM正弦脉宽调制电压，向照明负载提供连续可调的交流电源。电压型单相桥式逆变电路当采用单极或双极性正弦脉宽调制时，电压利用率降低了，即输出电压基波电压有效值变为输入电压有效值的0707倍，所以在逆变电路的前端增加BOOST升压环节，以保证照明配电箱额定电压的输出

14、值。0016本发明的BOOST升压环节实际上是一种升压斩波器，对它的PWM控制是从主电路电感的磁能平衡的原则出发，可导出公式UOUI/1D,其中UI为输入电压，UO为输出电压，D为占空比。由于D1，所以UOUI。调节占空比D的大小，便可以使输出电压UO升高，从而弥补逆变电路由于采用SPWM正弦脉宽调压控制带来的电压损失。0017SPWM控制法可由模拟电路和数字电路等硬件电路来实现，也可由微型计算机即硬件与软件相结合的方法来实现。0018连续安全可靠的交流电源为保安回路电源，正常时由市交流供电，故障时自动转为逆变电源供电。当由逆变电源供电时，非保安回路负荷自动切除。0019本发明的优点是1设计选

15、型简单方便。当设计采用了节能型事故照明配电箱后，对照明光源的选择没有特殊的限制，可以任意选择不同类型的光源。2）避免设计选型错说明书CN101951722ACN101951728A3/4页5误。采用常规的事故照明配电箱，由于故障时为直流供电，常因将节能光源接入直流回路，而造成不能正常点燃的设计错误。3）节约电能。采用节能型事故照明配电箱，可以选择各种类型的节能光源，而不必采用白炽灯。在满足光源技术指标范围内适当调压，可以进一部提高节能效果。附图说明0020图1为本发明的节能型事故照明配电箱电路原理框图。0021图2为本发明的电源切换及控制原理框图。0022图3为本发明的升压电路、逆变主回路、P

16、WM控制电路、SPWM控制电路原理图。具体实施方式0023下面结合附图说明本发明的具体实施方式。0024如图1所示，本发明的节能型事故照明配电箱，包括配电箱体，其特征在于包括设在所述的配电箱体内的通过直流接触器S2常开接点与直流电源相连接的升压电路，与此升压电路相连接的逆变主回路，通过直流接触器S3常闭接点与此逆变主回路相连接的事故照明馈出回路，与所述的升压电路相连接的PWM控制电路，与所述的逆变主回路相连接的SPWM控制电路，由连接于交流接触器S1常开接点之前以及连接于直流接触器S2常开接点之前的控制回路所构成的电源切换回路，所述的事故照明馈出回路与工作照明相连接。0025如图3所示，所述的

17、升压电路为BOOST升压电路，由斩波管V，与此斩波管V相连接的续流二极管D，与此续流二极管D相连接的电抗器L，与此电抗器L相连接的电容器C构成，此电容器C还与所述的斩波管V相连接而形成回路。0026如图3所示，所述的逆变电路为电压型单相桥式逆变电路，此电压型单相桥式逆变电路由4个全控型开关器件V1、V2、V3、V4，4个续流二极管VD1、VD2、VD3、VD4所组成，所述的全控型开关器件V1与续流二极管VD1反并联，全控型开关器件V2与续流二极管VD2反并联，全控型开关器件V3与续流二极管VD3反并联，全控型开关器件V4与续流二极管VD4反并联，然后4组反并联组件组成全桥接线。0027所述的升

18、压电路中的斩波管V采用IGBT或PMOSFET。0028所述的逆变电路中的全控型开关器件V1、V2、V3、V4采用IGBT或PMOSFET。0029所述的逆变主回路采用智能功率模块IPM。0030如图3所示，所述的PWM控制电路由集成PWM控制器及与此集成PWM控制器相连接的光耦与驱动电路所组成；如图3所示，所述的SPWM控制电路由8031微机系统及分别与此8031微机系统相连接的光耦、驱动电路所组成。0031如图2所示，所述的电源切换电路包括交流电源切换电路和直流电源切换电路，此交流电源切换电路由交流接触器，通过接触器S2与此交流接触器相连接的继电器KAV及与此交流接触器继电器KAV相并联的

19、红色信号灯构成，此直流电源切换电路由直流接触器，通过接触器S1与此交流接触器相连接的继电器KAV及与此交流接触器继电器KAV相并联的黄色信号灯构成。0032所述的馈出回路由一组并联的微型断路器构成，可根据实际需要确定出线回路说明书CN101951722ACN101951728A4/4页6数。0033本发明的节能型事故照明配电箱，包括配电箱体、电压型单相桥式逆变电路及其控制回路、电源切换回路、保护断路器等，以电缆或电线型式引入两路220V或110V低压电源，一路为交流电源，另一路为直流电源。正常工作时交流接触器S1常开接点及直流接触器S2常闭接点合，为交流供电，当交流电源事故断电时，S1断开、S

20、3断开，S2常开接点合，S2常闭接点断开，自动转换为直流供电，并通过逆变装置产生交流电压，为事故照明回路提供连续安全可靠的交流电源。逆变装置包括升压环节、电压型单相桥式逆变电路、以及相应的SPWM控制电路。控制回路发出正弦脉宽调制信号，通过光耦驱动器，触发全控型开关器件,使主电路按照一定的规律导通，产生SPWM正弦脉宽调制电压，向照明负载提供连续可调的交流电源。0034本发明的优点是1设计选型简单方便。当设计采用了节能型事故照明配电箱后，对照明光源的选择没有特殊的限制，可以任意选择不同类型的光源。00352）避免设计选型错误。采用常规的事故照明配电箱，由于故障时为直流供电，常因将节能光源接入直流回路，而造成不能正常点燃的设计错误。00363）节约电能。采用节能型事故照明配电箱，可以选择各种类型的节能光源，而不必采用白炽灯。在满足光源技术指标范围内适当调压，可以进一部提高节能效。说明书CN101951722ACN101951728A1/3页7图1说明书附图CN101951722ACN101951728A2/3页8图2说明书附图CN101951722ACN101951728A3/3页9图3说明书附图CN101951722A