适于分时调光的交流电功率调节器及工作方法、路灯.pdf

本发明公开了一种适于分时调光的交流电功率调节器及工作方法、路灯，本交流电功率调节器包括：功率变换电路和适于采集输入市电周期的驱动控制单元；其中所述驱动控制单元内设有时钟模块，且适于根据市电周期通过功率变换电路控制电路换向，及根据时段控制功率变换电路的输出电压，以实现分时调光控制；本发明针对目前市场上现有产品中出现的问题，及可靠性较差以及使用寿命较短的现象，本发明提供一种交流电功率调节器以实现了分时段对交流电降压调压控制，以解决路灯智能分时调光控制，可显著提高系统可靠性以及稳定性，达到提高系统整体寿命的目的，最终达到稳定路灯照明以及节约电力能源损耗的目的。

权利要求书1.  一种交流电功率调节器，所述交流电功率调节器通过输出滤波电路与负 载相连，其特征在于，所述交流电功率调节器包括：功率变换电路和适于采集 输入市电周期的驱动控制单元；其中 所述驱动控制单元内设有时钟模块，且适于根据市电周期通过功率变换电 路控制电路换向，及根据时段控制功率变换电路的输出电压，以实现分时调光 控制。 2.  根据权利要求1所述的交流电功率调节器，其特征在于， 所述功率变换电路包括：位于主回路的第一开关和第二开关，以及第一续 流开关和第二续流开关，所述第一、第二续流开关分别并联第一、第二续流二 极管； 所述电路换向，即在输入市电处于正半周时，所述驱动控制单元适于控制 第一开关导通，第二开关斩波，且第一续流开关关断，第二续流开关导通，以 构建正向直流斩波电路，实现通过第二续流开关、第一续流二极管构成电流续 流正向回路；以及 在输入市电处于负半周时，所述驱动控制单元适于控制第一开关斩波，第 二开关导通，且第一续流开关导通，第二续流开关关断，以构建负向直流斩波 电路，实现通过第一续流开关、第二续流二极管构成电流续流反向回路； 所述驱动控制单元还适于根据时段通过控制第一开关或第二开关斩波以实 现所述输出电压调节。 3.  根据权利要求2所述的交流电功率调节器，其特征在于， 所述功率变换电路的输入端还设有输入滤波电路相连，即在功率变换电路 的输入端并联一电容C1。 4.  根据权利要求2所述的交流电功率调节器，其特征在于，所述驱动控制 单元包括：驱动模块和控制电路，其中 所述驱动模块包括：电压换向检测模块和由CPLD模块控制的驱动模块； 所述电压换向检测模块适于将市电电压信号转换为换向信号发送至CPLD模 块； 所述控制电路中的处理器模块适于通过时钟信号发送时段控制信号至所述 CPLD模块； 所述CPLD模块适于根据换向信号和时段控制信号通过驱动模块控制各开关 通断。 5.  一种交流电功率调节器的工作方法，其特征在于， 所述交流电功率调节器通过输出滤波电路与负载相连，所述交流电功率调 节器包括：功率变换电路和适于采集输入市电周期的驱动控制单元；其中 所述驱动控制单元内设有时钟模块； 所述交流电功率调节器的工作方法包括：根据市电周期，所述驱动控制单 元通过功率变换电路控制电路换向，及根据时段控制功率变换电路的输出电压， 实现分时调光控制。 6.  根据权利要求5所述的交流电功率调节器的工作方法，其特征在于， 所述功率变换电路包括：位于主回路的第一开关和第二开关，以及第一续 流开关和第二续流开关，所述第一、第二续流开关分别并联第一、第二续流二 极管； 所述电路换向，即在输入市电处于正半周时，所述驱动控制单元适于控制 第一开关导通，第二开关斩波控制，且第一续流开关关断，第二续流开关导通， 以构建正向直流斩波电路，实现通过第二续流开关、第一续流二极管构成电流 续流正向回路；以及 在输入市电处于负半周时，所述驱动控制单元适于控制第一开关斩波控制， 第二开关导通，且第一续流开关导通，第二续流开关关断，以构建负向直流斩 波电路，实现通过第一续流开关、第二续流二极管构成电流续流反向回路； 所述驱动控制单元还适于根据时段通过控制第一开关或第二开关斩波以实 现所述输出电压调节。 7.  根据权利要求6所述的交流电功率调节器的工作方法，其特征在于， 所述正向直流斩波电路中，当第二开关处于高频斩波斩波时，若第二开关 导通，则输出滤波电路中的滤波电感储存能量；若第二开关关断时，则构成了 所述电流续流正向回路；以及 所述负向直流斩波电路中，当第一开关处于高频斩波斩波时，若第一开关 导通，则输出滤波电路中的滤波电感储存能量；若第一开关关断时，则构成了 所述电流续流反向回路。 8.  根据权利要求7所述的交流电功率调节器的工作方法，其特征在于， 所述驱动控制单元包括：驱动模块和控制电路，其中 所述驱动模块包括：电压换向检测模块和由CPLD模块控制的驱动模块； 所述电压换向检测模块用于将市电电压信号转换为换向信号发送至CPLD模 块； 所述控制电路中的处理器模块适于通过时钟信号发送时段控制信号至所述 CPLD模块； 所述CPLD模块适于根据换向信号和时段控制信号通过驱动模块控制各开关 通断。 9.  一种路灯，其特征在于，所述路灯的电路中安装有如权利要求1-4任一 所述交流电功率调节器。

说明书适于分时调光的交流电功率调节器及工作方法、路灯
技术领域
本发明属于电力变换或电力电子领域，通过分时调节路灯供电电压，达到 对路灯亮度的智能调节，最终达到节约电能损耗的目的。
背景技术
在现有技术中目前大多数路灯是日落开灯日出亮灯，未实现分时亮度智能 控制。传统分时控制是通过时间继电器调节变压器抽头实现路灯输入电压调整 而达到对路灯亮度调节，随着半导体开关技术的发展，现在市场已逐渐出现了 通过对IGBT等半导体器件的控制实现对路灯的智能控制，最终达到节约能源的 目的。
现有技术存在以下缺点，即不对路灯进行分时亮度的智能控制，会造成极 大的能源浪费；然而传统的控制方式不仅控制方式单一而且对路灯冲击较大， 造成路灯使用寿命缩短；因此，目前市场出现的智能路灯控制器大多使用寿命 较短，返修率高。
发明内容
本发明的目的是提供一种交流电功率调节器及其工作方法，以解决路灯智 能分时调光控制的技术问题。
为了解决上述技术问题，本发明提供了一种交流电功率调节器，所述交流 电功率调节器通过输出滤波电路与负载相连，所述交流电功率调节器包括：功 率变换电路和适于采集输入市电周期的驱动控制单元；其中所述驱动控制单元 内设有时钟模块，且适于根据市电周期通过功率变换电路控制电路换向，及根 据时段控制功率变换电路的输出电压，以实现分时调光控制。
进一步，为了更好的实现分时调光控制，所述功率变换电路包括：位于主 回路的第一开关和第二开关，以及第一续流开关和第二续流开关，所述第一、 第二续流开关分别并联第一、第二续流二极管；所述电路换向，即在输入市电 处于正半周时，所述驱动控制单元适于控制第一开关导通，第二开关斩波，且 第一续流开关关断，第二续流开关导通，以构建正向直流斩波电路，实现通过 第二续流开关、第一续流二极管构成电流续流正向回路；以及在输入市电处于 负半周时，所述驱动控制单元适于控制第一开关斩波，第二开关导通，且第一 续流开关导通，第二续流开关关断，以构建负向直流斩波电路，实现通过第一 续流开关、第二续流二极管构成电流续流反向回路；所述驱动控制单元还适于 根据时段通过控制第一开关或第二开关斩波以实现所述输出电压调节。
进一步，所述功率变换电路的输入端还设有输入滤波电路相连，即在功率 变换电路的输入端并联一电容C1。
进一步，所述驱动控制单元包括：驱动模块和控制电路，所述驱动模块包 括：电压换向检测模块和由CPLD模块控制的驱动模块，所述电压换向检测模块 适于将市电电压信号转换为换向信号发送至CPLD模块；所述控制电路中的处理 器模块适于通过时钟信号发送时段控制信号至所述CPLD模块；所述CPLD模块 适于根据换向信号和时段控制信号通过驱动模块控制各开关通断。
又一方面，本发明为了解决同样的技术问题，还提供了一种交流电功率调 节器的工作方法。
所述交流电功率调节器通过输出滤波电路与负载相连，所述交流电功率调 节器包括：功率变换电路和适于采集输入市电周期的驱动控制单元；其中所述 驱动控制单元内设有时钟模块；所述交流电功率调节器的工作方法包括：根据 市电周期，所述驱动控制单元通过功率变换电路控制电路换向，及根据时段控 制功率变换电路的输出电压，以实现分时调光控制。
进一步，所述功率变换电路包括：位于主回路的第一开关和第二开关，以 及第一续流开关和第二续流开关，所述第一、第二续流开关分别并联第一、第 二续流二极管；所述电路换向，即在输入市电处于正半周时，所述驱动控制单 元适于控制第一开关导通，第二开关斩波控制，且第一续流开关关断，第二续 流开关导通，以构建正向直流斩波电路，实现通过第二续流开关、第一续流二 极管构成电流续流正向回路；以及在输入市电处于负半周时，所述驱动控制单 元适于控制第一开关斩波控制，第二开关导通，且第一续流开关导通，第二续 流开关关断，以构建负向直流斩波电路，实现通过第一续流开关、第二续流二 极管构成电流续流反向回路；所述驱动控制单元还适于根据时段通过控制第一 开关或第二开关斩波以实现所述输出电压调节。
进一步，所述正向直流斩波电路中，当第二开关处于高频斩波斩波时，若 第二开关导通，则输出滤波电路中的滤波电感储存能量；若第二开关关断时， 则构成了所述电流续流正向回路；以及所述负向直流斩波电路中，当第一开关 处于高频斩波斩波时，若第一开关导通，则输出滤波电路中的滤波电感储存能 量；若第一开关关断时，则构成了所述电流续流反向回路。
进一步，所述驱动控制单元包括：驱动模块和控制电路，其中所述驱动模 块包括：电压换向检测模块和由CPLD模块控制的驱动模块，所述电压换向检测 模块用于将市电电压信号转换为换向信号发送至CPLD模块；所述控制电路中的 处理器模块适于通过时钟信号发送时段控制信号至所述CPLD模块；所述CPLD 模块适于根据换向信号和时段控制信号通过驱动模块控制各开关通断。
第三方面，本发明还提供了一种路灯。
所述路灯的电路中安装有所述交流电功率调节器。
本发明的有益效果是，本发明针对目前市场上现有产品中出现的问题，及 可靠性较差以及使用寿命较短的现象，本发明提供一种交流电功率调节器以实 现了分时段对交流电降压调压控制，以解决路灯智能分时调光控制，可显著提 高系统可靠性以及稳定性，达到提高系统整体寿命的目的，最终达到稳定路灯 照明以及节约电力能源损耗的目的。
附图说明
下面结合附图和实施例对本发明进一步说明。
图1示出了交流电功率调节器的电路原理图；
图2示出了正向直流斩波电路中第二开关导通的电路原理图；
图3示出了正向直流斩波电路中第二开关关断电路原理图；
图4示出了反向直流斩波电路中第一开关导通的电路原理图；
图5示出了反向直流斩波电路中第一开关关断的电路原理图。
图中：第一开关S1，第二开关S2，第一续流开关S3，第二续流开关S4， 第一二极管VD1，第二二极管VD2，第一续流二极管VD3，第二续流二极管VD4， 滤波电感L，电容C1、C2，负载R。
具体实施方式
现在结合附图对本发明作进一步详细的说明。这些附图均为简化的示意图， 仅以示意方式说明本发明的基本结构，因此其仅显示与本发明有关的构成。
实施例1
图1示出了交流电功率调节器的电路原理图。
如图1所示，本发明的交流电功率调节器，所述交流电功率调节器通过输 出滤波电路与负载R(例如但不限于是路灯)相连，所述交流电功率调节器包括： 功率变换电路和适于采集输入市电周期的驱动控制单元；其中所述驱动控制单 元内设有时钟模块，且适于根据市电周期通过功率变换电路控制电路换向，及 根据时段控制功率变换电路的输出电压，以实现分时调光控制。
本交流电功率调节器的目的是根据时段来实现对路灯工作电压的控制，以 达到分时调光控制的目的。
关于正向直流斩波电路、负向直流斩波电路的具体实施方式如下：
如图2至图5所示，所述功率变换电路包括：位于主回路的第一开关S1和 第二开关S2，以及第一续流开关S3和第二续流开关S4，所述第一、第二续流 开关S4分别并联第一续流二极管VD3、第二续流二极管VD4；所述电路换向， 即在输入市电处于正半周时，所述驱动控制单元适于控制第一开关S1导通，第 二开关S2斩波，且第一续流开关S3关断，第二续流开关S4导通，以构建正向 直流斩波电路，实现通过第二续流开关S4、第一续流二极管VD3构成电流续流 正向回路；以及在输入市电处于负半周时，所述驱动控制单元适于控制第一开 关S1斩波，第二开关S2导通，且第一续流开关S3导通，第二续流开关S4关 断，以构建负向直流斩波电路，实现通过第一续流开关S3、第二续流二极管VD4 构成电流续流反向回路；所述驱动控制单元还适于根据时段通过控制第一开关 S1或第二开关S2斩波以实现所述输出电压调节。
可选的，所述第一开关S1、第二开关S2也同样并联有二极管(图中第一二 极管VD1，第二二极管VD2)，以起到保护第一、第二开关S2的作用。
如图2和图3所示(图中箭头表示电流方向)，具体的，所述输出滤波电路 内设有滤波电感用于存储能量；即当第二开关S2处于高频斩波斩波时，若第二 开关S2导通，则输出滤波电路中的滤波电感储存能量；若第二开关S2关断时， 则第二续流开关S4和第一续流二极管VD3提供了电流续流正向回路，同时滤波 电感将存储的能量释放，持续给负载供电，保证输出电流连续性。
如图4和图5所示(图中箭头表示电流方向)，具体的，当第一开关S1处 于高频斩波斩波时，若第一开关S1导通，则输出滤波电路中的滤波电感储存能 量；若第一开关S1关断时，则第一续流开关S3和第二续流二极管VD4提供了 电流续流反向回路，同时滤波电感将存储的能量释放，持续给负载供电，保证 输出电流连续性。
所述功率变换电路的输入端还设有输入滤波电路相连，即在功率变换电路 的输入端并联一电容C1，以实现滤除高频电流谐波以及电压谐波的效果，起到 了吸收市电中电压尖峰，并保护第一开关S1和第二开关S2和功率变换电路的 作用。
所述驱动控制单元包括：驱动模块和控制电路，所述驱动模块包括：电压 换向检测模块和由CPLD模块控制的驱动模块，其中所述电压换向检测模块适于 将市电电压信号转换为换向信号发送至CPLD模块；所述控制电路中的处理器模 块适于通过时钟信号发送时段控制信号至所述CPLD模块；所述CPLD模块适于 根据换向信号和时段控制信号通过驱动模块控制各开关通断。所述CPLD模块适 于根据换向信号和时段控制信号通过驱动模块控制各开关通断。
其中，所述换向信号包括控制第一、第二续流开关S4关断或导通的控制信 号，以及在正向直流斩波电路中控制第一开关S1导通和在负向直流斩波电路中 第二开关S2导通的控制信号；所述时段控制信号包括根据时段改变占空比的且 适于斩波控制的PWM信号。
可选的，所述处理器模块例如但不限于采用单片机，所述控制电路还包括： 与单片机相连的显示电路与按键电路和电压电流反馈电路，通过电压电流反馈 电路检测所述交流电功率调节器的输入电压电流和输出电流电压。通过按键电 路实现时段控制，通过显示电路以查看交流电功率调节器的输入、输出电流电 压。
所述输出滤波电路具体包括滤波电感L，输出电容C2，以及与该电容并联 的负载(路灯)，所述输出电容C2与负载并联后与滤波电感L串联。
实施例2
如图1至图5所示，在实施例1基础上，本发明还提供了所述交流电功率 调节器的工作方法。
具体的实现方式，所述交流电功率调节器通过输出滤波电路与负载相连， 所述交流电功率调节器包括：功率变换电路和适于采集输入市电周期的驱动控 制单元；其中所述驱动控制单元内设有时钟模块。
所述交流电功率调节器的工作方法包括：根据市电周期，所述驱动控制单 元通过功率变换电路控制电路换向，及根据时段控制功率变换电路的输出电压， 以实现分时调光控制。
所述功率变换电路包括：位于主回路的第一开关S1和第二开关S2，以及第 一续流开关S3和第二续流开关S4，所述第一、第二续流开关S4分别并联第一、 第二续流二极管VD4；所述电路换向，即在输入市电处于正半周时，所述驱动控 制单元适于控制第一开关S1导通，第二开关S2斩波控制，且第一续流开关S3 关断，第二续流开关S4导通，以构建正向直流斩波电路，实现通过第二续流开 关S4、第一续流二极管VD3构成电流续流正向回路；以及在输入市电处于负半 周时，所述驱动控制单元适于控制第一开关S1斩波控制，第二开关S2导通， 且第一续流开关S3导通，第二续流开关S4关断，以构建负向直流斩波电路， 实现通过第一续流开关S3、第二续流二极管VD4构成电流续流反向回路；所述 驱动控制单元还适于根据时段通过控制第一开关S1或第二开关S2斩波以实现 所述输出电压调节。
进一步，在所述正向直流斩波电路中，当第二开关S2处于高频斩波斩波时， 若第二开关S2导通，则输出滤波电路中的滤波电感储存能量；若第二开关S2 关断时，则构成了所述电流续流正向回路，同时滤波电感将存储的能量释放， 持续给负载供电，保证输出电流连续性。
在所述负向直流斩波电路中，当第一开关S1处于高频斩波斩波时，若第一 开关S1导通，则输出滤波电路中的滤波电感储存能量；若第一开关S1关断时， 则构成了所述电流续流反向回路，同时滤波电感将存储的能量释放，持续给负 载供电，保证输出电流连续性。
作为本实施例的一种优选的实施方式，所述驱动控制单元包括：驱动模块 和控制电路，其中所述驱动模块包括：电压换向检测模块和由CPLD模块控制的 驱动模块，所述电压换向检测模块用于将市电电压信号转换为换向信号发送至 CPLD模块；所述控制电路中的处理器模块适于通过时钟信号发送时段控制信号 至所述CPLD模块；所述CPLD模块适于根据换向信号和时段控制信号通过驱动 模块控制各开关通断。
实施例3
在实施例1基础上，本发明还提供了一种路灯，所述路灯的电路中安装所 述交流电功率调节器。
本发明的交流电功率调节器通过第一开关S1，第二开关S2，第一续流开关 S3，第二续流开关S4以及输出滤波电路相互搭配，可有效稳定输出电压(即输 出滤波电路的输入电压)，智能控制输出电压，实现路灯分时调光控制，可显著 提高系统可靠性以及稳定性，达到提高系统整体寿命的目的，最终达到稳定路 灯照明以及节约电力能源损耗的目的。
以上述依据本发明的理想实施例为启示，通过上述的说明内容，相关工作 人员完全可以在不偏离本项发明技术思想的范围内，进行多样的变更以及修改。 本项发明的技术性范围并不局限于说明书上的内容，必须要根据权利要求范围 来确定其技术性范围。