智能路灯的节能控制设计方案

　　摘要：智能路灯节能控制系统方案设计，介绍了智能路灯节能系统控制器的总体结构，并对每一部分的构成及功能做了简要介绍。
　　
　　关键词：智能；路灯节能；控制系统；方案；设计
　　
　　1智能路灯节能方案概述
　　智能照明调控装置采用微电脑控制系统，实时采集输出、输入电压信号与最佳照明电压比较，通过计算进行自动调节，从而保证输出最佳的照明系统工作电压，具有以下优点：
　　1.1优化电力质量，节约照明用电。针对电网电压偏高和波动等现象，调控装置可根据用户现场实际需求，实时在线调控输出最佳照明工作电压，并能将其稳定在士2%以内，有效提高电力质量，从而达到节电10%~40%的效果。并且可以根据用户实际的照明需求，调控装置还可通过程序进行多时段节能电压设置，从而满足用户不同光源、不同时间的需求，实现最佳照明状态和最大节电率。
　　1.2软启动、慢斜坡。影响电光源寿命的一个重要因素，是启动和运行时电流和电压对光源的冲击。为了有效的降低电流冲击和提高灯的寿命，在国外高档灯具产品中，要求灯具有软启动功能。智能调控装置能够实现灯具的软启动和慢斜坡控制过程。灯具在启动时，采用低压软启动，充分预热。该过程可减少40%的启动电流冲击，有效提高光源寿命。在调压、稳压的过程中，智能调控装置采用慢斜坡方式，让电压在设定时间内缓慢过渡，保证光源不受电压、电流波动的冲击，从而降低光源损坏，延长使用寿命。
　　1.3实时控压、控流。在电流波动很大的地方，如电气设备比较多的厂区，一分钟内的电流波动达到±15%；路灯后半夜的供电电压也会达到250V。智能调控装置高稳定的最佳照明电压，能够延长电光源寿命2~4倍，减少照明运行、维护成本30%~50%。
　　
　　2智能路灯节能控制系统结构设计
　　智能控制器信号流程图如图1所示。
　　
　　图1智能控制器信号流程图
　　
　　系统工作时通过设置在路面的光传感器检测路面光照状况，并送入智能控制器，智能控制器判断路灯照明系统是否需要起动。如果需要，则控制功率变换单元完成路灯系统的软起动。路灯系统起动后，设置在路面的噪声传感器检测路面交通的实时噪声状况，送入智能控制器控制功率变换器，改变路灯电压，从而达到动态节能的目的。
　　
　　路灯节能控制系统主要由可变电抗器、智能控制器等几部分组成。路灯节能系统结构框图如图2所示。
　　180-230V
　　
　　
　　 图2路灯节能系统结构框图
　　图2中，光和噪声信号送入智能控制器进行相应处理，智能控制器负责对检测信号做出处理给出控制信号控制可变电抗器，由可变电抗器触发晶闸管导通角调节路灯两侧电压，达到实时控制和节能的目的。
　　
　　功率变换单元由电力电子功率器件、触发控制器、信号检测与处理器等组成。通过对晶闸管控制角的调整来控制可变电抗变换器二次线圈电流的大小，进而使得路灯的端电压发生变化来改变路灯的照明亮度，它的基本工作原理如图4所示。
　　
　　图3功率变换单元工作原理图
　　图3中，触发装置收到来自于智能控制器的控制信号，触发板输出脉冲信号则使功率变换单元按要求改变晶闸管的导通情况。晶闸管的导通情况不同直接决定了可变电抗变换器二次线圈的电压或电流发生变化，由于电磁感应，使电抗器一次侧电抗值发生变化（即可变电抗变换器），进而改变路灯的输入电压，使路灯不仅可以实现软起动，也可以按要求进行自行调压控制其照度。
　　
　　2.2LED驱动电路设计
　　LED照明驱动电路主要包括驱动电路和过温度保护电路两部分。在驱动电路的设计中主要用到的是MAX5033芯片，该芯片可以提供高达500mA的输出电流。MAX5033D提供1.25~13.2V的可调电压。过温度保护电路用到的芯片是MBI1801。该芯片内部有温度感应器，可感应到芯片的温度。可通过R-EXT管脚自动调整输出电流，这样就可以改变LED上的电流，从而可以降低LED的温度，起到过温度保护的作用。基于以上这些优点，因此选用了以MAX5033和MBI1801为主的芯片来实现该驱动电路。
　　设计出的LED驱动电路图如图4所示，主要分为三大部分：电源电路，驱动电路和过温度保护电路。在电源电路中主要由变压器，整流桥两个模块组成；在驱动电路中主要由MAX5033模块和调压模块构成；过温度保护电路主要由MBI1801，热感应模块和LED三部分组成。
　　
　　图4LED驱动电路图
　　
　　
　　2.3智能控制器。智能控制器通过对采集信号的处理，输出实时需要的控制信号。与控制器相连的传感器有光学传感器和声学传感器两种，光线的明暗经过光学传感器转变成模拟信号，智能控制器通过对该信号的处理输出对路灯是否开启或关断的控制决策；而现场的声音情况通过声学传感器的采集和处理也得到相应的模拟信号，将此信号输入至智能控制器中，由智能控制器依据模糊控制算法来调整路灯的输入电压，将路灯的照度与实时街道上人车流量相对应，使其亮度效果达到最佳。
　　
　　总结
　　智能路灯节能控制系统方案设计，介绍了智能路灯节能系统控制器的总体结构，并对每一部分的构成及功能做了简要介绍。本系统的核心为智能控制器和可变电抗器两部分。智能控制器主要进行数据处理，对可变电抗器给予控制信号；可变电抗器通过改变一次侧电抗实现路灯调压。