專利名稱：能效型智能鎮(zhèn)流器的制作方法
技術領域：
本發(fā)明屬于照明節(jié)能技術領域，特別涉及高壓氣體放電燈的變功率鎮(zhèn)流器。
背景技術：
緑色照明是在保證或提高照明質量的前提下節(jié)約用電，緑色照明工程的節(jié)能，不只是提高光源的效率，同時還要對照明系 統(tǒng)中的每ー個環(huán)節(jié)進行節(jié)能控制，減少對不可再生資源的消耗和大氣的污染?，F(xiàn)有的不少高壓氣體放電燈HID照明場合，傳統(tǒng)的鎮(zhèn)流器在整個照明時間段都是額定功率狀態(tài)下運行的，沒有變功率狀態(tài)，這樣會造成電能的浪費。電カ系統(tǒng)的供電和使用往往出現(xiàn)倒置的情況，當用電處于高峰期時，系統(tǒng)電壓比較低，此時照明就不需要節(jié)能；當用電處于低峰期時，系統(tǒng)電壓比較高，普遍達到240伏以上，這時的照明就需要節(jié)能，節(jié)出高于額定電壓部分的電能，這樣即保證了照明在額定的照度下運行外，還有利于保護燈具(因為過高的電壓會縮短光源的壽命)。另ー方面，在后半夜，車輛、行人很少，公共場合的照明不必要運行在額定功率狀態(tài)，可以適當?shù)亟档驼斩?，以?jié)省電能。有一種公開的實用新型《HID燈用變功率節(jié)能電感鎮(zhèn)流器》(專利號ZL200620067394. 3)，該實用新型提供ー種HID燈用變功率節(jié)能型電感鎮(zhèn)流器，包括有電感鎮(zhèn)流器、智能化控制系統(tǒng)和電子觸發(fā)器，其中電感鎮(zhèn)流器的副線圈B與電源火線端連接，主線圈A通過開關K與電源火線端連接，電子觸發(fā)器與電感鎮(zhèn)流器串聯(lián)，燈泡與電感鎮(zhèn)流器也串聯(lián)，電容C與電感鎮(zhèn)流器并聯(lián)。在正常工作條件下，開關K處于閉合狀態(tài)，電流只通過主繞組A，在電子觸發(fā)器的作用下將燈點燃，此時燈泡處于額定功率工作狀態(tài)；當開關K斷開時,此時電流流過主繞組A和副繞組B，由于電感量的增加，線路電流減少，燈泡處于降功率工作狀態(tài)。該實用新型只能變一次功率，也就是兩級調節(jié)，兩級調節(jié)的節(jié)能空間不大；此外兩級調節(jié)變功率，瞬間功率變化太大，會引起熄燈。

發(fā)明內容
本發(fā)明的目的是為了克服上述的問題，提供一種能效型智能鎮(zhèn)流器，本發(fā)明結構簡單可靠，成本低，具有高效節(jié)能的特點，且可實現(xiàn)三級調節(jié)。本發(fā)明為了達到上述目的提供的技術方案是一種能效型智能鎮(zhèn)流器，其特征在于包括鎮(zhèn)流器模塊和單片機控制模塊；所述鎮(zhèn)流器模塊由兩個耦合電感LI，L2和四個開關K1、K2、K3、K4組成，該四個開關和電感的連接關系是K1、LI、Κ2、L2依次串聯(lián)(Kl的b端和LI的第一端11連接，LI的第二端12接K2的c端，K2的d端接L2的第一端21)，第ー開關Kl的a端是輸入端IN，第二耦合電感L2的第二端22是輸出端0UT，第四開關K4并聯(lián)在第一耦合電感LI的第二端12和第一開關Kl的a端；第三開關K3并聯(lián)在第一耦合電感LI的第一端11和第二稱合電感L2的第一端21,并且第一稱合電感LI的第一端11和第ニ耦合電感L2的第一端21是同名端。所述單片機控制模塊的I/O ロ連接鎮(zhèn)流器模塊中四個開關的控制端，單片機控制模塊根據(jù)其中嵌入的控制程序來控制鎮(zhèn)流器模塊的四個開關Kl、K2、K3、K4的通斷邏輯狀態(tài)，智能地控制鎮(zhèn)流器模塊的工作狀態(tài)。所述的第一開關、第三開關和第四開關K1、K3、K4可采用繼電器或IGBT。所述第二開關Κ2可由兩個IGBTl和IGBT2、兩個快速恢復ニ極管Dl和D2、繼電器組成的復合開關；其中第一 IGBTl的發(fā)射極和第二 IGBT2的發(fā)射極接在一點，第快速恢復ニ極管Dl反并接在第一 IGBTl的集電極和發(fā)射極之間，第二快速恢復ニ極管D2反向井接在第二 IGBT2的集電極和發(fā)射極之間，繼電器并聯(lián)在兩個IGBT的集電極上，第一 IGBTl的集電極是復合開關Κ2的C端，第二 IGBT2的集電極是復合開關Κ2的D端。本發(fā)明采用上述方案后的有益效果(I)實現(xiàn)了三級調節(jié)功率，使得功率精細變化，變功率吋，不會熄燈。(2)實現(xiàn)智能地變功率節(jié)能，單片機控制模塊依據(jù)嵌入其內的控制程序，實現(xiàn)因地 制宜節(jié)能、情景照明。(3)節(jié)能情況控制更加靈活，節(jié)能空間増大。(4)保護照明燈具。


圖I是本發(fā)明鎮(zhèn)流器的電路結構原理圖。圖2是本發(fā)明鎮(zhèn)流器和電源、燈具連接示意圖。圖3是本發(fā)明鎮(zhèn)流器模塊的Κ2開關的實施例結構示意圖。
具體實施例方式參閱圖I所示，本發(fā)明包括鎮(zhèn)流器模塊和單片機控制模塊；鎮(zhèn)流器模塊由兩個耦合電感L1、L2和四個開關K1、K2、K3、K4組成;Κ1、LI、Κ2、L2依次串聯(lián)(Kl的b端和LI的第一端11連接，LI的第二端12接K2的c端，K2的d端接L2的第一端21)，Kl的a端是輸入端IN，L2的第二端22是輸出端OUT，K4并接在LI的第二端12和Kl的a端；K3并接在LI的第一端11和L2的第一端21,并且LI的第一端11和L2的第一端21是同名端；單片機控制模塊的I/O ロ連接鎮(zhèn)流器模塊中開關的控制端，單片機控制模塊控制鎮(zhèn)流器模塊中四個開關的通斷邏輯狀態(tài)，從而改變鎮(zhèn)流器模塊阻抗，實現(xiàn)功率調節(jié)。本發(fā)明提供的能效型智能鎮(zhèn)流器，結合圖2說明其工作原理和單片機控制模塊控制過程如下(設電感LI的電感量是L1, L2的是L2, LI和L2互感是Μ)220伏的交流電AC通過輸入端IN接入到鎮(zhèn)流器，經鎮(zhèn)流器輸出端OUT接到燈具上，鎮(zhèn)流器和燈串聯(lián)。開始通電，單片機控制模塊控制鎮(zhèn)流器處在ー級調檔(即存儲在控制程序中的時間功率曲線表中設置的第一預設條件，燈處于100%功率狀態(tài)，即ー級調節(jié)功率)處；即單片機控制模塊控制Κ1、Κ2斷開，Κ3、Κ4閉合，此時電感LI和L2是反串聯(lián)，鎮(zhèn)流器的等效電感是Ι^+ 2-2Μ，則燈運行在額定功率狀態(tài)。當單片機控制模塊檢測到滿足第二預設條件(表中第一次節(jié)能的狀態(tài)與該狀態(tài)對應的時間)，則控制鎮(zhèn)流器處在ニ級調檔(燈處于節(jié)能狀態(tài)，例如燈處于70%功率狀態(tài)，該功率狀態(tài)也可根據(jù)用戶方的需求來設定，即ニ級調節(jié)功率)處，也就是第一次變功率節(jié)能吋，并且檢測到LI的12端處電流Itl過零點吋，即單片機控制模塊控制Κ2閉合，Κ3斷開，并且是先閉合K2，再斷開K3 ;K1繼續(xù)保持斷開狀態(tài)，Κ4繼續(xù)保持閉合狀態(tài)，此時鎮(zhèn)流器的等效電感是L2,只要L1小于2Μ，則ニ級調檔處的等效電感大于ー級調檔處的等效電感，線路電流減少，燈運行在節(jié)能狀態(tài)。當單片機控制模塊檢查到滿足第三預設條件(表中第二次節(jié)能的狀態(tài)與該狀態(tài)對應的時間)，控制鎮(zhèn)流器處在三級調檔(燈處于低能耗狀態(tài)，例如燈處于40%功率狀態(tài)，該功率狀態(tài)也可根據(jù)用戶方的需求來設定，即三級調節(jié)功率)處，也就是第二次變功率節(jié)能吋，即單片機控制Kl閉合，Κ4斷開，并且是先合Kl，然后斷開Κ4，Κ2繼續(xù)保持閉合狀態(tài)，Κ3繼續(xù)保持斷開狀態(tài)；此時鎮(zhèn)流器的等效電感是^+ 2+2Μ，等效電感比ニ級調檔處增大，線路電流進一歩減少，燈運行在進ー步降功率狀態(tài)。在該狀態(tài)下的四個開關的通斷邏輯狀態(tài)ー直持續(xù)到燈斷開電源退出運行(燈退出運行后，四個開關自然恢復到初始的斷開狀態(tài))。上述單片機控制模塊的控制流程由本領域的編程人員根據(jù)常規(guī)技術編制而成，并預先嵌入單片機控制模塊中即可。本發(fā)明的各元器件的具體實施方式
分別說明如下 電感量L1.L2和互感M的大小的設計依據(jù)燈具的功率和節(jié)能率決定，要保證燈具的正常啟動和正常的工作。例如燈具的功率是400瓦時，鎮(zhèn)流器的電感量是124. 2mH ;當運行在250瓦時，鎮(zhèn)流器的電感量是191. ImH ;當運行在150瓦時，鎮(zhèn)流器電感量是315. 3mH開關ΚΙ、K3、K4均采用常規(guī)繼電器或IGBT，本實施例中采用常規(guī)繼電器，型號是HF3FF-24V-1ZS。所述開關K2采用兩個IGBTl和IGBT2、快速恢復ニ極管Dl、D2及繼電器組成的復合開關，其結構如圖3所示，IGBTl的發(fā)射極和IGBT2的發(fā)射極接在一點，快速恢復ニ極管Dl反并接在IGBTl的集電極和發(fā)射極之間，快速恢復ニ極管D2反向并接在IGBT2的集電極和發(fā)射極之間，繼電器并聯(lián)在兩個IGBT的集電極上，IGBTl的集電極是復合開關的C端，IGBT2的集電極是復合開關的D端，該復合開關采用IGBT1、IGBT2、快速恢復ニ極管D1、D2及繼電器均為常規(guī)產品，本例中采用的IGBT是IKW15N120T2，IKW15N120T2中包含了快速恢復ニ極管，繼電器是HF3FF-24V-1ZS。本發(fā)明開關K2實施例的閉合的具體過程如下總體而言是先閉合IGBT，再閉合繼電器。具體的情況是如果檢測到LI的12端處電流Itl是從負半周到正半周過零點時，把IGBTl開通，如果檢測到LI的12端處電流Itl是從正半周到負半周過零點時，把IGBT2開通；等IGBTl或IGBT2開通充分(IGBT的集電極和發(fā)射極之間的電壓小于3伏)后，使整個電路開通充分，再控制繼電器開關閉合。本發(fā)明的單片機控制模塊預先嵌入控制程序，用來控制四個開關K1、K2、K3、K4的通斷邏輯狀態(tài)。本例中單片機采用STM8S207R6。本發(fā)明的燈的功率與運行時間曲線表的實施例(該表用于道路照明的高壓氣體放電燈HID)如表I所示表I
權利要求
1.一種能效型智能鎮(zhèn)流器，其特征在于包括鎮(zhèn)流器模塊和單片機控制模塊；所述鎮(zhèn)流器模塊由兩個耦合電感LI，L2和四個開關K1、K2、K3、K4組成，該四個開關和電感的連接關系是K1、L1、K2、L2依次串聯(lián)，第一開關Kl的a端是輸入端IN，第二耦合電感L2的第二端22是輸出端OUT,第四開關K4并聯(lián)在第一I禹合電感LI的第二端12和第一開關Kl的a端；第三開關K3并聯(lián)在第一耦合電感LI的第一端11和第二耦合電感L2的第一端21，并且第一稱合電感LI的第一端11和第二稱合電感L2的第一端21是同名端； 所述單片機控制模塊的I/O ロ連接鎮(zhèn)流器模塊中四個開關的控制端，單片機控制模塊根據(jù)其中嵌入的控制程序來控制鎮(zhèn)流器模塊的四個開關K1、K2、K3、K4的通斷邏輯狀態(tài)，控制鎮(zhèn)流器模塊的工作狀態(tài)。
2.根據(jù)權利要求I所述的鎮(zhèn)流器模塊，其特征在于，所述第二開關Κ2由兩個IGBTl和IGBT2、兩個快速恢復ニ極管Dl和D2、繼電器組成的復合開關；其中第一 IGBTl的發(fā)射極和第二 IGBT2的發(fā)射極接在一點，第一快速恢復ニ極管Dl反并接在第一 IGBTl的集電極和發(fā)射極之間，第二快速恢復ニ極管D2反向井接在第二 IGBT2的集電極和發(fā)射極之間，繼電器并聯(lián)在兩個IGBT的集電極上，第一 IGBTl的集電極是復合開關Κ2的C端，第二 IGBT2的集電極是復合開關Κ2的D端。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種能效型智能鎮(zhèn)流器，屬于照明節(jié)能技術領域。該能效型智能鎮(zhèn)流器包括鎮(zhèn)流器模塊和單片機控制模塊；鎮(zhèn)流器模塊由耦合電感L1和L2、開關K1、K2、K3、K4組成。K1、L1、K2、L2依次串聯(lián)(K1的b端和L1的11端連接，L1的12端接K2的c端，K2的d端接L2的21)，K4并聯(lián)在L1的12端和K1的a端；K3并聯(lián)在L1的11端和L2的21端，并且L1的11端和L2的21端是同名端。所述的單片機控制模塊根據(jù)嵌入的程序來控制四個開關的通斷邏輯狀態(tài)，智能地控制鎮(zhèn)流器模塊的工作狀態(tài)。本發(fā)明結構簡單可靠，成本低，具有高效節(jié)能的特點。
文檔編號H05B41/14GK102695345SQ20121017926
公開日2012年9月26日 申請日期2012年6月1日 優(yōu)先權日2012年6月1日
發(fā)明者雷錫社 申請人:雷錫社