基于LonWorks 控制網(wǎng)的路燈監(jiān)控系統(tǒng)

　　2. 2 電子鎮(zhèn)流器

　　如圖2 所示，路燈節(jié)點(diǎn)中的電子鎮(zhèn)流器部分采用普通的兩級(jí)拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)，前級(jí)PFC 電路加后級(jí)半橋逆變和諧振觸發(fā)電路， 并且通過(guò)中央處理器電路、采樣電路和調(diào)光電路收集鎮(zhèn)流器的狀態(tài)信息，并根據(jù)命令調(diào)光。

　　電子鎮(zhèn)流器有多種調(diào)光方式，調(diào)頻調(diào)光、調(diào)母線(xiàn)電壓調(diào)光、調(diào)占空比調(diào)光等。在大功率高壓鈉燈中，由于聲諧振的頻率點(diǎn)較少，所以選用比較簡(jiǎn)單的調(diào)頻方式。

　　以下分析頻率變化對(duì)輸出功率的影響。圖5 為電子鎮(zhèn)流器的諧振電路，為了減小波峰因子，工作頻率通常選在諧振頻率的4 ～ 6 倍，不考慮高次諧波通過(guò)LC 濾波后的分量，僅對(duì)該諧振電路進(jìn)行基波分析。

圖5 諧振電路

　　基波分量表達(dá)式:

其中: Vbus為PFC 電路輸出母線(xiàn)電壓； Rlamp為穩(wěn)定工作時(shí)燈的等效電阻；輸出電壓:

　　其中:

　　根據(jù)式(1)、(2) 可得輸出功率:

　　當(dāng)f > f0，隨著f 的增大，P0減小( 為了使開(kāi)關(guān)管工作于軟開(kāi)通狀態(tài)，工作頻率一般會(huì)選擇比f(wàn)0大)。

　　調(diào)頻調(diào)光電路如圖6 所示。ATMega8 的PB2 管腳( 計(jì)數(shù)器比較輸出管腳) 輸出PWM 波，通過(guò)光耦，濾除高頻分量后，得到基準(zhǔn)電壓Vref； 改變Vref，A 點(diǎn)電位改變，4 腳的輸出電流就改變，工作頻率隨之變化( L6574 的4 腳為恒定2V 電壓，通過(guò)改變4腳的輸出電流值改變頻率) ； 由式5 可知， 諧振電路的頻率改變， 輸出功率也隨之變化。所以改變ATMega8 輸出的PWM 的占空比， 就可以改變燈輸出功率，且占空比越大，輸出功率越低。

圖6 調(diào)頻調(diào)光電路

　　經(jīng)過(guò)實(shí)驗(yàn)測(cè)量，得到輸入功率—頻率變化曲線(xiàn)圖如圖7。由于輸入功率比較容易測(cè)量，所以用輸入功率的變化來(lái)近似表示輸出功率的變化。

　　如圖7 所示，滿(mǎn)載時(shí)，工作頻率為43 kHz，輸入功率為273W； 隨著頻率增加， 輸入功率近似線(xiàn)性減小， 當(dāng)頻率達(dá)到60kHz 時(shí)， 輸入功率約為100W。在很多路燈應(yīng)用場(chǎng)合，調(diào)節(jié)至半載功率已經(jīng)足夠； 而且高壓鈉燈在38 kHz ～ 100 kHz 頻率范圍內(nèi)，為聲諧振的安全區(qū)，可以實(shí)現(xiàn)安全調(diào)光。

圖7 功率—頻率曲線(xiàn)圖

　　3 實(shí)驗(yàn)結(jié)果

　　通過(guò)模擬現(xiàn)場(chǎng)情況，在1000 米的電力線(xiàn)上均勻掛上20 個(gè)路燈節(jié)點(diǎn)。實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明，各個(gè)路燈節(jié)點(diǎn)能夠可靠的完成上位機(jī)發(fā)出的指令，實(shí)現(xiàn)單點(diǎn)調(diào)光、多點(diǎn)調(diào)光和定時(shí)調(diào)光等，并且能夠準(zhǔn)確收集自身的狀態(tài)信息，顯示到電腦上。同時(shí)，i. Lon SmartSever在沒(méi)有上位機(jī)操作的情況下，可以通過(guò)特定的算法對(duì)各個(gè)路燈節(jié)點(diǎn)的輸出光通進(jìn)行調(diào)節(jié)， 達(dá)到預(yù)期效果。

　　4 結(jié)束語(yǔ)

　　隨著新的城市節(jié)能減排的要求的提出，道路照明系統(tǒng)的優(yōu)化管理也越來(lái)越受到關(guān)注，本文提出的基于LonWorks 控制網(wǎng)的路燈監(jiān)控系統(tǒng)， 選擇LonWorks 技術(shù)作為路燈監(jiān)控系統(tǒng)的控制平臺(tái)，實(shí)現(xiàn)了電腦終端對(duì)各個(gè)路燈節(jié)點(diǎn)的實(shí)時(shí)監(jiān)控； 并且能夠依據(jù)路燈所處的具體環(huán)境調(diào)節(jié)輸出光通，不但減少了大量的人力、物力和財(cái)力，而且實(shí)現(xiàn)了更加有效的照明。

　　本系統(tǒng)還可以方便地應(yīng)用到其他類(lèi)型的路燈照明系統(tǒng)中。隨著以LED 為主的第四代光源日趨成熟，很多路燈系統(tǒng)都已經(jīng)采用了LED 燈，而該系統(tǒng)只需將高壓鈉燈電子鎮(zhèn)流器換成帶數(shù)字接口的LED驅(qū)動(dòng)器就可以正常工作，同時(shí)監(jiān)控高壓鈉燈和LED燈節(jié)點(diǎn)。