基于PWM的路燈節(jié)能裝置的設(shè)計(jì)

1 引言

　　隨著城市現(xiàn)代化建設(shè)步伐的加快，社會(huì)對(duì)城市道路照明及城市亮化工程的要求也更高，國(guó)家明確要求要把節(jié)約資源作為國(guó)家的基本的國(guó)策，節(jié)能已成為社會(huì)發(fā)展的主流。

　　本文設(shè)計(jì)了基于ATmega128處理器為核心搭建硬件平臺(tái)，設(shè)計(jì)了PWM斬波調(diào)壓電路，實(shí)現(xiàn)了對(duì)路燈電壓的合理調(diào)節(jié)。電壓自動(dòng)調(diào)節(jié)電路主要以PWM斬波技術(shù)為核心，設(shè)計(jì)實(shí)際電路，調(diào)試獲得成功，達(dá)到了降壓的目的。針對(duì)在該種降壓電路中開(kāi)關(guān)管的工作頻率較高，會(huì)產(chǎn)生高次諧波，為了抑制高次諧波，通過(guò)具體計(jì)算設(shè)計(jì)了濾波電路，并調(diào)試成功。

　　2 系統(tǒng)總體設(shè)計(jì)

　　如圖1所示：首先，是建立一個(gè)交流調(diào)壓系統(tǒng)，系統(tǒng)的被控對(duì)象為電網(wǎng)電壓，控制器通過(guò)交流斬波技術(shù)對(duì)電網(wǎng)電壓波形進(jìn)行斬波，達(dá)到調(diào)壓的效果，并且通過(guò)電壓采集電路對(duì)輸出電壓進(jìn)行采集，控制器得到電壓的采樣值并對(duì)其進(jìn)行分析，根據(jù)分析結(jié)果對(duì)被控對(duì)象進(jìn)行下一步的調(diào)節(jié)，直到輸出電壓達(dá)到理想的狀態(tài)；其次，通信接口的設(shè)計(jì)，RS-232串口通信功能傳輸數(shù)據(jù)的接口電路的設(shè)計(jì)，形成完整的通信功能；再次，對(duì)系統(tǒng)的通用性，交互性及人性化設(shè)計(jì)，通過(guò)鍵盤接口對(duì)系統(tǒng)參數(shù)進(jìn)行設(shè)定，并且通過(guò)液晶顯示模塊顯示操作要求和數(shù)據(jù)。

　　3 系統(tǒng)硬件電路的設(shè)計(jì)

　　3.1 脈寬調(diào)制降壓設(shè)計(jì)思路

　　本方法主要通過(guò)控制開(kāi)關(guān)的頻率以使輸出電壓的有效值降低達(dá)到降壓的目的，PWM的頻率在180KHz—200KHz，可以無(wú)級(jí)調(diào)整，輸出電壓波形為標(biāo)準(zhǔn)的正弦波，但需要濾波。

圖2 脈寬調(diào)制降壓原理圖

　　如圖2所示電路，由二極管D1、D2、D3、D4組成的橋式整流電路中，由于二極管的單向?qū)щ娦?，可以判斷A點(diǎn)的電壓始終高于B點(diǎn)的電壓。在A、B之間接三極管，利用三極管的開(kāi)關(guān)特性對(duì)橋式電路的輸出進(jìn)行控制，這就是所謂的脈寬調(diào)制原理。當(dāng)控制電壓為一系列幅值相等而寬度不相等的脈沖，并且按照一定的規(guī)則對(duì)各脈沖寬度進(jìn)行調(diào)制，便可以得到相應(yīng)的輸出電壓。此時(shí)電路輸出的波形為被高頻脈沖切割后的電壓波形，為了得到標(biāo)準(zhǔn)的正弦波，并且減小高頻分量對(duì)電源質(zhì)量的影響，分別在電路的輸入和輸出端串聯(lián)一個(gè)電抗器進(jìn)行平波。綜上所述，便得到了利用脈寬調(diào)制原理，通過(guò)控制整流電路來(lái)改變輸出電壓的電路。通過(guò)該電路后產(chǎn)生的波形雖然有諧波，需要濾波，但是其成本相對(duì)來(lái)講較低，并且輸出的是標(biāo)準(zhǔn)的正諧波。