基于积木式结构的路灯控制系统

论文摘要

高压钠灯是利用高压钠蒸气放电,使用时发出金白色光,其辐射光的波长集中在人眼感受较灵敏的范围内,它具有发光效率高、耗电少、寿命长、紫外辐射少,透雾能力强和不诱虫等优点。这些优点使其在照明领域里占有十分重要的位置。广泛应用于道路、高速公路、机场、码头、车站、广场等。随着我国绿色照明和节能工程的实施,对电子设备的THD、EMI和节能要求越来越高,因此开发一种EMI干扰小、效率高、多功能、经久耐用且经济实用的照明控制系统势在必行。本文在分析现有的路灯管理系统的基础上,提出了一种基于积木式结构的路灯控制系统。主要分为中央控制室,主机和分机部分,采用单片机控制,根据编号管理组内每个灯的工作状态,实现远程群控和自动调光控制等功能。将计算机技术应用到高性能电子镇流器设计中去。中央控制室和主机之间通过现有的移动通信网络实现双向通信,主机与分机采用电力线载波方式,实现主机与分机之间的双向通信。主机中,采用集中供电方式,主电源设计了两种方案,一种是基于三相电供电方案,另一种是基于芯片FAN7527B设计一台大功率APFC方式的两相电供电方案。这样一台AC-DC变换器替代了100个电子镇流器的AC-DC变换器,只存在一个工作频率,减少了EMI干扰。同时,由于输送的公用电能是直流600V,因此输送线上无交流压降,输送电压的提高有利于降低输送电流,从而减少线路的欧姆损耗,提高功率因数,实现绿色照明系统。分机中,设计了电子镇流器的逆变部分,本文提出了一种基于芯片KA3525和NCP5181混合驱动模式的开关电源设计方法,通过单片机和KA3525芯片来实现恒功率控制钠灯,并通过PWM方式的变幅调制来消除声共振现象。因此基于积木式路灯控制系统中的节能系统和中央自动化监控系统的启用将为城市的绿色照明建设和管理构筑起一个新的平台。

论文目录

• 摘要
• Abstract
• 第1章 绪论
• 1.1 课题背景
• 1.2 现有的路灯系统以及存在的问题
• 1.3 研究意义
• 1.4 研究内容
• 第2章 相关理论和技术
• 2.1 钠灯启动方式的研究
• 2.1.1 HPS灯启动的特性和要求
• 2.1.2 高压钠灯等HID灯对电子镇流器的要求
• 2.2 高压钠灯电子镇流器工作原理
• 2.3 APFC的原理
• 2.3.1 功率因素数定义
• 2.3.2 电子镇流器的无源、有源功率因数校正技术
• 2.4 本章小结
• 第3章 集中供电方式的主机设计
• 3.1 整体系统论述
• 3.2 系统基本结构
• 3.2.1 中央控制器部分
• 3.2.2 主机部分
• 3.2.3 分机部分
• 3.3 主电源的设计
• 3.3.1 380V三相交流电主电源
• 3.3.2 基于FAN7527B的Boost APFC主电源
• 3.4 实验结果波形
• 3.5 主机系统通信
• 3.5.1 电力线载波技术
• 3.5.2 电力线载波通信系统硬件组成
• 3.5.3 主机通信系统硬件设计原理
• 3.6 本章小结
• 第4章 分机设计
• 4.1 分机电源电路
• 4.2 基于KA3525电子镇流器设计
• 4.2.1 基于KA3525脉冲发生器的HPS启动电路
• 4.2.2 HPS的恒功率控制
• 4.2.3 基于单片机和KA3525的变幅声共振抑制
• 4.3 分机系统通信
• 4.3.1 分机通信设计
• 4.3.2 通信协议
• 4.4 本章小结
• 第5章 系统软件设计
• 5.1 系统软件设计流程图
• 5.1.1 中央控制器设计流程图
• 5.1.2 主机流程图
• 5.1.3 分机流程图
• 5.1.4 系统通信流程图
• 5.2 本章小结
• 结论
• 参考文献
• 附录A 系统的主机电路图
• 附录B 系统的分机电路图
• 攻读硕士学位期间发表的学术论文
• 致谢