基于ARM的路灯照明节电器的设计与实现

摘要

本文简单介绍了国内外城市照明节能技术的发展现状,并提出了现有城市路灯节能方式所存在的问题。其中包括:LED路灯所存在配光、光衰、散热等技术问题和难于推广的成本问题,以及国内较多使用的补偿变压器调压节能方式所存在的电压调档灭灯现象和影响灯具使用寿命的问题等。所以根据目前国内城市路灯照明大多采用气体放电灯的实际情况,提出了采用补偿变压器降压节能技术与高频IGBT斩波交流调压技术相结合的节能方案。该节能原理既具有补偿变压器简单、成熟、稳定、可靠性高的优点,又有高频IGBT斩波连续动态调压稳压、并且无谐波干扰的特点,可有效避免电压瞬间波动而造成的灭灯现象。由于采用的补偿变压器不是直接用来供电,而仅是起补偿作用,因此变压器的功率和体积较直接采用变压器调档节能方式大为缩小,可节省大量的铜材、铁芯等材料。而方案中高频电力电子斩控部分不在供电回路工作,其功率仅为额定功率的20％左右,对于防浪涌和过流冲击的要求大为降低,因此设备的稳定性和高可靠性得到了有效提高,同时其能实现节能设备的连续动态调压、稳压,避免了节能控制及环境电压变化对照明设备产生不利影响。文章对该节能原理在理论分析和软件仿真的基础上,通过利用带电流检测的非互补式控制方式的设计以及采用CPLD控制PWM时序产生电路的设计为基础开发了IGBT高频斩波交流调压控制模块和ARM智能调压控制器,从而进一步完成了基于ARM的路灯照明节电器整机的设计和制作工作并提出了设备保护的软硬件措施。论文的最后,通过照明节电器样机测试结果给出了结论,即基于ARM的路灯照明节电器硬件电路设计可靠,程序运行良好,工作性能稳定,输出波形理想,各项技术指标均满足设计要求。整个设计工作圆满完成了课题所提出的各项设计任务,达到了设备研制的目的。

目录

摘要

Abstract

引言

第一章 绪论

第一节 国内外现有城市照明节能技术发展现状

第二节 课题方案的选取与意义

第三节 本文的主要研究内容

第四节 课题的任务和设计原则

第二章 照明节能原理的研究与仿真设计

第一节 补偿变压器原理

第二节 IGBT高频斩波技术与原理

第三节 补偿变压器与高频IGBT斩波相结合的交流调压技术电路设计

第四节 节能原理仿真验证

第五节 小结

第三章 IGBT高频斩波交流调压控制模块设计

第一节 输入电压极性检测电路设计

第二节 CPLD时序分配电路设计

第三节 IGBT驱动电路设计

第四节 小结

第四章 ARM智能调压控制器设计

第一节 硬件设计

第二节 ARM软件设计

第三节 小结

第五章 照明节电器的设计

第一节 照明节电器的设计要求

第二节 照明节电器主回路设计

第三节 控制系统设计

第四节 IGBT模块的选择及安装固定

第五节 照明节电器的结构设计

第六节 照明节电器保护措施设计

第七节 小结

第六章 照明节电器的样机测试

第一节 样机试验波形记录

第二节 照明节电器样机测试记录

第三节 测试结论

第七章 总结与展望

参考文献

致谢