绿色照明与智能照明节能控制系统.docx

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1、绿色照明与智能照明节能控制系统据统计，我国照明用电占全国总发电量的12左右，这是一个不小的比例。来自中国照明学会的报道说明，2001年我国总发电量为143325亿kWh，年照明耗电达l43325l7199亿kWh，相当于三峡水力发电工程年发电才能840亿kWh的2倍左右，2004年总发电量为2l870亿kW-h，照明耗电约占当年发电量的10，约为2187亿kW-h，相当于三峡水力发电工程年发电才能的近3倍。城市公共照明在我国照明耗电中约占30的比例，每年开支高达数百亿元。在市政开支比拟紧张的今天，国内绝大局部城市和地区仍然采用一些国家在20世纪70年代就抛弃了的路灯隔盏关灯的省钱方法，其中的弊

2、病不言而喻不仅导致路面照度分布不均匀，给治安及交通平安埋下了隐患，而且不能防止后半夜电网电压的升高对路灯寿命的减损，这不是真正意义上的绿色照明与节能。2绿色照明的根本要求1光源的发光效率高主要包括：高压钠灯、金属卤化物灯、节能荧光灯等气体放电灯以及LED新光源。2不能对电网造成谐波污染排除了晶闸管移相降压节能的可行性，排除了谐波含量超出5的电子镇流器或者节能产品使用的可行性。3节能化对于HID灯，一是进步功率因数、降低镇流器损耗；二是对光源进展大范围调光，不仅可以大范围大比例节能，而且有利于公道地使用光源、保护视力、保护照明产品和灯具。4没有光污染。5灯具分布与灯具功率的优化设计。3HID灯照

3、明节能原理目前广泛使用的高压钠灯发光的最高效率与供应灯具的电压有着亲密的关系。该电压与很多因素有关，且随着环境温度的不同而不同，最低可达175185v。因此，HID灯的节能原理就是通过降低灯具的工作电压，在不影响视觉照度的前提下，让灯具尽可能地靠近最高发光效率点工作。4HID灯对节能产品的要求HID灯的绿色照明理论指出，在一般的城市路灯夜间背景亮度条件下，采用降低电压的方法可以有效地降低眩光的强度，可以有效地进步照明质量，改善城市交通条件，而且可以大量地节约能源和几倍地延长灯具使用寿命。美国照明科技协会的试验报告显示：灯具电压超压10时，灯具寿命降低一半，电压越高，灯具寿命越短，灯具电压为额定

4、电压的90时，灯具寿命进步一倍，此时与过压10相比寿命延长4倍。而且照度值与额定状态相比仅衰减7，人眼很难发觉到。最高光效的理论说明高压钠灯发光的最高效率发生在灯具电压为175200V最正确电压。因此HID灯节能产品必须能提供和保持灯具的最正确电压，这就是HID灯对节能产品的要求。它包括两层含义：一是输出电压要能到达相对较低的灯具最正确电压确保HID灯不熄灭；二是在最正确电压值附近可以稳压工作，不随电网电压或者负载的变化而变化。5HID灯节能产品的主要技术要素我们知道，HID灯节能原理的本质性内容是降压与稳压，对于道路照明中使用的高压钠灯在供电电压低于200V时就难以触发点亮，接近老化的HID

5、灯，可能需要到达220V或者更高的电压才能触发点亮，HID灯对电流和电压的切断特别敏感，几毫秒的连续就可能引起灯管电弧的不稳和熄灭某些灯熄灭后要冷却几分钟后才能再次点亮。因此，HID灯节能产品的主要技术要素如下。1具有较宽范围的降压与稳压功能。2在降压或者稳压经过中，保持电流连续、无冲击、无过压，确保HID灯不熄灭、不重启、不损伤HID灯。此为HID灯节能产品的关键技术，采用有触点装置如继电器、接触器进展电压档位切换的难以实现此关键技术。3能适应不同类型的HID灯或者混合的HID灯负载。4能适应小同的环境、不同的道路类型、不同的时间或者不同人员对照明的参数的不同要求。6当前HID灯节能产品存在

6、的主要问题及分析目前，HID灯照明节能产品中的可控硅相控降压节能产品，因对电网造成谐波污染逐步趋于淘汰，电磁变压器或者电感器降压节能产品是当前的主导产品。当前多数电磁类照明节能产品的主要问题大致如下。1不能知足HID灯对节能产品的要求对于单灯控制采用串电感降压进展节能，控制电路简单是其优点，但由于电感降压太少或者降压过多，难以集中控制道路的照度。假如增加电感的抽头数目并采取稳压控制电路，必然增加电路的复杂程度和本钱，并降低产品的可靠件；对于集中控制的，多数采用自耦变压器调整电压，难以根据输入电压的变化在带HID灯负载时动态进展档位切换，在供电质量较差时切换档位轻易烧坏无触点开关或导致HID灿熄

7、灭，也有因此而烧坏路灯的，因此一些产品只能是固定档位输出，或者通过手动换档，有的固然使用了智能芯片，但也只是在开机时检测电压自动切换档位，而在通电带HID灯负载期间不能进展档位切换或者不能进展高可靠的档位切换。2节能率较低些产品的最大节能率只有1020，其根本原因是产品关键技术没有过关，不能带HID灯动态切换，电压变化范围小，难以到达灯具的最正确电压，节能率小可能高。节能率是衡量节能产品的项主要技术指标，既不能太高，又不能太低，设计时应考虑到一个适当的数值上。3HID灯轻易熄灭假如在电压档位变化时导致HID灯电流不连续，轻易导致HID灯熄灭并重启，甚至有可能产生瞬时过电压，假如档位切换后的输出

8、电压较低，便会导致HID灯熄灭，并且不能在低电压下重新点亮。4HID灯轻易损坏、从理论及大量的试验和报道可以看到，使用节能产品后HID灯的使用寿命应该明显增加。但假如在电压档位变化时导致HID灯熄灭并重启，将加速HID灯老化、缩短使用寿命。5产品自身不可靠主要原因是产品关键技术没有过关，从理论上讲，在感性负载下，只要无触点器件质量过关，只要关键技术过关，无触点产品的寿命肯定比有触点产品的寿命长很多。假如采用有触点产品或者关键技术未过关的无触点产品，对复杂多变的电网干扰信号不能进展准确地检测与判定，就会导致产品的可靠性较差。7智能照明节能控制系统剖析江苏省泰州市前进机电制造有限公司消费的RZM5

9、系列智能照明节能控制系统是比拟理想的智能照明节能控制系统，符合绿色照明的要求，是中国节能协会推荐的产品。该产品已获得国家专利，下面对该系统介绍如下。71系统构造智能照明节能控制系统由采用天文算法的经纬度开关灯控制器、单相或者三相自耦变压器无触点稳压调压单元、含经纬度参数的微电脑路灯控制器软件、照明节能控制柜调压系统参数设置与监控软件组成。单相或者三相调压单元能与开关灯控制器进展通讯，系统对外的通讯接口来自开关灯控制器的通讯接口，计算机通过该接口既能与开关灯控制器通讯，也能与各相的调压单元通讯，以便可以对系统的全部工作参数和保护参数进展修改和监控。在计算机端，通过含经纬度参数的微电脑路灯控制器软

10、件可以监控与修改开关灯控制器的参数，也可以读取各相调压单元的工作状态；通过照叫节能控制柜调压系统参数设置与监控软件可以监控或者修改各相调压单元的工作参数或者保护参数。经纬度开关灯控制器直接根据天文算法计算天亮天黑的时间控制开关路灯，此外，还具有光控、通过有线网络、GPRS或者CDMA无线网络远程控制路灯开关的功能；可以实现多个回路的独立控制：可以通过计算机方便地查看或者更改相关的参数；可以通过网络宴现远程控制或者集中监控。单相或者三相自耦变压器无触点稳压调压单元解决了当前电磁技术中多灯集中控制不能带高强度气体放电灯高可靠动态切换的技术难题，可以确保HID灯在电压档位切换时不熄灭，并进步最大节能

11、率，充分延长灯具的使用寿命。同时根据照明节能的各种特殊情况，充分发挥智能产品的作用，各种工作参数均可以通过电脑串口或者网络远程方便地查看或者重新设定，以适应任何地方不同的环境或者不同人员的详细需求。72技术原理721经纬度开关灯控制器的电路原理框图ALIGN=CENTER采用天文算法的经纬度开关灯控制器的电路原理框图如图1所示。/ALIGN722采用天文算法的经纬度开关灯控制器的控制方式控制器内设置实时时钟集成电路，运行的日期及时间与当前实际的时间一致；利用高性能单片机作为控制器用户可将控制器配置为按天亮天黑时间自动调整的方式。或者配置为天天以固定时间开关灯的方式。此外，还可以进展光控、人工控

12、制、网络控制开关灯，这些开灯信号以或者的关系确定最终的开灯信号，此信号通过驱动电路控制继电器或者无触点开关接通或者断开路灯的供电同路，进而完成路灯的多功能开关灯智能控制。当路灯开启后，假如需要临时关闭可以在控制器上通过开关或者远程发送指令强迫关闭开启的路灯。装置内部设置多个回路的开关灯控制，每个回路可设置两次开关灯时间，因此可以组合成整夜灯控制、半夜灯控制、天天两次独立控制的照明方案。每个回路的功能一样，因此可以控制多个回路的路灯。开关灯控制器采用的天文算法基于开普勒的行星运动三定律和牛顿的万有引力定律，而不是普通的近似算法，近似算法的计算误差较大，有时相差达10min以上。经过实测，该产品的

13、计算误差在100年之内不超过3s。723稳压调压单元的电路原理框图稳压调压单儿的电路原理框图见圈2。724稳压调压单元的技术原理单片机对真有效值线性采样电路模块检测到的照明负载的当时电压和电流与设定的电压l乜流值进展比拟，确定当前电压或者电流是正常还是异常，假设属于正常，那么计算出当前电压应处的档位，并在零点处给出相应档位的触发信号，经电气隔离与放大，驱动无触点开关切换到规定的档位。同时，单片机还对内部的温度进展测量与计算，并与设定的温度保护值进展比拟，假设电压、电流、温度等参数异常，那么单片机发出相应的故障指示信号、报警，自动切断输出或者将输出旁路，存加电的情况下，各种工作参数可以通过通讯接

14、口远程查看或者重新设定。7.3产品特点RZM5节能产品系列以新型高速微处理器为核心，不断对电压、电流等参数进展取样，并通过无触点开关高可靠地动态调整输山电压，产品集成了自动开关灯控制、人工旁路控制、自动旁路控制、快速测试控制、电压校调控制、状态指示控制、自动延时节能定时器等，具有如下特点：1高效节能RZM5系列产品节能率高达2050。2自动开关灯根据不同地点的经纬度，根据地球自转与公转的变化规律，利用天文算法自动准确计算当地的天亮天黑时间，自动修正天天的开灯与关灯时间，防止了靠人工修正和开关灯控制的费事。3集成的GPS测量软件，通过GPS接口，可以读出当地的经纬度，时间等参数。4可以向电脑输出

15、任何连续假设干天的丌关灯时间，让治理人员对开关灯时间做到心中有数。5采用双重智能节能控制技术，既可以通过方便的节能档位设定来控制节能程度，又可以保证在市电电压大幅度波动情况下相对稳定照度。6小含相控调节电路，因此不产生高次谐波，并有助于抑制电网巾的高次谐波，属丁典型的环保型节能产品。7有效延长灯具使用寿命2倍以上，大大地降低维护费用，减少维修工作量。8强电控制采州无触点切换，通过独特的算法保证切换准确、快速、可靠、无任何电压或者电流冲击，使产品的寿命和可靠性人人地进步，解决，有触点切换以及某些产品在切换时引起的大电流冲击和瞬时过电压或者灯熄灭的现象，使产品的寿命和可靠性大大地进步。9具有自动保

16、护和旁路自动识别功能。10每相独立调节，允许100不平衡负载。11随时监控每相工作状态，及时采取保护动作或者自动旁路，大大进步了产品的可靠性和平安性。12可根据各地点对照度的实际需要灵敏方便地设置各种工作参数。13能在不断电的情况下带负荷调整各种电压、电流和时间等工作参数。14可以方便地进展远程控制、集中控制，町以远程配置设备的工作参数。15可通过面板上手动旁路开关控制系统旁路工作。16各相具有声光告警指示，便于快速维修。17适用所有的气体放电灯：高压汞灯、金属卤化灯、高压钠灯、日光灯等。18控制系统能与路灯变压器配合使用，只需在路灯变压器上增加几个抽头。8智能照明节能控制系统的应用案例泰州市

17、前进机电制造有限公司针对HID灯消费的RZM5系列集中控制式智能照明节能控制系统含有天文算法的多功能开关灯控制器，采用自耦变压器及无触点开关技术进展降压与稳压具有较宽范围的降压与稳压功能，在档位切换或者稳压经过中，可以从一个稳态立即过渡到另一稳态，无瞬间过压或者电压振荡现象，电流连续且无冲击，可以确保HID灯不熄灭、不重启，能自动适应不同类型的HID灯或者混合的HID灯负载，并且各种参数均可由用户自已修改或者查看通过串口或者有线网络、无线网络，完全知足HID灯对节能产品的要求。其产品已在多个城市中使用，最早在江苏泰州市道路照明以及居民小区照明中使用的已经有1年多，历经风霜雨雪，未出现任何问题，从天天的电表读数可以看出，在不改变原来的半夜灯和整夜灯全夜灯工作方式的前提下，与未使用节能控制柜相比，平均节电率达38.5%，假设全部采用整夜灯工作方式，节电率将会更高。照明节电，意义重大。建立部、国家开展和改革委员会在（关于加强城市照明治理、促进节约用电工作的意见）中明确指出，要大力推广节能技术，进步电能利用效率。要以节约能源、保护环境、促进安康为宗旨，积极推广绿色照明，抓好城市绿色照明示范工程，进步城市照明质量、努力改善城市人居环境。我衷心希望大家通过各种渠道沟通节能技术与经历、介绍好的节能产品，互相取长补短，合作消费，加快城市绿色照明工作，共同为建立节约型社会奉献气力。0