基于道路照明的有载调压控制电路

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宁波职业技术学院、宁波绿凯节能科技有限公司的研究人员应力恒、刘建平，在2016年第10期《电气技术》杂志上撰文，针对照明控制电路中存在负载供电不连续和调压变压器大体积高成本的问题，本文设计了一种用于道路照明的有载调压控制电路。

该电路所接负载供电电压主要来自于电网电压，变压器只提供调压电压，可通过控制电路开关改变所连接变压器的初级线圈串并联结构及数量，从而调节电压的大小及精度。

实际运行结果表明，该基于道路照明的有载调压控制电路不仅确保负载供电的连续性，同时大大减小变压器体积，降低使用成本，较好地实现预期节电目标。

在我国用于照明的电力能源占其总量的10%-12%，大约有7500万只高压钠灯用于道路照明，每年道路照明节电总量可达98.55亿kWh，相当于节省电费51.25亿元，可见照明节能不仅是节约能源的一个重要领域，而且道路照明的节能潜力巨大[1]。

1 照明节能方法及存在问题

目前常见的照明节能方法有两种：1）采用高效的节能型光源，如高压钠灯、金属卤化物灯、LED灯等。由于高效节能型光源是是普通光源价格的6-10倍，这种节能方法多用于新建照明系统。2）加装节能控制设备。

这种节能方法更适用于现有照明系统的改造。采用高效的节能型光源虽然是未来照明节能的发展趋势，但是这些光源存在路面照度不均匀、空气介质中衰减高、改造成本高等缺陷，5-10年内还无法取代HID灯具，普通灯源在未来可能仍然占有一定的市场比例。针对我国现有照明灯具都采用普通灯源状况，加装节能设备是政府、企业更愿意选择的一条有效节能途径。[2]

在现有的电力系统传输中，由于电能传输过程中存在线路电压损耗，线路末端电压往往较低，因此电力传输中通常都以较高的电压传输。但是这种做法的弊端是在用电低谷时，高电压不仅会带来高额的电费支出，并且会加速灯具老化。因此，实时调压是目前各类节能装置的节能关键点。隔离变压器作为调压设备一般不被采用，因为其体积大和成本高，不利于生产及安装。

常见的节能装置是可控硅斩波照明节能装置和自耦降压式调控装置[3]。可控硅斩波照明节能装置是通过控制可控硅的导通角，斩掉部分输入正弦波电压，降低电压平均值，实现节电目的，但此装置容易产生谐波，扩大电网污染。

自耦降压式调控装置则是连接一个自耦变压器，通过改变不同的变压器固定抽头，将作为光源电压的电网电压降低为固定电压值，从而实现降压节电。该节能装置实现了电压的正弦波输出，克服了可控硅斩波型产品产生谐波的缺陷，是目前应用最为广泛的照明节电装置。

然而，自耦降压式调控装置调压时，切换抽头时会有瞬间断电情况，该装置只能在变压器断电时才能变换变压器不同的固定抽头连接，因此无法保证负载连续供电，会造成灭灯等一系列问题。

鉴于上述问题，本文给出了一种基于道路照明的有载调压控制电路及其控制方法，实现常压、升压、降压、并联四种不同状态的运行工作状态。

结论

道路照明节能在节能领域中具有举足轻重的地位。为了解决道路照明控制中采用自耦变压器调压无法保证供电连续性；采用隔离变压器调压，变压器体积和成本大而不利于生产及安装的问题，本文给出一种用于道路照明的有载调压控制电路。

其特点有：

①该装置负载上电压主要来自于电网工作电压，变压器提供的电压只起间接调节作用。因此即使接上较大的负载，变压器的线圈容量也很小，体积及成本都大大降低。

②该装置负载上电压由电网直接提供，变压器的可调电压部分位于电路的旁路部分，即使在变压器抽头的转换过程中也不会出现供电不连续的问题，提高供电的可靠性。

③该装置具有四种工作模式：常压、升压、降压和并联，可通过开关控制电路选择连接的初级线圈的数量及串并联结构，从而改变调压的大小及精度。

④该装置始终工作在全正弦波下，能有效控制谐波产生，提高电网洁净度。

通过实际运行表明，该基于道路照明的有载调压控制电路，不但使照明灯具工作在正常的电压下，延长灯具的使用寿命，而且较好地达到了预期的节电目标，符合国家功率因数标准，大大节省了电力能源，可满足现今道路中大量HID灯具的照明节能需求，具有良好的市场前景。