基于LonWorks 控制網的路燈監(jiān)控系統

　　2. 2 電子鎮(zhèn)流器

　　如圖2 所示，路燈節(jié)點中的電子鎮(zhèn)流器部分采用普通的兩級拓撲結構，前級PFC 電路加后級半橋逆變和諧振觸發(fā)電路， 并且通過中央處理器電路、采樣電路和調光電路收集鎮(zhèn)流器的狀態(tài)信息，并根據命令調光。

　　電子鎮(zhèn)流器有多種調光方式，調頻調光、調母線電壓調光、調占空比調光等。在大功率高壓鈉燈中，由于聲諧振的頻率點較少，所以選用比較簡單的調頻方式。

　　以下分析頻率變化對輸出功率的影響。圖5 為電子鎮(zhèn)流器的諧振電路，為了減小波峰因子，工作頻率通常選在諧振頻率的4 ～ 6 倍，不考慮高次諧波通過LC 濾波后的分量，僅對該諧振電路進行基波分析。

圖5 諧振電路

　　基波分量表達式:

其中: Vbus為PFC 電路輸出母線電壓； Rlamp為穩(wěn)定工作時燈的等效電阻；輸出電壓:

　　其中:

　　根據式(1)、(2) 可得輸出功率:

　　當f > f0，隨著f 的增大，P0減小( 為了使開關管工作于軟開通狀態(tài)，工作頻率一般會選擇比f0大)。

　　調頻調光電路如圖6 所示。ATMega8 的PB2 管腳( 計數器比較輸出管腳) 輸出PWM 波，通過光耦，濾除高頻分量后，得到基準電壓Vref； 改變Vref，A 點電位改變，4 腳的輸出電流就改變，工作頻率隨之變化( L6574 的4 腳為恒定2V 電壓，通過改變4腳的輸出電流值改變頻率) ； 由式5 可知， 諧振電路的頻率改變， 輸出功率也隨之變化。所以改變ATMega8 輸出的PWM 的占空比， 就可以改變燈輸出功率，且占空比越大，輸出功率越低。

圖6 調頻調光電路

　　經過實驗測量，得到輸入功率—頻率變化曲線圖如圖7。由于輸入功率比較容易測量，所以用輸入功率的變化來近似表示輸出功率的變化。

　　如圖7 所示，滿載時，工作頻率為43 kHz，輸入功率為273W； 隨著頻率增加， 輸入功率近似線性減小， 當頻率達到60kHz 時， 輸入功率約為100W。在很多路燈應用場合，調節(jié)至半載功率已經足夠； 而且高壓鈉燈在38 kHz ～ 100 kHz 頻率范圍內，為聲諧振的安全區(qū)，可以實現安全調光。

圖7 功率—頻率曲線圖

　　3 實驗結果

　　通過模擬現場情況，在1000 米的電力線上均勻掛上20 個路燈節(jié)點。實驗結果表明，各個路燈節(jié)點能夠可靠的完成上位機發(fā)出的指令，實現單點調光、多點調光和定時調光等，并且能夠準確收集自身的狀態(tài)信息，顯示到電腦上。同時，i. Lon SmartSever在沒有上位機操作的情況下，可以通過特定的算法對各個路燈節(jié)點的輸出光通進行調節(jié)， 達到預期效果。

　　4 結束語

　　隨著新的城市節(jié)能減排的要求的提出，道路照明系統的優(yōu)化管理也越來越受到關注，本文提出的基于LonWorks 控制網的路燈監(jiān)控系統， 選擇LonWorks 技術作為路燈監(jiān)控系統的控制平臺，實現了電腦終端對各個路燈節(jié)點的實時監(jiān)控； 并且能夠依據路燈所處的具體環(huán)境調節(jié)輸出光通，不但減少了大量的人力、物力和財力，而且實現了更加有效的照明。

　　本系統還可以方便地應用到其他類型的路燈照明系統中。隨著以LED 為主的第四代光源日趨成熟，很多路燈系統都已經采用了LED 燈，而該系統只需將高壓鈉燈電子鎮(zhèn)流器換成帶數字接口的LED驅動器就可以正常工作，同時監(jiān)控高壓鈉燈和LED燈節(jié)點。