城區(qū)路燈節(jié)電技術(shù)研究

范祥林 陶旭峰 朱成棋

摘 要： 簡要介紹了當(dāng)前幾種照明節(jié)電方式，分析了這些節(jié)電方式在利用過程中存在的利弊，提出智能節(jié)電設(shè)計(jì)方案及其未來的發(fā)展趨勢和前景，以期提高路燈的用電效率，達(dá)到電力能源的最大節(jié)約和有效利用。

關(guān)鍵詞： 路燈； 節(jié)電技術(shù)； 電力能源； 智能節(jié)電

中圖分類號：TP319 文獻(xiàn)標(biāo)志碼：A 文章編號：1006-8228（2018）10-08-03

Abstract： This paper briefly introduces several current lighting energy-saving methods， analyzes the advantages and disadvantages of these energy-saving methods in the utilization process， puts forward the intelligent electricity-saving design scheme and its future development trend and prospects， in order to improve the efficiency of street lamp power consumption and achieve the greatest saving and effective utilization of electric energy.

Key words： street lamp； electricity-saving technology； electric energy； intelligent electricity-saving

0 引言

我國作為21世紀(jì)發(fā)展中的國家，由于受到來自發(fā)展中各個(gè)方面的影響與啟示，政府大力號召全社會(huì)推廣各類節(jié)電方案和節(jié)電設(shè)備，只為了我國可以更好的建設(shè)成為一個(gè)和諧型、節(jié)約型、美好型發(fā)展中國家[1-3]。我國的節(jié)電技術(shù)最近幾年一直在不斷地創(chuàng)新，不斷地提升，與此同時(shí)也十分重視一些必須避免的問題：例如調(diào)壓節(jié)電，限流節(jié)電等。從21世紀(jì)初至今，我國的電力供應(yīng)開始出現(xiàn)不足，能源的浪費(fèi)也是導(dǎo)致缺電的原因之一，因此節(jié)約能源的呼吁開始在社會(huì)中引起重視。

城市道路的照明涉及電能消耗的范圍廣，總量大，因此，在居民區(qū)和城鎮(zhèn)道路推廣使用照明節(jié)電裝置勢在必行，這個(gè)措施不但提高了城鎮(zhèn)道路的照明質(zhì)量，而且能源的消耗也將大幅度降低[4-5]。

1 節(jié)能方法研究

1.1 可控硅斬波型照明節(jié)電方法

系統(tǒng)原理圖如圖1所示。

根據(jù)可控硅斬波原理，通過對可控硅導(dǎo)通角的控制，可以濾掉輸入交流電的一部分電壓，使得輸出電壓的平均值降低，最終達(dá)到節(jié)約電能的效果。這種節(jié)電方法相對較為適用。因?yàn)橹恍枰獙σ延械恼彰黧w系進(jìn)行簡略的改造，因此成本相對較低。不過，因?yàn)槭菍﹄妷哼M(jìn)行控制，所以會(huì)導(dǎo)致電壓的輸出不在是正弦波，這會(huì)使得諧波大量出現(xiàn)，對電網(wǎng)系統(tǒng)造成影響[6]。

1.2 自耦降壓式調(diào)控方法

此方法目前廣泛用于市場上的照明節(jié)電產(chǎn)品。它是根據(jù)經(jīng)過自耦變壓機(jī)芯，按照電壓輸入的不同連接不同的固定變壓器抽頭，把電網(wǎng)電壓下降10V、20V等檔，因此進(jìn)行降低電壓達(dá)到節(jié)電的功能。此裝置的好處就是避免了大功率可控硅斬波型節(jié)電裝置有著諧波污染的缺陷，因此輸出的電壓為正弦波，布局與功效不復(fù)雜，而且穩(wěn)定性也是很高的。在用電高峰時(shí)，電壓會(huì)由于裝置反應(yīng)遲鈍下降到不穩(wěn)定的地方，可能會(huì)導(dǎo)致燈滅，無法自動(dòng)調(diào)整，此時(shí)若是電壓驟然變高，瞬間的高電壓便無法防止，燈具的損害將會(huì)較大：相對來說穩(wěn)壓功效較差。在上面的描述之外，對磁飽和電抗器來講，它的效率過低[7]。傳統(tǒng)節(jié)電方式的比較如表1所示。

以上兩種方法各有各的優(yōu)點(diǎn)與不足，由于各自有技藝不足，導(dǎo)致無法廣泛使用。可控性（相控）型的好處是能讓電壓輸出得到實(shí)時(shí)掌控，產(chǎn)生照明用電的最好效果，缺點(diǎn)是沒法進(jìn)行電壓的正弦波輸出，存在著諧波污染。自耦降壓型剛好相反，好處是能夠輸出正弦波電壓，但無法讓電壓自動(dòng)調(diào)整，只可降低電壓，無法提高電壓和穩(wěn)定電壓，若是把二者長處融合在一起，除掉不足，便是比較優(yōu)異的照明節(jié)電方案。

2 新型智能路燈節(jié)電方式

2.1 交流斬波調(diào)壓節(jié)電方法

交流斬波調(diào)壓的調(diào)節(jié)方式為可以雙向調(diào)節(jié)，高頻周期矩形波函數(shù)對正弦波函數(shù)的調(diào)節(jié)。優(yōu)點(diǎn)：在電壓允許范圍內(nèi)降壓，照明質(zhì)量不受影響，且無諧波等污染缺陷。

通過這些年電子技術(shù)的蓬勃發(fā)展，電力半導(dǎo)體器件IGBT出現(xiàn)了交流斬波調(diào)壓方法，這種方法是比較先進(jìn)且實(shí)用性較高的。它與直流脈寬調(diào)節(jié)相比只是斬波調(diào)節(jié)對象不同，但道理是相同的，交流斬波調(diào)壓在電路布局上能夠?qū)涣麟妼?shí)現(xiàn)雙向調(diào)節(jié)，是高頻周期矩形波函數(shù)對正弦波函數(shù)的調(diào)節(jié)。現(xiàn)今大部分以氣體放電燈組成的路燈照明技術(shù)，若是采取交流斬波調(diào)壓技藝這類先進(jìn)的通過降低電壓來實(shí)現(xiàn)節(jié)能的方法，在凌晨節(jié)能實(shí)現(xiàn)的時(shí)間，在末端電壓下降的條件下，把電壓降到20%之內(nèi)啟動(dòng)，在滿足性能的前提下，它的價(jià)格將是最實(shí)惠的，而照明度的下降只是在30%～35%之間，不會(huì)讓照明基準(zhǔn)偏差較大，照明的質(zhì)量也沒有下降，消除諧波污染等缺點(diǎn)，此時(shí)還能夠穩(wěn)定的發(fā)動(dòng)和降壓轉(zhuǎn)換運(yùn)行狀況[8]。燈泡的使用年限增加了，照明系統(tǒng)的維護(hù)費(fèi)用將對應(yīng)的減少。交流斬波調(diào)壓技術(shù)的產(chǎn)生，也推動(dòng)了電力電子技術(shù)的發(fā)展，其合理高效和節(jié)約的功能在正弦波節(jié)電裝置中的利用會(huì)愈來愈普遍[9-10]。

2.2 智能路燈節(jié)電方式

智能控制系統(tǒng)原理圖如圖2所示。

圖2控制系統(tǒng)是智能路燈節(jié)能工作的依據(jù)，及時(shí)搜集輸出、輸入電壓與最好的工作電壓對比，然后通過計(jì)算來調(diào)整相關(guān)信息，使之能夠輸出最好的工作電壓。智能節(jié)能在連系前面幾種產(chǎn)品的好處的前提上，為了避免一些缺點(diǎn)，使得一些優(yōu)勢表現(xiàn)在如下幾個(gè)方面：①優(yōu)化電力質(zhì)量，節(jié)約照明用電；②有效保護(hù)電源，增加其使用年限；③適用性、可靠性；④綠色環(huán)保性能；⑤選擇性。

3 總結(jié)

通過比較可知，智能路燈節(jié)電的方法和其他方法相比較，有很明顯的一些技術(shù)優(yōu)勢，而且智能節(jié)電控制還有別的節(jié)能方法所不能比的，那就是它的智能性、適應(yīng)性和人性化。 所以，未來社會(huì)需求的節(jié)能燈發(fā)展趨勢會(huì)從以下各個(gè)方面綜合考慮。

⑴ 智能感知：當(dāng)有人或者車來時(shí)會(huì)自動(dòng)開燈，當(dāng)人或者車離開時(shí)又會(huì)自動(dòng)熄滅。

⑵ 智能延時(shí)：它會(huì)根據(jù)最后一次感應(yīng)到的時(shí)間為開始點(diǎn)，延時(shí)燈的熄滅，這樣就不會(huì)造成中途熄滅的情況。

⑶ 工作方式：當(dāng)感應(yīng)開關(guān)打開后，只要在延時(shí)時(shí)間內(nèi)有物體運(yùn)動(dòng)，開關(guān)將會(huì)持續(xù)打開，一直到物體離開。

⑷ 光敏控制：根據(jù)外界環(huán)境自動(dòng)識別開關(guān)需不需要工作，從而實(shí)現(xiàn)節(jié)能的作用。

⑸ 與紅外產(chǎn)品相比：感知到的距離更遠(yuǎn)且沒有死區(qū)以及范圍更廣，根據(jù)工作效率不一樣，能夠穿透厚度不相同的物體且不會(huì)受到周圍環(huán)境的影響，在37攝氏度以上時(shí)，它的感應(yīng)距離不變，所以溫度改變但距離不會(huì)改變等。

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