道路照明中变压器的晶闸管调压方法的设计研究

　　0 引言

　　随着我国经济的迅猛发展及人们生活条件的不断改善，道路照明在满*通安全、城市美化的同时,其电能消耗也成为城市能源消耗的一大部分。开展道路照明的节能降耗工作已迫在眉睫。

　　高压钠灯以其能耗低、光效好、透雾性强、使用寿命长等特点被广泛使用。在实际应用中发现，以高压钠灯为主的道路照明均为 全夜亮 模式，因此还有很大的节能空间。目前采用最多的是分时控制。就贵阳市而言，根据当地交通实情，可分为三时段控制——高峰期、正常、低峰期。在交通正常期和低峰期，照明电压降为额定电压的88% 和80%; 高峰期应保证足够照度，故使高压钠灯工作在额定电压的93% ，这是因为此时能使灯的寿命提高两倍但照度只降低5%，而此照度的变化人眼很难察觉。所以，采取有效的、可行的降压稳压手段非常关键。

　　传统的调压方式是采用自耦变压器，通过改变匝数比将电压降为实际电压的93% ，88%，80% 。该方法最大问题是，电网电压波动时无法保证高压钠灯的稳压且无法精确地将电压调至预定值。另外，切换开关较多采用有触点开关，因此易产生电弧而影响电路正常工作。

　　笔者提出了晶闸管组合变压器副边绕组改变高压钠灯两端电压，在单片机控制下精确降压并稳压。笔者采用串联变压器副边，利用其多绕组的不同组合，灵活升高、降低负载电压，并结合单片机检测实时电压以控制晶闸管，达到定时精确调压、随时稳压的目的。此方法非常适合我国道路照明的实情及节能需要。

　　1 调压原理

　　1. 1 变压器调压

　　在高压钠灯主线路中串入变压器副边，如图1所示。该副边有多个匝数不同的绕组，各绕组的空载电势分别为E 1，E2，E 3 等。通过开关K1 ~ K12的开断将各绕组组合，可得到不同的E ab，从而改变Eb c。如K2,K3，K5，K8，K9，K12闭和时，E ab = E2 + E3 - E1。因此只需选择合理的控制方案，就可精确得到预定电压。同时，由于本方案调控范围大，精度高，故在需稳压时也可通过K1 ~ K12的开断来调控负载电压。

图1 高压、稳压原理

图2 方案改进示意图

　　另外，晶闸管具有动作迅速、无电弧等特点被广泛作为开关应用于工业生产中。笔者所提方案中可将其代替图1中的K1 ~ K12，利用其触发角的可控性,灵活选择开断时间。

　　1. 2 控制电路设计

　　本文中控制电路需要实现电压采样比较，晶闸管触发信号的产生，实时时钟、实时电压显示及人机对话等功能。单片机具有运行速度快，工作电压低，功耗低，输入输出直接驱动能力大，价格低，体积小等特点，因此得到广泛应用。89C51片内的4 K 程序存储器是FLASH 工艺的，这种工艺的存储器用户可以用电的方式瞬间擦除、改写，而且对开发设备的要求很低，开发时间也大大缩短。写入单片机内的程序还可以进行加密。另外，其售价比8031还低，市场供应也很充足。因此本文采用89C51作为控制芯片，完成变压器调压控制。