城區路燈節電技術研究

范祥林 陶旭峰 朱成棋

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

關鍵詞： 路燈； 節電技術； 電力能源； 智能節電

中圖分類號：TP319 文獻標志碼：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世紀發展中的國家，由于受到來自發展中各個方面的影響與啟示，政府大力號召全社會推廣各類節電方案和節電設備，只為了我國可以更好的建設成為一個和諧型、節約型、美好型發展中國家[1-3]。我國的節電技術最近幾年一直在不斷地創新，不斷地提升，與此同時也十分重視一些必須避免的問題：例如調壓節電，限流節電等。從21世紀初至今，我國的電力供應開始出現不足，能源的浪費也是導致缺電的原因之一，因此節約能源的呼吁開始在社會中引起重視。

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

1 節能方法研究

1.1 可控硅斬波型照明節電方法

系統原理圖如圖1所示。

根據可控硅斬波原理，通過對可控硅導通角的控制，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，最終達到節約電能的效果。這種節電方法相對較為適用。因為只需要對已有的照明體系進行簡略的改造，因此成本相對較低。不過，因為是對電壓進行控制，所以會導致電壓的輸出不在是正弦波，這會使得諧波大量出現，對電網系統造成影響[6]。

1.2 自耦降壓式調控方法

此方法目前廣泛用于市場上的照明節電產品。它是根據經過自耦變壓機芯，按照電壓輸入的不同連接不同的固定變壓器抽頭，把電網電壓下降10V、20V等檔，因此進行降低電壓達到節電的功能。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，布局與功效不復雜，而且穩定性也是很高的。在用電高峰時，電壓會由于裝置反應遲鈍下降到不穩定的地方，可能會導致燈滅，無法自動調整，此時若是電壓驟然變高，瞬間的高電壓便無法防止，燈具的損害將會較大：相對來說穩壓功效較差。在上面的描述之外，對磁飽和電抗器來講，它的效率過低[7]。傳統節電方式的比較如表1所示。

以上兩種方法各有各的優點與不足，由于各自有技藝不足，導致無法廣泛使用。可控性（相控）型的好處是能讓電壓輸出得到實時掌控，產生照明用電的最好效果，缺點是沒法進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，但無法讓電壓自動調整，只可降低電壓，無法提高電壓和穩定電壓，若是把二者長處融合在一起，除掉不足，便是比較優異的照明節電方案。

2 新型智能路燈節電方式

2.1 交流斬波調壓節電方法

交流斬波調壓的調節方式為可以雙向調節，高頻周期矩形波函數對正弦波函數的調節。優點：在電壓允許范圍內降壓，照明質量不受影響，且無諧波等污染缺陷。

通過這些年電子技術的蓬勃發展，電力半導體器件IGBT出現了交流斬波調壓方法，這種方法是比較先進且實用性較高的。它與直流脈寬調節相比只是斬波調節對象不同，但道理是相同的，交流斬波調壓在電路布局上能夠對交流電實現雙向調節，是高頻周期矩形波函數對正弦波函數的調節。現今大部分以氣體放電燈組成的路燈照明技術，若是采取交流斬波調壓技藝這類先進的通過降低電壓來實現節能的方法，在凌晨節能實現的時間，在末端電壓下降的條件下，把電壓降到20%之內啟動，在滿足性能的前提下，它的價格將是最實惠的，而照明度的下降只是在30%～35%之間，不會讓照明基準偏差較大，照明的質量也沒有下降，消除諧波污染等缺點，此時還能夠穩定的發動和降壓轉換運行狀況[8]。燈泡的使用年限增加了，照明系統的維護費用將對應的減少。交流斬波調壓技術的產生，也推動了電力電子技術的發展，其合理高效和節約的功能在正弦波節電裝置中的利用會愈來愈普遍[9-10]。

2.2 智能路燈節電方式

智能控制系統原理圖如圖2所示。

圖2控制系統是智能路燈節能工作的依據，及時搜集輸出、輸入電壓與最好的工作電壓對比，然后通過計算來調整相關信息，使之能夠輸出最好的工作電壓。智能節能在連系前面幾種產品的好處的前提上，為了避免一些缺點，使得一些優勢表現在如下幾個方面：①優化電力質量，節約照明用電；②有效保護電源，增加其使用年限；③適用性、可靠性；④綠色環保性能；⑤選擇性。

3 總結

通過比較可知，智能路燈節電的方法和其他方法相比較，有很明顯的一些技術優勢，而且智能節電控制還有別的節能方法所不能比的，那就是它的智能性、適應性和人性化。 所以，未來社會需求的節能燈發展趨勢會從以下各個方面綜合考慮。

⑴ 智能感知：當有人或者車來時會自動開燈，當人或者車離開時又會自動熄滅。

⑵ 智能延時：它會根據最后一次感應到的時間為開始點，延時燈的熄滅，這樣就不會造成中途熄滅的情況。

⑶ 工作方式：當感應開關打開后，只要在延時時間內有物體運動，開關將會持續打開，一直到物體離開。

⑷ 光敏控制：根據外界環境自動識別開關需不需要工作，從而實現節能的作用。

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

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