基于PWM的路灯节能装置的设计

1 引言

　　随着城市现代化建设步伐的加快，社会对城市道路照明及城市亮化工程的要求也更高，国家明确要求要把节约资源作为国家的基本的国策，节能已成为社会发展的主流。

　　本文设计了基于ATmega128处理器为核心搭建硬件平台，设计了PWM斩波调压电路，实现了对路灯电压的合理调节。电压自动调节电路主要以PWM斩波技术为核心，设计实际电路，调试获得成功，达到了降压的目的。针对在该种降压电路中开关管的工作频率较高，会产生高次谐波，为了抑制高次谐波，通过具体计算设计了滤波电路，并调试成功。

　　2 系统总体设计

　　如图1所示：首先，是建立一个交流调压系统，系统的被控对象为电网电压，控制器通过交流斩波技术对电网电压波形进行斩波，达到调压的效果，并且通过电压采集电路对输出电压进行采集，控制器得到电压的采样值并对其进行分析，根据分析结果对被控对象进行下一步的调节，直到输出电压达到理想的状态；其次，通信接口的设计，RS-232串口通信功能传输数据的接口电路的设计，形成完整的通信功能；再次，对系统的通用性，交互性及人性化设计，通过键盘接口对系统参数进行设定，并且通过液晶显示模块显示操作要求和数据。

　　3 系统硬件电路的设计

　　3.1 脉宽调制降压设计思路

　　本方法主要通过控制开关的频率以使输出电压的有效值降低达到降压的目的，PWM的频率在180KHz—200KHz，可以无级调整，输出电压波形为标准的正弦波，但需要滤波。

图2 脉宽调制降压原理图

　　如图2所示电路，由二极管D1、D2、D3、D4组成的桥式整流电路中，由于二极管的单向导电性，可以判断A点的电压始终高于B点的电压。在A、B之间接三极管，利用三极管的开关特性对桥式电路的输出进行控制，这就是所谓的脉宽调制原理。当控制电压为一系列幅值相等而宽度不相等的脉冲，并且按照一定的规则对各脉冲宽度进行调制，便可以得到相应的输出电压。此时电路输出的波形为被高频脉冲切割后的电压波形，为了得到标准的正弦波，并且减小高频分量对电源质量的影响，分别在电路的输入和输出端串联一个电抗器进行平波。综上所述，便得到了利用脉宽调制原理，通过控制整流电路来改变输出电压的电路。通过该电路后产生的波形虽然有谐波，需要滤波，但是其成本相对来讲较低，并且输出的是标准的正谐波。