基于LonWorks 控制网的路灯监控系统

　　2. 2 电子镇流器

　　如图2 所示，路灯节点中的电子镇流器部分采用普通的两级拓扑结构，前级PFC 电路加后级半桥逆变和谐振触发电路， 并且通过中央处理器电路、采样电路和调光电路收集镇流器的状态信息，并根据命令调光。

　　电子镇流器有多种调光方式，调频调光、调母线电压调光、调占空比调光等。在大功率高压钠灯中，由于声谐振的频率点较少，所以选用比较简单的调频方式。

　　以下分析频率变化对输出功率的影响。图5 为电子镇流器的谐振电路，为了减小波峰因子，工作频率通常选在谐振频率的4 ～ 6 倍，不考虑高次谐波通过LC 滤波后的分量，仅对该谐振电路进行基波分析。

图5 谐振电路

　　基波分量表达式:

其中: Vbus为PFC 电路输出母线电压； Rlamp为稳定工作时灯的等效电阻；输出电压:

　　其中:

　　根据式(1)、(2) 可得输出功率:

　　当f > f0，随着f 的增大，P0减小( 为了使开关管工作于软开通状态，工作频率一般会选择比f0大)。

　　调频调光电路如图6 所示。ATMega8 的PB2 管脚( 计数器比较输出管脚) 输出PWM 波，通过光耦，滤除高频分量后，得到基准电压Vref； 改变Vref，A 点电位改变，4 脚的输出电流就改变，工作频率随之变化( L6574 的4 脚为恒定2V 电压，通过改变4脚的输出电流值改变频率) ； 由式5 可知， 谐振电路的频率改变， 输出功率也随之变化。所以改变ATMega8 输出的PWM 的占空比， 就可以改变灯输出功率，且占空比越大，输出功率越低。

图6 调频调光电路

　　经过实验测量，得到输入功率—频率变化曲线图如图7。由于输入功率比较容易测量，所以用输入功率的变化来近似表示输出功率的变化。

　　如图7 所示，满载时，工作频率为43 kHz，输入功率为273W； 随着频率增加， 输入功率近似线性减小， 当频率达到60kHz 时， 输入功率约为100W。在很多路灯应用场合，调节至半载功率已经足够； 而且高压钠灯在38 kHz ～ 100 kHz 频率范围内，为声谐振的安全区，可以实现安全调光。

图7 功率—频率曲线图

　　3 实验结果

　　通过模拟现场情况，在1000 米的电力线上均匀挂上20 个路灯节点。实验结果表明，各个路灯节点能够可靠的完成上位机发出的指令，实现单点调光、多点调光和定时调光等，并且能够准确收集自身的状态信息，显示到电脑上。同时，i. Lon SmartSever在没有上位机操作的情况下，可以通过特定的算法对各个路灯节点的输出光通进行调节， 达到预期效果。

　　4 结束语

　　随着新的城市节能减排的要求的提出，道路照明系统的优化管理也越来越受到关注，本文提出的基于LonWorks 控制网的路灯监控系统， 选择LonWorks 技术作为路灯监控系统的控制平台，实现了电脑终端对各个路灯节点的实时监控； 并且能够依据路灯所处的具体环境调节输出光通，不但减少了大量的人力、物力和财力，而且实现了更加有效的照明。

　　本系统还可以方便地应用到其他类型的路灯照明系统中。随着以LED 为主的第四代光源日趋成熟，很多路灯系统都已经采用了LED 灯，而该系统只需将高压钠灯电子镇流器换成带数字接口的LED驱动器就可以正常工作，同时监控高压钠灯和LED灯节点。