基于PWM的路燈節能裝置的設計

1 引言

　　隨著(zhù)城市現代化建設步伐的加快，社會(huì )對城市道路照明及城市亮化工程的要求也更高，國家明確要求要把節約資源作為國家的基本的國策，節能已成為社會(huì )發(fā)展的主流。

　　本文設計了基于ATmega128處理器為核心搭建硬件平臺，設計了PWM斬波調壓電路，實(shí)現了對路燈電壓的合理調節。電壓自動(dòng)調節電路主要以PWM斬波技術(shù)為核心，設計實(shí)際電路，調試獲得成功，達到了降壓的目的。針對在該種降壓電路中開(kāi)關(guān)管的工作頻率較高，會(huì )產(chǎn)生高次諧波，為了抑制高次諧波，通過(guò)具體計算設計了濾波電路，并調試成功。

　　2 系統總體設計

　　如圖1所示：首先，是建立一個(gè)交流調壓系統，系統的被控對象為電網(wǎng)電壓，控制器通過(guò)交流斬波技術(shù)對電網(wǎng)電壓波形進(jìn)行斬波，達到調壓的效果，并且通過(guò)電壓采集電路對輸出電壓進(jìn)行采集，控制器得到電壓的采樣值并對其進(jìn)行分析，根據分析結果對被控對象進(jìn)行下一步的調節，直到輸出電壓達到理想的狀態(tài)；其次，通信接口的設計，RS-232串口通信功能傳輸數據的接口電路的設計，形成完整的通信功能；再次，對系統的通用性，交互性及人性化設計，通過(guò)鍵盤(pán)接口對系統參數進(jìn)行設定，并且通過(guò)液晶顯示模塊顯示操作要求和數據。

　　3 系統硬件電路的設計

　　3.1 脈寬調制降壓設計思路

　　本方法主要通過(guò)控制開(kāi)關(guān)的頻率以使輸出電壓的有效值降低達到降壓的目的，PWM的頻率在180KHz—200KHz，可以無(wú)級調整，輸出電壓波形為標準的正弦波，但需要濾波。

圖2 脈寬調制降壓原理圖

　　如圖2所示電路，由二極管D1、D2、D3、D4組成的橋式整流電路中，由于二極管的單向導電性，可以判斷A點(diǎn)的電壓始終高于B點(diǎn)的電壓。在A(yíng)、B之間接三極管，利用三極管的開(kāi)關(guān)特性對橋式電路的輸出進(jìn)行控制，這就是所謂的脈寬調制原理。當控制電壓為一系列幅值相等而寬度不相等的脈沖，并且按照一定的規則對各脈沖寬度進(jìn)行調制，便可以得到相應的輸出電壓。此時(shí)電路輸出的波形為被高頻脈沖切割后的電壓波形，為了得到標準的正弦波，并且減小高頻分量對電源質(zhì)量的影響，分別在電路的輸入和輸出端串聯(lián)一個(gè)電抗器進(jìn)行平波。綜上所述，便得到了利用脈寬調制原理，通過(guò)控制整流電路來(lái)改變輸出電壓的電路。通過(guò)該電路后產(chǎn)生的波形雖然有諧波，需要濾波，但是其成本相對來(lái)講較低，并且輸出的是標準的正諧波。