1  場效應(yīng)脈寬調(diào)制控壓技術(shù)簡介

交流-交流PWM變壓技術(shù)的節(jié)能原理是通過新型的電力電子開關(guān)器件，控制路燈兩端的電壓的大小，達(dá)到降低路燈的功率以節(jié)約電能的目的。該技術(shù)的節(jié)能原理與目前國內(nèi)外市場所采用的電磁調(diào)壓、全半夜燈隔盞亮、串聯(lián)電感降壓等的主要節(jié)能技術(shù)具有明顯的優(yōu)勢，包括以下幾個(gè)方面：

1. 采用整體調(diào)壓技術(shù)，避免了全半夜燈隔盞亮的道路“斑馬紋”情況的出現(xiàn)，在部分快速路段也可以使用；

2. 不改變路燈線路的功率因素，避免了串聯(lián)電抗器降壓所增加的無功電流的線路損耗與變壓器損耗，避免了電磁換擋調(diào)壓的閃燈滅燈現(xiàn)象；

3. 輸出電壓穩(wěn)定、可靠。在先進(jìn)的電力電子與濾波技術(shù)的輔助下，交交PWM變壓器，輸出電壓穩(wěn)定可靠，且不隨電網(wǎng)電壓波動(dòng)而波動(dòng)；

4. 采用先進(jìn)的控制技術(shù)，輸出電壓可以連續(xù)微調(diào)。與傳統(tǒng)的串聯(lián)電抗器降壓的變壓器分接頭調(diào)整降壓節(jié)能方式不同的是，交交PWM變壓技術(shù)的電壓輸出是連續(xù)變化的而不是驟然突變，這就保證了其在有金鹵燈的路段亦可以使用，同時(shí)由于其節(jié)能時(shí)電壓不突變，部分老化的燈泡亦不會突然熄滅，可以有效提升路燈系統(tǒng)的亮燈率；

5. 與現(xiàn)有的通訊技術(shù)兼容良好，可以無縫接入現(xiàn)有的路燈監(jiān)控系統(tǒng)中使用；

分析該類型節(jié)能器的以上幾個(gè)優(yōu)勢，通過增加該類設(shè)備，可使市政原有的路燈系統(tǒng)的潛在節(jié)能點(diǎn)都可以得到充分挖掘，以達(dá)到進(jìn)一步節(jié)能增效的目的。

2  場效應(yīng)脈寬調(diào)制控壓技術(shù)的原理

新型交交PWM變壓技術(shù)的原理示意圖如圖12所示，

圖 12 交交PWM變壓技術(shù)的原理示意圖

在圖12中，in點(diǎn)為輸入電壓接入端（交流220V、50Hz），SW1為電力電子的開關(guān)器件，其開關(guān)頻率為50kHz，通過PWM（脈沖寬度調(diào)節(jié)技術(shù)）來控制out點(diǎn)的輸出電壓，其原理如下：

<!--[if !supportLists]-->1）<!--[endif]-->通過電容C1，濾去輸入端的諧波，并平滑輸入電流，從而使得in點(diǎn)的電壓滿足為標(biāo)準(zhǔn)的50Hz正弦波，如圖13所示

圖13 輸入電壓波形

        2）通過開關(guān)SW1，控制mid點(diǎn)的電壓輸出，其控制邏輯如下，以控制電壓輸出為輸入電壓的90%為例：

a)     在一個(gè)開關(guān)周期內(nèi)，前90%的時(shí)間，開關(guān)SW1閉合，mid點(diǎn)電壓與輸入電壓相同；

b)     在一個(gè)開關(guān)周期內(nèi)，后10%的時(shí)間，開關(guān)SW1分開，mid點(diǎn)電壓為0；

以開關(guān)頻率為500Hz（電網(wǎng)頻率10倍）為例，其mid點(diǎn)的輸出波形如圖所示，

圖 14 in點(diǎn)輸出波形（50Hz）

對以上波形進(jìn)行傅里葉頻譜分析可以得到如圖15所示結(jié)果，

圖 15 in點(diǎn)輸出波形頻譜分析（500Hz）

在500Hz的開關(guān)頻率之下，圖15中所示的電網(wǎng)電壓已經(jīng)下降為原輸出電壓的90%，達(dá)到了降壓目的，主要問題在于諧波電壓較大，超過了15%，且集中在500Hz的中頻區(qū)，較難濾波。

使用電力電子器件IGBT實(shí)現(xiàn)SW1開關(guān)，可以實(shí)現(xiàn)50kHz的開關(guān)頻率，其輸出如圖16所示，

圖 16 in點(diǎn)輸出波形（50kHz）