直流照明供电中应对轻载直流载波信号畸变的方法及系统与流程

1.本发明涉及照明控制技术领域，具体涉及一种直流照明供电中应对轻载直流载波信号畸变的方法及系统。


背景技术：

2.现有的直流照明供电系统中，通常先采用ac-dc整流模块将交流电转换为直流电，然后直流供电给灯具负载。ac-dc整流模块输出的直流电压值受软件控制并且连续可调，利用这一特性，在直流供电的同时，软件控制ac-dc整流模块输出的直流电压值按照固定的幅值差连续输出，即可形成直流载波信号进行通讯，从而实现对灯具负载进行调光、开关等控制。
3.直流输出电压作为载波进行通讯时，受电压幅值差、变化周期、上升时间和下降时间的影响。图1所示为一种典型的设定的直流载波信号波形示意图，设定所述直流载波信号的关键参数包括电压幅值差（δv）、变化周期（δt）、上升时间（tr）和下降时间（tf）。发送所述直流载波信号时，其实际电压幅值差、变化周期和上升时间完全受软件控制，与其他因素无关，即与设定值一致；但是实际下降时间（t
f1
）除了受软件控制外，还与ac-dc整流模块的输出电容的放电速度有关。如果灯具负载太小，ac-dc整流模块的输出电容的放电速度不够，会造成实际下降时间（t
f1
）大于设定的下降时间（tf）的情况，进而造成直流载波信号畸变，导致灯具负载端解析控制命令时出现错误，最终导致无法实现对灯具负载进行调光、开关等控制。


技术实现要素：

4.为解决以上技术问题中的至少一个，本发明提供了一种直流照明供电中应对轻载直流载波信号畸变的方法及系统，其可以在轻载的情况下，解决直流载波信号波形畸变的问题，更可靠地实现对灯具负载进行调光、开关等控制。
5.本发明的第一方面提供一种直流照明供电中应对轻载直流载波信号畸变的方法，包括：发送直流载波信号，检测直流输出电压的实际下降时间t
f1
；将实际下降时间t
f1
与设定的下降时间tf进行比较；在t
f1
大于tf的情况下，投入假负载，重新发送所述直流载波信号；再次检测直流输出电压的实际下降时间t
f1
，并与设定的下降时间tf进行比较，在t
f1
等于tf的情况下，切离所述假负载。
6.优选的是，所述假负载并联设置于直流照明供电系统的输出端，即其与灯具负载并联设置。
7.上述任一方案优选的是，所述假负载的电阻值根据获得，其中c为直流照明供电系统输出等效电容，其取值为直流照明供电系统上多个ac-dc整流模块的
输出电容并联后的电容值，v为直流照明供电系统输出电压，即直流照明供电系统的额定工作输出电压值，δv为设定的直流载波信号的电压幅值差，tf为设定的直流载波信号的下降时间。
8.上述任一方案优选的是，所述假负载的电阻值为直流照明供电系统空载时单独投入所述假负载也能使得实际下降时间t
f1
与设定的下降时间tf相等的对应的最小负载电阻值。
9.上述任一方案优选的是，在投入所述假负载以及切离所述假负载的时候，设置有延时（死区时间），以确保直流照明供电系统的输出电压稳定。
10.上述任一方案优选的是，通过控制开关s的通断控制所述假负载的投入以及切离，所述开关s与所述假负载串联设置。
11.上述任一方案优选的是，所述开关s为直流接触器，其额定工作电压、额定工作电流均大于所述假负载两端的实际电压和流过的电流，并采用冗余设计。
12.本发明的第二方面提供一种直流照明供电中应对轻载直流载波信号畸变的系统，用于执行所述直流照明供电中应对轻载直流载波信号畸变的方法，所述系统包括：电压检测模块和控制模块，所述电压检测模块与所述控制模块连接，所述电压检测模块用于在发送直流载波信号时，检测直流输出电压的实际下降时间t
f1
，并将其发送给所述控制模块；所述控制模块用于在判断所述直流输出电压的实际下降时间t
f1
大于设定直流载波信号的下降时间tf时，控制切入假负载以及重新发送所述直流载波信号。
13.优选的是，所述控制模块还用于在重新发送所述直流载波信号并判断所述直流输出电压的实际下降时间t
f1
等于设定的直流载波信号的下降时间tf时，控制切离所述假负载。
14.上述任一方案优选的是，所述假负载并联设置于直流照明供电系统的输出端，即其与灯具负载并联设置。
15.上述任一方案优选的是，所述控制模块通过控制开关s的通断控制所述假负载的投入以及切离，所述开关s与所述假负载串联设置。
16.上述任一方案优选的是，所述开关s为直流接触器，其额定工作电压、额定工作电流均大于所述假负载两端的实际电压和流过的电流，并采用冗余设计。
17.本发明的直流照明供电中应对轻载直流载波信号畸变的方法及系统通过在直流照明供电系统的输出端增加假负载并控制所述假负载的投入和切离，可以有效解决轻负载情况下直流载波信号电压下降时间受负载影响的问题，无论实际灯具负载的大小是多少，直流载波信号都可以按照控制模块的设计波形输出，不会因为直流载波信号波形畸变而造成灯具负载控制失败，从而可以在任意负载条件下都有效、准确地实现对灯具负载的调光、开关等控制。
附图说明
18.图1为一种典型的设定的直流载波信号波形示意图。
19.图2为未出现轻载情况下，实际输出的直流载波信号与设定的直流载波信号的波形对比示意图。
20.图3为出现轻载情况下，实际输出的直流载波信号与设定的直流载波信号的波形
对比示意图。
21.图4为按照本发明的直流照明供电中应对轻载直流载波信号畸变的方法的一优选实施例的工作流程示意图。
22.图5为按照本发明的直流照明供电中应对轻载直流载波信号畸变的系统的一优选实施例的示意图。
23.图6为按照本发明的直流照明供电中应对轻载直流载波信号畸变的系统的开关s的一优选实施例的示意图。
具体实施方式
24.为了更好地理解本发明，下面结合具体实施例对本发明作详细说明。
25.实施例1在直流照明供电中，通常采用直流载波通信的方式对灯具负载进行调光、开关等控制，特别是需要实现单灯或者区域控制的场景，直流载波通信具有独到的优势。发送直流载波信号时，其实际电压幅值差、变化周期和上升时间（t
r1
）完全受软件控制，与其他因素无关，即与设定值一致；但是实际下降时间（t
f1
）除了受软件控制外，还与ac-dc整流模块的输出电容的放电速度有关，而所述输出电容的放电速度与参与构成ac-dc整流模块的输出放电回路的灯具负载的大小有关。
26.若所述灯具负载足够大，即未出现轻载情况，则灯具负载参与构成的直流照明供电系统的ac-dc整流模块的输出放电回路的电压下降时间小于等于设定的直流载波信号的电压下降时间tf，此时发送的直流载波信号的直流输出电压的实际下降时间t
f1
完全受软件控制，即发送的直流载波信号和设定的直流载波信号保持一致，如图2所示。
27.但是，通常情况下，由于灯具负载功率较小，特别是灯具采用远程待机关灯后，灯具负载仅仅为灯具驱动电源的待机功耗（小于1w/pcs），此时会出现轻载情况。出现轻载情况时，灯具负载参与构成的直流照明供电系统的ac-dc整流模块的输出放电回路的电压下降时间大于设定的直流载波信号的电压下降时间tf，此时发送的直流载波信号的直流输出电压的实际下降时间t
f1
受ac-dc整流模块放电电容放电速度的影响而大于设定的直流载波信号的电压下降时间tf，进而导致发送的直流载波信号和设定的直流载波信号不一致，即实际发送的直流载波信号发生畸变，如图3所示。
28.由于实际发送的直流载波信号畸变，导致灯具负载端解析直流载波信号出现错误，进而无法正确地执行调光、开关等动作。为此，针对图3所示的直流载波信号发生畸变的情况，提出了一种直流照明供电中应对轻载直流载波信号畸变的方法，所述方法包括：发送直流载波信号，检测直流输出电压的实际下降时间t
f1
；将实际下降时间t
f1
与设定的下降时间tf进行比较；在t
f1
大于tf的情况下，投入假负载，重新发送所述直流载波信号；再次检测直流输出电压的实际下降时间t
f1
，并与设定的下降时间tf进行比较，在t
f1
等于tf的情况下，切离所述假负载。
29.具体的说，如图4所示，所述直流照明供电中应对轻载直流载波信号畸变的方法包括：步骤s10：发送直流载波信号，检测直流输出电压的实际下降时间t
f1
；直流照明供
电系统设置有输出电压检测功能，能够实时读取输出电压，在每次发送所述直流载波信号时记录电压变化的起始时间和终止时间，即可得到直流输出电压的实际下降时间t
f1
。
30.步骤s20：将实际下降时间t
f1
与设定的下降时间tf进行比较；若经过比较发现实际下降时间t
f1
与设定的下降时间tf相等，即认为所述直流载波信号发送正常；若经过比较发现实际下降时间t
f1
大于设定的下降时间tf，认为出现轻载情况，所述直流载波信号未正常发送。
31.因此，当步骤s30中发现t
f1
大于tf时，执行步骤s40：投入假负载，重新发送所述直流载波信号。
32.ac-dc整流模块放电电容的放电时间存在关系：t=r1c
×
ln(v/δv)，其中r1为直流照明供电系统负载等效电阻，c为直流照明供电系统输出等效电容，v为直流照明供电系统输出电压，δv为电压幅值差，v、c、δv均为定值，因此放电电容的放电时间t和系统负载等效电阻r1呈正比关系；当轻载时，系统负载等效电阻r1的值较大，放电电容的放电时间t随之正比变大。
33.通过在直流照明供电系统的输出端与灯具负载并联设置假负载，并在判断出现轻载情况时，投入假负载，以减小系统负载等效电阻r1，进而减小放电电容的放电时间t，放电电容的放电时间t即为直流载波信号的直流输出电压的实际下降时间t
f1
。
34.所述假负载的电阻值根据获得，其中c为直流照明供电系统输出等效电容，其取值为直流照明供电系统上多个ac-dc整流模块的输出电容并联后的电容值，v为直流照明供电系统输出电压，即直流照明供电系统的额定工作输出电压值，δv为设定的直流载波信号的电压幅值差，tf为设定的直流载波信号的下降时间。在本实施例中优选的是，所述假负载的电阻值为直流照明供电系统空载时单独投入所述假负载也能使得实际下降时间t
f1
与设定的下降时间tf相等的对应的最小负载电阻值。
35.步骤s50：再次检测直流输出电压的实际下降时间t
f1
，并与设定的下降时间tf进行比较。
36.步骤s60中，判断t
f1
等于tf的情况下，所述直流载波信号正常发送成功，执行步骤s70：切离所述假负载；否则执行步骤s80，发出报警信息。
37.步骤s40和步骤s70中，通过控制开关s的通断控制所述假负载的投入以及切离，所述开关s与所述假负载串联设置。在本实施例中优选的是，所述开关s为直流接触器，其额定工作电压、额定工作电流均大于所述假负载两端的实际电压和流过的电流，并采用冗余设计。
38.由于在步骤s40中投入所述假负载的时候，直流照明供电系统处于轻载状态；且假负载较小，仅为直流照明供电系统空载时单独投入所述假负载也能使得实际下降时间t
f1
与设定的下降时间tf相等的对应的最小负载电阻值，因此投入和切离所述假负载在直流照明供电系统的负载调整率的范围内，不会造成供电不稳的情况。同时，在投入所述假负载以及切离所述假负载的时候，设置有延时（死区时间），以进一步确保直流照明供电系统的输出电压稳定。
39.实施例2如图5所示，一种直流照明供电中应对轻载直流载波信号畸变的系统，用于执行所
述直流照明供电中应对轻载直流载波信号畸变的方法，所述系统包括：电压检测模块和控制模块，所述电压检测模块与所述控制模块连接，所述电压检测模块用于在发送直流载波信号时，检测直流输出电压的实际下降时间t
f1
，并将其发送给所述控制模块；所述控制模块用于在判断所述直流输出电压的实际下降时间t
f1
大于设定直流载波信号的下降时间tf时，控制切入假负载以及重新发送所述直流载波信号，所述控制模块还用于在重新发送所述直流载波信号并判断所述直流输出电压的实际下降时间t
f1
等于设定的直流载波信号的下降时间tf时，控制切离所述假负载。
40.所述假负载并联设置于直流照明供电系统的输出端，即其与灯具负载并联设置。所述控制模块通过控制开关s的通断控制所述假负载的投入以及切离，所述开关s与所述假负载串联设置。所述开关s为直流接触器，其额定工作电压、额定工作电流均大于所述假负载两端的实际电压和流过的电流，并采用冗余设计。
41.如图6所示，所述控制模块控制所述直流接触器的线包的通断电，所述线包通电，所述直流接触器闭合，所述假负载投入；所述线包不通电，所述直流接触器断开，所述假负载切离。
42.在本实施例中优选的是，所述电压检测模块和所述控制模块设置于直流供电柜内。
43.通过在直流照明供电系统的输出端增加假负载并控制所述假负载的投入和切离，可以有效解决轻载情况下直流载波信号电压下降时间受负载影响的问题，无论实际灯具负载的大小是多少，直流载波信号都可以按照控制模块的设计波形输出，不会因为直流载波信号波形畸变而造成灯具负载控制失败，从而可以在任意负载条件下都有效、准确地实现对灯具负载的调光、开关等控制。
44.实施例3所述直流照明供电中应对轻载直流载波信号畸变的方法及系统适用于可以直流载波通信的直流照明供电系统，特别适用于需要远程控制的直流照明供电系统以及需要对单灯或者区域进行控制的直流照明供电系统，如路灯系统、厂区照明系统、大面积室内照明系统、景观灯照明系统、隧道照明系统等。
45.需要说明的是，以上实施例仅用于说明本发明的技术方案，而非对其限制；尽管前述实施例对本发明进行了详细的说明，本领域的技术人员应该理解：其可以对前述实施例记载的技术方案进行修改，或者对其中部分或者全部技术特征进行等同替换，而这些替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明技术方案的范围。