電力自動化畢業(yè)論文

1、畢業(yè)論文（設(shè)計）題目： 工廠照明系統(tǒng)的設(shè)計 院 別： 廣州華立科技職業(yè)學(xué)院 班 級： 09級電力（5） 班 姓 名： 江德立 學(xué) 號： zy07312090516 指導(dǎo)教師： 廖恒強 日 期： 2011年4月 摘要照明控制系統(tǒng)傳統(tǒng)是以照明配電箱通過手動開關(guān)來控制照明燈具的通斷，或通過回路中串入接觸器，實現(xiàn)遠距離控制。而今出現(xiàn)的建筑物自控(ba)系統(tǒng)，是以電氣觸點來實現(xiàn)區(qū)域控制、定時通斷、中央監(jiān)控等功能。由于照明控制系統(tǒng)在ba系統(tǒng)中并非獨立，同時控制功能簡單，因此使用上有一定的局限性。故當(dāng)ba系統(tǒng)出現(xiàn)故障時，照明系統(tǒng)亦受到影響。隨著微電子技術(shù)與數(shù)字化技術(shù)的發(fā)展，開發(fā)出了智能化水平更高的專業(yè)照明控

2、制的獨立系統(tǒng)，從而能節(jié)約能源、延長燈具壽命、提高照明質(zhì)量。根據(jù)使用單位的經(jīng)驗，不僅在照明管理與設(shè)備維修的簡單及降低費用外，還對環(huán)境改善、提高工作效率都有著顯著的效果。系統(tǒng)設(shè)置抑制電網(wǎng)沖擊電壓和浪涌電壓裝置，并人為地限制電壓以提高燈具壽命。采取軟啟動和軟關(guān)斷技術(shù)，避免燈具燈絲的熱沖擊，以進一步使燈具壽命延長?！爸悄芙ㄖ钡某霈F(xiàn)，對照明部分提出新的要求，“智能照明”技術(shù)相應(yīng)出現(xiàn)。其良好的使用效果與社會、經(jīng)濟的效應(yīng)，推動了智能照明的技術(shù)迅速向前發(fā)展，并形成照明發(fā)展的一個重要趨勢。智能照明由電子計算機進行控制與管理，因而開發(fā)照明方面的計算機硬件和軟件工作是今后照明設(shè)計中的一項重要任務(wù)。關(guān)鍵詞：工廠照明

3、系統(tǒng)；led技術(shù)；節(jié)能減排照明系統(tǒng)目錄摘要1目錄3第一章 緒論41.1論文背景說明41.2工廠照明系統(tǒng)的類型、特點41.2.1 植物光照技術(shù)簡述41.2.2 led照明系統(tǒng)的構(gòu)成41.2.3大功率白光led與陣列51.2.4 pwm可控led恒流驅(qū)動71.2.5 led燈板控制單元9第二章 工廠天然照明系統(tǒng)及其內(nèi)部結(jié)構(gòu)照明設(shè)計1121 工廠內(nèi)外部設(shè)計決定照明系統(tǒng)分配11 2.2 工業(yè)廠房的特點及其分類12 2.3 工廠照明設(shè)計的一般要求和質(zhì)量13 第三章 工廠照明系統(tǒng)的未來方向143.1 led照明技術(shù)的選擇和推廣143.2 太陽能儲電照明系統(tǒng)15結(jié)束語16參考文獻17顯示對應(yīng)的拉丁字符的拼音

4、字典 - 查看字典詳細內(nèi)容朗讀顯示對應(yīng)的拉丁字符的拼音字典 - 查看字典詳細內(nèi)容第一章 緒論1.1 論文背景概述工廠是大型的技術(shù)生產(chǎn)空間和基地，隨著大小型工業(yè)的興起，工廠的生產(chǎn)能力不可估量，而支撐其大力開展生產(chǎn)的強勁后盾電力系統(tǒng)中的照明技術(shù)非常講究，要做到節(jié)能、環(huán)保、強勁、穩(wěn)定、安全等指標，工廠照明系統(tǒng)的設(shè)計為重中之重，起種類普遍為以下幾大類技術(shù)：植物光照; led陣列; 照度led驅(qū)動; can總線，在此展開探討。1.2 工廠照明系統(tǒng)的類型、結(jié)構(gòu)與特點 1.2.1 植物光照技術(shù)簡述植物工廠是國際上公認的設(shè)施農(nóng)業(yè)高級發(fā)展階段, 作為自然界象征的植物和人類工業(yè)文明的標志 1 。植物工廠給植物提供

5、合適生長環(huán)境的系統(tǒng)設(shè)備。是一種多學(xué)科結(jié)合、高技術(shù)應(yīng)用, 幾乎不受自然條件制約的全新生產(chǎn)方式。工廠通過人工自然條件提供溫度、濕度、光照、氣流、二氧化碳濃度等生長環(huán)境的同時對工廠內(nèi)環(huán)境要素進行自動實時監(jiān)控,高精度調(diào)整控制。工廠為植物提供光照的光源 2主要有高壓鈉燈、日光燈。近來隨著大功率白光led的技術(shù)突破以及在很多高照度場合的成功應(yīng)用, 以led為主光源成為在農(nóng)業(yè)生產(chǎn)中替代傳統(tǒng)照明的新趨勢。植物工廠的每個栽培架上, 都裝有一塊或幾塊燈板。燈板的光源可以由led陣列組成, 其中以高亮度大功率白光led為主, 燈板上按一定距離插入紅光、藍光和紫外光led, 并且以不同比例均勻分布。由于太陽光對于植物

6、光照而言是全波段的, 紅光、藍光、紫外線、紅外線等都包括, 因此, 燈板的光譜也應(yīng)接近自然光。設(shè)計一種以白光led 為主光源輔以其它光色led 組成的可控光源并按照植物的生長特征合成光譜, 這種光譜綜合特性更有利于植物的生長需求。1.2.2 led照明系統(tǒng)的構(gòu)成 led照明系統(tǒng)是由led 陣列組成的光源、led驅(qū)動電路、光板管理電控單元 3 ecu、溫度傳感器、亮度和光色傳感器以及通信接口構(gòu)成, 系統(tǒng)結(jié)構(gòu)如圖1 所示。多種顏色的led 按照一定的間隔陣列在燈板上, 不同顏色的led 配以相應(yīng)的驅(qū)動電路,led驅(qū)動電路受光板電控單元ecu 管理。燈板背面的ecu 根據(jù)光色傳感器和亮度傳感器采集的

7、led燈板發(fā)光特征, 控制不同光色led 的發(fā)光強度, 以獲得近似太陽光的綜合光譜。電控單元ecu對燈板led陣列獨立點亮管理的同時還可以在燈板與燈板之間、燈板與植物工廠的中央總控系統(tǒng)之間通過局域網(wǎng)交換數(shù)據(jù), 接受中央總控系統(tǒng)對不同植物在不同生長期對光譜合成的控制指令。中國照明網(wǎng)技術(shù)論文led照明 中國照明網(wǎng)技術(shù)論文led照明 1.2.3大功率白光led與陣列l(wèi)ed燈板是植物工廠的關(guān)鍵設(shè)備, 燈板上的主光源使用ph ilips公司生產(chǎn)的luxeon lafl c4s大功率白色led(如圖3所示) , 其主要技術(shù)參數(shù)如下:中國照明網(wǎng)技術(shù)論文led照明 工作電壓: 12 16v; 工作電流: 1.

8、0 1.2 a; 色溫cct: 5 200 6 000 k; 顯色性cr i: 70; 光通量:1 000 1 200流明; 發(fā)光角度: 60!。中國照明網(wǎng)技術(shù)論文led照明 光譜特征見圖2所示。中國照明網(wǎng)技術(shù)論文led照明 中國照明網(wǎng)技術(shù)論文led照明 大功率白色led的電流、電壓參數(shù)具有典型的pn 結(jié)伏安特性, 正向壓降(v )和正向電流的( i)以及它們與芯片底座溫度的關(guān)系曲線如圖3所示。中國照明網(wǎng)技術(shù)論文led照明 中國照明網(wǎng)技術(shù)論文led照明 從圖3中的v-i曲線可知, 正向壓降( v )隨pn結(jié)的溫度升高而降低, 同時又隨著結(jié)溫度升高正向電流的( i)變大。v 的微小變化會引起較大

9、的i變化。由于大功率led的散熱是應(yīng)用技術(shù)的關(guān)鍵, 當(dāng)電流受到控制時, 正向壓降( v )的變化不再影響電流變化而導(dǎo)致溫度的惡性循環(huán)。因此, 大功率led必須采用恒流源驅(qū)動?？刂苐ed 驅(qū)動電流可以避免溫升 4 對正向壓降( v ) 的影響。由luxeon 規(guī)格書可見, 當(dāng)laflc4s的恒流驅(qū)動至1000ma 時,光通量可達1200流明。led陣列的排列方式根據(jù)照射場合的不同可以是條形或圓形。陣列上白光led 的數(shù)量可以按照實際所需的總光通量和單個led的光通量之比,依照以下公式求出:中國照明網(wǎng)技術(shù)論文led照明 中國照明網(wǎng)技術(shù)論文led照明 式中: nled 為led 數(shù)量; 為目標光通量

10、; 為光學(xué)效率,90%; 為熱學(xué)效率, 85% ; 為led 最小光通量( lm)。電路板上分布的大功率白光和其它顏色的led與燈殼之間保持良好的散熱, 燈殼通常采用散熱性能較好的鋁材制作, 燈殼內(nèi)安裝了輔以通風(fēng)的散熱風(fēng)扇。燈板上安裝了溫度傳感器、光照傳感器,分別監(jiān)測led的工作溫度和光照參數(shù)。中國照明網(wǎng)技術(shù)論文led照明1.2.4 pwm 可控led恒流驅(qū)動凌特( l inear)公司的lt3755系列ic 專為驅(qū)動大功率高電流led 的恒定電流驅(qū)動而設(shè)計。它們從ic 內(nèi)部的一個7. v 電源來驅(qū)動外部n溝道功率mosfet, 可以獲得1 500ma大電流驅(qū)動laflc4s大功率白色led。

11、lt3755電流控制模式可以在45 40 v的寬輸入電壓和輸出電壓在29 70 v 范圍內(nèi)實現(xiàn)了恒定電流的穩(wěn)定工作。fb 引腳用作led電流檢測和保護功能的輸入, 而且還使得轉(zhuǎn)換器能夠起一個恒定電壓源的作用。調(diào)節(jié)rt 引腳的電阻值可以得到100 kh z至1 mh z的頻率變化范圍, 改變頻率設(shè)置可以優(yōu)化效率、進一步提高性能。串接在led 上端的電流檢測電路是適用于驅(qū)動led 的最靈活方案, 適合于升壓、降壓模式或降壓- 升壓模式配置。pwm 輸入端口提供了高達30001的led 調(diào)光比。圖4所示白光led laflc4s的驅(qū)動電路。中國照明網(wǎng)技術(shù)論文led照明 中國照明網(wǎng)技術(shù)論文led照明

12、相比luxeon laflc4s 白光led 大電流而言, 燈板上其它波長的led 驅(qū)動電流大約只有100 300 ma 之間, 采用了am is公司汽車級的led驅(qū)動系列產(chǎn)品, am is 39100 集成電路具有很高的抗高溫和高可靠性, 可以分別提供8 路led 輸出驅(qū)動。驅(qū)動器的每個輸出能夠達350ma 電流, 如果端口外接mosfet 可獲得更高的驅(qū)動電流。am is39100 外部電路簡單到只需一只外接電容器。芯片具有過熱保護、過流保護、短路保護和低電壓保護功能。當(dāng)芯片內(nèi)部電路檢測到潛在危險存在的情況下自動關(guān)閉驅(qū)動程序并將故障的診斷狀態(tài)通過串口讀取。中國照明網(wǎng)技術(shù)論文led照明 中國

13、照明網(wǎng)技術(shù)論文led照明 am is 39100可以同時驅(qū)動8個led (如圖5所示)。每條支路的驅(qū)動電流由燈板控制單元ecu 編程控制, 這只ic 所具備的保護功能、分控特點、很適合燈板上其它波長led 的分別受控點亮。am is39100同時控制8個不同波長led與lt3755大功率白光led 的聯(lián)合驅(qū)動, 可以在燈板上獲得近似太陽光的綜合光譜, 滿足植物生長的光色特性。1.2.5 led燈板控制單元 燈板控制單元擔(dān)負著對不同波長led 獨立點亮、光通量和光譜色質(zhì)可調(diào)控制以及溫度檢測、系統(tǒng)保護等功能。還可根據(jù)工廠中央管理系統(tǒng)的調(diào)光指令, 管理燈板隨指令產(chǎn)生不同特征的綜合光譜, 植物工廠應(yīng)用

14、可控的led 光源不僅提供植物所需的光照而且利用特定波長的led 單色光對特定的害蟲的吸引力, 達到有針對性地進行誘蟲、滅蟲作用。led燈板控制單元電路圖如圖6所示。中國照明網(wǎng)技術(shù)論文led照明 由于燈板上密集了各種波長的led、測光傳感器及其各路led的驅(qū)動芯片, 每個芯片分別輸入不同的pwm 信號及亮度、溫度管理, 因此需要一個性能較高的多端口ecu 控制芯片。ecu 控制單元不僅管理燈板各種波長led的亮度控制和光色合成,還要根據(jù)led驅(qū)動電路的工作特性, 對燈板的工作狀態(tài)和外部干擾實施保護, 同時還對光板的合成光譜、亮度、溫度進行檢測。因此, 芯片的處理能力、可靠性和穩(wěn)定性非常重要。系

15、統(tǒng)ecu 控制單元設(shè)計選用了英飛凌公司的xc164 cs 系列16位單片微處理器。這款芯片不僅有很好的耐高溫特性和穩(wěn)定性, 還內(nèi)置現(xiàn)場控制通信的can總線端口。中國照明網(wǎng)技術(shù)論文led照明 xc164的輸入端口監(jiān)控大功率led 底座基板的溫度, 這個觀察點接近led 的結(jié)溫, 是保護led不至于熱損壞的關(guān)鍵, 同時對各led 散熱器多點的溫度循環(huán)檢測, 管理燈板的熱平衡保護控制。xc164的輸入口還將照度傳感器和光譜傳感器探頭的監(jiān)測數(shù)據(jù)進行處理, 計算出光色合成效果并與工廠的中央控制器配光指令進行比對、實時調(diào)控。xc164的輸出端口分別輸出不同的pwm 信號控制am is 39100 的驅(qū)動電

16、流, 以實現(xiàn)對各路不同波長led 的亮度控制以及對lt3755 白光大功率luxeon laflc4s的驅(qū)動。燈板控制單元在控制光源亮度的同時還實施對燈板過壓保護, 過流保護、反向保護、短路保護、浪涌保護、系統(tǒng)診斷等。中國照明網(wǎng)技術(shù)論文led照明 燈板安全和可靠工作的關(guān)鍵是led的散熱, 它關(guān)系到led 的壽命、光衰、色偏移等重要指標。監(jiān)測溫度的傳感器分別監(jiān)控大功率led 底座基板和散熱片上的多點溫度, 當(dāng)?shù)鬃鍦囟壬哌_到了xc164預(yù)設(shè)警戒值時, 系統(tǒng)調(diào)節(jié)led 驅(qū)動的pwm信號時降低驅(qū)動電流, 使大功率led降低功耗達到降溫效果。當(dāng)對led燈板進行熱管理時, 散熱器溫度到達臨界溫度時,

17、 系統(tǒng)啟動散熱風(fēng)扇對燈板熱源強制對流, ecu 可以根據(jù)檢測點的部位和溫度值,確定強制風(fēng)冷區(qū)域的風(fēng)扇位置和風(fēng)速, 必要時調(diào)整pwm驅(qū)動控制信號以減小led 功耗。當(dāng)溫度過高、監(jiān)測點異?；騦ed 燈板故障時, 燈板控制單元通過現(xiàn)場局域網(wǎng)向周圍燈板發(fā)布故障信息同時向工廠中央控制系統(tǒng)提供實時數(shù)據(jù)并發(fā)出告警信號。中國照明網(wǎng)技術(shù)論文led照明 中國照明網(wǎng)技術(shù)論文led照明 圖6 燈板控制單元電路圖第二章 工廠天然照明系統(tǒng)及其內(nèi)部結(jié)構(gòu)照明設(shè)計2.1 工廠內(nèi)外部設(shè)計決定照明系統(tǒng)分配工廠是生產(chǎn)既定產(chǎn)品的場所，一般由廠房，辦公及其他附屬用房，各類戶外裝置，站、場、道路等組成。工廠照明設(shè)計范圍包括室內(nèi)照明，戶外裝

18、置照明，站、場照明，地下照明，道路照明，警衛(wèi)照明，障礙照明等。(1)室內(nèi)照明：廠房內(nèi)部照明及辦公等附屬用房內(nèi)部照明。(2)戶外裝置照明：為戶外各種裝置而設(shè)置的照明。例如造船工業(yè)的露天作業(yè)場，石油化工企業(yè)的釜、罐、反應(yīng)塔，建材企業(yè)的回轉(zhuǎn)窯、皮帶通廊，冶金企業(yè)的高爐爐體、走梯、平臺，動力站的煤氣柜，總降壓變電站的戶外變、配電裝置，戶外式水泵站冷卻架(塔)和戶外式通風(fēng)除塵設(shè)備等的照明。(3)站場照明：車站、鐵道編組站、停車場、露天堆場等設(shè)置的照明。(4)地下照明：地下室、電纜隧道、綜合管廊及坑道內(nèi)的照明。(5)道路照明：工廠廠區(qū)公路及其他道路的照明。(6)警衛(wèi)照明：沿廠區(qū)周邊及重點場所周邊警衛(wèi)區(qū)設(shè)置

19、的照明。(7)障礙照明：廠區(qū)內(nèi)設(shè)有特高的建、構(gòu)筑物，如煙囪等，根據(jù)地區(qū)航空條件，按有關(guān)規(guī)定需要裝設(shè)的標志照明。本章重點在廠房內(nèi)部照明，其他照明參見照明設(shè)計手冊相關(guān)章節(jié)。2.2 工業(yè)廠房的特點及其分類工業(yè)廠房按其建筑結(jié)構(gòu)型式可分為單層工業(yè)建筑和多層工業(yè)建筑。多層工業(yè)建筑的廠房絕大多數(shù)見于輕工、電子、儀表、通信、醫(yī)藥等行業(yè)，此類廠房樓層一般不是很高，其照明設(shè)計與常見的科研實驗樓等相似，多采用三基色稀土熒光燈照明方案。機械加工、冶金、紡織等行業(yè)的生產(chǎn)廠房一般為單層工業(yè)建筑，并且根據(jù)生產(chǎn)的需要，更多的是多跨度單層工業(yè)廠房，即緊挨著平行布置的多跨度廠房，各跨跨度視需要可相同或不同。單層廠房在滿足一定建筑

20、模數(shù)要求的基礎(chǔ)上視工藝需要確定其建筑寬度(跨度)、長度和高度。廠房的跨度b：一般為6、9、12、15、18、21、24、27、30、36m。廠房的長度l：少則幾十米，多則數(shù)百米。廠房的高度h：低的一般56m，高的可達3040m，甚至更高。廠房的跨度和高度是廠房照明設(shè)計中考慮的主要因素。另外，根據(jù)工業(yè)生產(chǎn)連續(xù)性及工段間產(chǎn)品運輸?shù)男枰?，多?shù)工業(yè)廠房內(nèi)設(shè)有吊車行車，其起重量輕的可為35t，大的可達數(shù)百噸(目前機械行業(yè)單臺吊車起重量最大可達800t)。因此，工廠照明通常采用裝在屋架上的燈具來實現(xiàn)。2.3工廠照明設(shè)計的一般要求和質(zhì)量工廠照明應(yīng)遵循下列一般原則進行設(shè)計。1.照明方式的選擇(1)對于照度要求

21、較高，工作位置密度不大，單獨采用一般照明不合理的場所宜采用混合照明。(2)對作業(yè)的照度要求不高，或當(dāng)受生產(chǎn)技術(shù)條件限制，不適合裝設(shè)局部照明，或采用混合照明不合理時，宜單獨采用一般照明。(3)當(dāng)某一工作區(qū)需要高于一般照明照度時可采用分區(qū)一般照明。(4)當(dāng)分區(qū)一般照明不能滿足照度要求時應(yīng)增設(shè)局部照明。(5)在工作區(qū)內(nèi)不應(yīng)只裝設(shè)局部照明。2.照度標準工廠照明設(shè)計的照度值應(yīng)根據(jù)國家標準gb50034-2004建筑照明設(shè)計標準的規(guī)定選取。該標準規(guī)定了十六大類工業(yè)建筑的一般照明的照度值。各類工廠更為具體的工作場所的照度標準還應(yīng)按相關(guān)行業(yè)的規(guī)定。照明質(zhì)量是衡量工廠照明設(shè)計優(yōu)劣的標志，它主要包括以下內(nèi)容：(1

22、)選用效率高和配光曲線合適的燈具。根據(jù)燈具在廠房房架上懸掛高度按室形指數(shù)尺，值選取不同配光的燈具。當(dāng)ri=0.50.8時，宜選用窄配光燈具；當(dāng)ri=0.81.65時，宜選用中配光燈具；當(dāng)ri=1.655時，宜選用寬配光燈具。(2)選用色溫適當(dāng)和顯色指數(shù)符合生產(chǎn)要求的照明光源。(3)達到規(guī)定的照度均勻度：作業(yè)區(qū)域內(nèi)一般照明照度均勻度不應(yīng)小于0.7，作業(yè)區(qū)鄰近周圍的照度均勻度不應(yīng)小于0.5。(4)滿足照明直接眩光限制的質(zhì)量要求：統(tǒng)一眩光值(ugr)按gb50034-2004之規(guī)定。即一般允許值為22，精細加工值為19。(5)采取措施減小電壓波動、電壓閃變對照明的影響和防止頻閃效應(yīng)。(6)照明裝置應(yīng)

23、在允許的工作電壓下工作，在采用金屬鹵化物燈和高壓鈉燈的場所應(yīng)采用補償電容器，以提高其功率因數(shù)。 第三章 工廠照明系統(tǒng)的未來方向3.1 led照明技術(shù)的選擇和推廣采用led智能照明控制系統(tǒng)進行集中監(jiān)控及控制。根據(jù)使用需求，分時對led路燈、庭院燈進行調(diào)光，可節(jié)電20%30%，并延長燈具壽命。其優(yōu)點是對每相的控制采用預(yù)置信息獨立存儲，當(dāng)系統(tǒng)中某一線路出現(xiàn)故障時，可馬上檢測出故障點及故障牲質(zhì)并進行保存，有利于故障排除，節(jié)省人力物力及時間。為使橋梁在江河上，具備更加令人震撼的光影演出和地標性效果，為橋梁設(shè)計一套完整的高科技智能控制系統(tǒng)和光影變化方案，橋梁可產(chǎn)生或歡快或輝煌或振奮或恬靜的豐富的場景變化效

24、果使橋梁與天地水景人產(chǎn)生更好地互動與交融，從而譜寫出絢麗多姿的華彩樂章。橋梁led照明控制系統(tǒng)應(yīng)采用tcp/ip協(xié)議，并經(jīng)過信號傳輸優(yōu)化處理，使構(gòu)成的led照明系統(tǒng)里連接的設(shè)備更多且連接的距離更長，傳輸控制協(xié)議使led照明系統(tǒng)的控制質(zhì)量和可靠性更高，雙向通信使設(shè)備的遠程監(jiān)測和控制更有效，使led景觀照明控制系統(tǒng)更具穩(wěn)定性。led照明系統(tǒng)可實現(xiàn)的主要功能有：1)100級亮度調(diào)整，16級無灰度損失的亮度調(diào)整功能;2)顯示頻率可達85hz;3)色彩調(diào)整能力r.g.b各256級獨立調(diào)整;4)亮度深度可以達到1024級;5)白檢測功能在系統(tǒng)中的各控制器都可對輸入接口信號的檢測(指示燈報告);6)支持用戶自行配置屏體信息;7)供電方式dc24vac110220v;8)支持遠程控制，串口通信。led照明智能控制系統(tǒng)可完成時間控制的一致性，消除了供電系統(tǒng)的時間誤差，保證了led各種動畫場錄的變換質(zhì)量。智能控制系統(tǒng)的應(yīng)用，可靠地控制了