[发明专利]一种能量与信息的同步传输系统

说明书

技术领域

本发明属于电力电子通信技术领域，具体涉及一种能量与信息的同步传输系统。

背景技术

随着电子技术的飞速发展，物联网等新概念正逐步被人们接受。无论是不同的电力变换系统还是同一系统中不同的电力变换模块，要想实现既定功能，除了需要电源提供电能之外，还需要相互之间通信功能的配合和协调。

在电力电子技术中，DC-DC(直流-直流)变换器原本只是通过控制开关管的开通与关断，实现能量的变换和传输。当一个系统有多个DC-DC变换器为不同的设备供电时，往往需要加入通信功能，在各个DC-DC变换器之间传递信息，协调工作。

面对能量传输和信号通信两种不同的功能要求，传统的解决方案一般采用两套不同的硬件电路分别处理能量传输和信息传输的功能；这种传统的设计方案使用的元器件较多，体积较大，需要额外的连接线。

目前，在通信领域，电力线载波通信(PLC)技术得到了广泛研究和应用。其将载波信号叠加到电源线上，通过已有的电源线路传输数据，避免了额外布线。但电力线载波通信的实现往往需要额外的载波调制电路，该电路包含了耦合变压器，体积大，成本高；同时传统的电力线载波通信是在已有的电源线路上叠加数字信号进行通讯，线路上传输的能量不受控制，信道的特性不能改变。

申请号为200910191716.3的中国专利公开了一种能量信号同步传输装置及方法，该技术在主电路上增加了信号调制器，在次级回路上增加了信号提取与复原电路，与电力线载波通信一样，需要增加额外的信号调制器，增加了电路的体积和成本，且只是用来调节系统注入能量。

发明内容

针对现有技术所存在的上述技术缺陷，本发明提供了一种能量与信息的同步传输系统，无需额外调制电路的前提下实现了能量与信息的同步传输。

一种能量与信息的同步传输系统，包括：一直流电源、一直流总线和若干与对应负载连接的能量信息传输单元；所述的直流电源和能量信息传输单元均连接于所述的直流总线上。

所述的能量信息传输单元包括：

Boost(升压)电路，将直流总线上的直流电升压后输送给负载，并产生谐波信号至直流总线上；

采样电路，采集负载的状态信号；所述的状态信号包括电流信号、电压信号等状态信息；

载波检测电路，从直流总线上接收其他能量信息传输单元产生的谐波信号，并对该谐波信号进行滤波放大后输出载波信号；

控制电路，对所述的载波信号或状态信号依次进行模数转换和分析识别，根据识别结果构造出开关信号；

驱动电路，对所述的开关信号进行功率放大，并利用功率放大后的开关信号对Boost电路中的开关管进行控制。

优选地，所述的Boost电路包括一个电感、一个电容和两个开关管；其中，电感的一端与直流总线相连，另一端与第一开关管的漏极和第二开关管的漏极相连；第二开关管的源极与电容的一端和负载的一端相连；第一开关管的源极与电容的另一端和负载的另一端相连并接地；第一开关管或第二开关管的栅极接收驱动电路输出的功率放大后的开关信号；能够防止Boost电路进入断续工作模式对电感上的电流波形造成影响。

所述的第一开关管与第二开关管接收的开关信号互补。

优选地，所述的直流电源通过阻抗匹配网络连接于直流总线上；可削弱对通讯造成的干扰。

所述的阻抗匹配网络包括一个电感、一个电容和一个电阻；其中，电感的一端与直流电源的正极相连，另一端与电容的一端相连；电容的另一端与电阻的一端相连，电阻的另一端与直流电源的负极相连并接地。

优选地，所述的控制电路连接有人机界面；使得用户可对系统进行控制。

所述的控制电路根据识别结果，通过对占空比或开关频率进行调整构造出对应的开关信号；其中：

对于能量传输，使开关信号的开关频率恒定，调整开关信号的占空比；

对于信息传输，使开关信号的占空比恒定，调整开关信号在每个码片周期中的开关频率；所述的码片周期为开关周期的整数倍。

所述的控制电路为DSP(数字信号处理器)。

本发明使电力线载波通信技术与Boost电路的特性相结合，无需额外调制电路的前提下实现了能量与信息的同步传输，减小了系统的体积及相应元器件的使用，不需要额外的连接线，且通信信道的特性也可以根据需要进行设计。