基于电流型整流桥和无功功率变化的电力线回路通信方法技术

本发明专利技术提供了一种基于电流型整流桥和无功功率变化的电力线回路通信方法。该方法以单相交流电流型整流桥回路电路为基础，依靠电路中产生变化可控的无功功率电流作为通信信号，通信发射端利用电路中产生的无功功率电流通过算法将二进制数字通信码元对应不同大小的无功功率电流在回路中传导，调制的无功功率电流以电力线为传输介质，通信接收端以检测电路中无功功率为解调方法，将检测到的无功功率解调为接收信息，从而实现电力线回路通信。从而实现电力线回路通信。从而实现电力线回路通信。

【技术实现步骤摘要】
基于电流型整流桥和无功功率变化的电力线回路通信方法


[0001]本专利技术涉及电力线通信
，尤其涉及一种基于电流型整流桥和无功功率变化的电力线回路通信方法。

技术介绍

[0002]电力通信网是为了保证电力系统的安全稳定运行而应运而生的。它同电力系统的安全稳定控制系统、调度自动化系统被人们合称为电力系统安全稳定运行的三大支柱。它更是电网调度自动化、网络运营市场化和管理现代化的基础；是确保电网安全、稳定、经济运行的重要手段；是电力系统的重要基础设施。
[0003]随着电力线载波通信技术的推进，其低成本、高稳定，经济效益与场景适应力强的特点正愈发彰显。

技术实现思路

[0004]针对现有技术中存在的问题，本专利技术提供一种基于电流型整流桥和无功功率变化的电力线回路通信方法，通信过程中，能耗低，不仅可以在电力通信中能够广泛和深入的应用，在特定的场矿，局部通信系统也具有良好的应用前景。
[0005]为达到上述目的，本专利技术提供了一种基于电流型整流桥和无功功率变化的电力线回路通信方法，包括：
[0006]电流型整流桥直流侧维持的电流通过PWM控制后传输到整流桥交流侧，使得整流桥交流侧的无功功率发生变化；
[0007]基于二进制数字通信码元，调整整流桥开关管的PWM控制信号，使得整流桥交流侧无功功率的变化与二进制数字通信码元变化相同；
[0008]所述整流桥交流侧在供电线路的远端位置根据无功功率的变化，还原出二进制数字通信码元。
[0009]进一步地，所述整流桥直流侧，设置续流电感L
d
与放电电阻R
L
串联，放电电阻R
L
并联放电旁路控制开关；
[0010]启动通信功能时，接通放电旁路控制开关；关闭通信功能时，通过断开放电旁路控制开关，将续流电感L
d
的电流经过放电电阻R
L
衰减释放。
[0011]进一步地，在每个PWM控制的调制周期T
m
，分别产生以的T
m
/4为中心宽度为T
mp
的正脉冲和以3T
m
/4为中心宽度为T
mn
的负脉冲；正脉冲对应通过整流桥开关管直流侧正端接通交流电源的火线，直流侧负端接通交流电源的零线；负脉冲对应通过整流桥开关管直流侧正端接通交流电源的零线，直流侧负端接通交流电源的火线；无正负脉冲时，整流桥开关管直流侧正端和负端短接于交流电源的火线或者零线的一端，续流电感L
d
中的电流续流；正负脉冲宽度的差，用于为续流电感L
d
提供维系电流。
[0012]进一步地，PWM控制过程中设定整流桥交流侧目标电流瞬时值为：
[0013][0014]其中，V
rms
为交流侧电源电压有效值，G
L
(m)为第m个工频周期的等效电抗，对应有功功率消耗，X
L
(m)是第m个工频周期的等效导抗，对应从交流侧吸收的无功功率；
[0015]在每个调制周期的T
m
/4、3T
m
/4时刻，分别获取所述整流桥直流侧电流值i
d1
(k)和i
d2
(k)，计算第k个调制周期ΔT
′
(k)：
[0016][0017]当ΔT
′
(k)≥0时，T
mp
(k)＝T
m
/2，T
mn
(k)＝max(T
m
/2
‑
ΔT(k),0)；
[0018]当ΔT
′
(k)<0时，T
mn
(k)＝T
m
/2，T
mp
(k)＝max(T
m
/2+ΔT(k),0)；
[0019]其中，i
s
((k+0.5)
·
T
m
)表示第k个调制周期对应的整流桥交流侧目标电流。
[0020]进一步地，电流型整流桥直流侧维持的电流通过PWM控制，还包括：采用比例积分反馈控制调节第m个工频周期的等效电抗G
L
(m)，以维持续流电感L
d
中的电流为目标电流I
d
。
[0021]进一步地，调节第m个工频周期的等效电抗G
L
(m)包括：
[0022]计算中间参数：
[0023][0024]其中，I
d
为设定的电感L
d
中目标电流，T0为工频周期，i
d
(m)为第m个周期起始时刻电感L
d
的瞬时电流；
[0025]依据比例积分控制，得到G
L
(m)：
[0026]G
L
(m)＝max(min(G
L
(m
‑
1)+(K
p
+K
i
)d(m)+(K
i
‑
K
p
)d(m
‑
1)，G
Lmax
)，G
Lmin
)
[0027]其中，K
p
为等效电抗控制的比例系数，K
i
为等效电抗控制的积分系数，G
Lmax
为G
L
(m)的上限阈值，G
Lmin
为G
L
(m)的下限阈值。
[0028]进一步地，开始通讯后，等待续流电感L
d
中的电流充电达到目标电流I
d
后，依据通信码元为0时，在对应码元周期时间的N个工频周期内设置等效导抗X
L
(m)为X
L0
，通信码元为1时，在对应码元周期时间的N个工频周期内设置等效导抗X
L
(m)为X
L1
，从而改变本电路吸收的无功功率大小，在整流桥交流侧的供电线路远端位置采集无功功率的变化，还原出二进制数字通信码元。
[0029]本专利技术的上述技术方案具有如下有益的技术效果：
[0030](1)本专利技术以单相交流电流型整流桥回路电路为基础，依靠电路中产生变化可控的无功功率电流作为通信信号，通信发射端利用电路中产生的无功功率电流通过算法将二进制数字通信码元对应不同大小的无功功率电流在回路中传导，调制的无功功率电流以电力线为传输介质，通信接收端以检测电路中无功功率为解调方法，将检测到的无功功率解调为接收信息，从而实现电力线回路通信。
[0031](2)传输信号的载体是无功功率，本专利技术对无功损耗进行了控制，使其具有了通信功能，在不增加有功消耗的情况的下，利用回路无功实现电力线通信，较传统电力线回路通信减少了能耗。
[0032](3)本专利技术的通本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种基于电流型整流桥和无功功率变化的电力线回路通信方法，其特征在于，包括：电流型整流桥直流侧维持的电流通过PWM控制后传输到整流桥交流侧，使得整流桥交流侧的无功功率发生变化；基于二进制数字通信码元，调整整流桥开关管的PWM控制信号，使得整流桥交流侧无功功率的变化与二进制数字通信码元变化相同；所述整流桥交流侧在供电线路的远端位置根据无功功率的变化，还原出二进制数字通信码元。2.根据权利要求1所述的基于电流型整流桥和无功功率变化的电力线回路通信方法，其特征在于，所述整流桥直流侧，设置续流电感L
d
与放电电阻R
L
串联，放电电阻R
L
并联放电旁路控制开关；启动通信功能时，接通放电旁路控制开关；关闭通信功能时，通过断开放电旁路控制开关，将续流电感L
d
的电流经过放电电阻R
L
衰减释放。3.根据权利要求1所述的基于电流型整流桥和无功功率变化的电力线回路通信方法，其特征在于，在每个PWM控制的调制周期T
m
，分别产生以的T
m
/4为中心宽度为T
mp
的正脉冲和以3T
m
/4为中心宽度为T
mn
的负脉冲；正脉冲对应通过整流桥开关管直流侧正端接通交流电源的火线，直流侧负端接通交流电源的零线；负脉冲对应通过整流桥开关管直流侧正端接通交流电源的零线，直流侧负端接通交流电源的火线；无正负脉冲时，整流桥开关管直流侧正端和负端短接于交流电源的火线或者零线的一端，续流电感L
d
中的电流续流；正负脉冲宽度的差，用于为续流电感L
d
提供维系电流。4.根据权利要求3所述的基于电流型整流桥和无功功率变化的电力线回路通信方法，其特征在于，PWM控制过程中设定整流桥交流侧目标电流瞬时值为：其中，V
rms
为交流侧电源电压有效值，G
L
(m)为第m个工频周期的等效电抗，对应有功功率消耗，X
L
(m)是第m个工频周期的等效导抗，对应从交流侧吸收的无功功率；在每个调制周期的T
m
/4、3T
m
/4时刻，分别获取所述整流桥直流侧电流值i
d1
(k)和i
d2
(k)，计算第k个调制周期ΔT
′
(k)：当ΔT
′
(k)≥0时，T
mp
(k)＝T
m
/2，T
mn
(k)＝max(T
m
/2
‑
ΔT(k),0)；当ΔT
′
...

【专利技术属性】
技术研发人员：邱明泉，王军，刘永光，孙朝亮，卢利军，王文浩，胡东方，张志颖，
申请(专利权)人：河南许继仪表有限公司，
类型：发明
国别省市：