一种高速功率信息融合PFM调制方法技术

本发明专利技术公开了一种高速功率信息融合PFM调制方法，通过对PFM信号的频率和相位进行功率信息融合调制，调制后的码元周期由数据载波、平衡载波和过渡载波三部分组成，其中对频率的信息调制包括频率调制和频率编码，对相位的信息调制通过对过渡载波的载波频率的调制来实现。本发明专利技术调制方法应用于采用PFM调制方案的变换器系统，具有多个信息调制自由度，可以实现高效大容量的功率信息融合传输，是一种可实现高速通信的调制方法。现高速通信的调制方法。现高速通信的调制方法。

【技术实现步骤摘要】
一种高速功率信息融合PFM调制方法


[0001]本专利技术属于电力电子变换器功率信息复合传输
，具体涉及一种高速功率信息融合PFM调制方法。

技术介绍

[0002]近年来，电力电子技术已经成为电力系统与电能变换领域应用最广泛的技术之一，电力电子变换器作为电力电子设备及装置的核心组成部分已广泛应用于各级电力系统中，用以实现电能控制与功率变换等。电力电子变换器在发送功率的同时，具有信息传输的潜能；电力电子变换器的调制方式包括脉冲宽度调制(PWM，Pulse Width Modulation)、脉冲频率调制(PFM，Pulse Frequency Modulation)、脉冲宽度频率调制(PWM/PFM，Pulse Width Modulation/Pulse Frequency Modulation)、跨周期调制(PSM，Pulse Skip Modulation)等。对于采用PFM调制方法的功率变换器如LLC变换器，功率信息融合PFM调制技术的应用，在PFM调制的基础上，以一定的调制规则对载波的频率、相位等自由度进行调制，在变换器的控制信号中叠加所要传输的码元信息，可以在不影响变换器系统正常工作的条件下有效提高电力电子变换器信息传输的效率，具有很好的应用前景。
[0003]在电力电子变换器系统中，通过对功率载波进行数字信息调制，即可利用变换器系统产生的高频纹波实现数据信息的传输。公开号为CN111725973A的中国专利提供了一种针对PWM载波的跳频差分相移键控调制方法，将FSK和DPSK调制相结合，在码元发送过程中插入调整时段，将载波的相位调制转化为两次载波频率切换。文献[吴建德，杜进，王睿驰，李楚杉，何湘宁.基于开关纹波调制的电源线通信技术[J].电工技术学报,2014,04:166
‑
172]提出了一种对功率载波进行FSK调制实现纹波通信的方法。文献[Xiangning He,Ruichi Wang,Jiande Wu,Wuhua Li.Nature of power electronics and integration of power conversion with communication for talkative power[J].Nature Communications,2020]提出了一种跳频差分相移键控(Frequency
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Hopping Differential
‑
Phase
‑
Shift
‑
Keying，FH
‑
DPSK)调制方法，结合FSK调制与DPSK调制方法对PWM载波进行数字信息调制。文献[H.
‑
P.Park,M.Kim and J.
‑
H.Jung,"Bidirectional CLLC Resonant Converter Employing PLC Capability and EM Noise Reduction Technique for Small
‑
Sized ESS Application,"in IEEE Journal of Emerging and Selected Topics in Industrial Electronics,vol.2,no.3,pp.277
‑
286,July 2021,doi:10.1109/JESTIE.2021.3061902]提出了一种在CLLC谐振变换器的输出端实现数据调制的方法，主要通过BFSK对频带进行调制，从而实现输出端口上数据信息的叠加，但这种调制方法仅对频率进行调制，不是一种高速率的调制技术，信息传输效率较低。
[0004]在上述专利和文献中，对功率信息融合的复合调制技术的研究主要基于PWM调制技术及应用该调制技术的变换器系统，对于固定控制信号脉冲宽度，通过PFM调制进行功率控制的调制方法及所应用的变换器并不适用；或对频率进行调制的方法可实现的通信速率较低，无法实现高效的功率信息融合传输。若设计一种基于PFM调制方法的高速功率信息调
制技术，就可以将有关基于开关纹波的信息调制与传输技术方法应用到相应的调制方法及对应的变换器控制中，拓宽功率信息融合调制技术的应用范围，实现该应用场景下数据信息的调制及传输与功率控制的结合与高速功率信息融合调制技术的应用，有效提高变换器的纹波通信效率。

技术实现思路

[0005]鉴于上述，本专利技术提供了一种高速功率信息融合PFM调制方法，可以在采用PFM调制方法的变换器系统及应用场景下实现功率和数据信息的调制和传输，有效提高变换器系统的数据信息传输效率。
[0006]一种高速功率信息融合PFM调制方法，即对PFM信号的频率和相位进行功率信息融合调制，使PFM信号同时携带功率信息和数据信息，具体调制规则如下：
[0007]当变换器不发送数据信息时，仅通过功率调制得到PFM信号，通过PFM信号的频率控制变换器的输出功率，当变换器输出功率恒定时，将PFM载波频率固定为f
s
，调制后的PFM信号仅包含功率调制信息；
[0008]当变换器发送数据信息时，设发送码元序列为{C1,C2,
…
,C
N
}，N为大于0的自然数，则变换器在不发送数据信息的调制基础上同时对PFM信号的频率和相位进行信息调制，调制得到的PFM信号控制变换器工作，使流经变换器的功率流携带所要发送的数据信息。
[0009]进一步地，所述变换器发送第i个码元C
i
的码元周期由数据载波、平衡载波以及过渡载波三部分组成，且满足：
[0010]T
code
‑
i
＝T
data
‑
i
+T
bal
‑
i
+T
trans
‑
i
，(1≤i≤N)
[0011]其中：T
code
‑
i
表示变换器发送第i个码元C
i
的码元周期，T
data
‑
i
、T
bal
‑
i
以及T
trans
‑
i
分别表示码元周期T
code
‑
i
内数据载波、平衡载波以及过渡载波的持续时间。
[0012]进一步地，对PFM信号的频率进行信息调制包括频率调制和频率编码两种方式，所述频率调制即直接对PFM载波的频率进行调制，利用不同频率表示数据信息；所述频率编码则使PFM载波的频率按一定规则变化生成新的低频载波，并利用其相位表示数据信息。
[0013]进一步地，所述频率调制即要求当变换器发送码元序列{C1,C2,
…
,C
N
}时，在第i个码元周期内，数据载波的载波频率调制为f
s...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种高速功率信息融合PFM调制方法，其特征在于：对PFM信号的频率和相位进行功率信息融合调制，使PFM信号同时携带功率信息和数据信息，具体调制规则如下：当变换器不发送数据信息时，仅通过功率调制得到PFM信号，通过PFM信号的频率控制变换器的输出功率，当变换器输出功率恒定时，将PFM载波频率固定为f
s
，调制后的PFM信号仅包含功率调制信息；当变换器发送数据信息时，设发送码元序列为{C1,C2,
…
,C
N
}，N为大于0的自然数，则变换器在不发送数据信息的调制基础上同时对PFM信号的频率和相位进行信息调制，调制得到的PFM信号控制变换器工作，使流经变换器的功率流携带所要发送的数据信息。2.根据权利要求1所述的高速功率信息融合PFM调制方法，其特征在于：所述变换器发送第i个码元C
i
的码元周期由数据载波、平衡载波以及过渡载波三部分组成，且满足：T
code
‑
i
＝T
data
‑
i
+T
bal
‑
i
+T
trans
‑
i
，(1≤i≤N)其中：T
code
‑
i
表示变换器发送第i个码元C
i
的码元周期，T
data
‑
i
、T
bal
‑
i
以及T
trans
‑
i
分别表示码元周期T
code
‑
i
内数据载波、平衡载波以及过渡载波的持续时间。3.根据权利要求1所述的高速功率信息融合PFM调制方法，其特征在于：对PFM信号的频率进行信息调制包括频率调制和频率编码两种方式，所述频率调制即直接对PFM载波的频率进行调制，利用不同频率表示数据信息；所述频率编码则使PFM载波的频率按一定规则变化生成新的低频载波，并利用其相位表示数据信息。4.根据权利要求3所述的高速功率信息融合PFM调制方法，其特征在于：所述频率调制即要求当变换器发送码元序列{C1,C2,
…
,C
N
}时，在第i个码元周期内，数据载波的载波频率调制为f
s
+Δf
i
，Δf
i
由码元C
i
确定，相应地平衡载波的载波频率为f
s
‑
Δf
i
；为实现PFM调制下变换器的功率均衡，在一个码元周期内，数据载波的持续时间T
data
‑
i
等于平衡载波的持续时间T
bal
‑
i
，且各个码元...

【专利技术属性】
技术研发人员：刘科明，唐恺卉，陈竞辉，吴建德，何湘宁，
申请(专利权)人：浙江大学，
类型：发明
国别省市：