整流式直接變頻三相供電及通信裝置及其控制方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及通信控制領(lǐng)域，尤其涉及分布式電源供電領(lǐng)域，特別的是一種整流式直接變頻三相供電及通信裝置及其控制方法。
【背景技術(shù)】
[0002]在戶外電源應(yīng)用領(lǐng)域及需要簡單傳遞控制信息的供電系統(tǒng)應(yīng)用領(lǐng)域，如LED路燈、隧道燈或其他傳統(tǒng)燈具等應(yīng)用領(lǐng)域，由于供電線路較遠且存在諸多不確定因素，一般通過市電交流電對燈具中的電源進行供電，而通過單獨的通信裝置或線路進行通信及控制。例如LED路燈應(yīng)用時，需要每隔幾個小時對路燈的亮度進行調(diào)節(jié)，即所謂的調(diào)光，該方式由于可以實現(xiàn)二次節(jié)能，具有重大的經(jīng)濟及社會意義。調(diào)光控制方式主要有四類:通過單獨的調(diào)光線進行模擬或數(shù)字的控制方式(如:0-10V模擬電壓控制/PffM數(shù)字量控制/RS-485數(shù)字通信控制)；通過無線通信進行調(diào)光及控制方式，如Zigbee通信及控制；不需要單獨線路而通過電力線進行通信的方式，如PLC電力載波通信；通過燈具內(nèi)部的定時器進行定時控制；這些通信實質(zhì)上都是對燈具里面的電源進行通信及控制。
[0003]通過單獨的調(diào)光線的控制方式技術(shù)實現(xiàn)簡單，可實現(xiàn)對某一組燈一起控制，即分組控制，比如一條0-10V的調(diào)光線可以控制多達200盞以上的燈，但在工程應(yīng)用的時候尤其是舊線路改造的時候存在施工布線難，布線距離遠，線材成本高的弊端，并且調(diào)光線路抗感應(yīng)雷干擾的能力很差，可靠性不高。PLC電力載波通信方式:目前通過在每個電源上(即每桿燈上)加裝電力載波通信模塊即單燈控制器實現(xiàn)通信及控制功能，優(yōu)點是可傳遞的信號量非常大，信號雙向傳遞，傳輸速度快，信號通過交流供電線傳遞，無需重新施工布線，無多余的線材成本；但單燈控制器成本高而復(fù)雜，信號幅值太小，易受干擾，通信可靠性低，當(dāng)燈具數(shù)量較多，單燈控制器數(shù)量也同樣多，總成本非常高。若將電力載波通信集成到電源里面，不但存在電力載波芯片及耦合解碼電路成本高的問題，還會存在電力載波通信頻率跟開關(guān)電源內(nèi)部工作頻率高度重合而會被干擾的問題，帶來的EMI電磁兼容問題很難處理，設(shè)計難度高，至今尚未有實際產(chǎn)品批量應(yīng)用。無線通信(如Zigbee)存在成本高、通信不穩(wěn)定、通信距離短的問題，也需要在燈上附加無線通信裝置及天線。若將無線通信集成到電源內(nèi)，因為戶外電源帶有防水型鋁殼，必須從鋁殼伸出一根天線，防水及結(jié)構(gòu)方面難度大、成本也高。三者的共同特點是都需要附加成本比較高的物料或裝置。定時調(diào)光:定時器在電源上電的時候開始工作，經(jīng)過設(shè)定的時間段后，即調(diào)整電源內(nèi)部的電流以達到所需的亮度，優(yōu)點是成本非常低，不需外接線材、控制器等，但由于無法跟外部通信，一旦設(shè)定定時策略，不能變更，因此不適合冬季夏季夜間時間長度差異較大的路燈應(yīng)用，也不適合隧道燈等應(yīng)用。工程應(yīng)用最核心的需求是基于調(diào)光的二次節(jié)能，該需求只需對某些路段或者某組燈進行統(tǒng)一調(diào)整(分組控制)，并不需要對單燈進行逐個控制；調(diào)光時信號量很小，只需發(fā)出簡單的調(diào)光百分比信號；調(diào)光間隔長，一般每隔幾個小時調(diào)整一次；因此調(diào)光應(yīng)用的需求是:信號量極小，信號傳遞次數(shù)少，需要調(diào)整的時候才需要通信，可預(yù)先定制調(diào)光定時控制策略而在通信的時候一次寫入到電源內(nèi)部存儲器，不需要單燈控制而只需分組控制；上述四種方式中，通過調(diào)光線進行控制的方式比較符合調(diào)光需求，PLC通信及無線通信大大超過了實際需求，而定時調(diào)光不能滿足通信調(diào)整的需求。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0004]針對上述方案的缺點，本發(fā)明提出整流式直接變頻三相供電及通信裝置及其控制方法，特點是能夠通過電力線進行通信，信號幅度大進而通信穩(wěn)定，無多余線材成本，適合傳遞較少數(shù)據(jù)量，適合低頻次通信，適合分組控制，燈具側(cè)的電源只需拓展內(nèi)部的單片機的功能即可實現(xiàn)，簡單可靠，成本低，適合三相供電的戶外照明改造及改造之后的二次節(jié)能，也適合新項目二次節(jié)能應(yīng)用及其他領(lǐng)域應(yīng)用，總體成本最低，經(jīng)濟效益非常顯著。
[0005]本發(fā)明技術(shù)方案是:一種整流式直接變頻三相供電及通信裝置，包括三相電源、連接在三相電源輸出端的開關(guān)控制電路以及連接在開關(guān)控制電路輸出端的多個負載電源，所述開關(guān)控制電路包括開關(guān)控制裝置以及一個或多個開關(guān)模塊，所述開關(guān)模塊包括第一整流電路、雙向開關(guān)S1、S2，所述第一整流電路輸入端連接在三相電源輸出端，雙向開關(guān)S2串接在第一整流電路輸出端，雙向開關(guān)S2的控制端連接開關(guān)控制裝置，雙向開關(guān)SI的控制端連接開關(guān)控制裝置，雙向開關(guān)SI的剩余兩端分別連接三相電源輸出端以及開關(guān)控制電路輸出端，所述負載電源內(nèi)部連接有數(shù)字芯片。
[0006]優(yōu)選的，所述開關(guān)模塊還包括第二整流電路、雙向開關(guān)S3，所述第二整流電路與第一整流電路整流方向相反，第二整流電路輸入端連接在三相電源輸出端，雙向開關(guān)S3的控制端連接開關(guān)控制裝置，雙向開關(guān)S3剩余兩端分別連接第二整流電路輸出端以及開關(guān)控制電路輸出端。
[0007]優(yōu)選的，所述第一整流電路包括I個或2個或3個整流器，整流器的輸入端分別連接三相電源輸出端，整流器的輸出端連接雙向開關(guān)S2輸入端。
[0008]優(yōu)選的，所述第二整流電路包括I個或2個或3個整流器，整流器的輸入端分別連接三相電源輸出端，整流器的輸出端連接雙向開關(guān)S3輸入端。
[0009]優(yōu)選的，所述開關(guān)控制電路還包括雙向開關(guān)S4，雙向開關(guān)S4的控制端連接開關(guān)控制裝置，雙向開關(guān)S4的剩余兩端，一端連接開關(guān)控制電路輸出端，一端接地。
[0010]優(yōu)選的，所述開關(guān)控制電路還包括雙向開關(guān)35、36、37、38、39、310、311、312，雙向開關(guān)S5、S6、S7的控制端連接開關(guān)控制裝置，雙向開關(guān)S5、S6、S7的一公共端連接雙向開關(guān)S2、S3的公共端，雙向開關(guān)S5、S6、S7的剩余一端連接負載電源，雙向開關(guān)S8、S9的控制端連接開關(guān)控制裝置，雙向開關(guān)S8、S9的一端分別連接三相電源輸出端，雙向開關(guān)S8、S9的剩余一端分別連接開關(guān)控制電路輸出端，雙向開關(guān)S10、SlU S12分別串接在三相電源輸出端，雙向開關(guān)S10、SlU S12的控制端連接開關(guān)控制裝置。
[0011]—種整流式直接變頻三相供電及通信裝置的控制方法，所述方法包括以下步驟:
[0012]I)開關(guān)控制裝置控制雙向開關(guān)S1、S2的導(dǎo)通，使雙向開關(guān)S1、S2以一定的周期交替工作，或互補導(dǎo)通工作，或部分周期導(dǎo)通配合部分周期不導(dǎo)通工作，有控制地將整流電路的電壓輸出給負載電源；
[0013]2)切換周期不同，切換電壓的相位不同，導(dǎo)通周期時間長度不同，兩個開關(guān)切換模式不同；
[0014]3)對開關(guān)控制電路輸出端輸出的不同波形進行定義；
[0015]4)負載電源接收交流電電壓波形后，其內(nèi)部的數(shù)字芯片將波形解碼或存儲，然后控制負載的工作。
[0016]本發(fā)明的有益效果是:本發(fā)明中通過將交流供電線路控制端加入以整流電路和雙向開關(guān)為基礎(chǔ)的通信裝置來達到簡單通信的目的。供電控制端加入整流電路和雙向開關(guān)為基礎(chǔ)的通信裝置后，可以通過供電控制終端對雙向開關(guān)為基礎(chǔ)的通信裝置進行控制以傳遞模擬或數(shù)字信息，電源側(cè)(或者進一步說燈具側(cè))可以通過內(nèi)置的單片機、MCU、DSP等數(shù)字芯片進行采樣及解碼或儲存，響應(yīng)控制指令。采用上述方法，各個電源可設(shè)置分組或單獨設(shè)定地址，實現(xiàn)分組控制甚至點對點的控制。電源內(nèi)部的數(shù)字芯片實現(xiàn)簡單，成本低；同時由于本發(fā)明采用大信號傳遞信息，抗干擾能力強，通信可靠性高。本發(fā)明屬于單向通信，在LED電源領(lǐng)域，控制方式及功能與通過模擬調(diào)光線進行調(diào)光控制的方式類似，但無多余的工程施工成本及線材成本，幾乎不會增加電源的成本，無雷擊干擾隱患，實現(xiàn)了分組控制，并吸收了定時調(diào)光的優(yōu)點，最大限度的滿足了實際工程需要。采用該種方式進行數(shù)字信號傳遞，一方面保證了任一電源的供電維持為交流的形式進而電源仍可正常工作，另一方面由于傳遞的信息量較小(如調(diào)光百分比信號)，通信速度可以滿足使用要求，并且通信可靠性很高，同時供電線路提供的是短時對稱波形，持續(xù)時間很短，幾個工頻周期內(nèi)即可完成，經(jīng)過濾波后，對電網(wǎng)的干擾可忽略。對于路燈調(diào)光應(yīng)用，一次通信可以設(shè)定未來幾個月的定時調(diào)光策略，通信頻次更低。
【附圖說明】
[0017]下面結(jié)合附圖和【具體實施方式】對本發(fā)明作進一步詳細的說明。
[0018]圖1是本發(fā)明實施例一的電路原理圖；
[0019]圖2是本發(fā)明實施例一的第一種輸出波形圖；