[发明专利]一种基于电磁偏置技术的直流载波通信装置及方法

说明书

技术领域

本发明涉及电力线直流载波通信技术领域，更具体的说是涉及一种直流载波通信装置及方法。

背景技术

随着社会经济的快速发展，电力线载波通信凭借其通信距离长、成本低、信号传输可靠性高等优势，在电力系统中得到了广泛的应用。

目前，直流载波通信是通过直流载波传送装置将载波信号耦合到电力线上，再通过直流载波接收装置在电力线上提取上述载波信号，实现了电力线直流载波通信。

现有技术能实现直流载波双向通信，实现方法如图1，由串接在电力线上的若干个载波收发装置组成，载波收发装置详见图2。但是，上述载波收发装置存在如下问题：在直流电力线传输电流小的情况下，该载波收发装置无法通信或通信很不稳定的问题。

传统的直流载波通信装置工作时，磁芯的最大磁化曲线如图6所示，互感器的磁芯具有磁滞特性(如图5所示的是磁芯磁滞回线)，受制于现今磁性材料的制造水平，所制磁芯在磁化和退磁时都有产生剩余磁感应强度(以下简称剩磁，用字母Br代表)的特点；所述互感器的第一绕组串接在直流电力线上，当直流电力线的直流电流小，在磁芯中产生的磁感线强度B小于磁芯剩磁Br，所述互感器的磁芯就不能感应出直流线上的载波信号，磁芯磁化曲线如图9过程1到2所示，不能把互感器第一绕组的直流电力线的载波信号耦合到第三绕组，导致该载波收发装置无法通信或通信很不稳定的问题。

发明内容

本发明的目的在于公开一种基于电磁偏置技术的直流载波通信装置及方法，针对现有技术的不足，本发明在传统的直流载波通信装置基础上增加了一个电磁偏置绕组和电磁偏置模块(如图3中的四绕组互感器的第四绕组和第三开关驱动模块)；在所述互感器磁芯中产生偏置磁感应强度，且该偏置磁感应强度大于磁芯剩磁Br，磁芯就能感应出直流电力线上的载波信号(如图7所示)，解决了在直流电力线传输电流小的情况下，传统载波收发装置无法通信或通信很不稳定的问题；

为实现上述目的，本发明提供如下具体技术方案：

一种直流载波通信装置，其特征在于：包括四绕组互感器、第一开关驱动模块、第二开关驱动模块、第三开关驱动模块以及处理器，所述的第一开关驱动模块为载波信号发送模块，第二开关驱动模块为载波信号接收模块，第三开关驱动模块为电磁偏置模块；

所述的四绕组互感器的第一绕组用于串接在直流电力线上，进行信号的耦合；

所述的第一开关驱动模块与所述的四绕组互感器的第二绕组相串接，用于根据处理器生成第一控制信号，通过第一驱动模块产生第一电流脉冲信号，并通过所述的第二绕组将所述的第一电流脉冲信号耦合到所述的直流电力线上；

所述的第二开关驱动模块与所述的四绕组互感器的第三绕组相串接，用于接收来自互感器的第二电流脉冲信号，并产生第二数字脉冲信号至所述的处理器；

所述的第三开关驱动模块与所述的四绕组互感器的第四绕组相串接，用于根据处理器生成第三控制信号，通过第三驱动模块产生第一电流直流偏置信号，并通过所述的第四绕组将所述的第一电流直流偏置信号转化成磁场能量耦合到所述的四绕组互感器的磁芯上，在磁芯中产生了一个偏置磁场；

所述的处理器产生第一控制信号至第一开关驱动模块，产生第三控制信号至第三开关驱动模块，接收来至第二开关驱动模块产生的所述第二数字脉冲信号。

一种直流载波通信方法，该方法包括：

处理器产生第一控制信号，通过发送电路生成第一电流脉冲信号，并将第一电流脉冲信号通过四绕组互感器的第二绕组耦合到直流线，在直流电力线上产生载波电流信号，如图13 所示；

处理器按照预设规则产生第三控制信号，通过电磁偏置电路生成第一电流直流偏置信号，并通过所述的第四绕组将所述的第一电流直流偏置信号转化成磁场能量耦合到所述的四绕组互感器的磁芯上，在磁芯中产生了一个偏置磁场，如图14所示；

直流电力线上的载波信号通过互感器第三绕组耦合生成第二电流脉冲信号，并通过接收电路产生第二数字脉冲信号至处理器，如图15所示；

所述预设规则为：

在检测到直流电力线电流小的情况下，闭合电磁偏置电路单元，在互感器磁芯中产生偏置磁场；在检测到直流电力线电流大的情况下，断开电磁偏置电路单元，在互感器磁芯中无偏置磁场。

本发明相比现有技术具有以下优点：

(1)增加了一个电磁偏置模块和互感器的电磁偏置绕组，实现了在直流电力线传输电流小的情况下，该载波收发装置能够进行稳定通信；