[发明专利]一种基于VPPM利用电源纹波的直流母线载波通信系统

说明书

本发明提出了一种基于VPPM利用电源纹波进行数据传输的直流母线载波通信系统，主要包括数据发送端、直流母线载波和数据接收端三部分。数据发送端把数据通过VPPM调制方式经功率变换电路加载到直流母线，数据接收端对接收到的纹波信号进行调理和解调后得到相应数据。本发明相对于传统的电力线载波通信方式不需要专用的调制和解调线路，从而线路结构简单可靠，成本低。

技术领域

本发明涉及电力线载波通信领域，尤其涉及一种基于VPPM利用电源纹波进行数据传输的直流母线载波通信系统。

背景技术

电力线载波通信是利用电力线路作为传输通道的载波通信，是电力系统一种特有的通信方式。随着电力电子技术的不断发展，直流电力线载波通信技术也不断进步。如申请号为201420109910.9的实用新型公开了一种直流电力线电流载波通信系统，包括经直流电力线连接的客户端负载和开关电源，所述客户端负载通信连接有信号发送模块，该信号发送模块包括调制器和第一磁性器件；所述开关电源通信连接有信号接收模块，该信号接收模块包括解调器和第二磁性器件。该实用新型提出的方式需要通过磁性器件将传输信号耦合到直流电力线上完成通信。

电力电子在工作过程中，不可避免地在电源输入端产生高频纹波，如果对该纹波进行数字调制，即可实现PLC（PowerLineCommunication，PLC）通信。如由吴建德等人编著的一篇基于开关纹波调制的电源线通信技术的小论文中便利用这种思想提出了基于开关纹波调制实现数据通信的基本原理，以及在不影响功率变换器工作情况下实现开关纹波调制的方法。论文分析利用了电力电子开关电路的开关纹波实现PLC通信，针对公共母线供电的Boost电路，以变流器输入端的电压纹波为通信载波，通过对开关电路的功率/信号复合调制，在保持原有功率变换功能的基础上，实现电源线载波通信功能。其应用开关纹波信号调制的基本思想是：在调节占空比控制输出功率的同时，通过对开关载波的调制实现数据通信。理论上，只要电力电子开关工作，在输入端产生的开关纹波都可以作为通信载波。但是，该论文提出的方法利用的是电源输入端产生的纹波信号，需要合适的主电路拓扑结构，尽量保证载波信号的幅度稳定，而电力电子电路的纹波信号幅度无法调节，且受到输入电压和输出负载变化的影响，因此，并非所有的电路拓扑都可以利用这种方式进行数据通信，比如Buck线路，由于其输入端电流断续，且纹波幅度受负载电流的影响很大，因此，在输入端产生的电压纹波幅值将随负载的改变而大范围变化，就不适合这种通信方式。

VPPM已广泛应用于可见光通信领域，具有数据传输和亮度调节的双重功能。通过调节脉冲宽度，可以实现任意的亮度水平，通过改变脉冲系列中每一个脉冲产生的位置，不改变其形状和幅值，可以实现数据传输的功能。

本发明针对现有技术存在的问题，提出了一种基于VPPM利用电源纹波进行数据传输的直流母线载波通信系统，在有效调节输出电压或电流的情况下，同时进行数据传输。本发明应用VPPM信号驱动变换器电路的开关管从而控制电源输出端的纹波信号使其携带数据信息，纹波信号经过直流电力线载波传送到接收端，不需要传统电力线载波通信技术中独立的信号调制解调电路，而且对电源输入端的主电路拓扑结构没有限制。

发明内容

本发明的目的在于：针对现有技术中存在的问题，提出了一种基于VPPM利用电源纹波进行数据传输的直流母线载波通信系统，相对于传统的电力线载波通信技术，本发明通过VPPM信号驱动开关管从而控制电源变换器电路输出的纹波信号进行数据传输，省去了传统通信方式中还需要设置独立的信号调制电路的麻烦。

为了实现上述目的，本发明采用的技术方案为：