本發(fā)明涉及電力線直流載波通信技術(shù)領(lǐng)域，更具體的說是涉及一種直流載波通信裝置及方法。

背景技術(shù)：

隨著社會經(jīng)濟的快速發(fā)展，電力線載波通信憑借其通信距離長、成本低、信號傳輸可靠性高等優(yōu)勢，在電力系統(tǒng)中得到了廣泛的應(yīng)用。

目前，直流載波通信是通過直流載波傳送裝置將載波信號耦合到電力線上，再通過直流載波接收裝置在電力線上提取上述載波信號，實現(xiàn)了電力線直流載波通信。

現(xiàn)有技術(shù)能實現(xiàn)直流載波雙向通信，實現(xiàn)方法如圖1，由串接在電力線上的若干個載波收發(fā)裝置組成，載波收發(fā)裝置詳見圖2。但是，上述載波收發(fā)裝置存在如下問題：在直流電力線傳輸電流小的情況下，該載波收發(fā)裝置無法通信或通信很不穩(wěn)定的問題。

傳統(tǒng)的直流載波通信裝置工作時，磁芯的最大磁化曲線如圖6所示，互感器的磁芯具有磁滯特性(如圖5所示的是磁芯磁滯回線)，受制于現(xiàn)今磁性材料的制造水平，所制磁芯在磁化和退磁時都有產(chǎn)生剩余磁感應(yīng)強度(以下簡稱剩磁，用字母br代表)的特點；所述互感器的第一繞組串接在直流電力線上，當(dāng)直流電力線的直流電流小，在磁芯中產(chǎn)生的磁感線強度b小于磁芯剩磁br，所述互感器的磁芯就不能感應(yīng)出直流線上的載波信號，磁芯磁化曲線如圖9過程1到2所示，不能把互感器第一繞組的直流電力線的載波信號耦合到第三繞組，導(dǎo)致該載波收發(fā)裝置無法通信或通信很不穩(wěn)定的問題。

技術(shù)實現(xiàn)要素：

本發(fā)明的目的在于公開一種基于電磁偏置技術(shù)的直流載波通信裝置及方法，針對現(xiàn)有技術(shù)的不足，本發(fā)明在傳統(tǒng)的直流載波通信裝置基礎(chǔ)上增加了一個電磁偏置繞組和電磁偏置模塊(如圖3中的四繞組互感器的第四繞組和第三開關(guān)驅(qū)動模塊)；在所述互感器磁芯中產(chǎn)生偏置磁感應(yīng)強度，且該偏置磁感應(yīng)強度大于磁芯剩磁br，磁芯就能感應(yīng)出直流電力線上的載波信號(如圖7所示)，解決了在直流電力線傳輸電流小的情況下，傳統(tǒng)載波收發(fā)裝置無法通信或通信很不穩(wěn)定的問題；

為實現(xiàn)上述目的，本發(fā)明提供如下具體技術(shù)方案：

一種直流載波通信裝置，其特征在于：包括四繞組互感器、第一開關(guān)驅(qū)動模塊、第二開關(guān)驅(qū)動模塊、第三開關(guān)驅(qū)動模塊以及處理器，所述的第一開關(guān)驅(qū)動模塊為載波信號發(fā)送模塊，第二開關(guān)驅(qū)動模塊為載波信號接收模塊，第三開關(guān)驅(qū)動模塊為電磁偏置模塊；

所述的四繞組互感器的第一繞組用于串接在直流電力線上，進行信號的耦合；

所述的第一開關(guān)驅(qū)動模塊與所述的四繞組互感器的第二繞組相串接，用于根據(jù)處理器生成第一控制信號，通過第一驅(qū)動模塊產(chǎn)生第一電流脈沖信號，并通過所述的第二繞組將所述的第一電流脈沖信號耦合到所述的直流電力線上；

所述的第二開關(guān)驅(qū)動模塊與所述的四繞組互感器的第三繞組相串接，用于接收來自互感器的第二電流脈沖信號，并產(chǎn)生第二數(shù)字脈沖信號至所述的處理器；

所述的第三開關(guān)驅(qū)動模塊與所述的四繞組互感器的第四繞組相串接，用于根據(jù)處理器生成第三控制信號，通過第三驅(qū)動模塊產(chǎn)生第一電流直流偏置信號，并通過所述的第四繞組將所述的第一電流直流偏置信號轉(zhuǎn)化成磁場能量耦合到所述的四繞組互感器的磁芯上，在磁芯中產(chǎn)生了一個偏置磁場；

所述的處理器產(chǎn)生第一控制信號至第一開關(guān)驅(qū)動模塊，產(chǎn)生第三控制信號至第三開關(guān)驅(qū)動模塊，接收來至第二開關(guān)驅(qū)動模塊產(chǎn)生的所述第二數(shù)字脈沖信號。

一種直流載波通信方法，該方法包括：

處理器產(chǎn)生第一控制信號，通過發(fā)送電路生成第一電流脈沖信號，并將第一電流脈沖信號通過四繞組互感器的第二繞組耦合到直流線，在直流電力線上產(chǎn)生載波電流信號，如圖13所示；

處理器按照預(yù)設(shè)規(guī)則產(chǎn)生第三控制信號，通過電磁偏置電路生成第一電流直流偏置信號，并通過所述的第四繞組將所述的第一電流直流偏置信號轉(zhuǎn)化成磁場能量耦合到所述的四繞組互感器的磁芯上，在磁芯中產(chǎn)生了一個偏置磁場，如圖14所示；

直流電力線上的載波信號通過互感器第三繞組耦合生成第二電流脈沖信號，并通過接收電路產(chǎn)生第二數(shù)字脈沖信號至處理器，如圖15所示；

所述預(yù)設(shè)規(guī)則為：

在檢測到直流電力線電流小的情況下，閉合電磁偏置電路單元，在互感器磁芯中產(chǎn)生偏置磁場；在檢測到直流電力線電流大的情況下，斷開電磁偏置電路單元，在互感器磁芯中無偏置磁場。

本發(fā)明相比現(xiàn)有技術(shù)具有以下優(yōu)點：

(1)增加了一個電磁偏置模塊和互感器的電磁偏置繞組，實現(xiàn)了在直流電力線傳輸電流小的情況下，該載波收發(fā)裝置能夠進行穩(wěn)定通信；

(2)上述互感器電磁偏置模塊由處理器控制，當(dāng)直流電力線傳輸電流小的情況下導(dǎo)通電磁偏置模塊，當(dāng)直流電力線傳輸電流大的情況下關(guān)斷電磁偏置模塊，減小了電磁偏置模塊的能量消耗。

附圖說明

為了更清楚的說明本發(fā)明實施例或現(xiàn)有技術(shù)中的技術(shù)方案，下面將實施例或現(xiàn)有技術(shù)描述中所需要使用的附圖做簡單的介紹，顯而易見的，下面描述中的附圖僅僅是本發(fā)明的實施例，對于本領(lǐng)域普通技術(shù)人員來講，在不付出創(chuàng)造性勞動的前提下，還可以根據(jù)提供的附圖獲得其他的附圖。

圖1現(xiàn)有技術(shù)的直流載波通信裝置的系統(tǒng)示意圖；

圖2現(xiàn)有技術(shù)的直流載波通信裝置的結(jié)構(gòu)示意圖；

圖3本發(fā)明的直流載波通信裝置的結(jié)構(gòu)示意圖；

圖4本發(fā)明的實施例一提供的一種直流載波通信裝置的結(jié)構(gòu)示意圖；

圖5本發(fā)明所用互感器磁芯的磁滯回線；

圖6本發(fā)明所用互感器磁芯工作時允許的最大磁化曲線；

圖7本發(fā)明的直流載波通信裝置當(dāng)直流電力線傳輸電流適中的情況下，互感器磁芯的磁化曲線；

圖8本發(fā)明的直流載波通信裝置當(dāng)直流電力線傳輸電流太大的情況下，互感器磁芯的磁化曲線；

圖9本發(fā)明的直流載波通信裝置當(dāng)直流電力線傳輸電流太小的情況下，互感器磁芯的磁化曲線；

圖10本發(fā)明的實施例二提供的一種直流載波通信裝置的結(jié)構(gòu)示意圖；

圖11本發(fā)明的直流載波通信裝置當(dāng)直流電力線傳輸電流太小的情況下的波形圖；

圖12本發(fā)明的直流載波通信裝置當(dāng)直流電力線傳輸電流適中的情況下的波形圖；

圖13本發(fā)明的直流載波通信方法的發(fā)送信號相位圖；

圖14本發(fā)明的直流載波通信方法的接收信號相位圖；

圖15本發(fā)明的直流載波通信方法的電磁偏置信號相位圖。

具體實施方式

下面對本發(fā)明的實施例作詳細說明，本實施例在以本發(fā)明技術(shù)方案為前提下進行實施，給出了詳細的實施方式和具體的操作過程，但本發(fā)明的保護范圍不限于下述的實施例。

本實施例提供了一種直流載波通信裝置，包括：四繞組互感器、第一開關(guān)驅(qū)動模塊、第二開關(guān)驅(qū)動模塊、第三開關(guān)驅(qū)動模塊以及處理器；其中四繞組互感器用于進行信號的耦合，第一開關(guān)驅(qū)動模塊用于根據(jù)接收到的處理器產(chǎn)生的第一控制信號生成第一電流脈沖信號，并將該第一電流脈沖信號通過四繞組互感器耦合到直流電力線上，第二開關(guān)驅(qū)動模塊用于從四繞組互感器接收第二電流脈沖信號，并產(chǎn)生第二電流脈沖信號至處理器，第三開關(guān)驅(qū)動模塊用于根據(jù)接收到的處理器產(chǎn)生的第三控制信號產(chǎn)生電流直流偏置信號，并通過所述的第四繞組將所述的第一電流直流偏置信號轉(zhuǎn)化成磁場能量耦合到所述的四繞組互感器的磁芯上，在磁芯中產(chǎn)生了一個偏置磁場，處理器產(chǎn)生第一控制信號至第一開關(guān)驅(qū)動模塊，產(chǎn)生第三控制信號至第三開關(guān)驅(qū)動模塊，接收來至第二開關(guān)驅(qū)動模塊產(chǎn)生的所述第二數(shù)字脈沖信號。

實施例一

本實施例請參閱附圖4，包括：四繞組互感器2、第一開關(guān)驅(qū)動模塊6、第二開關(guān)驅(qū)動模塊7、第三開關(guān)驅(qū)動模塊8以及處理器5。在本實施例中，定義第一開關(guān)驅(qū)動模塊6與電阻構(gòu)成的電路為發(fā)送單元1，定義第二開關(guān)驅(qū)動模塊7與電阻構(gòu)成的電路為接收單元4，定義第三開關(guān)驅(qū)動模塊8與電阻構(gòu)成的電路為電磁偏置單元3。

具體的，上述的四繞組互感器的第一繞組用于串接在直流電力線上，進行信號的耦合；上述的第一開關(guān)驅(qū)動模塊與上述的四繞組互感器的第二繞組相串接，接收來自處理器生成的第一控制信號，通過第一開關(guān)驅(qū)動模塊生成第一電流脈沖信號，并通過上述的第二繞組將所述的第一電流脈沖信號耦合到上述的直流電力線上；上述的第二開關(guān)驅(qū)動模塊與上述的四繞組互感器的第三繞組相串接，用于接收第三繞組產(chǎn)生的第二電流脈沖信號，并通過第二開關(guān)驅(qū)動模塊生成第二數(shù)字脈沖信號至上述的處理器；上述的第三開關(guān)驅(qū)動模塊與上述的四繞組互感器的第四繞組相串接，用于根據(jù)處理器生成第三控制信號，通過第三開關(guān)驅(qū)動模塊生成第一電流直流偏置信號，并通過上述的第四繞組將上述的第一電流直流偏置信號轉(zhuǎn)化成磁場能量耦合到上述的四繞組互感器的磁芯上，在磁芯中產(chǎn)生了一個偏置磁場；上述的處理器產(chǎn)生第一控制信號至第一開關(guān)驅(qū)動模塊，按照預(yù)設(shè)規(guī)則產(chǎn)生第三控制信號至第三開關(guān)驅(qū)動模塊，接收來至第二開關(guān)驅(qū)動模塊產(chǎn)生的上述第二數(shù)字脈沖信號。

上述所述預(yù)設(shè)規(guī)則為：

如圖9所示，在檢測到直流線電流小的情況下，閉合電磁偏置電路單元，在互感器磁芯中產(chǎn)生偏置磁場；

如圖8所示，在檢測到直流線電流大的情況下，斷開電磁偏置電路單元，在互感器磁芯中無偏置磁場；

可見，本發(fā)明提供的直流載波通信裝置采用四繞組互感器，相比于現(xiàn)有技術(shù)，增加了互感器電磁偏置線圈及電磁偏置模塊，在直流電力線傳輸電流小的情況下，該載波收發(fā)裝置能夠穩(wěn)定通信。

實施例二

在上述實施例的基礎(chǔ)上，本實施例提供了一種具體的直流載波通信裝置，其結(jié)構(gòu)圖見附圖10，包括：四繞組互感器2、第一三極管6、第二三極管7、第三三極管8以及處理器5。在本實施例中，定義第一三極管6與電阻構(gòu)成的電路為發(fā)送單元1，定義第二三極管7與電阻構(gòu)成的電路為接收單元4，定義第三三極管8與電阻構(gòu)成的電路為電磁偏置單元3。

具體的，上述的四繞組互感器2的第一繞組用于串接在直流電力線上，進行信號的耦合；上述的發(fā)送單元1與上述的四繞組互感器2的第二繞組相串接，用于根據(jù)處理器5生成第一控制信號，通過發(fā)送單元1將第一控制信號產(chǎn)生第一電流脈沖信號，并通過上述的第二繞組將所述的第一電流脈沖信號耦合到上述的直流電力線上；上述的接收單元4與上述的四繞組互感器2的第三繞組相串接，用于接收第二電流脈沖信號，并通過接收單元4產(chǎn)生第二數(shù)字脈沖信號至上述的處理器5；上述的電磁偏置單元3與上述的四繞組互感器2的第四繞組相串接，用于根據(jù)處理器5按照預(yù)設(shè)規(guī)則生成第三控制信號，通過電磁偏置單元3產(chǎn)生第一電流直流偏置信號，并通過上述的第四繞組將上述的第一電流直流偏置信號轉(zhuǎn)化成磁場能量耦合到上述的四繞組互感器2的磁芯上，在磁芯中產(chǎn)生了一個偏置磁場；上述的處理器5產(chǎn)生第一控制信號至發(fā)送單元1，產(chǎn)生第三控制信號至電磁偏置單元3，接收來至接收單元4產(chǎn)生的上述第二數(shù)字脈沖信號；

上述所述預(yù)設(shè)規(guī)則為：

在檢測到直流線電流小的情況下，閉合電磁偏置電路單元，在互感器磁芯中產(chǎn)生偏置磁場；在檢測到直流線電流大的情況下，斷開電磁偏置電路單元，在互感器磁芯中無偏置磁場；

圖11是一個傳統(tǒng)的直流載波通信裝置的一個具體實施例，在直流電力線傳輸電流小的情況下的通信波形，其中ch1通道波形是互感器第三繞組的波形，ch2通道波形是信號經(jīng)接收電路后至處理器的波形，可見傳統(tǒng)的直流載波通信裝置在直流電力線傳輸電流小的情況下確實存在通信中斷的現(xiàn)象；

圖12是本發(fā)明提供的直流載波通信裝置的一個具體實施例，在直流電力線傳輸電流小的情況下的通信波形，其中ch1通道波形是互感器第三繞組的波形，ch2通道波形是信號經(jīng)接收電路后至處理器的波形，可見本發(fā)明的直流載波通信裝置在直流電力線傳輸電流小的情況下仍能進行穩(wěn)定的通信；

可見，本發(fā)明提供的直流載波通信裝置采用四繞組互感器，相比于現(xiàn)有技術(shù)，增加了互感器電磁偏置線圈及電磁偏置模塊，在直流電力線傳輸電流小的情況下，實現(xiàn)了載波收發(fā)裝置的穩(wěn)定通信。

以上所述僅為本發(fā)明的較佳實施例而已，并不用以限制本發(fā)明，凡在本發(fā)明的精神和原則之內(nèi)所作的任何修改、等同替換和改進等，均應(yīng)包含在本發(fā)明的保護范圍之內(nèi)。