復(fù)合耦合技術(shù)在低壓電力線載波通信接口電路設(shè)計中的應(yīng)用
摘要: 采用“電磁耦合”與“阻容耦合”相結(jié)合的“復(fù)合耦合技術(shù)”,建立了接口電路模型。分析并設(shè)計了基于ST7538 的低壓電力線載波通信的接口電路,對接口電路進行仿真試驗及結(jié)果分析。最后,對接口電路的主要性能:載波信號加載效率、幅頻特性、通頻帶、隔離電力網(wǎng)220 V/50 Hz 的工頻信號能力進行分析。
本文引用地址:http://m.butianyuan.cn/article/178877.htm0 引言
電力線通信( Power Line Communication,PLC
PLC
PLC是一種專門在工業(yè)環(huán)境下應(yīng)用而設(shè)計的數(shù)字運算操作的電子裝置。它采用可以編制程序的存儲器,用來在其內(nèi)部存儲執(zhí)行邏輯運算、順序運算、計時、計數(shù)和算術(shù)運算等操作的指令,并能通過數(shù)字式或模擬式的輸入和輸出,控制各種類型的機械或生產(chǎn)過程。PLC及其有關(guān)的外圍設(shè)備都應(yīng)按照易于與工業(yè)控制系統(tǒng)形成一個整體,易于擴展其功能的原則而設(shè)計。 [全文]
)是以電力網(wǎng)作為信道,進行載波通信的一種有線通信方式。PLC 在歐洲( 德國、英國、瑞典等)發(fā)展得較快,最近,英國在電力線媒介開發(fā)方面取得了突破性進展,用戶可通過電力線進入Internet網(wǎng),從簡單的數(shù)據(jù)傳輸提高到了網(wǎng)絡(luò)聯(lián)接。
中國電力系統(tǒng)也已組建國電通信中心,并向信息產(chǎn)業(yè)部正式申請了牌照。國家電力公司計劃在2015 年建成全國統(tǒng)一的聯(lián)合電力網(wǎng)通信系統(tǒng)。
但是,低壓電力線是一種通信環(huán)境非常惡劣的信道,許多問題有待進一步研究。低壓電力線傳送著220 V/50 Hz 的電能,在低壓電力線上并接了許多不同阻抗的用電器。低壓電力線的這一固有特點,給低壓電力線通信帶來了很大的困難。因此,低壓電力線通信必須首先解決以下2 個難題:
(1) 電力網(wǎng)50 Hz 的工頻信號不能給載波通信系統(tǒng)帶來太大的干擾,同時,考慮到整個通信系統(tǒng)的安全,必須進行強電隔離;(2) 低壓電力線上并接的所有用電器的“統(tǒng)計載波阻抗”要高,以確保較高的載波信號加載效率。
上述問題,正是低壓電力線通信的接口技術(shù)問題,以下從這兩方面介紹其設(shè)計原理和實現(xiàn)方法。
1 接口電路的模型
根據(jù)低壓電力線通信接口技術(shù)的要求:① 必須進行強電隔離;② 確保較高的載波信號加載效率。為此,就必須采用“電磁耦合”與“阻容耦合”相結(jié)合的“復(fù)合耦合技術(shù)”。接口電路模型如圖1所示。
圖1 接口電路模型。
該電路的關(guān)鍵物理量是2 個回路中的電流i1(t)和i2(t)。由基爾霍夫第二定律可得出該電路的數(shù)學(xué)模型:
式中,設(shè)i′ 、i″分別為i 的一、二階導(dǎo)數(shù),則:
對于式(1),通過不同的處理將得到不同的數(shù)學(xué)模型。對圖1 所示的雙RLC 耦合回路進行去耦處理,得到2 個獨立的RLC 串聯(lián)回路。對式(1)求導(dǎo),則可得到二元二階方程組:
式(2)同時含有2 個未知函數(shù)i1( t) 和i2( t)的二階導(dǎo)數(shù),不便直接求解。
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