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复合耦合技术在低压电力线载波通信接口电路设计中的应用

发布时间:2020-07-01 02:02:30 阅读: 来源:粉尘涂料助剂厂家

摘要: 采用“电磁耦合”与“阻容耦合”相结合的“复合耦合技术”,建立了接口电路模型。分析并设计了基于ST7538 的低压电力线载波通信的接口电路,对接口电路进行仿真试验及结果分析。最后,对接口电路的主要性能:载波信号加载效率、幅频特性、通频带、隔离电力网220 V/50 Hz 的工频信号能力进行分析。

本文引用地址: 引言

电力线通信( Power Line Communication,PLCPLC

PLC是一种专门在工业环境下应用而设计的数字运算操作的电子装置。它采用可以编制程序的存储器,用来在其内部存储执行逻辑运算、顺序运算、计时、计数和算术运算等操作的指令,并能通过数字式或模拟式的输入和输出,控制各种类型的机械或生产过程。PLC及其有关的外围设备都应按照易于与工业控制系统形成一个整体,易于扩展其功能的原则而设计。 [全文]

)是以电力网作为信道,进行载波通信的一种有线通信方式。PLC 在欧洲( 德国、英国、瑞典等)发展得较快,最近,英国在电力线媒介开发方面取得了突破性进展,用户可通过电力线进入Internet网,从简单的数据传输提高到了网络联接。

中国电力系统也已组建国电通信中心,并向信息产业部正式申请了牌照。国家电力公司计划在2015 年建成全国统一的联合电力网通信系统。

但是,低压电力线是一种通信环境非常恶劣的信道,许多问题有待进一步研究。低压电力线传送着220 V/50 Hz 的电能,在低压电力线上并接了许多不同阻抗的用电器。低压电力线的这一固有特点,给低压电力线通信带来了很大的困难。因此,低压电力线通信必须首先解决以下2 个难题:

(1) 电力网50 Hz 的工频信号不能给载波通信系统带来太大的干扰,同时,考虑到整个通信系统的安全,必须进行强电隔离;(2) 低压电力线上并接的所有用电器的“统计载波阻抗”要高,以确保较高的载波信号加载效率。

上述问题,正是低压电力线通信的接口技术问题,以下从这两方面介绍其设计原理和实现方法。

1 接口电路的模型

根据低压电力线通信接口技术的要求:① 必须进行强电隔离;② 确保较高的载波信号加载效率。为此,就必须采用“电磁耦合”与“阻容耦合”相结合的“复合耦合技术”。接口电路模型如图1所示。

图1 接口电路模型。

该电路的关键物理量是2 个回路中的电流i1(t)和i2(t)。由基尔霍夫第二定律可得出该电路的数学模型:

式中,设i′ 、i″分别为i 的一、二阶导数,则:

对于式(1),通过不同的处理将得到不同的数学模型。对图1 所示的双RLC 耦合回路进行去耦处理,得到2 个独立的RLC 串联回路。对式(1)求导,则可得到二元二阶方程组:

式(2)同时含有2 个未知函数i1( t) 和i2( t)的二阶导数,不便直接求解。

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