CN105610468A - 一种用于中压电力线窄带载波通信的一体化电容耦合器 - Google Patents
一种用于中压电力线窄带载波通信的一体化电容耦合器 Download PDFInfo
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Abstract
本发明涉及载波耦合器领域，主要是一种用于中压电力线窄带载波通信的一体化电容耦合器。该电容耦合器具备过压保护模块、高频耦合电路、中压隔离电路和滤波电路，并进行一体化集成。本发明实现了3-500KHz中压窄带载波信号在中压电力线上耦合到，并直接放大信号和隔离杂波干扰。
Description
技术领域
本发明涉及载波耦合器领域，主要是一种用于中压电力线窄带载波通信的一体化电容耦合器。
背景技术
中压窄带载波通信是电力线载波通信领域中一项新兴技术，因其通信距离远、速率高、信号稳定，在电力通信系统具有广泛的应用空间。随着中压窄带载波通信技术的日益成熟，其相应的配套设备也在同步发展，尤其是数据耦合器的研究。数据耦合器是将调制解调器的信号耦合到电力线上，并分为电容耦合器和电感耦合器，其中电容耦合器用于架空线，另一种用于电缆线。
相对于传统低压载波或宽带载波系统中的数据耦合器，中压窄带载波需要将调制解调器的10-500KHz高频信号耦合到中压电力线上，这就要求耦合器同时具备中频信号通路和工频中压隔离保护的功能。
发明内容
本发明的目的在于解决上述中压窄带载波耦合器的技术问题而提供一种用于中压电力线窄带载波通信的一体化电容耦合器，该电容耦合器集多个模块和电路于一体，兼顾设备保护、信号耦合和滤波功能。
本发明解决技术问题所采取的技术方案是：一体化电容耦合器包括中压隔离电路、高频耦合电路、过压保护模块和滤波电路。中压隔离电路上端连接中压电力线，下端连接高频耦合电路；高频耦合电路串接在中压隔离电路和滤波电路中；过压保护模块与高频耦合电路并联。其中：
所述的中压隔离电路是小容量高压电容器，隔离电力线上的50Hz电压，将10-500KHz信号耦合到电力线上。
所述的高频耦合电路包括耦合变压器和高频保护电路，耦合变压器将中压隔离电路和滤波电路的高频信号进行放缩，保护电路用于保护电路中电子元器件。
所述的过压保护模块是氧化锌和压敏电阻，用于防止耦合变压器的高低压侧线圈的过电压和泄漏电流。
所述的滤波电路采用无源带通方式，过滤来自电力线和调制解调器干扰信号。
本发明有益的效果是：实现高电容耦合器在中压窄带载波系统中高效耦合效果、低信号衰耗的耦合作用，提高载波通信设备的一体化程度。
附图说明
图1是本发明的结构示意图。
图2是本发明的高频保护电路原理图。
图3是本发明的滤波电路原理图。
具体实施方式
本发明整体结构如图1所示，中压隔离电路2上端连接中压电力线1，下端连接高频耦合电路4、5；高频耦合电路4、5串接在中压隔离电路2和滤波电路6中；过压保护模块3与高频耦合电路4、5并联。
中压隔离电路是高压电容器，容量为C；高频耦合电路包括耦合变压器4和高频保护电路5，其中耦合变压器4等效电感为L；利用串联谐振原理f＝1/(2π√LC)，设计一个高频(10-500kHz)低阻抗、工频(50Hz)高阻抗的元件参数，同时根据电抗串联分压关系，计算耦合变压器原边电压，防止元件过电压。
过压保护模块采用氧化锌和压敏电阻组成；利用氧化锌材料非线性伏安特性，泄放过电压的能量；压敏电阻则构成电流回路，疏导器件中泄露电流，防止因漏电流引起的绝缘老化。
高频保护电路如图2所示，载波耦合部分由TVS瞬变电压抑制二极管、泄荷电阻R10、电容器C10和电感器L9组成。高能量冲击时，TVS确保后面的电路元件免受瞬态高能量的冲击而损坏。电容C10将变压器与工频交流强电隔离，使通信电路能完全地隔离电力网工频信号。这样就会阻止工频频信号进入电路而能使某些高频频信号通过。万一电容器C10因短路而失去过滤50HZ工频信号的能力，接口电路就会被损坏。并联在C10两端的电阻R10是一个泄荷电阻，其作用是在设备离线时给电容器10放电提供通道，防止在设备输入端出现高压，固此电阻取值可稍作大些。电容器C10和电感器R10还组成带通滤波器，其作用一方面可将来自电力线上的其它干扰噪声、带外杂波滤除，另一个方面保证前后级之间的阻抗匹配，已到顺利传递载波信号的目的。
接收端的滤波电路如图3为无源带通滤波，避免产生与接收信号相当的白噪声。本发明选用无源带通滤波器(由R12、C11、C12和L10组成)，采用并联谐振回路形式。并联回路的中心频率由电容器C11、C12和电感L10的数值决定，中心频率f＝1/(2π√(L_10*(C_11+C_12))),本发明统计值为300kHZ。
Claims (6)
1.一种用于中压电力线窄带载波通信的一体化电容耦合器，其特征在于，该耦合集成中压隔离电路、高频耦合电路和滤波电路；其中所述的中压隔离电路是小容量高压电容器；所述的高频耦合电路包括耦合变压器和高频保护电路。
2.根据权利要求1所述的中压隔离电路，其特征在于，高压电容器和耦合变压器的等效电抗串联，构成分压回路。
3.根据权利要求1所述的高频耦合电路，其特征在于，高压电容器和耦合变压器的等效电抗串联，构成利用串联谐振回路。
4.根据权利要求3所述的串联谐振回路，其特征在于，一个高频(3-500kHz)低阻抗，工频(50Hz)高阻抗。
5.根据权利要求1所述的高频保护电路，其特征在于，瞬变电压抑制二极管的过压保护和电阻的限流保护。
6.根据权利要求1所述的滤波电路，其特征在于，电容和电阻组成无源带通滤波电路。
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