CN110889961A - 降低plc功耗和干扰的系统及其方法 - Google Patents

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Abstract

一种降低PLC功耗和干扰的系统及其方法，包括智能电表和HPLC单相载波模块；所述智能电表的信号输出端和HPLC单相载波模块的信号输入端相连接而构成智能电表装置；所述HPLC单相载波模块顺序依次通过数模转换器DAC和第一电源管理模块DCDC1与功率放大器PA连接。所述智能电表、第一电源管理模块和第二电源管理模块DCDC2均与电压源连接；所述第一电源管理模块的电压输入端与电压源连接。结合其它结构或方法有效避免了现有技术中基于HPLC的载波电表模块在靠近集中器的近距离通信时既增加功耗、过大发射功率也会对其他基于HPLC的载波电表模块带来干扰的缺陷。

Description

降低PLC功耗和干扰的系统及其方法
技术领域
本发明涉及降低PLC功耗的技术领域，也涉及降低PLC干扰的技术领域，具体涉及一种降低PLC功耗和干扰的系统及其方法。
背景技术
针对表计档案的管理，目前通常是在表计安装完成后，采用逐级人工修改档案的方式实现档案调整，即先从营销系统中修改档案，然后同步主站采集系统档案，最后由主站将电表档案逐级发送给表计安装人员、表计资产管理人员、采集系统管理人员、营销系统管理人员等各级人员，再由上述各级人员依据下发的档案进行档案调整，管理与运维实现过程复杂、成本高且效率低，同时极易发生错误，一旦在某一级出现记录错误，即会导致后续产生连锁性的出错，使得现场集抄维护档案不匹配，极大的影响了用电信息采集的效率以及成功率。
HPLC电力线载波技术是一种利用电力线作为通信介质进行数据传输的高速电力线通信技术，基于HPLC技术，可实现高频数据采集，可以有效提升电能表自动抄表成功率，这样在智能电表市场，目前低压宽带电力载波通信HPLC是主流方案，相对比于传统窄带PLC具备更高的速率、抗干扰性好，能够更好的完成远程抄表、实时监控、统计分析电力线状态、统计分析用户用电信息的任务等。其中的基于HPLC的载波电表模块HPLC STA采用发射和接收放入时分方案，如图1所示，目前其发射部分的PA均工作在固定12V电压、固定功率进行发射，尤其在靠近集中器的近距离通信时，既增加功耗，过大发射功率也会对其他基于HPLC的载波电表模块HPLC STA带来干扰。
发明内容
为解决上述问题，本发明提供了一种降低PLC功耗和干扰的系统及其方法，有效避免了现有技术中基于HPLC的载波电表模块在靠近集中器的近距离通信时既增加功耗、过大发射功率也会对其他基于HPLC的载波电表模块HPLC STA带来干扰的缺陷。
为了克服现有技术中的不足，本发明提供了一种降低PLC功耗和干扰的系统及其方法的解决方案，具体如下：
一种降低PLC功耗和干扰的系统，包括智能电表和HPLC单相载波模块；所述智能电表的信号输出端和HPLC单相载波模块的信号输入端相连接而构成智能电表装置STA；
所述HPLC单相载波模块顺序依次通过数模转换器DAC和第一电源管理模块DCDC1与功率放大器PA连接。
所述智能电表、第一电源管理模块和第二电源管理模块DCDC2均与电压源连接；
所述第一电源管理模块的电压输入端与电压源连接，所述第一电源管理模块的电压输出端与所述功率放大器PA的电压端连接；
所述第二电源管理模块的电压输入端与电压源连接，所述第二电源管理模块的电压输出端与所述HPLC单相载波模块的供电端连接。
所述HPLC单相载波模块的信号输出端与所述功率放大器PA的信号输入端连接；所述功率放大器PA的信号输出端与PLC耦合变压器的第一副边线圈连接，所述PLC耦合变压器的原边线圈与220V交流电压源连接；
所述PLC耦合变压器的第二副边线圈与RC滤波器RC filter的输入端连接，所述RC滤波器RC filter的输入端与所述HPLC单相载波模块的信号接收端连接。
所述数模转换器DAC以内嵌的方式内嵌进所述HPLC单相载波模块中来与所述HPLC单相载波模块连接。
所述HPLC单相载波模块与晶振连接。
所述智能电表装置STA的数量为若干，若干所述智能电表装置STA与一个所述集中器CC0连接。
降低PLC功耗和干扰的系统的方法，包括如下步骤：
步骤1-1：所述智能电表需要发送信号时，就将待发送的信号以包络信号的形式发送到所述HPLC单相载波模块中；
步骤1-2：所述HPLC单相载波模块以平均功率跟踪APT模式来选择与接收到的包络信号中的待发送的信号的电压值相适配的工作电压；
步骤1-3：所述HPLC单相载波模块把待发送的信号数据发送到所述功率放大器PA，并且所述HPLC单相载波模块把选择的工作电压数据通过数模转换器DAC转换成对应的模拟信号VCON；
步骤1-4：所述第一电源管理模块DCDC1根据接收到的模拟信号VCON，把待发送的信号数据输出为具有连续可调整电压的信号。
所述降低PLC功耗和干扰的系统的方法，还包括如下步骤：
当智能电表装置STA离所述集中器CCO在设定的距离的范围时，所述集中器CCO检测到该智能电表装置发射功率过大时，就通知该智能电表装置降低发射功率，该智能电表装置会自动的以平均功率跟踪APT模式来配置所述功率放大器PA输出低功率的工作电压。
本发明的有益效果为：
总之，本发明的HPLC芯片通过嵌入其片内的数模转换器DAC电路输出模拟控制信号VCON，来控制第一电源管理模块DCDC1输出连续可调整电压的信号。功率放大器PA的工作电压和电流的关系如图4所示，在相同功率不同电压和电流的映射关系对照中，可见做了APT之后，功率放大器的PA电流降低明显。所述作为HPLC芯片的HPLC单相载波模块PLC接收到包络信号后，其信号载波存在一定的包络起伏，结合平均功率跟踪技术(Average PowerTrack)通过根据功率放大器PA的发射功率选择适当的作为供电电压的工作电压，从而降低功率放大器PA的功耗，从图3可见，当电压源VBAT为固定电压时，包络信号和电压源VBAT之间的范围均是发热功耗，当电压调整到工作电压VCC与包络信号相匹配时，可以大大降低功率放大器PA自身无用功耗，提高PA效率。
附图说明
图1为现有技术的基于HPLC的载波电表模块的电路原理图。
图2为本发明的降低PLC功耗和干扰的系统的电路原理图。
图3为本发明的用平均功率跟踪模式得到功率放大器的工作电压和电流的关系曲线和用现有技术的用固定电压得到的工作电压和电流的关系曲线，其中，处在上面的曲线是用现有技术的用固定电压得到的工作电压和电流的关系曲线，处在下面的曲线是用平均功率跟踪模式得到功率放大器的工作电压和电流的关系曲线。
图4为本发明的集中器的连接示意图。
图5为本发明的部分降低PLC功耗和干扰的系统的方法的流程图。
具体实施方式
本发明的目的在于提供一种解决低功耗低功率自适应硬件技术方案，相比于传统的针对载波电表的PLC方案，该技术通过在PA发射功率时降低PA工作电压，通过APT平均功率跟踪技术(Average Power Track)，可以有效降低发射时PA功耗，降低在自组网系统中对其他STA模块的干扰，提升系统容量。
下面将结合附图和实施例对本发明做进一步地说明。
如图2-图5所示，降低PLC功耗和干扰的系统，包括智能电表和作为HPLC芯片的HPLC单相载波模块；所述智能电表的信号输出端和作为HPLC芯片的HPLC单相载波模块的信号输入端相连接而构成智能电表装置；所述作为HPLC芯片的HPLC单相载波模块顺序依次通过数模转换器DAC和第一电源管理模块DCDC1与功率放大器PA连接。第一电源管理模块DCDC1能够是调压器，这样，所述作为HPLC芯片的HPLC单相载波模块就能通过数模转换器DAC来把控制信号传输到第一电源管理模块DCDC1中，第一电源管理模块DCDC1就能根据控制信号来调整功率放大器PA的工作电压，以此调整从功率放大器PA中输出的信号的功率，就能让基于HPLC的载波电表模块在靠近集中器的近距离通信时降低功耗，减小了发射功率也会降低对其他基于HPLC的载波电表模块HPLC STA带来的干扰。所述智能电表、第一电源管理模块和第二电源管理模块DCDC2均与电压源连接；所述第一电源管理模块的电压输入端与电压源连接，所述第一电源管理模块的电压输出端与所述功率放大器PA的电压端连接；所述第二电源管理模块的电压输入端与电压源连接，所述第二电源管理模块的电压输出端与所述作为HPLC芯片的HPLC单相载波模块的供电端连接。所述电压源提供的供电电压通常是12V，所述第二电源管理模块为调压器，这样的电压源能够对所述智能电表供电，这样的电压源常常通过第二电源管理模块把12V的电压转换成3.3V电压来对所述作为HPLC芯片的HPLC单相载波模块进行供电。所述第一电源管理模块能够通过其电压输出端经过所述功率放大器PA的电压端来对所述功率放大器PA进行供电。所述作为HPLC芯片的HPLC单相载波模块的信号输出端与所述功率放大器PA的信号输入端连接；所述功率放大器PA的信号输出端与PLC耦合变压器的第一副边线圈连接，所述PLC耦合变压器的原边线圈与220V交流电压源连接；所述PLC耦合变压器的第二副边线圈与RC滤波器RC filter的输入端连接，所述RC滤波器RC filter的输入端与所述作为HPLC芯片的HPLC单相载波模块的信号接收端连接。所述RC滤波器RC Filter把所述PLC耦合变压器的第二副边线圈传输来的信号滤波后传输到所述作为HPLC芯片的HPLC单相载波模块中，以此实现所述作为HPLC芯片的HPLC单相载波模块的信号接收功能，再把该接收的信号发送到智能电表中；而所述作为HPLC芯片的HPLC单相载波模块的信号输出端把智能电表传送来的信号经过所述功率放大器PA放大后，再经过所述功率放大器PA的信号输出端发送到PLC耦合变压器的第一副边线圈转发出去，以此实现所述作为HPLC芯片的HPLC单相载波模块的信号发送功能。所述数模转换器DAC以内嵌的方式内嵌进所述作为HPLC芯片的HPLC单相载波模块中来与所述作为HPLC芯片的HPLC单相载波模块连接。所述作为HPLC芯片的HPLC单相载波模块与晶振连接。所述晶振用于给所述作为HPLC芯片的HPLC单相载波模块提供频率为25MHZ的时钟信号。所述智能电表装置STA的数量为若干，若干所述智能电表装置STA与一个所述集中器CC0连接。
降低PLC功耗和干扰的系统的方法，包括如下步骤：
步骤1-1：所述智能电表需要发送信号时，就将待发送的信号以包络信号的形式发送到所述作为HPLC芯片的HPLC单相载波模块中；所述包络信号里包含有待发送的信号数据和待发送的信号的电压值。该电压值不大于电压源提供的电压值。
步骤1-2：所述作为HPLC芯片的HPLC单相载波模块以平均功率跟踪APT模式来选择与接收到的包络信号中的待发送的信号的电压值相适配的工作电压；
步骤1-3：所述作为HPLC芯片的HPLC单相载波模块把待发送的信号数据发送到所述功率放大器PA，并且所述作为HPLC芯片的HPLC单相载波模块把选择的工作电压数据通过数模转换器DAC转换成对应的模拟信号VCON；
步骤1-4：所述第一电源管理模块DCDC1根据接收到的模拟信号VCON，把待发送的信号数据输出为具有连续可调整电压的信号。这样，HPLC芯片通过嵌入其片内的数模转换器DAC电路输出模拟控制信号VCON，来控制第一电源管理模块DCDC1输出连续可调整电压的信号。功率放大器PA的工作电压和电流的关系如图4所示，在相同功率不同电压和电流的映射关系对照中，可见做了APT之后，功率放大器的PA电流降低明显。
实际上，所述作为HPLC芯片的HPLC单相载波模块PLC接收到包络信号后，其信号载波存在一定的包络起伏，结合平均功率跟踪技术(Average Power Track)通过根据功率放大器PA的发射功率选择适当的工作电压，从而降低功率放大器PA的功耗，从图3可见，当电压源VBAT为固定电压时，包络信号和电压源VBAT之间的范围均是发热功耗，当电压调整到工作电压VCC与包络信号相匹配时，可以大大降低功率放大器PA自身无用功耗，提高PA效率。
所述降低PLC功耗和干扰的系统的方法，还包括如下步骤：
当智能电表装置STA离所述集中器CCO在设定的较近的距离的范围时，所述集中器CCO检测到该智能电表装置发射功率过大时，就通知该智能电表装置降低发射功率，该智能电表装置会自动的以平均功率跟踪APT模式来配置所述功率放大器PA输出低功率的工作电压，从而达到降低功耗效果。在带有集中器的电力载波通信系统中，一个电力线存在同时携带多个智能电表装置负载的情况，其中一个智能电表装置STA发射信号，对于其他智能电表装置是邻频干扰信号，发射信号的功率过大甚至会将其他智能电表装置接收阻塞掉，导致集中器CCO无法正常进行抄表通信。通过这样的功率控制方案，既可以降低PA功耗，又可以降低对于其他模块的同频或邻频干扰，提升系统容量。
以上以用实施例说明的方式对本发明作了描述，本领域的技术人员应当理解，本公开不限于以上描述的实施例，在不偏离本发明的范围的情况下，可以做出各种变化、改变和替换。

Claims (8)

1.一种降低PLC功耗和干扰的系统，其特征在于，包括智能电表和HPLC单相载波模块；所述智能电表的信号输出端和HPLC单相载波模块的信号输入端相连接而构成智能电表装置；
所述HPLC单相载波模块顺序依次通过数模转换器DAC和第一电源管理模块DCDC1与功率放大器PA连接。
2.根据权利要求1所述逇降低PLC功耗和干扰的系统，其特征在于，所述智能电表、第一电源管理模块DCDC1和第二电源管理模块DCDC2均与电压源连接；
所述第一电源管理模块的电压输入端与电压源连接，所述第一电源管理模块的电压输出端与所述功率放大器PA的电压端连接；
所述第二电源管理模块的电压输入端与电压源连接，所述第二电源管理模块的电压输出端与所述HPLC单相载波模块的供电端连接。
3.根据权利要求1所述逇降低PLC功耗和干扰的系统，其特征在于，所述HPLC单相载波模块的信号输出端与所述功率放大器PA的信号输入端连接；所述功率放大器PA的信号输出端与PLC耦合变压器的第一副边线圈连接，所述PLC耦合变压器的原边线圈与220V交流电压源连接；
所述PLC耦合变压器的第二副边线圈与RC滤波器RC filter的输入端连接，所述RC滤波器RC filter的输入端与所述HPLC单相载波模块的信号接收端连接。
4.根据权利要求1所述逇降低PLC功耗和干扰的系统，其特征在于，所述数模转换器DAC以SOC的方式内嵌进所述HPLC单相载波模块芯片中来与所述HPLC单相载波模块连接。
5.根据权利要求1所述的降低PLC功耗和干扰的系统，其特征在于，所述HPLC单相载波模块与晶振连接。
6.根据权利要求1所述的降低PLC功耗和干扰的系统，其特征在于，所述智能电表装置的数量为若干，若干所述智能电表装置与一个所述集中器CC0连接。
7.一种降低PLC功耗和干扰的系统的方法，其特征在于，包括如下步骤：
步骤1-1：所述智能电表需要发送信号时，就将待发送的信号以包络信号的形式发送到所述HPLC单相载波模块中；
步骤1-2：所述HPLC单相载波模块以平均功率跟踪APT模式来选择与接收到的包络信号中的待发送的信号的电压值相适配的工作电压；
步骤1-3：所述HPLC单相载波模块把待发送的信号数据发送到所述功率放大器PA，并且所述HPLC单相载波模块把选择的工作电压数据通过数模转换器DAC转换成对应的模拟信号VCON；
步骤1-4：所述第一电源管理模块DCDC1根据接收到的模拟信号VCON，把待发送的信号数据输出为具有连续可调整电压的信号。
8.根据权利要求7所述的降低PLC功耗和干扰的系统的方法，其特征在于，所述降低PLC功耗和干扰的系统的方法，还包括如下步骤：
当智能电表装置离所述集中器CCO在设定的距离的范围时，所述集中器CCO检测到该智能电表装置发射功率过大时，就通知该智能电表装置降低发射功率，该智能电表装置会自动的以平均功率跟踪APT模式来配置所述功率放大器PA输出低功率的工作电压。
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