CN111817284B - 一种直流母线通信电路及方法 - Google Patents

Abstract

本发明提出一种直流母线通信电路及方法，该电路及方法通过直流电源系统控制直流母线电压的波动，可以实现直流电源系统向各直流负载传递控制信号，同时，各直流负载通过对大地投切不同电阻，反向扰动直流母线对大地的电压偏差，实现向直流控制系统传递工作状态。无需铺设数字通信线路，实现了直流供配电系统的智能化、数字化管理。

Description

一种直流母线通信电路及方法

技术领域

本发明涉及一种直流母线通信电路及方法，属于直流电源系统通信装置的供配电领域。

背景技术

当前直流供配电系统在各行业中得到了广泛的应用，一个典型的直流供配电系统包括直流电源系统和各类直流负载，直流电源系统将交流电变换为直流电，形成直流输出母线，直流输出母线上一般接入各类直流负载。直流供配电系统的典型框图如图1所示。

随着数字化、智能化在各行业的快速发展，直流供配电系统的智能化程度越来越高，在直流供配电系统中，供电设备与用电设备之间除了简单的电气连接外，各设备之间还需要数据信息传递。很多场合，直流电源系统除了为各直流负载提供直流电源外，还需要实时监测各直流负载设备的工作状态是否正常，此时需要建立直流电源系统与各直流负载间的通信链路，一般情况下，可以直接在直流电源系统与各直流负载间铺设数字通信线路，但是，在某些特定场合，直流电源系统的输出母线走线距离非常远，超出了数字通信总线所允许的最远距离，同时，这种铺设数字通信总线的方法，也增加了设备成本和人工成本。

发明内容

为解决上述问题，本发明提出一种直流母线通信电路及方法，该电路及方法通过直流电源系统控制直流母线电压的波动，可以实现直流电源系统向各直流负载传递控制信号，同时，各直流负载通过对大地投切不同电阻，反向扰动直流母线对大地的电压偏差，实现向直流控制系统传递工作状态。

本发明提出的一种直流母线通信电路及方法，包括直流电源系统PWR及其内部正负母线P，N分别对大地PE的采样电阻RP，RN，各直流负载RL1，RL2…RLN及其内部的告警电阻R1，R2…RN及对应的告警开关S1，S2…SN；通过直流电源系统PWR对直流输出电压VBUS的扰动和各直流负载RL1，RL2…RLN控制各自告警电阻R1，R2…RN，实现直流电源系统与各直流负载间的控制信号和工作状态信息的交互；其中直流电源系统PWR对直流输出电压VBUS的扰动包括：通过控制各自的告警开关S1，S2，SN，分别投切各自的告警电阻R1，R2…RN，以扰动直流输出正负母线P，N对大地PE的电压值VP，VN的变化。其中直流输出电压VBUS的电压波动呈现脉冲波形。直流电源系统PWR可以调整脉冲电压信号ΔV的幅值和周期，向各直流负载传递控制信息。告警电阻R1，R2…RN的阻值可以相等，也可以互相不等。告警开关和告警电阻可以同时位于正母线P与大地PE之间，也可以同时位于负母线N与大地PE之间。

本发明提出的直流母线通信电路及方法，无需铺设数字通信线路，可以实现直流电压系统与各直流负载间的控制信号和工作状态信息的交互，降低设备成本和人工成本，实现了直流供配电系统的智能化、数字化管理，提高了系统运行的可靠性。

附图说明

图1 是现有技术中的直流供配电系统；

图2 是根据本发明的直流母线通信电路原理图；

图3 是根据本发明的直流母线电压的调节波形；

图4 是根据本发明的向各直流负载传递控制信息的脉冲电压信号ΔV；

图5 是根据本发明的直流母线通信电路控制流程图。

具体实施方式

本发明提出了一种直流母线通信电路及方法。图2为直流母线通信电路原理图。

本发明提出的直流母线通信电路包括直流电源系统PWR及其内部正负母线P，N分别对大地PE的采样电阻RP，RN，各直流负载RL1，RL2…RLN及其内部的告警电阻R1，R2…RN及对应的告警开关S1，S2…SN。

直流电源系统PWR具有调节输出电压VBUS的能力，通过调节输出电压VBUS的电压波动，直流电源系统PWR向各直流负载传递控制信号，图3为输出电压VBUS的调节波形图。

由图3可以看出，直流输出电压VBUS的电压波动呈现脉冲波形，此脉冲波形叠加了直流输出电压VBUS的直流分量，如果去除直流分量，可以直接得到脉冲电压信号ΔV，直流电源系统PWR可以调整脉冲电压信号ΔV的幅值和周期，向各直流负载传递控制信息。脉冲电压信号ΔV的波形如图4所示。

各直流负载RL1，RL2…RLN在发生故障的情况下，通过控制各自的告警开关S1，S2，SN，分别投切各自的告警电阻R1，R2…RN，会扰动直流输出母线P，N对大地PE的电压值VP，VN的变化，直流电源系统PWR通过采集VP，VN的变化情况，可以直接判断出各直流负载的工作状态。本发明提出了一种新型的直流母线通信电路及方法，具体实施过程如下：

直流电源系统PWR具有调节输出母线电压VBUS的能力，可以自由扰动直流输出母线电压VBUS，产生脉冲电压信号ΔV。

脉冲电压信号ΔV的幅值ΔK和周期ΔT可以自由调整，根据直流电源系统的控制特性，一般设置：

。

各直流负载RL1，RL2…RLN内部分别有告警开关S1，S2…SN以及对应的告警电阻R1，R2…RN。告警电阻R1，R2…RN的阻值可以相等，也可以互相不等。告警开关和告警电阻可以同时位于正母线P与大地PE之间，也可以同时位于负母线N与大地PE之间。

直流电源系统PWR通过脉冲电压信号ΔV，按一定的时间周期轮询各直流负载RL1，RL2…RLN的工作状态，仅有被询问的直流负载才有权限控制告警开关，否则，直流负载的告警开关必须保持为断开状态。

当直流负载被直流电源系统PWR询问工作状态时，若直流负载工作状态为正常，就保持告警开关为断开状态；否则，就闭合告警开关。

直流电源系统PWR通过脉冲电压信号ΔV向直流负载问询工作状态后，实时监测正负母线P，N对大地PE的电压VP，VN。通过VP，VN的数值以及内部的正负母线P，N对大地PE的采样电阻RP，RN，可以计算出告警电阻的阻值。直流电源系统PWR依据告警电阻的阻值情况，可以获知各直流负载的工作状态。图5为根据本发明的控制流程图。

本发明提出了一种新型的直流母线通信电路及方法，通过直流电源系统对直流输出电压的扰动和各直流负载控制各自告警电阻，实现了直流电源系统与各直流负载间的控制信号和工作状态信息的交互，实现了直流供配电系统的智能化、数字化管理。

上述实施方式仅是示例性的示出本发明，并不企图限制本发明。另外对于没有详细描述的步骤属于本领域技术人员熟知的技术内容。对于涵盖在本发明构思内的相应的变换和更改均在本发明范围内。

Claims (8)

1.一种直流母线通信电路，包括直流电源系统PWR及其内部正负母线P，N分别对大地PE的采样电阻RP，RN，各直流负载RL1，RL2…RLN及其内部的告警电阻R1，R2…RN及对应的告警开关S1，S2…SN；

通过直流电源系统PWR对直流输出电压VBUS的扰动和各直流负载RL1，RL2…RLN控制各自告警电阻R1，R2…RN，实现直流电源系统与各直流负载间的控制信号和工作状态信息的交互；

其中直流电源系统PWR对直流输出电压VBUS的扰动和各直流负载RL1，RL2…RLN控制各自告警电阻R1，R2…RN包括：

通过控制各自的告警开关S1，S2…SN，分别投切各自的告警电阻R1，R2…RN，以扰动直流输出正负母线P，N对大地PE的电压值VP，VN的变化；

其中，直流电源系统PWR通过脉冲电压信号ΔV，按一定的时间周期轮询各直流负载RL1，RL2…RLN的工作状态，仅有被询问的直流负载才有权限控制告警开关，否则，直流负载的告警开关必须保持为断开状态；

当直流负载被直流电源系统PWR询问工作状态时，若直流负载工作状态为正常，就保持告警开关为断开状态；否则，就闭合告警开关；

直流电源系统PWR通过脉冲电压信号ΔV向直流负载问询工作状态后，实时监测正负母线P，N对大地PE的电压VP，VN；通过VP，VN的数值以及内部的正负母线P，N对大地PE的采样电阻RP，RN，计算出告警电阻的阻值；直流电源系统PWR依据告警电阻的阻值情况，获知各直流负载的工作状态。

2.根据权利要求1所述的直流母线通信电路，其中直流输出电压VBUS的电压波动呈现脉冲波形；和/或

其中直流电源系统PWR对直流输出电压VBUS的扰动和各直流负载RL1，RL2…RLN控制各自告警电阻R1，R2…RN进一步包括：直流电源系统PWR调整脉冲电压信号ΔV的幅值和周期，向各直流负载传递控制信息。

3.根据权利要求2所述的直流母线通信电路，其中脉冲电压信号ΔV的幅值ΔK和周期ΔT根据直流电源系统的控制特性，设置：

。

4.根据权利要求1所述的直流母线通信电路，其中告警电阻R1，R2…RN的阻值相等，或互相不等；和/或

其中告警开关和告警电阻同时位于正母线P与大地PE之间，或者同时位于负母线N与大地PE之间。

5.一种直流母线通信方法，包括：

通过直流电源系统PWR对直流输出电压VBUS的扰动和各直流负载RL1，RL2…RLN控制各自告警电阻R1，R2…RN，实现直流电源系统与各直流负载间的控制信号和工作状态信息的交互；

其中直流电源系统PWR对直流输出电压VBUS的扰动和各直流负载RL1，RL2…RLN控制各自告警电阻R1，R2…RN包括：

通过控制各自直流负载RL1，RL2…RLN内部的告警开关S1，S2…SN，分别投切各自的告警电阻R1，R2…RN，以扰动直流电源系统PWR内部的直流输出正负母线P，N对大地PE的电压值VP，VN的变化；

直流电源系统PWR通过脉冲电压信号ΔV，按一定的时间周期轮询各直流负载RL1，RL2…RLN的工作状态，仅有被询问的直流负载才有权限控制告警开关，否则，直流负载的告警开关必须保持为断开状态；

当直流负载被直流电源系统PWR询问工作状态时，若直流负载工作状态为正常，就保持告警开关为断开状态；否则，就闭合告警开关；

直流电源系统PWR通过脉冲电压信号ΔV向直流负载问询工作状态后，实时监测正负母线P，N对大地PE的电压VP，VN；通过VP，VN的数值以及内部的正负母线P，N对大地PE的采样电阻RP，RN，计算出告警电阻的阻值；直流电源系统PWR依据告警电阻的阻值情况，获知各直流负载的工作状态。

6.根据权利要求5所述的直流母线通信方法，其中直流输出电压VBUS的电压波动呈现脉冲波形；和/或

其中直流电源系统PWR对直流输出电压VBUS的扰动和各直流负载RL1，RL2…RLN控制各自告警电阻R1，R2…RN进一步包括：直流电源系统PWR调整脉冲电压信号ΔV的幅值和周期，向各直流负载传递控制信息。

7.根据权利要求6所述的直流母线通信方法，其中脉冲电压信号ΔV的幅值ΔK和周期ΔT根据直流电源系统的控制特性，设置：

。

8.根据权利要求5所述的直流母线通信方法，其中告警电阻R1，R2…RN的阻值相等，或者互相不等；和/或

其中告警开关和告警电阻同时位于正母线P与大地PE之间，或者同时位于负母线N与大地PE之间。

Images