一種高速電力線載波專用智能電源控制器的制造方法
【專利摘要】本實(shí)用新型公開了一種高速電力線載波專用智能電源控制器，包括電磁感應(yīng)線圈、整流濾波限壓保護(hù)電路、太陽(yáng)能電池板、應(yīng)線圈PWM充電電路，電磁感應(yīng)線圈與高壓導(dǎo)線形成變壓器，電磁感應(yīng)線圈與整流濾波限壓保護(hù)電路連接，整流濾波限壓保護(hù)電路、太陽(yáng)能電池板分別與應(yīng)線圈PWM充電電路連接，應(yīng)線圈PWM充電電路連接單片機(jī)，單片機(jī)完成電壓采集與PWM控制，應(yīng)線圈PWM充電電路還連接蓄電池，蓄電池連接PWM負(fù)載電源，單片機(jī)也連接PWM負(fù)載電源，PWM負(fù)載電源連接H-PLC負(fù)載。采用上述技術(shù)方案制成了一種在沒(méi)有220V交流電源供應(yīng)的情況下通過(guò)高壓電磁感應(yīng)線圈和太陽(yáng)能電池為H-PLC裝置提供持續(xù)的電力來(lái)源，在太陽(yáng)能電池和感應(yīng)線圈的輸出功率不足的情況下由蓄電池對(duì)H-PLC設(shè)備進(jìn)行供電。
【專利說(shuō)明】—種高速電力線載波專用智能電源控制器
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本實(shí)用新型涉及屬于高速電力線載波通信的范疇，特別涉及一種高速電力線載波專用智能電源控制器，用于H-PLC設(shè)備的電源供應(yīng)，同時(shí)也適用于其它高壓線路上小功率智能設(shè)備的不間斷電源供應(yīng)。
【背景技術(shù)】
[0002]H-PLC裝置工作在35kV_10kV的高中壓線路上，為解決H-PLC裝置的供電問(wèn)題，目前分別有太陽(yáng)能和高壓感應(yīng)線圈這兩種方式可以為H-PLC裝置提供電能，但是如果單獨(dú)的采用其中一直方式則會(huì)受到如下制約，采用太陽(yáng)能電池在白天陽(yáng)光充足的條件下為蓄電池充電，并且同時(shí)給設(shè)備供電，但是如果連續(xù)遇到陰雨天氣則太陽(yáng)能的輸出功率不足導(dǎo)致無(wú)法為負(fù)載提供足夠的能源，而且單純依賴于太陽(yáng)能電池就需要較大功率的電池板，無(wú)疑增加了安裝難度和電源成本；而使用高壓感應(yīng)線圈的方式供電也會(huì)遇到啟動(dòng)電流的限制，在1kV的線路上需要60A以上的電流才能使感應(yīng)線圈的供電模式啟動(dòng)，要達(dá)到20W的輸出功率則需要100A以上的電流才行，由于居民用電的特性在夜間或用電低谷時(shí)段很難在1kV尾段或支線獲得這樣的大電流，因此單純使用高壓感應(yīng)線圈也不能可靠的確保H-PLC設(shè)備的電源供應(yīng)。
[0003]高壓感應(yīng)線圈將高壓輸電導(dǎo)線周圍的電磁能量轉(zhuǎn)化為電能，通過(guò)整流濾波電路和限壓保護(hù)電路輸出到由單片機(jī)控制的PWM充電電路，為蓄電池或H-PLC負(fù)載供電，高壓感應(yīng)線圈的輸出功率受到流經(jīng)高壓導(dǎo)線的電流大小影響，只有電流大于60A以上充電電路才能正常工作。太陽(yáng)能電池是一種利用光生伏打效應(yīng)把光能轉(zhuǎn)換為電能的器件，它的輸出電流隨著光強(qiáng)度的加大而增大。根據(jù)太陽(yáng)能電池的輸出伏安特性曲線，負(fù)載的匹配特性決定了系統(tǒng)的工作特性和太陽(yáng)電池的有效利用率。由于他們的特性導(dǎo)致都不能很好的確保H-PLC設(shè)備的電源供應(yīng)。
實(shí)用新型內(nèi)容
[0004]為了解決上述問(wèn)題，本實(shí)用新型提供一種在沒(méi)有220V交流電源供應(yīng)的情況下通過(guò)高壓電磁感應(yīng)線圈和太陽(yáng)能電池為H-PLC裝置提供持續(xù)的電力來(lái)源。
[0005]本實(shí)用新型中的一種高速電力線載波專用智能電源控制器，包括電磁感應(yīng)線圈、整流濾波限壓保護(hù)電路、太陽(yáng)能電池板、應(yīng)線圈PWM充電電路，所述電磁感應(yīng)線圈與高壓導(dǎo)線形成變壓器，所述電磁感應(yīng)線圈與整流濾波限壓保護(hù)電路連接，所述整流濾波限壓保護(hù)電路、太陽(yáng)能電池板分別與應(yīng)線圈PWM充電電路連接，所述應(yīng)線圈PWM充電電路連接單片機(jī)，所述單片機(jī)完成電壓采集與PWM控制，所述應(yīng)線圈PWM充電電路還連接蓄電池，所述蓄電池連接PWM負(fù)載電源，所述單片機(jī)也連接PWM負(fù)載電源，所述PWM負(fù)載電源連接H-PLC負(fù)載。PWM，即脈沖寬度調(diào)制，是利用微處理器的數(shù)字輸出來(lái)對(duì)模擬電路進(jìn)行控制的一種非常有效的技術(shù)，廣泛應(yīng)用在從測(cè)量、通信到功率控制與變換的許多領(lǐng)域中。
[0006]上述方案中，所述單片機(jī)包括8個(gè)管腳，其中包括4個(gè)A/D采樣端口、I個(gè)熱敏電阻和3個(gè)PWM控制端口。
[0007]上述方案中，所述整流濾波限壓保護(hù)電路為全波整流橋。
[0008]上述方案中，3個(gè)所述PWM控制端口分別為PWM1、PWM2、PWM3，PWMl的占空比用于控制PWMl的輸出電壓，PWM2的占空比用于控制PWM2的輸出電壓，PWM3的占空比用于控制P麗3的輸出電壓。
[0009]本實(shí)用新型的優(yōu)點(diǎn)和有益效果在于:本實(shí)用新型提供一種在沒(méi)有220V交流電源供應(yīng)的情況下通過(guò)高壓電磁感應(yīng)線圈和太陽(yáng)能電池為H-PLC裝置提供持續(xù)的電力來(lái)源。本實(shí)用新型利用太陽(yáng)能電池板和高壓電磁感應(yīng)線圈相結(jié)合的方法對(duì)蓄電池進(jìn)行充電儲(chǔ)能，在太陽(yáng)能電池和感應(yīng)線圈的輸出功率不足的情況下由蓄電池對(duì)H-PLC設(shè)備進(jìn)行供電。這種新的方法能夠避免由于單獨(dú)采用太陽(yáng)能電池供電時(shí)受到的連續(xù)陰雨天氣的影響，同時(shí)也能避免因?yàn)?kV線路電流過(guò)小導(dǎo)致感應(yīng)線圈無(wú)法輸出足夠功率對(duì)蓄電池充電的問(wèn)題。兩種相結(jié)合的取能方式可以縮短電源的斷電時(shí)間，在短時(shí)間能將電池充滿，即便遇到連續(xù)的陰雨天氣也能保證H-PLC設(shè)備正常的電源供應(yīng)，能夠最大限度的確保蓄電池的滿電狀態(tài)，使H-PLC設(shè)備獲得穩(wěn)定的電源供應(yīng)。
[0010]基于單片機(jī)智能控制的PWM充電電路可以精確的判斷負(fù)載輸出電流和充電電流的大小，根據(jù)蓄電池的特性進(jìn)行充放電管理，延長(zhǎng)蓄電池的使用壽命，利用單片機(jī)通過(guò)對(duì)負(fù)載端的A/D采樣進(jìn)行分析，合理分配高壓感應(yīng)線圈和太陽(yáng)能電池板的PWM端口分別控制相應(yīng)PWM電源的輸出電流實(shí)現(xiàn)輸出功率的最大化。通過(guò)控制PWM的占空比不斷改變其負(fù)載阻抗的大小，從而達(dá)到陣列與負(fù)載的最佳匹配，實(shí)現(xiàn)太陽(yáng)能電池的最大輸出功率，為蓄電池充電。
【專利附圖】
【附圖說(shuō)明】
[0011]為了更清楚地說(shuō)明本實(shí)用新型實(shí)施例或現(xiàn)有技術(shù)中的技術(shù)方案，下面將對(duì)實(shí)施例或現(xiàn)有技術(shù)描述中所需要使用的附圖作簡(jiǎn)單地介紹，顯而易見(jiàn)地，下面描述中的附圖僅僅是本實(shí)用新型的一些實(shí)施例，對(duì)于本領(lǐng)域普通技術(shù)人員來(lái)講，在不付出創(chuàng)造性勞動(dòng)性的前提下，還可以根據(jù)這些附圖獲得其他的附圖。
[0012]圖1為本實(shí)用新型智能電源控制器原理框圖；
[0013]圖2為本實(shí)用新型智能電源控制器電路原理圖。
[0014]圖中:1、電磁感應(yīng)線圈2、整流濾波限壓保護(hù)電路3、太陽(yáng)能電池板
[0015]4、應(yīng)線圈PWM充電電路5、單片機(jī)6、蓄電池
[0016]7、PWM負(fù)載電源8、H-PLC負(fù)載
【具體實(shí)施方式】
[0017]下面結(jié)合附圖和實(shí)施例，對(duì)本實(shí)用新型的【具體實(shí)施方式】作進(jìn)一步描述。以下實(shí)施例僅用于更加清楚地說(shuō)明本實(shí)用新型的技術(shù)方案，而不能以此來(lái)限制本實(shí)用新型的保護(hù)范圍。
[0018]如圖1所示，本實(shí)用新型是一種高速電力線載波專用智能電源控制器，包括電磁感應(yīng)線圈1、整流濾波限壓保護(hù)電路2、太陽(yáng)能電池板3、應(yīng)線圈PWM充電電路4，電磁感應(yīng)線圈I與高壓導(dǎo)線形成變壓器，電磁感應(yīng)線圈I與整流濾波限壓保護(hù)電路2連接，整流濾波限壓保護(hù)電路2、太陽(yáng)能電池板3分別與應(yīng)線圈PWM充電電路4連接，應(yīng)線圈PWM充電電路4連接單片機(jī)5，單片機(jī)5完成電壓采集與PWM控制，應(yīng)線圈PWM充電電路4還連接蓄電池6，蓄電池6連接PWM負(fù)載電源7，單片機(jī)5也連接PWM負(fù)載電源7，PWM負(fù)載電源7連接H-PLC負(fù)載8。
[0019]整流濾波限壓保護(hù)電路為全波整流橋，全波整流橋可以將感應(yīng)線圈的50Hz交流電轉(zhuǎn)換成直流電，電容器的作用是濾波，使輸出的電壓波形平穩(wěn)，Dl和Rl組成一個(gè)瞬態(tài)抑制電路，當(dāng)感應(yīng)線圈突然輸出高壓時(shí)(高壓線路短路或重負(fù)載時(shí)會(huì)產(chǎn)生巨大電流，導(dǎo)致感應(yīng)線圈突然輸出高電壓)Dl導(dǎo)通，過(guò)剩的電流通過(guò)Rl功率電阻消耗掉，以免過(guò)高的電壓造成PWM模塊損壞；另外2個(gè)電阻組成一個(gè)分壓器，單片機(jī)利用內(nèi)部的基準(zhǔn)電壓對(duì)分壓器采集到的電壓進(jìn)行比較，以此判斷感應(yīng)線圈輸出的電壓值是多少，然后調(diào)整PWMl的占空比穩(wěn)定輸出電壓。
[0020]如圖2所示，單片機(jī)包括8個(gè)管腳，其中包括4個(gè)A/D采樣端口、I個(gè)熱敏電阻和3個(gè)PWM控制端口，其中，二極管為D11N4757穩(wěn)壓二極管；R1為功率電阻；
[0021]al:單片機(jī)的A/D1采樣端口對(duì)感應(yīng)線圈的電壓進(jìn)行采樣；
[0022]a2:單片機(jī)的A/D2采樣端口對(duì)太陽(yáng)能電池的電壓進(jìn)行采樣；
[0023]a3:單片機(jī)的A/D3采樣端口對(duì)蓄電池的電壓進(jìn)行采樣；
[0024]a4:單片機(jī)的A/D4采樣端口對(duì)輸出電壓進(jìn)行采樣；
[0025]bl:熱敏電阻檢測(cè)蓄電池溫度，當(dāng)溫度異常則關(guān)閉系統(tǒng)；
[0026]b2:單片機(jī)的PWM控制端口，控制電源PWM 2的占空比；
[0027]b3:單片機(jī)的PWM控制端口，控制電源PWM I的占空比；
[0028]b4:單片機(jī)的PWM控制端口，控制電源PWM 3的占空比。
[0029]單片機(jī)是整個(gè)控制器的核心，單片機(jī)是目前非常常用的中央處理器，技術(shù)非常成熟。雖然使用了單片機(jī)，但是由于現(xiàn)有的技術(shù)非常成熟，單片機(jī)只需要常規(guī)使用即可，并不涉及軟件部分的創(chuàng)新。單片機(jī)的PWMl輸出PWM信號(hào)控制電磁感應(yīng)線圈的充電電流，當(dāng)高壓感應(yīng)線圈能夠提供足夠的功率輸出時(shí)對(duì)蓄電池進(jìn)行充電；單片機(jī)的PWM2輸出PWM信號(hào)控制太陽(yáng)能電池的充電電流，當(dāng)太陽(yáng)能電池有足夠的輸出功率時(shí)對(duì)蓄電池進(jìn)行充電；限壓保護(hù)電路由穩(wěn)壓二極管和功率電阻組成，當(dāng)高壓感應(yīng)線圈有充足的功率輸出而蓄電池又不需要充電時(shí)為了避免感應(yīng)線圈輸出高電壓對(duì)設(shè)備和人身產(chǎn)生危害，穩(wěn)壓二極管在達(dá)到保護(hù)電壓的時(shí)候擊穿，電流通過(guò)功率電阻釋放，使得感應(yīng)線圈的電壓回落到安全值。使用單片機(jī)精確控制蓄電池的充放電，符合蓄電池特性，延長(zhǎng)使用壽命；采用專用程序控制PWM電路進(jìn)行電源管理，提高效率；針對(duì)H-PLC芯片組設(shè)計(jì)9V-0.2A和5V_0.5A雙路低波紋穩(wěn)壓輸出；超小體積，能夠滿足H-PLC設(shè)備內(nèi)部安裝尺寸要求。
[0030]其控制方式為:
[0031]I)在單片機(jī)的A/D1采樣端口對(duì)感應(yīng)線圈的電壓進(jìn)行采樣，在輸出電流小于充電電流的前提下控制PWMl的占空比，使感應(yīng)線圈的電壓維持在43V，這時(shí)感應(yīng)線圈的輸出功率最大化。
[0032]2)在單片機(jī)的A/D2采樣端口對(duì)太陽(yáng)能電池的電壓進(jìn)行采樣，在輸出電流小于充電需求電流的前提下控制PWM2的占空比，使太陽(yáng)能電池的電壓值維持在17.2V，這時(shí)太陽(yáng)能電池的輸出功率最大化。
[0033]3)在單片機(jī)的A/D3采樣端口對(duì)蓄電池的電壓進(jìn)行采樣，根據(jù)蓄電池端的電壓值判斷所需充電電流的大小(含負(fù)載輸出電流)。
[0034]4)通過(guò)在單片機(jī)的A/D4采樣端口對(duì)輸出電壓進(jìn)行采樣，控制負(fù)載輸出PWM3的占空比，使PWM3電壓輸出穩(wěn)定的9V和5V電壓。
[0035]5)當(dāng)蓄電池端的電壓達(dá)到13.8V以上時(shí)，控制PWMl和PWM2的占空比使蓄電池維持在浮充狀態(tài)，如果電磁感應(yīng)線圈和太陽(yáng)能的輸出功率都小于負(fù)載功率時(shí)，自動(dòng)轉(zhuǎn)化為由蓄電池對(duì)負(fù)載供電。直到感應(yīng)線圈和太陽(yáng)能有足夠的輸出功率才再次對(duì)蓄電池進(jìn)行充電。
[0036]6)當(dāng)高壓感應(yīng)線圈的輸出負(fù)載減小，感應(yīng)線圈輸出的電壓逐漸升高為避免感應(yīng)線圈輸出高電壓對(duì)設(shè)備和人身產(chǎn)生危害，穩(wěn)壓二極管Dl導(dǎo)通，電流通過(guò)功率電阻Rl釋放，使得感應(yīng)線圈的電壓限制在安全值內(nèi)。
[0037]7)熱敏電阻檢測(cè)蓄電池溫度，當(dāng)溫度異常則關(guān)閉系統(tǒng)。
[0038]PWMl的占空比主要用于控制PWMl的輸出電壓，這個(gè)電壓的變化受到蓄電池充電程度和負(fù)載輸出大小的影響，PWMl的占空比要根據(jù)蓄電池的充電狀態(tài)進(jìn)行調(diào)整，同時(shí)還要考慮感應(yīng)線圈輸出的電壓大小，感應(yīng)線圈輸出的電壓高占空比要變大，感應(yīng)線圈輸出的電壓低占空比會(huì)變小。PWM2的占空比也是根據(jù)太陽(yáng)能電池的輸出電壓進(jìn)行調(diào)整的，不同的是太陽(yáng)能電池屬于高內(nèi)阻電源，為了將太陽(yáng)能電池的輸出功率最大化，需要將太陽(yáng)能電池的輸出電壓維持在17.2V這時(shí)可以達(dá)到最大效率。PWM3的占空比取決于PLC設(shè)備等負(fù)載的功率大小，PWM3的作用是將輸出電壓穩(wěn)定在+9V和+5V。
[0039]以上所述僅為本實(shí)用新型的較佳實(shí)施例而已，并不用以限制本實(shí)用新型，凡在本實(shí)用新型的精神和原則之內(nèi)，所作的任何修改、等同替換、改進(jìn)等，均應(yīng)包含在本實(shí)用新型的保護(hù)范圍之內(nèi)。
【權(quán)利要求】
1.一種高速電力線載波專用智能電源控制器，其特征在于，包括電磁感應(yīng)線圈、整流濾波限壓保護(hù)電路、太陽(yáng)能電池板、應(yīng)線圈PWM充電電路，所述電磁感應(yīng)線圈與高壓導(dǎo)線形成變壓器，所述電磁感應(yīng)線圈與整流濾波限壓保護(hù)電路連接，所述整流濾波限壓保護(hù)電路、太陽(yáng)能電池板分別與應(yīng)線圈PWM充電電路連接，所述應(yīng)線圈PWM充電電路連接單片機(jī)，所述單片機(jī)完成電壓采集與PWM控制，所述應(yīng)線圈PWM充電電路還連接蓄電池，所述蓄電池連接PWM負(fù)載電源，所述單片機(jī)也連接PWM負(fù)載電源，所述PWM負(fù)載電源連接H-PLC負(fù)載。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種高速電力線載波專用智能電源控制器，其特征在于，所述單片機(jī)包括8個(gè)管腳，其中包括4個(gè)A/D采樣端口、I個(gè)熱敏電阻和3個(gè)PWM控制端口。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種高速電力線載波專用智能電源控制器，其特征在于，所述整流濾波限壓保護(hù)電路為全波整流橋。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種高速電力線載波專用智能電源控制器，其特征在于，3個(gè)所述PWM控制端口分別為PWM1、PWM2、PWM3，PWM1的占空比用于控制PWMl的輸出電壓，PWM2的占空比用于控制PWM2的輸出電壓，PWM3的占空比用于控制PWM3的輸出電壓。
【文檔編號(hào)】H02J7/35GK204231000SQ201420633991
【公開日】2015年3月25日 申請(qǐng)日期:2014年10月29日 優(yōu)先權(quán)日:2014年10月29日
【發(fā)明者】李波, 林聰 , 曹敏, 胡萬(wàn)層, 劉清蟬, 雷正明 申請(qǐng)人:云南電網(wǎng)公司電力科學(xué)研究院, 云南華仁電氣設(shè)備技術(shù)有限公司