采用双向变换器的直接变频通信装置的制造方法
【技术领域】
[0001]本实用新型涉及通信控制领域，尤其涉及一种采用双向变换器的直接变频通信装置。
【背景技术】
[0002]在户外电源应用领域及需要简单传递控制信息的供电系统应用领域，如LED路灯、隧道灯或其他传统灯具等应用领域，由于供电线路较远且存在诸多不确定因素，一般通过市电交流电对灯具中的电源进行供电，而通过单独的通信装置或线路进行通信及控制。例如LED路灯应用时，需要每隔几个小时对路灯的亮度进行调节，即所谓的调光，该方式由于可以实现二次节能，具有重大的经济及社会意义。调光控制方式主要有四类:通过单独的调光线进行模拟或数字的控制方式(如:0-10V模拟电压控制/PWM数字量控制/RS-485数字通信控制)；通过无线通信进行调光及控制方式，如Zigbee通信及控制；不需要单独线路而通过电力线进行通信的方式，如PLC电力载波通信；通过灯具内部的定时器进行定时控制；这些通信实质上都是对灯具里面的电源进行通信及控制。
[0003]通过单独的调光线的控制方式技术实现简单，可实现对某一组灯一起控制，即分组控制，比如一条0-10V的调光线可以控制多达200盏以上的灯，但在工程应用的时候尤其是旧线路改造的时候存在施工布线难，布线距离远，线材成本高的弊端，并且调光线路抗感应雷干扰的能力很差，可靠性不高。PLC电力载波通信方式:目前通过在每个电源上(即每杆灯上)加装电力载波通信模块即单灯控制器实现通信及控制功能，优点是可传递的信号量非常大，信号双向传递，传输速度快，信号通过交流供电线传递，无需重新施工布线，无多余的线材成本；但单灯控制器成本高而复杂，信号幅值太小，易受干扰，通信可靠性低，当灯具数量较多，单灯控制器数量也同样多，总成本非常高。若将电力载波通信集成到电源里面，不但存在电力载波芯片及耦合解码电路成本高的问题，还会存在电力载波通信频率跟开关电源内部工作频率高度重合而会被干扰的问题，带来的EMI电磁兼容问题很难处理，设计难度高，至今尚未有实际产品批量应用。无线通信(如Zigbee)存在成本高、通信不稳定、通信距离短的问题，也需要在灯上附加无线通信装置及天线。若将无线通信集成到电源内，因为户外电源带有防水型铝壳，必须从铝壳伸出一根天线，防水及结构方面难度大、成本也高。三者的共同特点是都需要附加成本比较高的物料或装置。定时调光:定时器在电源上电的时候开始工作，经过设定的时间段后，即调整电源内部的电流以达到所需的亮度，优点是成本非常低，不需外接线材、控制器等，但由于无法跟外部通信，一旦设定定时策略，不能变更，因此不适合冬季夏季夜间时间长度差异较大的路灯应用，也不适合隧道灯等应用。工程应用最核心的需求是基于调光的二次节能，该需求只需对某些路段或者某组灯进行统一调整(分组控制)，并不需要对单灯进行逐个控制；调光时信号量很小，只需发出简单的调光百分比信号；调光间隔长，一般每隔几个小时调整一次；因此调光应用的需求是:信号量极小，信号传递次数少，需要调整的时候才需要通信，可预先定制调光定时控制策略而在通信的时候一次写入到电源内部存储器，不需要单灯控制而只需分组控制；上述四种方式中，通过调光线进行控制的方式比较符合调光需求，PLC通信及无线通信大大超过了实际需求，而定时调光不能满足通信调整的需求。
【实用新型内容】
[0004]为了解决上述问题，本实用新型提出一种采用双向变换器的直接变频通信装置，实现简单可靠，成本低，体积小，可切换，可靠性好，无谐波，适应性好，并可扩展到其他领域。
[0005]本实用新型技术方案是:一种采用双向变换器的直接变频通信装置，包括三相电源、连接在三相电源输出端的电压转换电路以及连接在电压转换电路输出端的多个负载电源，所述电压转换电路包括控制器、电压转换模块、第一双向开关单元、第二双向开关单元、第三双向开关单元，第一双向开关单元的控制端连接控制器，第一双向开关单元的输入端连接三相电源的三个输出端，第一双向开关单元的输出端连接电压转换模块第一输入端，所述第二双向开关单元的控制端连接控制器，第二双向开关单元的输入端连接电压转换模块的第二输出端，第二双向开关单元的输出端连接负载电源输入端，所述第三双向开关单元的控制端连接控制器，第三双向开关单元的输入端连接三相电源输出端，第三双向开关单元的输出端连接负载电源输入端，所述控制器的输出端连接电压转换模块的第二输入端，所述电压转换模块的第一输出端接地，所述负载电源内设有连接在电压转换电路输出端的数字芯片。
[0006]优选的，所述第一双向开关单元、第二双向开关单元、第三双向开关单元包括的双向开关数目为1个或2个或3个。
[0007]优选的，所述电压转换模块包括1个或2个或3个电压转换装置，电压转换装置的数目与第一双向开关单元所包括的双向开关数目相同，电压转换装置的输入端分别连接第一双向开关单元所包括的双向开关的输出端。
[0008]优选的，所述电压转换装置为双向Buck-Boost电路或双向Buck电路或双向Boost电路。
[0009]优选的，所述负载电源内设有连接在电压转换电路输出端的数字芯片。
[0010]一种采用双向变换器的直接变频通信装置的控制方法，所述方法包括以下步骤:
[0011]1)开关控制装置控制双向开关的导通，使双向开关以一定的周期交替工作，或互补导通工作，或部分周期导通配合部分周期不导通工作，输出电压波形给电压转换装置；
[0012]2)电压转换装置对电压波形进一步处理后输出给负载电源；
[0013]3)对电压转换装置输出端输出的不同波形进行定义；
[0014]4)负载电源接收交流电电压波形后，其内部的数字芯片将波形解码或存储，然后控制负载的工作。
[0015]本实用新型的有益效果是:本实用新型中通过将交流供电线路控制端加入以电压转换装置为基础的通信装置来达到简单通信的目的。供电控制端加入双向开关为基础的通信装置后，可以通过控制器对双向开关为基础的通信装置进行控制以传递模拟或数字信息，电源侧(或者进一步说灯具侧)可以通过内置的单片机、MCU、DSP等数字芯片进行采样及解码或储存，响应控制指令。同时各个电源可设置分组或单独设定地址，实现点对点的控制及分组控制。电源内部的数字芯片实现简单，成本低；同时由于通过电力线进行通信，信号幅度大进而通信稳定，无多余线材成本，适合传递较少数据量，适合低频次通信，适合分组控制，适合三相供电的户外照明改造及改造之后的二次节能，也适合新项目二次节能应用及其他领域应用，总体成本最低，经济效益非常显著。本实用新型体积小，只在需要通信的时候才工作，可靠性好，无谐波，适应性好，适合传递信息不多且实时性要求不高的场合。
【附图说明】
[0016]下面结合附图和【具体实施方式】对本实用新型作进一步详细的说明。
[0017]图1是本实用新型实施例一的电路原理图；
[0018]图2是本实用新型实施例一优选的电路原理图；
[0019]图3是本实用新型实施例一的电压转换装置中双向开关替换为M0S管的电路原理图；
[0020]图4是本实用新型实施例一电压转换装置的电路原理图；
[0021]图5是本实用新型实施例一可选的电压转换装置电路原理图；
[0022]图6是本实用新型实施例一第一种定义为数字“1”的输出波形图；
[0023]图7是本实用新型实施例一第一种定义为数字“0”的输出波形图；
[0024]图8是本实用新型实施例一第二种定义方式；
[0025]图9是本实用新型实施例二的电路原理图；
[0026]图10是本实用新型中双向开关可替换元件的电路原理图。
【具体实施方式】
[0027]以下结合附图，对本实用新型的技术方案作进一步的描述，但本实用新型并不限于这些实施例。
[0028]一种利用双向变换器实现的直接变频通信装置，包括三相电源、连接在三相电源输出端的电压转换电路以及连接在电压转换电路输出端的多个负载电源，所述电压转换电路包括控制器、电压转换模块、第一双向开关单元、第二双向开关单元、第三双向开关单元，第一双向开关单元的控制端连接控制器，第一双向开关单元的输入端连接三相电源的三个输出端，第一双向开关单元的输出端连接电压转换模块第一输入端，所述第二双向开关单元的控制端连接控制器，第二双向开关单元的输入端连接电压转换模块的第二输出端，第二双向开关单元的输出端连接负载电源输入端，所述第三双向开关单元的控制端连接控制器，第三双向开关单元的输入端连接三相电源输出端，第三双向开关单元的输出端连接负载电源输入端，所述控制器的输出端连接电压转换模块的第二输入端，所述电压转换模块的第一输出端接地，所述负载电源内设有连接在电压转换电路输出端的数字芯片。
[0029]优选的，所述第一双向开关单元、第二双向开关单元、第三双向开关单元包括的双向开关数目为1个或2个或3个。
[0030]优选的，所述电压转换模块包括1个或2个或3个电压转换装置，电压转换装置的数目与第一双向开关单元所包括的双向开关数目相同，电压转换装置的输入端分别连接第一双向开关单元所包括的双向开关的输出端。
[0031]优选的，所述电压转换装置为双向Buck-Boost电路或双向Buck电路或双向Boost电路。
[0032]优选的，所述负载电源内设有连接在电压转换电路输出端的数字芯片。
[0033]一种采用双向变换器的直接变频通信装置，所述方法包括以下步骤:
[0034]1)开关控制装置控制双向开关的导通，使双向开关以一定的周期交替工作，或互补导通工作，或部分周期导通配合部分周期不导通工作，输出电压波形给电压转换装置；