一种用于大功率逆变电源的数据通信传输系统的制作方法

本发明属于电学、电通信技术领域，涉及一种数据通信传输系统，具体是一种用于大功率逆变电源的数据通信传输系统。

背景技术：

现在各行业重要环节都设计有集中蓄电池式应急供电系统，集中蓄电池式应急电源采用逆变技术，将蓄电池的直流电能逆变成交流电能，提供给交流应急负荷，如：应急照明灯、疏散指示灯具和消防泵等使用。

集中蓄电池式应急电源主要由电源监控装置和逆变主机、配电系统、充电器和蓄电池等组成，逆变主机的控制板通过采集市电、应急电源、电池组、消防联动信号信息，并使用核心控制内核分析信息，再通过控制信号实现消防应急电源的输出与保护控制。然后，再将数据通过通信数据线传输给监控装置，实现电源的实时监控。

集中蓄电池式应急电源主要采用SPWM调制波逆变技术，逆变过程将产生大量的谐波，虽然经过滤波过程，应急电源输出符合满足负载要求的正弦波，但是，电源主机内部的电气环境较为恶劣。大功率应急电源为了减少功率器件的开关损耗，一般将功率器件的开关频率降到小功率应急电源的一半以上，这样大功率应急电源在逆变过程中产生更为严重的谐波污染，大功率应急电源主机往往内部电气结构更为复杂，所以，大功率应急电源电气环境相对更差。

集中蓄电池式逆变主机的控制板与监控装置的数据传输一般采用RS232、RS485串口方式，按照串口通信协议进行数据传输，传输方式如图1所示。

大功率应急电源主机工作时，有内部温度升高、强电磁干扰，等恶劣的电气环境。采用普通的RS485/RS232接口电缆，数据在传输过程中，可能因传输内容大小、电气环境干扰恶劣、电缆的质量等因素，发生数据乱码、错码，这就大大降低传输效率和数据的正确性，无法保证实现可靠的数据传输。电源监控装置和逆变主机的数据传输如何抗干扰成了一个难题，如何提高数据的正确率和传输效率是大功率应急电源的重要课题。

技术实现要素：

本发明针对现有技术的不足，提供了一种用于大功率逆变电源的数据通信传输系统，采用光纤数据传输方式，保证信号传输的速度，保证数据传输的正确率。

本发明的目的可以通过以下技术方案实现：

一种用于大功率逆变电源的数据通信传输系统，包括集中蓄电池式逆变主机控制板和监控装置，所述的控制板和监控装置之间通过光纤信道进行数据传输。

进一步地，所述的控制板的RXD、TXD串行数据端口连接第一光收发模块，所述的监控装置的RXD、TXD串行数据端口连接第二光收发模块，所述的第一光收发模块和第二光收发模块间通过光纤信道连接。

更进一步地，所述的第一光收发模块和第二光收发模块均包括光纤通信发送电路和光纤通信接收电路，所述的光纤通信发送电路连接TXD串行数据端口，光纤通信接收电路连接RXD串行数据端口，所述的第一光收发模块的光纤通信发送电路通过光纤信道连接第二光收发模块的光纤通信接收电路，所述的第二光收发模块的光纤通信发送电路通过光纤信道连接第一光收发模块的光纤通信接收电路。

再进一步地，所述的光纤通信发送电路包括相互串联的光发射器、限流电阻R1以及调节电阻R2，其中，所述的限流电阻R1连接5V电源和TXD串行数据端口，所述的光发射器连接TXD串行数据端口和调节电阻R2，所述的调节电阻R2接地。

再进一步地，所述的光纤通信接收电路包括相互并联的光接收器和上拉电阻R3，所述的光接收器和上拉电阻R3均与5V电源和RXD串行数据端口连接，所述的光接收器接地。

进一步地，所述的控制板采用DSP芯片做为核心处理芯片，所述的监控装置采用51系列单片机做为核心处理芯片。

进一步地，数据传输过程中，通信协议采用Modbus协议，进行数据传输。

进一步地，所述的光发射器采用HFBR-1521光发射器。

进一步地，所述的光接收器采用HFBR-2521光接收器。

本发明的有益效果：本发明通过使用光纤信道进行集中蓄电池式逆变主机控制板与监控装置间的数据传输，具有抗干扰能力强、损耗低、工作性能可靠等优点；通过采用用于发送信号的HFBR-1521光发送器和用于接收信号的HFBR-2521光接收器，其最大数据传输率为5MBd，中间通过光纤信道连接，安装简单，费用较低；并且在一般标准光纤接口模块的基础上，采用RS485/RS232电接口光数据传输方式，能够对大功率应急电源的数据信号进行光纤传输，可广泛应用于电源系统中数据传输等环境条件恶劣、对传输设备提出严格的可靠性要求的场合；传输协议遵循通用的modbus协议，仍然保持CRC等校验方式，保证信号传输的速度，保证数据传输的正确率。

附图说明

下面结合附图和具体实施例对本发明作进一步详细描述。

图1是现有逆变电源数据通信系统示意图。

图2是本发明系统结构示意图。

图3是本发明光纤通信发送电路示意图。

图4是本发明光纤通信接收电路示意图。

具体实施方式

下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其它实施例，都属于本发明保护的范围。

如图2所示，本发明提供了一种用于大功率逆变电源的数据通信传输系统，包括集中蓄电池式逆变主机控制板和监控装置，其中，控制板采用DSP芯片做为核心处理芯片，监控装置采用51系列单片机做为核心处理芯片，控制板和监控装置之间通过光纤信道进行数据传输。

控制板的RXD、TXD串行数据端口连接第一光收发模块，监控装置的RXD、TXD串行数据端口连接第二光收发模块，第一光收发模块和第二光收发模块间通过光纤信道连接。

其中，第一光收发模块和第二光收发模块均包括光纤通信发送电路和光纤通信接收电路，光纤通信发送电路连接TXD串行数据端口，光纤通信接收电路连接RXD串行数据端口，第一光收发模块的光纤通信发送电路通过光纤信道连接第二光收发模块的光纤通信接收电路，第二光收发模块的光纤通信发送电路通过光纤信道连接第一光收发模块的光纤通信接收电路。

如图3所示，光纤通信发送电路包括相互串联的光发射器、限流电阻R1以及调节电阻R2，其中，限流电阻R1连接5V电源和TXD串行数据端口，光发射器连接TXD串行数据端口和调节电阻R2，调节电阻R2接地，光发射器负责将电平信号转变成适合在光纤上传输的光信号，光发射器采用Agilent公司的HFBR-1521光发射器，调节电阻用于控制光发射电流的大小。

如图4所示，光纤通信接收电路包括相互并联的光接收器和上拉电阻R3，光接收器和上拉电阻R3均与5V电源和RXD串行数据端口连接，光接收器接地，光接收器通过光电检测器将光信号转化为电信号，光接收器采用Agilent公司的HFBR-2521光接收器。

HFBR-1521光发射器和HFBR-2521光接收器均是标准的8脚DIP封装结构，可实现从DC～10MHz高性能数据传送，当输入电流为60mA时，可实现45m远距离高质量传送，从而实现控制板和监控装置物理和电气上的分离。

本发明工作原理：控制板通过TXD串行数据端口将电平信号输出到第一光收发模块，第一光收发模块通过光纤通信发送电路将电平信号转换为光信号，经光纤信道发送到第二光收发模块，第二光收发模块通过光纤通信接收电路将经传输后的微弱光信号，进行放大、整形，再生成电平信号，通过RXD串行数据端口输出到监测装置；反之，监测装置通过TXD串行数据端口将电平信号输出到第二光收发模块，第二光收发模块通过光纤通信发送电路将电平信号转换为光信号，经光纤信道发送到第一光收发模块，第一光收发模块通过光纤通信接收电路将经传输后的微弱光信号，进行放大、整形，再生成电平信号，通过RXD串行数据端口输出到控制板。

集中蓄电池式逆变主机的控制板与监控装置的数据传输之间存在大量参与控制的数据通信，数据通信进行传输和管理过程中，光纤通信继承串口通信方式，使用光纤取代了电平信号的传输，保留串口通信的校验方式。通信协议仍遵循Modbus协议，进行数据传输。Modbus协议包括ASCII、RTU、TCP等，并没有规定物理层。Modbus的RTU协议采用CRC校验，此协议定义了控制器能够认识和使用的消息结构，而不管它们是经过何种网络进行通信的。Modbus协议采用问答式的通信方式，具有简单、硬件便宜、通用性强、使用方便的优点，容易开发和实现。

本发明通过使用光纤信道进行集中蓄电池式逆变主机控制板与监控装置间的数据传输，具有抗干扰能力强、损耗低、工作性能可靠等优点；通过采用用于发送信号的HFBR-1521光发送器和用于接收信号的HFBR-2521光接收器，其最大数据传输率为5MBd，中间通过光纤信道连接，安装简单，费用较低；并且在一般标准光纤接口模块的基础上，采用RS485/RS232电接口光数据传输方式，能够对大功率应急电源的数据信号进行光纤传输，可广泛应用于电源系统中数据传输等环境条件恶劣、对传输设备提出严格的可靠性要求的场合；传输协议遵循通用的modbus协议，仍然保持CRC等校验方式，保证信号传输的速度，保证数据传输的正确率。

在本说明书的描述中，参考术语“一个实施例”、“示例”、“具体示例”等的描述意指结合该实施例或示例描述的具体特征、结构、材料或者特点包含于本发明的至少一个实施例或示例中。在本说明书中，对上述术语的示意性表述不一定指的是相同的实施例或示例。而且，描述的具体特征、结构、材料或者特点可以在任何的一个或多个实施例或示例中以合适的方式结合。

以上内容仅仅是对本发明结构所作的举例和说明，所属本技术领域的技术人员对所描述的具体实施例做各种各样的修改或补充或采用类似的方式替代，只要不偏离发明的结构或者超越本权利要求书所定义的范围，均应属于本发明的保护范围。