單相橋式交流通信及供電裝置的制造方法
【技術領域】
[0001]本發明涉及通信控制領域，尤其涉及一種單相橋式交流通信及供電裝置及其控制方法。
【背景技術】
[0002]在戶外電源應用領域及需要簡單傳遞控制信息的供電系統應用領域，如LED路燈、隧道燈或其他傳統燈具等應用領域，由于供電線路較遠且存在諸多不確定因素，一般通過市電交流電對燈具中的電源進行供電，而通過單獨的通信裝置或線路進行通信及控制。例如LED路燈應用時，需要每隔幾個小時對路燈的亮度進行調節，即所謂的調光，該方式由于可以實現二次節能，具有重大的經濟及社會意義。調光控制方式主要有四類:通過單獨的調光線進行模擬或數字的控制方式(如:0-10V模擬電壓控制/PWM數字量控制/RS-485數字通信控制)；通過無線通信進行調光及控制方式，如Zigbee通信及控制；不需要單獨線路而通過電力線進行通信的方式，如PLC電力載波通信;通過燈具內部的定時器進行定時控制;這些通信實質上都是對燈具里面的電源進行通信及控制。
[0003]通過單獨的調光線的控制方式技術實現簡單，可實現對某一組燈一起控制，即分組控制，比如一條0-10V的調光線可以控制多達200盞以上的燈，但在工程應用的時候尤其是舊線路改造的時候存在施工布線難，布線距離遠，線材成本高的弊端，并且調光線路抗感應雷干擾的能力很差，可靠性不高。PLC電力載波通信方式:目前通過在每個電源上(即每桿燈上)加裝電力載波通信模塊即單燈控制器實現通信及控制功能，優點是可傳遞的信號量非常大，信號雙向傳遞，傳輸速度快，信號通過交流供電線傳遞，無需重新施工布線，無多余的線材成本;但單燈控制器成本高而復雜，信號幅值太小，易受干擾，通信可靠性低，當燈具數量較多，單燈控制器數量也同樣多，總成本非常高。若將電力載波通信集成到電源里面，不但存在電力載波芯片及耦合解碼電路成本高的問題，還會存在電力載波通信頻率跟開關電源內部工作頻率高度重合而會被干擾的問題，帶來的EMI電磁兼容問題很難處理，設計難度高，至今尚未有實際產品批量應用。無線通信(如Zigbee)存在成本高、通信不穩定、通信距離短的問題，也需要在燈上附加無線通信裝置及天線。若將無線通信集成到電源內，因為戶外電源帶有防水型鋁殼，必須從鋁殼伸出一根天線，防水及結構方面難度大、成本也高。三者的共同特點是都需要附加成本比較高的物料或裝置。定時調光:定時器在電源上電的時候開始工作，經過設定的時間段后，即調整電源內部的電流以達到所需的亮度，優點是成本非常低，不需外接線材、控制器等，但由于無法跟外部通信，一旦設定定時策略，不能變更，因此不適合冬季夏季夜間時間長度差異較大的路燈應用，也不適合隧道燈等應用。工程應用最核心的需求是基于調光的二次節能，該需求只需對某些路段或者某組燈進行統一調整(分組控制)，并不需要對單燈進行逐個控制;調光時信號量很小，只需發出簡單的調光百分比信號；調光間隔長，一般每隔幾個小時調整一次；因此調光應用的需求是:信號量極小，信號傳遞次數少，需要調整的時候才需要通信，可預先定制調光定時控制策略而在通信的時候一次寫入到電源內部存儲器，不需要單燈控制而只需分組控制，盡量避免重新布線;上述四種方式中，通過調光線進行控制的方式比較符合調光需求，PLC通信及無線通信大大超過了實際需求，而定時調光不能滿足通信調整的需求，應用不多。
【發明內容】
[0004]針對上述方案的缺點，本發明提出一種可通過橋式整流及開關切換控制的交流AC線進行通信的單相橋式交流通信及供電裝置及其控制方法，特點是能夠通過電力線進行通信，信號幅度大進而通信穩定，無多余線材成本，適合傳遞較少數據量，適合低頻次通信，適合分組控制，燈具側的電源只需拓展內部的單片機的功能即可實現，實現簡單可靠，成本低，經濟效益非常顯著。
[0005]本發明包括交流電輸出端和連接在所述的交流電輸出端的電源模塊，所述的電源模塊包括若干電源，所述的交流電輸出端和所述的電源模塊之間設置開關控制模塊，所述的開關控制模塊包括橋式開關控制單元和開關控制器，所述的橋式開關控制單元包括至少一個橋式電路，所述的橋式電路的兩個輸入端連接在所述的交流電的兩個輸出端上，所述的若干電源連接在所述的橋式電路的兩個輸出端之間。
[0006]進一步地，所述的橋式電路的兩個輸出端與所述的電源之間分別連接第一雙向開關SI和第二雙向開關S2，所述的第一雙向開關SI和第二雙向開關S2的控制端與所述的開關控制器的輸出端相連。
[0007]進一步地，所述的橋式電路的兩個輸出端與所述的交流電的兩相輸出端之間分別連接第三雙向開關S3和第四雙向開關S4，所述的第三雙向開關S3和第四雙向開關S4的控制端與所述的開關控制器的輸出端相連。
[0008]進一步地，所述的電源模塊并聯防雷電路或濾波電路。
[0009]進一步地，所述的橋式電路包括串接在橋臂上的電子元件，所述的電子元件包括雙向開關，或二極管，或晶閘管，或場效應管，或晶體管，或構成雙向開關形式或者構成單向整流形式的上述各種開關管的組合。
[0010]進一步地，所述的第三雙向開關S3和第四雙向開關S4分別包括至少兩個反向連接的或者構成雙向導通形式的MOSFET，或IGBT，或晶閘管。
[0011]進一步地，所述的第三雙向開關S3并聯第三開關S3’，所述的第四雙向開關S4并聯第四開關S4’，所述的第三開關S3’和第四開關S4’的控制端與所述的開關控制器的輸出端相連。
[0012]—種單相橋式交流通信及供電控制方法，
[0013]S1、通過控制所述的開關控制器的控制時序控制連接在交流電輸出端的開關的導通和關斷狀態；
[0014]S2、定義所述的開關控制單元中的開關的導通狀態的組合輸出的波形為控制指令，控制指令通過所述的數字芯片解碼成為數字信號傳達給電源模塊。
[0015]本發明的有益效果是:本發明通過將交流供電線路輸入端加入橋式電路及其控制模塊，通過控制交流電的短時間波形變化來達到簡單通信的目的。供電輸入端加入交流通信裝置后，可以通過供電控制終端對交流通信裝置進行控制以傳遞模擬或數字信息，電源偵叭或者進一步說燈具側)可以通過內置的單片機、MCU、DSP等數字芯片進行采樣及解碼或存儲，響應控制指令。同時各個電源可設置分組或單獨設定地址，實現點對點的控制及分組控制。電源內部的數字芯片實現簡單，成本低；同時由于是大信號傳遞信息，抗干擾能力強，通信可靠性高。本發明屬于單向通信，在LED電源領域，控制方式及功能與通過模擬調光線進行調光控制的方式類似，但無多余的工程施工成本及線材成本，幾乎不會增加電源的成本，無雷擊干擾隱患，實現了分組控制，并吸收了定時調光的優點，最大限度的滿足了實際工程需要。采用該種方式進行數字信號傳遞，一方面保證了任一電源仍可在通信時正常工作，另一方面由于傳遞的信息量較小(如調光百分比信號)，通信速度可以滿足使用要求，并且通信可靠性很高，同時本發明采用橋式電路，結合開關的時序式控制，切換過程中對電網側和電源側均無干擾，且正常供電時不會產生功率損耗，成本極低，可靠性很高，滿足調光應用方面的需求。
【附圖說明】
[0016]圖1是本發明實施例一的電路原理圖。
[0017]圖2是為正常的市電波形圖。
[0018]圖3是圖1中當第一雙向開關SI和第二雙向開關S2導通，第三雙向開關S3和第四雙向開關S4關斷時電源側的波形圖。
[0019]圖4是圖2—個周期的波形圖。
[0020]圖5是圖3—個周期的波形圖。
[0021]圖6是圖1中的二極管采用可控硅替換的電路原理圖。
[0022]圖7是本發明橋式電路的最簡形式的電路原理圖。
[0023]圖8是本發明實施例一的一種拓展形式的電路原理圖。
[0024]圖9是本發明中的雙向開關單元的第一類替換形式。
[0025]圖10是本發明中的雙向開關單元的第二類替換形式。
【具體實施方式】
[0026]以下結合附圖，對本發明的技術方案作進一步的描述，但本發明并不限于這些實施例。
[0027]如圖1-8所示，發明包括交流電輸出端和連接在所述的交流電輸出端的電源模塊，所述的電源模塊包括若干電源，所述的交流電輸出端和所述的電源模塊之間設置開關控制模塊，所述的開關控制模塊包括橋式開關控制單元和開關控制器，所述的橋式開關控制單元包括至少一個橋式電路，所述的橋式電路的兩個輸入端連接在所述的交流電的兩個輸出端上，所述的若干電源連接在所述的橋式電路的兩個輸出端之間。
[0028]所述的橋式電路的兩個輸出端與所述的電源之間分別連接第一雙向開關SI和第二雙向開關S2，所述的第一雙向開關SI和第二雙向開關S2的控制端與所述的開關控制器的輸出端相連。
[0029]所述的橋式電路的兩個輸出端與所述的交流電的兩相輸出端之間分別連接第三雙向開關S3和第四雙向開關S4，所述的第三雙向開關S3和第四雙向開關S4的控制端與所述的開關控制器的輸出端相連。
[0030]所述的電源模塊并聯防雷電路或濾波電路。
[0031]所述的橋式電路包括串接在橋臂上的電子元件，所述的電子元件包括雙向開關，或二極管，或晶閘管，或場效應管，或晶體管，或構成雙向開關形式或者構成單向整流形式的上述各種開關管的組合。
[0032]所述的第三雙向開關S3和第四雙向開關S4分別包括至少兩個反向連接的或者構成雙向導通形式的MOSFET，或IGBT，或晶閘管。
[0033]所述的第三雙