申请/专利权人：华北电力大学(保定);申科科技集团有限公司

申请日：2023-07-03

公开（公告）日：2024-03-22

公开（公告）号：CN116827385B

主分类号：H04B3/54

分类号：H04B3/54;H02M3/158;H02M1/08;H02M1/38

优先权：

专利状态码：有效-授权

法律状态：2024.03.22#授权;2023.10.24#实质审查的生效;2023.09.29#公开

摘要：本发明提供DC‑DC变换器功率控制环扰动的功率信息融合装置，包括直流电压源、带通滤波器、驱动电路、调制模块、N个源Boost变换器作为电源，本发明，利用电力电子变换器在进行功率变换时具备发送数据的能力，在功率变换的同时“嵌入”数字通信，在原有功率控制环中的功率调制量上叠加最小频移键控调制载波作为扰动信号，再把功率数据的复合调制量和三角载波比较，产生集成了数据信息的占空比，最后对直流母线电压进行解调，实现电力电子变换器之间的通信。相比于以往的通信方式，发送变换器无需基带信号生成电路和耦合电路，接收变换器只需简单的采样和滤波电路，控制芯片MCU完成信号的解调，从而极大地减少了硬件成本。

主权项：1.DC-DC变换器功率控制环扰动的功率信息融合装置，其特征在于，包括：直流电压源、带通滤波器、驱动电路、调制模块、源Boost变换器作为电源、负载Buck变换器作为负载，以及直流母线；所述的源Boost变换器输出端和负载Buck变换器输入端共直流母线，所述源Boost变换器与所述负载Buck变换器均通过直流母线连接，所述驱动电路连接源Boost变换器开关管和负载Buck变换器开关管的栅极，所述带通滤波器与直流母线连接；所述调制模块不发送数据时，调制模块的通信开关断开，进行传统的功率变换，功率调制量vm（t）直接和三角载波vc（t）比较生成脉冲宽度调制PulseWidthModulation，PWM信号，占空比为δ（t），控制源Boost变换器开关管和负载Buck变换器开关管的导通与关断；所述调制模块发送数据，通信开关导通，源Boost变换器将需要传输的基带信号vs（t）经过调制模块的MSK调制成高频信号vd（t），再叠加到原有的功率调制量vm（t）上，生成复合的功率数据调制量ve（t），与三角载波vc（t）比较产生PWM信号；所述源Boost变换器将直流电压源升高，为后级负载Buck变换器供电；所述源Boost变换器包括：第一直流电压源E1、第一电感器L1、第一电容器C1、第一开关管Q1和第二开关管Q2，所述第一直流电压源E1正极与第一电感器L1的一端连接，所述第一直流电压源E1负极与第一开关管Q1源极连接，所述第一电感器L1的另一端与第一开关管Q1漏极均和第二个开关管Q2源极连接；所述第一电容器C1的一端与直流母线正极连接，所述第一电容器C1的另一端与直流母线负极连接；所述第一开关管Q1漏极与第一电感器L1连接，所述第一开关管Q1的栅极与驱动电路连接，所述第一开关管Q1的源极与直流母线负极连接；所述第二开关管Q2漏极与第一电容器C1连接，所述第二开关管Q2栅极与驱动电路连接，所述第二开关管Q2源极与第一电感器L1均和第一开关管Q1漏极连接；所述带通滤波器包括：第一电阻R1、第二电阻R2、第三电阻R3、第四电阻R4、第五电阻R5、第一电容器C5、第二电容器C6、第三电容器C7和运算放大器，所述第一电阻R1的一端连接第一电容器C5，所述第一电阻R1的另一端与第二电容器C6、第三电容器C7接第四电阻R4；所述第二电阻R2一端与第三电阻R3接运算放大器的反相输入端，所述第二电阻R2另一端接地；所述第三电阻R3一端与第四电阻R4接运算放大器输出端，所述第三电阻R3另一端与第二电阻R2接运算放大器反相输入端；所述第四电阻R4一端接第三电阻R3和运算放大器输出端，所述第四电阻R4另一端与第一电阻R1、第二电容器C6接第三电容器C7；所述第五电阻R5一端接第三电容器C7和运算放大器同相输入端，所述第五电阻R5另一端接地；第一电容器C5一端接直流母线电压的正极，所述的第一电容器C5另一端连接第一电阻R1，所述的第一电容器C5对直流母线电压进行隔直处理得到其交流分量；所述第二电容器C6一端接第一电阻R1、第四电阻R4和第三电容器C7，所述第二电容器C6另一端接地；所述第三电容器C7一端接第一电阻R1、第四个电阻R4和第二电容器C6，所述第三电容器C7另一端接第五电阻R5和运算放大器同相输入端；所述运算放大器正供电端接正直流电压，所述运算放大器负供电端接负直流电压，所述运算放大器的同相输入端接第五个电阻R5和第三个电容器C7，所述运算放大器的反相输入端接第二个电阻R2和第三个电阻R3，所述运算放大器的输出端接第三个电阻R3、第四个电阻R4和MCU；所述的负载Buck变换器包括：第三电感器L3、第三电容器C3、第五开关管Q5和第六开关管Q6，所述第三电感器L3一端与第三电容器C3连接，所述第三电感器L3另一端与第五开关管Q5源极和第六开关管Q6漏极连接，所述第三电容器C3一端与第三电感器L3连接，所述第三电容器C3另一端与直流母线负极和第六开关管Q6源极连接；所述第五开关管Q5漏极与直流母线正极连接，所述第五开关管Q5栅极与驱动电路连接，所述第五开关管Q5源极与第三电感器L3和第六开关管Q6漏极连接；所述第六开关管Q6漏极与第三电感器L3和第五开关管Q5源极连接，所述第六开关管Q6栅极与驱动电路连接，所述第六开关管Q6源极与直流母线负极和第三个电容器C3连接；所述的第一开关管Q1和第二开关管Q2驱动信号互补，所述第五开关管Q5和第六开关管Q6驱动信号互补。

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