CN114678955B - 一种双线电源远程控制装置、控制方法和一种电气设备 - Google Patents
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Abstract
本发明提出了一种双线电源远程控制装置、控制方法和一种电气设备，该装置包括供电单元和负载单元，且通过双线缆连接；供电单元包括供电模块、第一开关模块和电流感应模块；第一开关模块控制电压的输出，将输出的电压波形传输至负载单元；电流感应模块感应负载单元反馈的电流波形；负载单元包括负载、第二开关模块、限流电阻和电压感应模块；第二开关模块和限流电阻一起调整反馈至供电单元的负载电流大小；电压感应模块感应供电单元输入的电压波形，第二开关模块用于产生电流波形。基于该装置，还提出了一种双线电源远程控制方法和电气设备。本发明减少直流电力传输所需使用的线缆数，提升***可靠度及简化设计复杂度。
Description
技术领域
本发明属于电气设备供电技术领域，特别涉及一种双线电源远程控制装置、控制方法和一种电气设备。
背景技术
在电器领域，电力电源不可避免的存在有开关启断的需求，达到此功能的手段大致可分成两种，物理机械开关、电磁或者电子自控开关，物理机械开关一般为手动操作，电磁或者电子自控开关用于配合电路信号实现自动控制。因为存在控制需求而需要额外的信号传输线，导致增加额外的线路成本以及连接器接脚数量。
如图1给出了现有技术中目前常用的电力电路开关电路控制架构示意图，从电源侧输出电源信号后，通过电力线缆，将能量送至负载侧。由于有开关起断控制方面的需求，无论此需求来自于***、电源侧还是负载侧，都存在通信交换信息的需求，无论通过单纯GPIO还是数字通信的方式，都需要额外的信号连接线，或是线材连接器。由于需要额外的信号连接线或是线材连接器，在较远距离的应用场合中，增加了线材上的成本，而连接器的成本比例比线材的成本更高，而且由于***设计上，一般希望同样的功能下***复杂度越单纯越好，连接器数量越少越好，但要把电力大电流的针脚与小电流的信号针脚整合成一个连接器的形式，一般市面上公版样式较少，规格也不一定可用，多半需要订制，且连接器内有过多的针脚，在较为复杂的工作环境下如高湿拨水、多沙土灰尘的环境中，更增添***故障风险以及查错维修成本。
发明内容
为了解决上述技术问题，本发明提出了一种双线电源远程控制装置、控制方法和一种电气设备。减少直流电力传输所需使用的线缆数，简化改良电力回路结构，提升***可靠度及简化设计复杂度。
为实现上述目的，本发明采用以下技术方案：
一种双线电源远程控制装置，包括供电单元和负载单元；所述供电单元和负载单元通过双线缆连接；
所述供电单元包括供电模块、第一开关模块和电流感应模块；所述第一开关模块用于控制供电模块的电压是否输出，以及将输出的电压波形传输至负载单元；所述电流感应模块用于感应负载单元反馈的电流波形；
所述负载单元包括负载、第二开关模块、限流电阻和电压感应模块；所述第二开关模块和限流电阻串联后与负载并联，用于调整反馈至供电单元的负载电流大小；所述电压感应模块用于感应供电单元输入的电压波形；且电压感应模块的输出端连接第二开关模块；所述第二开关模块用于产生电流波形。
进一步的，所述供电单元还包括第一编解码器；所述第一编解码器的输入端连接供电模块，输出端通过第一门控制器连接第一开关模块；
所述第一编解码器用于将供电模块输出的电压转换为数字电压信号。
进一步的，所述第一开关模块采用第一MOS管；
所述第一MOS管的栅极连接门控制器；第一MOS管的漏极连接供电模块的输入端；第一MOS管的源极通过电流感应模块连接至负载。
进一步的，所述电流感应模块还与第一编解码器的输入端相连，用于将负载模块反馈的电流反馈至第一编解码器。
进一步的，所述负载单元还包括电容；所述电容跨接在负载两端，用于保证负载的供电不中断。
进一步的，所述负载单元还包括第二编解码器；
所述第二编解码器的输入端连接电压感应模块，用于将供电单元输入的数字电压信号进行编解码；所述第二编解码器的输出端连接至第二开关模块的控制端。
进一步的，所述第二开关模块采用第二MOS管；
所述第二MOS管的栅极连接第二门控制器；第二MOS管的源极经过限流电阻连接至负载一端，第二MOS管的漏极连接至二极管的阳极，二极管的阴极连接至负载另外一端。
本发明还提出了一种双线电源远程控制方法，是基于一种双线电源远程控制装置实现的，应用于供电单元，包括以下步骤：
通过供电单元内的第一开关模块控制电压波形的输出至负载单元；
感应基于负载单元接收电压波形输出产生的电流波形，以调整供电单元电压输出大小。
本发明还提出了一种双线电源远程控制装置方法，是基于一种双线电源远程控制装置实现的，应用于负载单元，包括以下步骤：
接收来自供电单元的电压波形；
根据所述电压波形，通过负载单元内的第二开关模块产生电流波形，并反馈至供电单元。
本发明还提出了一种电气设备，包括一种双线电源远程控制装置。
发明内容中提供的效果仅仅是实施例的效果，而不是发明所有的全部效果，上述技术方案中的一个技术方案具有如下优点或有益效果：
本发明提出了一种双线电源远程控制装置、控制方法和一种电气设备，包括供电单元和负载单元；供电单元和负载单元通过双线缆连接；供电单元包括供电模块、第一开关模块和电流感应模块；第一开关模块用于控制供电模块的电压是否输出，以及将输出的电压波形传输至负载单元；电流感应模块用于感应负载单元反馈的电流波形；负载单元包括负载、第二开关模块、限流电阻和电压感应模块；第二开关模块和限流电阻串联后与负载并联，用于调整反馈至供电单元的负载电流大小；电压感应模块用于感应供电单元输入的电压波形；且电压感应模块的输出端连接第二开关模块；第二开关模块用于产生电流波形。基于一种双线电源远程控制装置，还提出了一种双线电源远程控制方法和一种电气设备。该电气设备，包括一种双线电源远程控制装置。本发明通过在电缆增添通信区间，调节供电单元及负载单元的电压电流波形，以达到信息传输之目的，进而对电力的开启关闭动作进行控制。减少直流电力传输所需使用的线缆数，简化改良电力回路结构，提升***可靠度及简化设计复杂度。
附图说明
图1为现有技术中电力电路开关电路控制架构示意图；
图2为本发明实施例1一种双线电源远程控制装置架构示意图；
图3为本发明实施例1一种双线电源远程控制装置中供电单元架构示意图；
图4为本发明实施例1一种双线电源远程控制装置中负载单元架构示意图；
图5为本发明实施例2一种双线电源远程控制方法应用于供电单元的流程图；
图6为本发明实施例2一种双线电源远程控制方法应用于负载单元的流程图。
具体实施方式
为能清楚说明本方案的技术特点，下面通过具体实施方式，并结合其附图，对本发明进行详细阐述。下文的公开提供了许多不同的实施例或例子用来实现本发明的不同结构。为了简化本发明的公开，下文中对特定例子的部件和设置进行描述。此外，本发明可以在不同例子中重复参考数字和/或字母。这种重复是为了简化和清楚的目的，其本身不指示所讨论各种实施例和/或设置之间的关系。应当注意，在附图中所图示的部件不一定按比例绘制。本发明省略了对公知组件和处理技术及工艺的描述以避免不必要地限制本发明。
实施例1
本发明实施例1提出了一种双线电源远程控制装置，用于减少直流电力传输所需使用的线缆数，简化改良电力回路结构，提升***可靠度及简化设计复杂度。
一般的直流电力传输中，使用两条电源线缆作为电力传输的媒介，全部的线缆工作时间都是用来传输电力，倘若在不影响负载功能的情况下，能提取出 0.5～2％的线缆工作时间，用以传输开关操作信息，就有机会实现仅使用两条线缆完成开关控制的能力。
因此既然是通信，即存在两个角色，传送者与接收者，主要管理者(Master) 与执行命令者(Slave)，分成两个部分探讨，电源侧与负载侧，电源侧比较接近 Master的角色，负载侧则是比较接近Slave的角色。对于电源侧的角色来说，输出电压是比较容易控制的变因，利用电压输出侧串接开关，即可对电压本身进行打开或关闭的控制，进而产生电压波型，将欲通信的信息编码至前述的电压波型，即可将电源侧的信息释放到外部。对于负载侧的角色来说，决定拉载多少电流是负载角色侧较容易实现的控制，同样的，在控制电流的过程中一样具备产生电流波型的能力，将欲通信的信息编码至此电流波型，负载侧也能将信息释放到外部。如此，便实现使电源侧与负载侧具备传送信息的能力。至于如何接收对方发送的信息。只要因应各自收到信息的类型，加入电压、或是电流的量测线路即可。
如图2为本发明实施例1一种双线电源远程控制装置架构示意图；该装置包括供电单元和负载单元；供电单元和负载单元通过双线缆连接；
供电单元包括供电模块、第一开关模块和电流感应模块；第一开关模块用于控制供电模块的电压是否输出，以及将输出的电压波形传输至负载单元；电流感应模块用于感应负载单元反馈的电流波形；
负载单元包括负载、第二开关模块、限流电阻和电压感应模块；第二开关模块和限流电阻串联后与负载并联，用于调整反馈至供电单元的负载电流大小；电压感应模块用于感应供电单元输入的电压波形；且电压感应模块的输出端连接第二开关模块；第二开关模块用于产生电流波形。
如图3为本发明实施例1一种双线电源远程控制装置中供电单元架构示意图；
供电单元还包括第一编解码器；第一编解码器的输入端连接供电模块，输出端通过第一门控制器连接第一开关模块；
第一编解码器用于将供电模块输出的电压转换为数字电压信号。
第一开关模块采用第一MOS管；
第一MOS管的栅极连接门控制器；第一MOS管的漏极连接供电模块的输入端；第一MOS管的源极通过电流感应模块连接至负载。
电流感应模块还与第一编解码器的输入端相连，用于将负载模块反馈的电流反馈至第一编解码器。
供电模块Vout输出后串接第一开关模块SWpsu，用以当作电源的总开关，除了开启断开功能以外，也可以作为供电单元信息发送之控制装置，在SWpsu 在通信区间中，快速的切搭，生成01010的数字信息波形，即可将供电单元信息发送至负载单元。在于供电单元信息收取方面，由于需要接收来自于负载单元所发送的信息，因此在第一开关模块SWpsu回路上有必要串接一个电流传感器，用以接受负载单元所产生的电流数字信息波形。
如图4为本发明实施例1一种双线电源远程控制装置中负载单元架构示意图。
负载单元还包括电容；电容跨接在负载两端，用于保证负载的供电不中断。
负载单元还包括二极管；电流感应模块连接二极管的阳极，所述二极管的阴极连接至负载另外一端。
负载单元还包括第二编解码器；第二编解码器的输入端连接电压感应模块，用于将供电单元输入的数字电压信号进行编解码；第二编解码器的输出端连接至第二开关模块的输入端。
第二开关模块采用第二MOS管；第二MOS管的栅极连接第二门控制器；第二MOS管的源极经过限流电阻连接至负载一端，第二MOS管的漏极连接至二极管的阳极，二极管的阴极连接至负载另外一端。
负载单元由于不能因为通信区间而使原有负载造成掉电，即便通信区间相当的短暂，因此在原有的负载输入端上，便有存在一电容，在通信区间供给电力的需求。并且串接一二极管 避免反灌，如此，原有的电力供给可能因为加入了通信区间产生掉电现象，经过上述操作，便对于原有电力功能有了基本的确保。为了使负载单元具备发出信息的功能，通过调整负载电流的方式，在通信区间内产生较大的电流突波，传输缆在线便有了01010的数字电流信息波形，我们在负载单元上下侧，跨接一开关SWload及限流电组Rtx使电路不至于短路，便可在通信区间时调整传输缆在线负载电流，以电流变动波形的形式将信息发出给供电单元进行通讯。最后由于需要接收来自供电单元发出的电压波形信息，因此，在负载的最前侧，加入一电压感侧Vsenload，用以感测缆在线的电压变化，以达到接收来自电源侧发出的信息。如此，供电单元和负载单元之间的信息发送与接收获得了实现。
本发明实施例1提出的一种双线电源远程控制装置，通过在电缆增添通信区间，调节供电单元及负载单元的电压电流波形，以达到信息传输之目的，进而对电力的开启关闭动作进行控制。减少直流电力传输所需使用之线缆数，简化改良电力回路结构，提升***可靠度及简化设计复杂度。
实施例2
基于本发明实施例1提出的一种双线电源远程控制装置。本发明实施例2还提出了一种双线电源远程控制方法。
一种双线电源远程控制装置包括供电单元和负载单元；供电单元和负载单元通过双线缆连接；
供电单元包括供电模块、第一开关模块和电流感应模块；第一开关模块用于控制供电模块的电压是否输出，以及将输出的电压波形传输至负载单元；电流感应模块用于感应负载单元反馈的电流波形；
负载单元包括负载、第二开关模块、限流电阻和电压感应模块；第二开关模块和限流电阻串联后与负载并联，用于调整反馈至供电单元的负载电流大小；电压感应模块用于感应供电单元输入的电压波形；且电压感应模块的输出端连接第二开关模块；第二开关模块用于产生电流波形。
如图5为本发明实施例2一种双线电源远程控制方法应用于供电单元的流程图；
在步骤S500中，通过供电单元内的第一开关模块控制电压波形的输出至负载单元；
在步骤S510中，感应基于负载单元接收电压波形输出产生的电流波形，以调整供电单元电压输出大小。
供电模块Vout输出后串接第一开关模块SWpsu，用以当作电源的总开关，除了开启断开功能以外，也可以作为供电单元信息发送之控制装置，在SWpsu 在通信区间中，快速的切搭，生成01010的数字信息波形，即可将供电单元信息发送至负载单元。在于供电单元信息收取方面，由于需要接收来自于负载单元所发送的信息，因此在第一开关模块SWpsu回路上有必要串接一个电流传感器，用以接受负载单元所产生的电流数字信息波形。
如图6为本发明实施例2一种双线电源远程控制方法应用于负载单元的流程图。
在步骤S600中，接收来自供电单元的电压波形；
在步骤S610中，根据电压波形，通过负载单元内的第二开关模块产生电流波形，并反馈至供电单元。
负载单元由于不能因为通信区间而使原有负载造成掉电，即便通信区间相当的短暂，因此在原有的负载输入端上，便有存在一电容，在通信区间供给电力的需求。并且串接一二极管 避免反灌，如此，原有的电力供给可能因为加入了通信区间产生掉电现象，经过上述操作，便对于原有电力功能有了基本的确保。为了使负载单元具备发出信息的功能，通过调整负载电流的方式，在通信区间内产生较大的电流突波，传输缆在线便有了01010的数字电流信息波形，我们在负载单元上下侧，跨接一开关SWload及限流电组Rtx使电路不至于短路，便可在通信区间时调整传输缆在线负载电流，以电流变动波形的形式将信息发出给供电单元进行通讯。最后由于需要接收来自供电单元发出的电压波形信息，因此，在负载的最前侧，加入一电压感侧Vsenload，用以感测缆在线的电压变化，以达到接收来自电源侧发出的信息。如此，供电单元和负载单元之间的信息发送与接收获得了实现。
本发明实施例2提出的一种双线电源远程控制方法，通过在电缆增添通信区间，调节供电单元及负载单元的电压电流波形，以达到信息传输之目的，进而对电力的开启关闭动作进行控制。减少直流电力传输所需使用之线缆数，简化改良电力回路结构，提升***可靠度及简化设计复杂度。
实施例3
基于本发明实施例1提出的一种双线电源远程控制装置，本发明实施例3 提出了一种电气设备，该电气设备中包括一种双线电源远程控制装置，且电气设备包括服务器。
如图2为本发明实施例1一种双线电源远程控制装置架构示意图；该装置包括供电单元和负载单元；供电单元和负载单元通过双线缆连接；
供电单元包括供电模块、第一开关模块和电流感应模块；第一开关模块用于控制供电模块的电压是否输出，并将输出的电压传输至负载单元；电流感应模块用于感应负载单元反馈的电流信号；
负载单元包括负载、第二开关模块、限流电阻和电压感应模块；第二开关模块和限流电阻串联后与负载并联，用于调整反馈至供电单元的负载电流大小；所述电压感应模块用于感应供电单元输入的电压；且电压感应模块的输出端连接第二开关模块的控制端，用于控制第二开关模块的打开或者关闭。
如图3为本发明实施例1一种双线电源远程控制装置中供电单元架构示意图；
供电单元还包括第一编解码器；第一编解码器的输入端连接供电模块，输出端通过第一门控制器连接第一开关模块；
第一编解码器用于将供电模块输出的电压转换为数字电压信号。
第一开关模块采用第一MOS管；
第一MOS管的栅极连接门控制器；第一MOS管的漏极连接供电模块的输入端；第一MOS管的源极通过电流感应模块连接至负载。
电流感应模块还与第一编解码器的输入端相连，用于将负载模块反馈的电流反馈至第一编解码器。
供电模块Vout输出后串接第一开关模块SWpsu，用以当作电源的总开关，除了开启断开功能以外，也可以作为供电单元信息发送之控制装置，在SWpsu 在通信区间中，快速的切搭，制造出01010的数字信息波形，即可将供电单元信息发送至负载单元。在于供电单元信息收取方面，由于需要接收来自于负载单元所发送的信息，因此在第一开关模块SWpsu回路上有必要串接一个电流传感器，用以接受负载单元所产生之电流数字信息波形。
如图4为本发明实施例1一种双线电源远程控制装置中负载单元架构示意图。
负载单元还包括电容；所述电容跨接在负载两端，用于保证负载的供电不中断。
负载单元还包括二极管；电流感应模块连接二极管的阳极，所述二极管的阴极连接至负载另外一端。
负载单元还包括第二编解码器；第二编解码器的输入端连接电压感应模块，用于将供电单元输入的数字电压信号进行编解码；所述第二编解码器的输出端连接至第二开关模块的输入端。
第二开关模块采用第二MOS管；第二MOS管的栅极连接第二门控制器；第二MOS管的源极经过限流电阻连接至负载一端，第二MOS管的漏极连接至二极管的阳极，二极管的阴极连接至负载另外一端。
负载单元由于不能因为通信区间而使原有负载造成掉电，即便通信区间相当的短暂，因此在原有的负载输入端上，便有存在一电容，在通信区间供给电力的需求。并且串接一二极管 避免反灌，如此，原有的电力供给可能因为加入了通信区间产生掉电现象，经过上述操作，便对于原有电力功能有了基本的确保。为了使负载单元具备发出信息的功能，通过调整负载电流的方式，在通信区间内产生较大的电流突波，传输缆在线便有了01010的数字电流信息波形，我们在负载单元上下侧，跨接一开关SWload及限流电组Rtx使之不至于短路，便可在通信区间时调整传输缆在线负载电流，以电流变动波形的形式将信息发出给供电单元进行通讯。最后由于需要接收来自供电单元发出的电压波形信息，因此，在负载的最前侧，加入一电压感侧Vsenload，用以感测缆在线的电压变化，以达到接收来自电源侧发出的信息。如此，供电单元和负载单元之间的信息发送与接收获得了实现。
本发明实施例2提出的一种电气设备，通过在电缆增添通信区间，调节供电单元及负载单元的电压电流波形，以达到信息传输之目的，进而对电力的开启关闭动作进行控制。减少直流电力传输所需使用之线缆数，简化改良电力回路结构，提升***可靠度及简化设计复杂度。
需要说明的是，在本文中，诸如第一和第二等之类的关系术语仅仅用来将一个实体或者操作与另一个实体或操作区分开来，而不一定要求或者暗示这些实体或操作之间存在任何这种实际的关系或者顺序。而且，术语“包括”、“包含”或者其任何其他变体意在涵盖非排他性的包含，从而使得包括一系列要素的过程、方法、物品或者设备所固有的要素。在没有更多限制的情况下，由语句“包括一个……”限定的要素，并不排除在包括所述要素的过程、方法、物品或者设备中还存在另外的相同要素。另外，本申请实施例提供的上述技术方案中与现有技术中对应技术方案实现原理一致的部分并未详细说明，以免过多赘述。
上述虽然结合附图对本发明的具体实施方式进行了描述，但并非对本发明保护范围的限制。对于所属领域的技术人员来说，在上述说明的基础上还可以做出其它不同形式的修改或变形。这里无需也无法对所有的实施方式予以穷举。在本发明的技术方案的基础上，本领域技术人员不需要付出创造性劳动即可做出的各种修改或变形仍在本发明的保护范围以内。
Claims (8)
1.一种双线电源远程控制装置，其特征在于，包括供电单元和负载单元；所述供电单元和负载单元通过双线缆连接；
所述供电单元包括供电模块、第一开关模块和电流感应模块；所述第一开关模块用于控制供电模块的电压是否输出，以及将输出的电压波形传输至负载单元；所述电流感应模块用于感应负载单元反馈的电流波形；
所述负载单元包括负载、第二开关模块、限流电阻和电压感应模块；所述第二开关模块和限流电阻串联后与负载并联，用于调整反馈至供电单元的负载电流大小；所述电压感应模块用于感应供电单元输入的电压波形；且电压感应模块的输出端连接第二开关模块；所述第二开关模块用于产生电流波形；所述负载单元还包括电容；所述电容跨接在负载两端，用于保证负载的供电不中断；
所述供电单元还包括第一编解码器；所述第一编解码器的输入端连接供电模块，输出端通过第一门控制器连接第一开关模块；所述第一编解码器用于将供电模块输出的电压转换为数字电压信号；第一开关模块用以当作电源的总开关，除了开启断开功能以外，也可以作为供电单元信息发送之控制装置；第一开关模块在通信区间中，快速的切换，生成01010的数字信息波形，即可将供电单元信息发送至负载单元 。
2.根据权利要求1所述的一种双线电源远程控制装置，其特征在于，所述第一开关模块采用第一MOS管；
所述第一MOS管的栅极连接门控制器；第一MOS管的漏极连接供电模块的输入端；第一MOS管的源极通过电流感应模块连接至负载。
3.根据权利要求1所述的一种双线电源远程控制装置，其特征在于，所述电流感应模块还与第一编解码器的输入端相连，用于将负载模块反馈的电流反馈至第一编解码器。
4.根据权利要求1所述的一种双线电源远程控制装置，其特征在于，所述负载单元还包括第二编解码器；
所述第二编解码器的输入端连接电压感应模块，用于将供电单元输入的数字电压信号进行编解码；所述第二编解码器的输出端连接至第二开关模块的控制端。
5.根据权利要求1所述的一种双线电源远程控制装置，其特征在于，所述第二开关模块采用第二MOS管；
所述第二MOS管的栅极连接第二门控制器；第二MOS管的源极经过限流电阻连接至负载一端，第二MOS管的漏极连接至二极管的阳极，二极管的阴极连接至负载另外一端。
6.一种双线电源远程控制方法，是基于权利要求1至5任意一项所述的一种双线电源远程控制装置实现的，其特征在于，应用于供电单元，包括以下步骤：
通过供电单元内的第一开关模块控制电压波形的输出至负载单元；
感应基于负载单元接收电压波形输出产生的电流波形，以调整供电单元电压输出大小。
7.一种双线电源远程控制方法，是基于权利要求1至5任意一项所述的一种双线电源远程控制装置实现的，其特征在于，应用于负载单元，包括以下步骤：
接收来自供电单元的电压波形；
根据所述电压波形，通过负载单元内的第二开关模块产生电流波形，并反馈至供电单元。
8.一种电气设备，其特征在于，包括权利要求1至5任意一项所述的一种双线电源远程控制装置 。
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