[发明专利]双向开关切换式单相及三相供电及通信装置及其控制方法

说明书

技术领域

本发明涉及通信控制领域，尤其涉及一种双向开关切换式单相及三相供电及通信装置及其控制方法。

背景技术

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。

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，尽量避免重新布线；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，应用不多。

发明内容

针对上述方案的缺点，本发明提出一种可通过双向开关控制的交流AC线进行通信的装置及控制方法，特点是能够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，实现简单可靠，成本低，适合单相，甚至三相供电的旧线路改造并实现二次节能等应用。

本发明技术方案是：一种双向开关切换式单相及三相供电及通信装置，包括交流电源Va，连接在交流电源Va输出端的开关控制电路、连接在开关控制电路输出端的多个电源以及连接在电源输出端的负载，所述开关控制电路包括第一开关装置和开关控制装置，所述第一开关装置包括双向开关S1，双向开关S1串接交流电源Va输出端，双向开关S1的控制端连接开关控制装置，所述电源内部连接有数字芯片。

优选的，所述第一开关装置还包括双向开关S2，双向开关S2控制端连接开关控制装置,双向开关S2的一端连接开关控制电路输出端，剩余端接地。

优选的，还包括交流电源Vb、交流电源Vc，在交流电源Vb的输出端串接有第二开关装置，在交流电源Vc的输出端串接有第三开关装置，第二开关装置、第三开关装置的控制端均连接开关控制装置，第二开关装置、第三开关装置的输出端连接电源。