[发明专利]一种脉冲宽度调制和正交频分复用调制的复合调制方法

说明书

本发明公开了一种脉冲宽度调制和正交频分复用调制的复合调制方法，用于电力电子变换器的控制，通信中采用正交频分复用技术，将串行数据转换为多路通信子载波并行传输，在较为复杂的电力电子变换器组合下，可以实现不同变换器之间电能的主动均衡，以最大化地提高能量传递的效率；并实现对电力电子变换电路的实时监控，使其得到保护。本发明可以让电力电子变换器实现信息采集、数据通信、电能主动均衡、变换器保护等多项功能，同时具有通信成本低、维护简单、节省线束、结构紧凑的特点。

技术领域

本发明属于电力电子技术领域，尤其涉及一种脉冲宽度调制和正交频分复用调制的复合调制方法。

背景技术

一方面，电力电子技术是当代应用最为广泛的技术之一，在工业生产和日常生活的各个方面都是基础的组成部分。另一方面，二十一世纪是信息的时代，尤其是加速传统工业的数字化、智能化进程中，信息技术的应用极为重要。电力电子信息调制技术作为电力电子技术和信息技术的交叉融合的产物也应运而生，得到了长远的发展。电力电子设备本身在能量转换过程中，便具备了信息传输的能力，其过程是先由模拟量输入电能，离散后成为电能脉冲，此脉冲即可加载数字信息，之后再通过滤波器转化为模拟量的电能作为输出。

在电力电子信息调制技术领域，通信技术有多种方法。在专利CN 200810241190.0和CN201510918583.0中采用了单载波调制技术，功率和通信信号在同一个载波中，由于共用一个载波会带来调制方法有限的问题；在专利CN200910077269.9和CN200810241952.7采用了电力线载波通讯技术，其通过额外的硬件电路产生信号再通过阻抗匹配电路耦合到功率线路上，需要和功率共用一条传输线路。本发明采用双载波调制技术，即采用独立的通信载波进行调制，功率和通信频率相互不影响，数据先被调制到低频数据载波上，再通过脉冲宽度调制(PWM)调制到功率载波上，为使数据载波调制到功率载波上，数据载波的频率需要远小于功率载波。相比于单载波调制技术和电力线载波通讯技术，本发明采用的调制技术具有抗干扰能力强、易于远距离传输的优点，同时其实施成本低，技术方案比较简单。

在通信速率要求比较高的场合，可以采用正交频分复用调制(OFDM)技术，将串行的数据转换为多路并行的通信子载波进行传输，可以大大提高通信速率。正交频分复用调制技术具有频带利用率高等优点，但由于其时域信号是多个正弦子载波信号的叠加，当所有子载波的信号相位比较相近或相同时会出现较大幅度的峰值，即有较高的峰均功率比(PAPR)。目前通信领域解决此问题的方法分为：信号预畸变方法、编码类方法、概率类方法等。信号预畸变方法是通过对峰值功率较大的信号进行加窗或幅值变换，避免了过大的峰均功率比出现；编码类方法是通过计算由不同编码方法生成的所有码组的峰均功率比再选择具有较低峰均功率比的码组进行传输；概率方法主要采用一些算法，目标是降低高峰均功率比出现的概率。

在通信编码的具体方式上，一般有三种方式：移幅键控法、移频键控法、移相键控法、差分移相键控法。移幅键控法是根据数字数据取不同的值以调制载波的幅值，例如二进制0对应幅值为0，二进制1对应幅值为1。这样的调制技术实现较为简单，但容易受到增益变化的影响，是一种低效的调制技术；移频键控法是根据数字数据取不同的值以调制载波的频率，例如二进制0对应频率为1kHz，二进制1对应频率为2kHz。这样的调制技术抗干扰性能好，但是占用带宽较大；移相键控法是根据数字数据取不同的值以调制载波的相位，例如二进制0对应相移0°，二进制1对应移90°这样的调制技术抗干扰性能最好，且相位的变化也可以用作很多其他的功能例如作为定时信息同步发送端和接收端的时钟。差分移相键控法和移相键控法类似，区别只在于是根据相邻数字数据之差来取不同的值以调制载波的相位，这样的调制技术可以解决移相键控法反向工作的问题。

发明内容

本发明的目的在于针对现有技术的不足，提供一种脉冲宽度调制和正交频分复用调制的复合调制方法。