УСТРОЙСТВО ДЛЯ ПРИЕМА-ПЕРЕДАЧИ ИНФОРМАЦИИ ПО ПИТАЮЩЕЙ СЕТИ И УПРАВЛЕНИЯ РЕЖИМАМИ РАБОТЫ ПОТРЕБИТЕЛЕЙ ЭЛЕКТРИЧЕСКОЙ ЭНЕРГИИ

Предполагаемая полезная модель относится к области техники электрической связи, в частности, к системам проводной передачи сигналов.
Известно устройство передачи и приема информации по линиям распределительных электрических сетей переменного тока (РФ, п. №2338317, МПК H04B 3/00, от 27.03.2006 г., опубл. 10.10.2007 г.).
Устройство содержит блок синхронизации, микропроцессор, блок сопряжения, блок транзисторных ключей, перемножители сигналов двух идентичных каналов приема, два фильтра низких частот, два интегратора и два компаратора.
Недостатком указанного устройства является то, что в моменты перехода через ноль основной гармоники напряжения электрической сети подключают в сеть источник прямоугольных импульсов напряжения опорной частоты, что служит источником радиопомех. Кроме того, устройство содержит большое количество структурных элементов (согласующий трансформатор, аппаратный интегратор принятого сигнала, фильтры низких частот, блок транзисторных ключей, гетеродин опорной частоты и др.), что усложняет устройство и увеличивает стоимость.
Технической задачей предполагаемой полезной модели, решаемой авторами, является осуществление передачи информации для управления режимами работы потребителей электрической энергии путем изменения угла широтной модуляции в заданном диапазоне - в начале полупериода сетевого напряжения, что позволяет исключить влияние модуляции на работу силовых преобразователей питающего переменного напряжения в постоянное и, тем самым, исключить электромагнитные помехи в сети.
Поставленная задача достигается тем, что в устройстве для приема - передачи информации по питающей сети и управления режимами работы потребителей электрической энергии, содержащем источник внешнего управляющего сигнала, преобразователь управляющего сигнала, блок синхронизации и блок сопряжения, связанные с питающей сетью и микроконтроллером, согласно полезной модели, содержит фазовый регулятор питающего напряжения с заданными диапазонами углов модуляции, связанный с преобразователем управляющего сигнала и питающей сетью и с, по меньшей мере, одним потребителем электрической энергии, взаимодействующим с, по меньшей мере, одним приемником модулированного или манипулированного питающего напряжения сети, блок сопряжения которого связан с выходом фазового регулятора и микроконтроллером, а блок синхронизации выполнен с возможностью выявления нулевого напряжения сети и связан с питающей сетью и микроконтроллером, который содержит программу выявления управляющего сигнала в аналоговой или цифровой форме и связан с, по меньшей мере, одним блоком формирования управляющего сигнала, взаимодействующим с входом, по меньшей мере, одного потребителя электрической энергии.
Наличие в устройстве фазового регулятора питающего напряжения позволяет осуществить широтную модуляцию сетевого напряжения путем изменения длительности интервала отсутствия напряжения в сети на начальных углах его полупериода.
Связь фазового регулятора питающего напряжения с преобразователем управляющего сигнала и питающей сетью и с, по меньшей мере, одним потребителем электрической энергии, взаимодействующим с, по меньшей мере, одним приемником модулированного или манипулированного питающего напряжения сети, позволяет осуществить формирование управляющего сигнала для передачи его по сети питающего напряжения.
Связь блока сопряжения с выходом фазового регулятора и микроконтроллером, позволяет обеспечить микроконтроллер питающим напряжением заданного номинала и качества, обеспечивая бесперебойность работы приемника.
Выполнение блока синхронизации в приемнике модулированного или манипулированного напряжения сети с возможностью выявления нулевого напряжения позволяет выявить моменты равенства нулю сетевого напряжения при изменении угла широтной модуляции в заданном диапазоне - в начале полупериода сетевого напряжения, что позволяет исключить влияние модуляции на работу силовых преобразователей питающего напряжения и, тем самым, исключить электромагнитные помехи в сети.
Связь блока синхронизации с микроконтроллером, обеспечивает преобразование изменения угла широтной модуляции сетевого напряжения в управляющий сигнал для потребителей электрической энергии.
Наличие в микроконтроллере программы для выявления и обработки управляющего сигнала позволяет передавать сигнал для управления потребителями электрической энергии в аналоговой или цифровой форме.
Связь микроконтроллера с, по меньшей мере, одним блоком формирования управляющего сигнала, взаимодействующим, с входом, по меньшей мере, одного потребителя электрической энергии, позволяет осуществить формирование сигнала для управления режимом работы потребителя в требуемом виде (сигнал напряжения, тока, цифровой код и т.п.)
В результате проведенных патентных исследований не выявлено аналогичных технических решений, характеризуемых заявляемой совокупностью признаков, что позволяет сделать вывод, что заявляемое техническое решение обладает «новизной, может найти применение в промышленности, т.е. является «промышленно применимым».
Сущность полезной модели поясняется чертежами, где на фиг.1 представлена схема устройства; на фиг.2 - график изменения угла широтной модуляции в заданном диапазоне - в начале полупериода сетевого напряжения.
Устройство содержит внешний источник внешнего управляющего сигнала 1, преобразователь управляющего сигнала 2, на который подается сигнал от внешнего источника управляющего сигнала 1, фазовый регулятор 3, по меньшей мере, один потребитель электрической энергии 4, по меньшей мере, один приемник модулированного или манипулированного питающего напряжения сети, содержащий блок сопряжения 5, блок синхронизации 6, микроконтроллер 7, по меньшей мере, один блок формирования управляющего сигнала 8.
Устройство работает следующим образом.
При передаче информации по питающей сети в аналоговом формате осуществляется параллельное управление всеми потребителями электрической энергии. При этом внешний управляющий сигнал через преобразователь управляющего сигнала 2 поступает на вход фазового регулятора 3 сетевого напряжения, который изменяет угол открывания коммутационного элемента в заданном диапазоне на начальных значениях углов полупериода сетевого напряжения. Максимальное значение угла модуляции может составлять 50-60 градусов, что позволяет устранить влияние модуляции на работу других потребителей электрической энергии, преобразующих переменное питающее напряжение в постоянное и осуществляющих потребление электрического тока в диапазоне углов, соответствующих максимальным значениям синусоиды на каждом полупериоде (см. фиг.2, зона I).
Известно, что потребители электрической энергии, имеющие на входе выпрямитель с емкостным сглаживающим фильтром, характеризуются импульсным потреблением тока в течение максимальных значений 0,8-1,0 сигнала выпрямленной синусоиды, что соответствует углам 70-110 градусов от начала полупериода синусоиды (см. фиг.2, зона II).
Широтно-модулированное сетевое напряжение поступает по проводам питающей сети на вход приемника, блок синхронизации 6 которого выявляет длительность закрытого состояния ключевого элемента фазового регулятора 3, а блок синхронизации 6 обеспечивает микроконтроллер 7 питающим напряжением требуемого номинала и качества.
Микроконтроллер 7 преобразует текущее значение длительности закрытого состояния ключевого элемента фазового регулятора 3 (угла широтной модуляции) в значение управляющего сигнала для, по меньшей мере, одного потребителя электрической энергии и осуществляет управление, по меньшей мере, одним формирователем управляющего сигнала, преобразующим управляющий сигнал к требуемому для конкретного потребителя виду.
При цифровом способе передачи управляющего сигнала преобразователь управляющего сигнала 2 формирует кодовую посылку, состоящую из одного или нескольких адресов потребителей электрической энергии и значений управляющих сигналов, передаваемых по данным адресам. Посылка кодируется двоичным кодом, например, кодом Манчестера, и поступает на фазовый регулятор 3, который осуществляет широтную манипуляцию питающего напряжения с заданным диапазоном углов и с соблюдением четности информации на каждом периоде сетевого напряжения для устранения постоянной составляющей. Посылка формируется за несколько периодов сетевого напряжения, при этом наличие или отсутствие угла манипуляции в каждом периоде соответствует двум значениям двоичной переменной.
Блок синхронизации 6 приемника и микроконтроллер 7 восстанавливают двоичную информационную посылку и осуществляют управление, по меньшей мере, одним блоком формирования управляющих сигналов.
Таким образом, заявляемое устройство позволяет осуществить передачу информации для управления режимами работы потребителей электрической энергии путем изменения угла широтной модуляции в заданном диапазоне - в начале полупериода сетевого напряжения, что позволяет исключить влияние модуляции на работу силовых преобразователей питающего переменного напряжения в постоянное и, тем самым, исключить электромагнитные помехи в сети.