TI智能電網解決方案

TI 通過改進嵌入式處理和模擬實現智能能源。技術創新仍然是挖掘清潔、低成本、可再生能源新來源以及更有效地支持我們生活各個方面的關鍵所在。

創造技術

與客戶攜手合作以讓傳統收集工藝和清潔能源變得更加安全、清潔、高效、富有成效且可靠。

推動技術

通過降低能耗，使智能電網成為可能，從而消除電源浪費并更好地利用新舊基礎設施。

利用技術

讓產品具有更加智能的能源利用率，從而降低能耗，提高便攜性、便利性和整體生活質量。

變電站控制

智能電子式電表

電力線通信調制解調器

設計注意事項

電力線通信 (PLC) 利用現有電力線基礎設施，為在許多工業應用引進智能監控和控制提供了經濟高效的方法。它讓 PLC 成為用于智能電網應用(如智能抄表、照明控制、太陽能、插入式電動車以及家庭和樓宇中的供暖、空調和安全系統)的首選技術之一。

對這些應用實施低頻窄帶 PLC (LF NB PLC) 技術將提供最適合的帶寬、功耗和成本要求。在窄帶域(頻率高達 500kHz)運行可確保數據完整性，同時可將系統成本降到最低。數據速率從 1.2kbps 到數百 kbps 不等，具體取決于現有標準。

開發高效 PLC 實施也會遇到困難。電力線本身就具有噪聲，因此需要強大架構才能確保數據可靠性。此外，每種應用和工作環境都不同，需要開發人員針對各種因素優化設計。由于協議標準和調制方案多種多樣，開發人員需要靈活的開發平臺，以簡化設計、實現對環境條件的優化、遵守當地法規的同時可輕松調整以滿足不斷發展的標準。

電力線通信調制解調器系統的調制信號首先進入接收器級或有源帶通濾波器，其中為濾波器選擇的運算放大器應該提供低噪聲、低諧波失真和低輸入偏置(如 TI 的 OPA365 或 OPA353 中所示)。使用可編程增益放大器 (PGA)(如 PGA112)調節接收信號時，可實現寬動態范圍和優化信號處理。它需要足夠快速準確地連接至模數轉換器的輸入，以便正確轉換為數字形式供處理。這可通過 F28235 Delfino™ 或 F2802x/03x Piccolo™ 微處理器(可升級 C2000™ 32 位微處理器 (MCU) 系列的成員)的片上 12 位 ADC 來實現。12 位 ADC 的工作頻率高達 12.5MSPS，且還包含觸發機制，用于支持多頻和相位采樣(二次采樣和保持功能)。C2000™ MCU 系列讓開發人員可在同一硬件上支持多種調制，因此無需重新設計調制解調器來支持不同的調制或標準。這使得 C2000™ 32 位 MCU 系列成為用于電力線通信實施的智能且靈活的平臺。

已處理的信號將由用于驅動高輸出電流的 PLC 發送器級傳回電網。使用低至 150ps 的 C2000 ePWM 支持占空比分辨率可進行控制，以便對諧波進行更多的控制并減少采樣輸出延遲。必須仔細設計發送器級，以便從 MCU 接收數字信號、對這些信號進行濾波以消除能帶發射以及驅動 AC 電力線的低阻抗。OPA564 是 24V、1.5A、17MHz 的功率運算放大器，能夠滿足 PLC 線路驅動器的嚴格要求。將 AFE031(高度集成的 PLC 模擬前端)與 C20000TM 相結合時，可進一步改善集成、提升性能和降低成本。AFE031 將發送濾波器、功率放大器、接收濾波器和 PGA 集成在專為 PLC 設計的可編程集成電路中。

產生的調制解調器 MCU + AFE 可通過其中一個 C2000TM 串行接口選項(包括 CAN、I2C、LIN、SPI 或 UART)直接與外部系統(有線和無線應用)進行通信。

TI PLC 軟件通過 plcSUITE 庫提供，讓開發人員可以在一個獨特設計中支持多種調制和標準。開發人員可實施 SFSK IEC61334、PRIME 和 G3 標準，將 FlexOFDM 用于定制 OFDM 實施，還可以針對未來的標準進行升級。

從電源管理角度來看，PLC 模塊可采用現有系統直流軌的電源或直接采用用于通信的主 AC 電源。如果是主 AC 電源，則需要對美國的 115V、60Hz 濾波 (或歐洲和亞洲的 230V、50Hz)進行濾波，并為 MCU、AFE 和各種支持組件將其轉換為隔離 DC 電源。UCC28600 或 UCC28610 綠色環保模式反向控制器最適用于提供隔離 12V 或 15V 直流軌，以便直接用于功率放大器和連接至 DCDC 模塊(如 PTH08080W)或降壓轉換器(如 TPS54231)，從而提供低電壓 (5V) PLC 系統軌。如果添加線性穩壓器(如 TPS79533 LDO)，則可通過低功率組件(如 MCU、PGA、運算放大器、USB 收發器和任何其它數字或模擬組件)提供實用的低噪聲 3.3V 電壓軌。