CN108933478B - 在电力系统中启用通信和控制的方法及装置 - Google Patents

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Abstract

网络单元可以可操作地附接到互连电力系统的电力线和/或可以另外包括通信接口的设备如电力模块。所述网络单元可以可操作以将表示所述电力系统的感测参数的第一信号叠加到所述电力线上，从而将第一信号发送到所述互连电力系统中的其它电力模块或发送到所述互连电力系统中的电力设备。所述网络单元可以从另一网络单元接收被叠加到所述电力线上的参数的第二信号。

Description

在电力系统中启用通信和控制的方法及装置
相关申请
本申请要求于2017年5月22日提交的标题为“Method and Apparatus to EnableCommunication and Control in a Power System”的美国临时申请序列号62/509,411的优先权，该美国临时申请的全部内容通过引用并入本文。
背景技术
一般来说，PLC(电力线通信)是在室外或室内安装的电力系统的配电线上传送利用载波调制的通信信号的方法。配电线用于实现信号的发送和接收，并且这些信号中提供的信息用于与电力系统有关的各种目的。
发明内容
以下是对仅用于说明目的的一些发明构思的简要概述，并且不旨在限制或约束详细描述中的发明和示例。本领域技术人员将认识到来自详细描述的其它新颖组合和特征。
本文公开的说明性实施例可以包括用于向负载提供电力的系统、存储设备和/或一个或多个直流(DC)到直流转换器和/或一个或多个DC到交流(AC)转换器(例如，逆变器、微型逆变器)。该系统可以包括各种设备并且可以实施针对这些设备的方法，以使得能够在该系统内通信和与其它系统通信。例如，该系统可以包括多组DC电源的各种互连，所述多组DC电源也可以以各种串联、并联、串并联和/或并串联组合连接。
在本文公开的一些说明性实施例中，电力线通信(PLC)设备可以电磁耦合到电力线，并且电磁耦合可能不需要直接电连接到电力线。这样，PLC设备可作为电力系统的可能改型的一部分而附接并重新附接在电力系统中的各个位置处，以提供对电力系统的监视和控制。
在本文公开的一些说明性实施例中，PLC设备可以被集成作为电气设备的一部分，诸如串型汇流箱，其中安全设备和端接块被用于将互连电源串的电缆连接在一起作为电力系统的部分。例如，串型汇流箱可以包括与电力模块、控制器的附加连接，及其与安全设备和端接块的连接。PLC设备可以连接到电缆并且可以实现电力系统的各个部分之间的通信，以提供对电力系统内的各种设备的监视和控制。
如上所述，本发明内容仅仅是本文中描述的一些特征的概述。这并非是穷尽的，也不是对权利要求的限制。
附图说明
关于以下描述、权利要求和附图，本公开的这些和其它特征、方面和优点将变得更好理解。本公开通过示例方式予以说明，并且不受附图的限制。
图1A示出根据一个或多个说明性实施例的电力系统。
图1B示出根据一个或多个说明性实施例的电力模块的进一步细节。
图1C示出根据一个或多个说明性实施例的用于电源电路的降压+升压电路实现。
图2A示出根据一个或多个说明性实施例的网络单元的等距视图。
图2B示出根据一个或多个说明性实施例的网络单元的等距视图。
图2C、图2D和图2E示出根据一个或多个说明性实施例的网络单元的进一步细节。
图2F示出根据一个或多个说明性实施例的网络单元的等距视图。
图2G示出了根据一个或多个说明性实施例的磁芯的等距视图。
图2H示出了根据一个或多个说明性实施例的网络单元的平面图。
图2I示出了根据一个或多个说明性实施例的网络单元的横截面视图。
图3A示出根据一个或多个说明性实施例的网络单元的细节的另一等距视图。
图3B示出了根据一个或多个说明性实施例的附接到安装板的多个网络单元。
图3C示出根据一个或多个说明性实施例的安装在接线箱中的多个网络单元。
图4A示出了根据一个或多个说明性实施例的电力系统的框图。
图4B示出了根据一个或多个说明性实施例的网络单元的更多细节。
具体实施方式
在各种说明性实施例的以下描述中，参考了形成其一部分的附图，以及其中通过示例的方式示出了可以实践本公开的各方面的各种实施例。应该理解的是，在不脱离本公开的范围的情况下，可以使用其它实施例并且可以进行结构和功能修改。
这里在详细描述中使用的术语“多个”表示具有或涉及多个部分、元件或构件的属性。如在权利要求部分中使用的权利要求术语“多个”在使用术语“多个”和/或其它复数形式的说明书中获得支持。其它复数形式可以包括例如通过添加字母‘s’或‘es’来形成其复数的常规名词，使得例如多个转换器是复数个转换器(converters)或者多个开关是复数个开关(switches)。
参考图1A，其示出了根据一个或多个说明性实施例的电力系统100的框图。电力系统100的连接配置111可以包括多个电源101，所述多个电源101的直流(DC)输出端子连接到电力模块103的输入端子。在连接配置111中的电力模块103的DC输出端子可以与电力线120串联连接以形成电力模块103输出的串联串。多个连接配置111可以并联跨接电力设备107的输入。电力设备107可包括例如直流(DC)至DC转换器、DC串型汇流箱和/或向负载109供电的DC至交流(AC)逆变器。负载109可以是例如电池、交流(AC)电网或DC电网、或DC到AC逆变器。
网络单元112可以在各种位置(诸如，电力模块103输出的串联串的顶部，在连接节点A和/或B处，或在电力设备107的输入端处)附接到电力线120。通常，任何数量的网络单元112可以在电力系统100的任何数量的位置处附接到电力线120。网络单元112到电力线120的附接可以包括电机械机构和电磁机械机构。以下有关其它网络单元考虑内容的描述包括光电机械机构。
例如，网络单元112可用于例如实现电力模块103之间和/或电力模块103与电力设备107之间的发送信号和接收信号的通信。发送和接收的信号可以包括控制信号、识别特定电力模块103和/或电力设备107的信号、用于表示在电力系统100中的各个位置处感测的参数(例如，电压、电流、功率、库仑电荷、太阳辐照度水平或温度)的信号。根据下面描述的各种特征，网络单元112也可以被集成到电力模块103、电力线120和/或电力设备107中。
在下面的描述中，借助非限制性示例，电源101可以是光伏(PV)发电机(例如，PV电池、PV电池的串联串、PV电池的串联连接的PV串的并联连接、光伏或太阳能面板)、DC发电机、电池组或燃料电池。例如，可以使用电池、超级电容器、飞轮和/或超级电池(ULTRABATTERYTM)来不同地实施负载109。负载109可以包括一个或多个DC负载电路。电力设备107可以包括通信设备(例如，蜂窝基站)或部署在可能未连接到电网的位置处的其它设备。例如，电源101可以是产生交流电(AC)的风力涡轮机，并且电力模块103可以用作诸如整流器的AC到DC转换器和/或包括例如使用开关模式电源。
现在参考图1B，其示出了根据说明性实施例的可以存在于在诸如电力模块103的电力设备中的电路。电力模块103可以与图1A中所示的电力设备107相似或相同。在一些实施例中，电力模块103可以包括电源电路135。电源电路135可以包括直流到直流(DC/DC)转换器，诸如降压、升压、降压/升压、降压+升压、Cuk(库克)、反激和/或正向转换器。在一些实施例中，电源电路135可以包括诸如微逆变器的直流-交流(DC/AC)转换器(也称为逆变器)。电源电路135可以具有两个输入端子和两个输出端子，所述两个输入端子和两个输出端子可以与电力模块103的输入端子和输出端子相同。在一些实施例中，电源电路135可能具有如下特征：电力模块103的两个输入端子直接耦合到电力模块103的两个输出端子，使得电力模块103在没有功率转换的情况下起作用。在一些实施例中，电源电路135可以具有用于将输入端子与输出端子断开的开关。在一些实施例中，电力模块103可以包括最大功率点跟踪(MPPT)电路138，该电路被配置为从电力设备所耦合的电源提取增加的功率。在一些实施例中，电源电路135可以包括MPPT功能。在一些实施例中，MPPT电路138可实施阻抗匹配算法以从电力设备耦合到的电源提取增加的功率。电力模块103还可以包括控制器105，诸如微处理器、数字信号处理器(DSP)、专用集成电路(ASIC)和/或现场可编程门阵列(FPGA)。
仍然参考图1B，控制器105可以通过公共总线190控制电力模块103的其它元件和/或与其通信。在一些实施例中，电力模块103可以包括电路和/或传感器/传感器接口125，所述电路和/或传感器/传感器接口被配置为直接测量参数或者从所连接的传感器和/或传感器接口接收被测参数，所连接的传感器和/或传感器接口被配置成测量电源上或电源附近的参数，诸如由电源输出的电压和/或电流和/或由电源输出的功率。在一些实施例中，电源可以是包括PV电池的光伏(PV)发电机，并且传感器单元(例如，一个或多个传感器和/或传感器接口)可以直接测量或接收对由PV电池接收的辐射进行测量的结果，和/或PV发电机上或PV发电机附近的温度。
仍然参考图1B，在一些实施例中，电力模块103可以包括通信接口129，该通信接口129被配置为发送和/或接收来自其它设备的数据和/或命令。通信接口129可使用电力线通信(PLC)技术进行通信，该技术能够通过现有电缆或诸如ZigBee TM、Wi-Fi、蜂窝通信或其它无线方法的无线技术发送数据。通信接口129还可以包括用于光电通信的机构，该机构包括用于传送来自其它设备的数据和/或命令的光纤。
在一些实施例中，电力模块103可以包括存储设备123，用于记录由(一个或多个)传感器/传感器接口125进行的测量以存储代码、操作协议或其它操作信息。存储设备123可以是闪存、电可擦除可编程只读存储器(EEPROM)、随机存取存储器(RAM)、固态设备(SSD)或其它类型的适当的存储设备。
仍然参照图1B，在一些实施例中，电力模块103可以包括安全设备160(例如，熔断器、断路器和剩余电流检测器)。安全设备160可以是无源或有源的。例如，安全设备160可以包括一个或多个无源熔断器，所述一个或多个无源熔断器设置在电力模块103内并且设计成在一定量的电流流过时熔化，断开电力模块103的一部分以避免损坏。在一些实施例中，安全设备160可以包括有源断开开关，所述有源断开开关被配置为从控制器(例如，控制器105或外部控制器)接收命令以断开电力模块103的部分，或者被配置为响应于由传感器测量的测量结果(例如，由传感器/传感器接口125测量或获得的测量结果)而断开电力模块103的部分。在一些实施例中，电力模块103可以包括辅助电源电路162，该辅助电源电路162被配置为从耦合到电力模块103的电源接收电力，并且输出适合于操作其它电路组件(例如，控制器105、通信接口129等)的电力。电力模块103的各种部件之间的通信、电耦合和/或数据共享可以通过公共总线190执行。
仍然参照图1B，在一些实施例中，电力模块103可以包括耦合在电源电路135的输入之间和/或耦合电源电路135的输出之间的分路器单元Q9。分路器单元Q9和/或电源电路135可以是使电力线120终止的接线箱或提供诸如熔断器或剩余电流设备的安全结构。例如，分路器单元Q9也可以是隔离开关。分路器单元Q9可以由控制器105控制。如果检测到不安全状况，则控制器105可以将分路器单元Q9设置为接通，使电源电路135的输入和/或输出短路。在电源101为光伏(PV)发电机的情况下，每个光伏发电机在其输出端子处都提供开路电压。当分路器单元Q9接通时，连接到模块103的PV发电机可以被短路，以向电路135提供大约为零的电压。在这两种情况下，可以维持安全电压，并且这两种情况可以交错以在开路和短路光伏发电机之间交替。这种操作模式可以允许对系统控制设备持续供电，并且提供用于维持安全电压的备用机制(即，分路器单元Q9的操作可以允许持续的安全操作条件)。
可操作地附接到控制器105的传感器/传感器接口125可以包括可以连接到传感器的模数转换器(未示出)。传感器可以被配置为感测电参数，诸如负载109、电力设备107的电流、电压和/或功率以及电源电路135和电源101的输入和/或输出参数。可选地，传感器/传感器接口也可以包括能量计，例如在对电池进行充电或放电时计算库仑(安培每秒)。传感器可以可选地定位并集成在电源电路135和/或网络单元112内以及在下面描述的其它网络单元内。传感器可以可选地在空间上分别位于电力设备107和负载109附近。类似地，传感器可以在空间上位于电源101的附近。附加的传感器可以被添加并且被配置为感测例如温度、湿度和亮度。
参考图1C，其示出了根据一个或多个说明性实施例的用于电源电路135的降压+升压电路实施方式。电容器C1可以并联连接在降压+升压电路的正和负输入端子上，其中电压被表示为VIN。电容器C2可以并联连接在降压+升压电路的正和负输出端子上，其中电压被表示为VOUT。绝缘栅场效应晶体管(IGFET)S3和S2的源极连接到降压+升压电路的公共负输出端子和输入端子。开关S1的漏极可以连接到正极输入端子，且开关S1的源极可以连接到开关S3的漏极。开关S4的漏极可以连接到正输出端子，并且开关S4的源极可以连接到开关S2的漏极。电感器L1可以分别连接在开关S3的漏极和S4的漏极之间。开关S1、S2、S3和S4的栅极可以可操作地连接到控制器105(也参见图1B)。
例如，可以使用金属氧化物半导体场效应晶体管(MOSFET)、绝缘栅双极型晶体管(IGBT)、双极型结型晶体管(BJT)、达林顿(Darlington)晶体管、二极管、可控硅整流器(SCR)、双向开关晶体管(Diac)、双向晶闸管(Triac)、半导体导体开关来实施开关S1，S2，S3和S4。类似地，电源电路135的实施方式可以包括例如降压电路，升压电路，降压/升压电路，反激式电路，正向电路，电荷泵，Cuk(库克)转换器或可以用来将电源电路135的输入上的功率转换为电源电路135的输出的任何其它电路。
电源电路135可以包括或者可操作地附接到最大功率点跟踪(MPPT)电路138。MPPT电路138还可以可操作地连接到控制器105或另一个控制器。在控制器105的控制下的MPPT电路138或中央控制器可以用于增加来自电源101的功率提取和/或控制供应给负载109和电力设备107的电压和/或电流，以避免对负载109和电力设备107造成损坏。对负载109和电力设备107的电压和/或电流的控制可能不一定使用增加来自电源101的功率的形式，而是可以使用MPPT电路138以在某一点处操作以使由电源101产生的一些功率流出。
在以上针对电力系统100所描述的各个方面中，由一个主电力模块103中的图1B的通信接口129使用的通信协议可以通信地控制被称为次级电力模块103的一个或多个其它电力模块103。一旦建立了主/次关系，控制方向就可以是从主电力模块103到次电力模块103。当一个主电力模块103经历功率输入的减小(例如，由于在用于电源101的光伏面板的情况下的遮蔽)、并且电力模块103的输出端串联连接时，向主模块130提供功率的电源可以取自其它电力模块103输出端(例如，通过将辅助电源电路162耦合到电源电路135的端出端，电源电路135的端出端可以耦合到承载来自其它电力模块103的功率的导体。)当遮蔽包括电力模块103和/或如下所述其它电力模块103的串联串中的面板时，电流旁路可以被施加到相应的电力模块103和面板。
通信协议可以针对电力模块之间的控制方向和/或用于在电力模块103与电力设备107之间使用例如电力线通信(PLC)技术在电力系统100和如下所述其它电力系统的电力线上传送数据和/或命令。通信协议可以使用近场通信(NFC)、Wi-Fi TM连接到无线局域网(WLAN)、BLUETOOTH TM，ZIGBEE TM WIMAXTM、控制器局域网(CAN)总线、本地互联网络(LIN)，或者如后面所述的光通信协议，例如光纤通道(FC)、同步数字体系(SDH)、同步光网络(SONET)或光传输网络(OTN)。在一些实施例中，通信可以使用声学通信技术来实现。
根据一个或多个说明性实施例，电力系统100可以可操作地连接到中央控制器(未示出)。中央控制器可以包括耦合到存储设备123和通信接口129的控制器105。中央控制器105可以接收电源，以从电力模块103，从附加辅助电源或者从电力设备107进行操作。中央控制器105可以(例如，从每个电力模块103)接收所测量的、由传感器感测的电参数(例如，负载109、电力设备107的电流、电压和/或功率，和/或电源电路135和电源101的输入和/或输出)。响应于每个电力模块103的感测到的电参数，中央控制器可以向电力系统100的每个电力模块103发送适当的控制信号。电力模块103、中央控制器105以及在随后描述的其它电力模块可以导出其需要的来自电力设备107和/或辅助电源电路162的、用以在电力模块的输出侧上操作的功率。辅助电源电路162可以类似地导出它们需要的来自电力模块的输入侧或输出侧、或者来自电力设备107的用以操作的功率。
现在参考图2A，其示出了根据一个或多个说明性实施例的网络单元112的细节的等距图。网络单元112可以包括上壳体220a和下壳体220b。网络单元112可以包括磁芯，该磁芯可以包括分别被容纳在上壳体220a和下壳体220b中的上构件22a和下构件22b。上构件22a可以在与铰链24相对的开口处与下构件22b分离。铰链安装到上壳体220a和下壳体220b。上构件22a可以通过使用紧固件28在与铰链24相对的开口处磁性地连结到下构件22b，该紧固件28可以在磁芯中建立磁路。或者，磁芯可以由一件而不是诸如上构件22a和下构件22b这样的两件构成，并该一件式磁芯被容纳在单个壳体中。在磁芯被构造为一个整体件的情况下，电力线120可以在不利用铰链的情况下穿过磁芯。
现在参考图2B，其示出了根据一个或多个说明性实施例的网络单元112的细节的另一等距图。上壳体220a被示出为附接到下壳体220b。上壳体220a可以通过使用铰链28在与铰链24相对的开口处与下壳体220b分离。电力线120的局部部分被示出为插入穿过上壳体220a和下壳体220b之间的孔。连接线23可以向位于下壳体220b中的相关联的发送器、接收器和/或收发器电路(未示出)提供功率和/或连接。
以下描述中的用于本文描述的网络单元的各种实施例的连接线23的功率可以由每个网络单元112的本地电源供应给辅助电源电路162、现有DC或AC总线或接近于网络单元112的可以被转换成DC功率的功率。连接线23可以通过从电力线120提取磁功率来自馈送。例如，可以使用强PLC信号来馈送网络单元112的功率需求。或者，在DC正负电力线120可用的情况下，可以做出连接线的直接电接触以供应网络单元112的功率需求。将叠加信号和接收信号耦合到电力线120上可以不通过与电力线120的直接电接触。在一些实施例中，连接线可能不与由电力线120提供的用于操作网络单元112的功率以及在电力线120上和/或通过无线通信发生的通信一起使用。
现在参考图2C，其示出了根据一个或多个说明性实施例的网络单元112的进一步的细节。网络单元112可以包括还包括上构件22a和下构件22b的磁芯。为了简化附图，未示出上壳体220a和下壳体220b。上构件22a可以在开口26处与下构件22b分离。上构件22a和下构件22b可以如相应的箭头24a和24b所示的那样绕铰链24枢转。上构件22a可以通过使用紧固件28在开口26处磁性地连结到下构件22b以建立磁路MP1。当上构件22a通过紧固件28紧固到下构件22b时，电力线120的横截面被示出为位于在上构件22a与下构件22b之间形成的孔29中。当上构件22a紧固到下构件22b时在上构件22a和下构件22b之间形成孔29可以是如图所示的矩形，或者在上构件22a和下构件22b之间形成的孔29可以是圆形、椭圆形、三角形、正方形、矩形或不同的多边形形状。
网络单元112可以进一步包括电感器L2，该电感器L2可以缠绕以形成围绕上构件22a的线圈并且可以连接到收发器20。收发器20可以双向地连接到通信接口129，使得来自通信接口129的信号可以通过收发器20发送到收发器20，并且由收发器20的接收器接收的信号可以被发送到通信接口129。在上构件22a和下构件22b之间的孔29可以具有这样的尺寸，使得上构件22a在紧固到下构件22b时可以使电力线120牢固地夹在上构件22a和下构件22b之间。例如，多个网络单元112可以进一步机械地安装在接线箱内，或者多个网络单元112可以机械地相互附接。或者，磁芯可以由一件而不是两件(诸如，上构件22a和下构件22b)构成。
电力线120与电感器L2之间的电磁耦合或变压器效应可允许来自通信接口129、由收发器20的发送器部分发送的信号被感应到电力线120中。类似地，电感器L2可以允许存在于电力线120上的信号被感应到电感器L2中，并且因此被收发器20的接收器部分接收，然后可以被传递到通信接口129中。图2B的连接线23(未明确示出)可以向收发器20提供功率和/或允许通信信号的传送。
现在参考图2D，其示出了根据一个或多个说明性实施例的网络单元112的更多细节。为了简化附图，未示出上壳体220a和下壳体220b。收发器20可以被分成单独的接收器20a和发送器20b。接收器20a和发送器20b都可以连接到通信接口129和相应的电感器L3和L4。电感器L3可缠绕以围绕上构件22a形成线圈，并且电感器L4可缠绕以形成围绕下构件22b的线圈。电力线120与电感器L3之间的电磁耦合或变压器效应可允许由发送器20b从通信接口129发送的信号被感应到电力线120中。类似地，电感器L4可以允许存在于电力线120上的信号被感应到电感器L4中并因此被接收器20a接收，然后可以被传送到通信接口129中。图2B的连接线23(未明确示出)可以向收发器20、接收器20a和发送器20b提供功率和/或允许通信信号的传送。
现在参考图2E，其示出了根据一个或多个说明性实施例的网络单元112的进一步细节。为了简化附图，未示出上壳体220a和下壳体220b。图2E包括与图2D相同的部分，但是连接到相应的接收器20a和发送器20b的电感器L3和L4都被缠绕以形成围绕上构件22a的线圈。接收器20a和发送器20b都可以连接到通信接口129。通信接口129先前已经被描述为电力模块103的一部分，但是另外可以是电力设备107和网络单元112的一部分。在网络单元112与相应的通信接口129之间传送的通信信号通常可以包括例如控制电力模块103的控制信号，并且往返于控制器传送数据或在电力模块103之间传送数据。由用于通信信号的网络单元112施加的通信信号可以在置于电力系统设施中的各个位置处的网络单元112之间重新调节和重新重复。发送和接收的信号可以包括控制信号、识别特定电力模块103和/或电力设备107的信号。例如，对电力模块103和/或电力设备107的识别可以允许一组电力模块103和特定电力设备107之间的关联。例如，信号还可以表示在电力系统100的各个电连接件处和/或电源101的各个地形位置处在电力系统100中感测到的参数。该参数可以包括例如电压、电流、功率、库伦电荷、太阳辐照度水平或温度。例如，电流的感测可以使用霍尔效应传感器。例如，基于在电力系统100中感测到的参数的控制信号然后可以被传送到特定的电力模块103以控制到特定负载109或电荷存储设备的功率分配。
图2B的连接线23(未明确示出)可以向收发器20、接收器20a和发送器20b提供功率和/或允许通信信号的传送。
虽然图2C、图2D和图2E示出了感应耦合，但是可以使用感应耦合的替代方案，例如可以包括电容耦合或通过导线或电阻的直接耦合。耦合以将信号叠加和接收到电力线120上的其它方面可以通过可变电容实现，该可变电容可以被配置为基本上匹配电力线120在电力系统100中的各个点处的集总阻抗和分布阻抗。分布阻抗和集总阻抗与电力线120的匹配和连接可以在电力系统100中的各个点处进行，以确保信号的信号功率的基本上大部分都可以相应地被叠加到电力线120上以及从电力线120接收。叠加在电力线120上的和从电力线120接收的信号的信号功率的基本上大部分都可以是改进电力系统100中各个点处的信噪比(SNR)的至少一种方式。可变电容可以通过变容二极管实现，和/或可变电容可以由控制器105或中央控制器控制的开关电容器电路提供。通过传感器/传感器接口125和随后的分析来测量电力系统100中的各个点处的各种电参数可以认为电力线120的集中阻抗和分布阻抗以及在各个点处附接到电力线120的设备的集中阻抗和分布阻抗对于有效的通信是有害的。例如，根据上面描述的特征，网络单元112采用的用于促进对从电力模块103和电力设备107到负载109的功率的监视、供应和控制的通信因此可以实现电力系统100的动态和/或静态预定义构造。
现在参考图2F，其示出了根据一个或多个说明性实施例的网络单元112的等距视图。网络单元112由单个壳体220制成，但是也可以如上面关于图2A和图2B所述的那样由两个壳体220a和220b制成。示出了穿过壳体220的椭圆孔25，其中可选的连接线(例如，图2B的连接线23)可以被插入并连接以向位于壳体220中的收发器20、接收器20a和/或发送器20b(未示出)提供功率。示出了两根电力线120被插入穿过壳体220的孔中，并且网络单元112可以通过电力线120接收和/或发送通信信号。
现在参考根据一个或多个说明性实施例的图2G，图2G示出了磁芯22的等距视图。在一些实施例中，磁芯22可以包括两个部分，上构件和下构件，类似于之前在图2A、图2B、图2C、图2D和图2E中示出的。在一些实施例中，磁芯22可以包括单个整体构件。电感器L3和L4可以围绕磁芯22缠绕以形成围绕磁芯22的相应线圈。电感器L3和L4可以进一步连接到相应的接收器20a和发送器20b(未示出)。磁芯22可定位并容纳在壳体(例如，220)中。可选地，多于一个的磁芯22可以定位并容纳在壳体(例如，220)中，使得例如一个磁芯20可以具有连接到接收器20a的电感器L3，而另一个磁芯20可以具有连接到发送器20b的电感器L4(两者均未示出)。
现在参考图2H和图2I，图2H示出了根据一个或多个说明性实施例的网络单元112的平面图，并且图2I示出了网络单元112的横截面视图A-A。关于平面图，示出了穿过壳体220的孔的两条电力线120。关于横截面图A-A，示出了电感器L3和L4被示出为缠绕在被示出为位于并安装在壳体220中的相应的磁性构件22的线圈中。示出了电力线120穿过壳体220的孔。壳体220和磁芯22之间的空间可以允许安装和连接附加部件，诸如传感器/传感器接口125、控制器105、通信接口129、接收器20a、发送器20b和/或收发器20(全部未示出)。
现在参考图3A，其示出了根据一个或多个说明性实施例的两个网络单元112的细节的另一等距图。电力线120的局部部分被示出为插入在每个网络112的两个上壳体220a和下壳体220b之间。上构件22a的局部部分(由虚线示出)可以位于相应的上壳体220a中。或者，用于网络单元112的磁芯和磁芯壳体可以分别由一件材料构成，而不是由两件(例如，上构件22a/上壳体220a和下构件22b/下壳体220b)构成。在上壳体220a和下壳体220b之间形成的孔的横截面可以是圆形、椭圆形、三角形、正方形、矩形或不同的几何形状。类似地，如果网络单元112的磁芯壳体和磁芯均由一块材料而不是两块构成，则穿过磁芯和磁芯壳体的孔可以是圆形，椭圆形，三角形，正方形，矩形或不同的几何形状。在上壳体220a和下壳体220b之间形成的孔可以或者可以不物理地夹住电力线120。上述的孔可适应一个或多个电力线120的插入。
例如，电力线120还可以连接到安全电路340，该安全电路340可以是熔断器、断路器或隔离开关。电感器L3和L4可以缠绕在上构件22a的相应磁芯周围，并且可进一步连接到相应的接收器20a和发送器20b。或者，例如，电感器L3可以缠绕在下构件22b的磁芯周围，并且可以进一步连接到收发器20，如图2C所示。示出穿过下壳体220a的椭圆孔25，连接线23可以插入并连接到该椭圆孔25以向收发器20、接收器20a和/或发送器20b提供功率。
图3A示出了两个网络单元112的细节，其中每个网络单元具有单独的磁芯，由此一个网络单元112容纳接收器20a/电感器L3，并且一个网络单元112容纳发送器20b/电感器L4。或者，如图2C、图2D和图2E所示，一个网络单元112可以将一个磁芯上的发送器20b和接收器20a和/或收发器20/电感器L2容纳在磁芯的不同位置上。可替代地，一个网络单元112可以附加地容纳传感器/传感器接口125、控制器105和/或通信接口129。例如，将接收器20a和发送器20b分离成单独的网络单元可能是合乎需要的，以将网络单元提供给使用网络单元112仅用于发送(例如，将监视的参数发送到记录和/或监视数据库)或仅用于接收(例如，用以接收来自中央控制器的操作命令)的特定系统。
现在参考图3B，图3B示出了根据一个或多个说明性实施例的附接到安装板342的多个网络单元112。示出了电力线120的局部部分穿过网络单元112并且可以附接到安全电路340。例如参照图1A，安装板342可以安装在位于节点A和B处的接线箱(未示出)中。例如，下面描述的其它网络单元可以类似地安装在电力系统中的不同点处的接线箱中。例如，在节点A和B处，来自多个并联连接配置111的多条电力线120可全部存在于接线箱(例如，串型汇流箱)中。在接线箱中，多条电力线120可以通常相互物理上紧密接近。例如，通过将电力线120耦合到诸如安装板342的公共安装装置或架上的网络单元112，相互间紧密接近的电力线120可以允许成本降低。
就通信而言，多个网络单元112的连接线23可以进一步互连在椭圆孔25之间并附接到电力设备107、电力模块103和/或中央控制器的通信接口，该中央控制器可以位于接线箱内和/或靠近接线箱。
作为示例，一对网络单元112可以在电力系统100中使用的各自对应的正和负电力线120上彼此平行地定位。正电力线和负电力线中的电流和/或电压的差分比较可以指示在电力系统100中产生泄漏电压和/或电流和/或电弧的可能性。针对接线箱描述的所有考虑都可以适用于接下来的描述。
参考图3C，其示出了根据一个或多个说明性实施例的安装在接线箱350中的多个网络单元112。多个网络单元112被示出为安装在DIN(德国标准化研究所)导轨354上，该导轨354可安装地附接到接线箱350的背板。类似地，多个断路器356被示出为安装在DIN轨道354上，该DIN轨道354可安装地附接到接线箱350的背板。多个电力线120可以插入通过每个网络单元112的相应孔并终止于相应的断路器356中。示出了电力线120通过线缆开口352进入穿过接线箱350的底面板。接线箱350可以另外包括安全电路340(如图3B所示)，安全电路340可以进一步包括电隔离器、断路器356和剩余电流设备(RCD)。接线箱350可以另外包括额外的DIN导轨354以安装用于互连电力线120的附加端接块。接线箱350可以另外提供电力模块、电力设备和控制单元的壳体和连接。
参考图4A，其示出了根据一个或多个说明性实施例的电力系统400a的框图。连接配置111a包括电源101，该电源101具有可以连接到电力模块103的输入端子的直流(DC)输出端子。电力模块103a的输入可以类似地连接到电源101的输出。在连接配置111a中，电力模块103的DC输出端子和电力模块103a的DC输出端子可以串联地连接以实现串联连接。串联连接可以包括：电力模块103的DC输出端，其与电力线120串联连接到电力模块103a的底部DC输入端；和电力模块103a的顶部DC输出端，其连接到电力线420a(由实线示出)的包括光纤部分(由虚线示出)的电部分。多个连接配置111a可以并联跨接电力设备107的输入，该电力设备107可以是直流(DC)到DC转换器，或者可以是向负载109供应功率的DC到交流(AC)逆变器。负载109可以是电池、交流(AC)电网或DC电网、或DC至AC逆变器。网络单元112可以在各个位置处附接到电力线120/420a，诸如在电力模块103输出端的串联串的顶部，在连接节点A和/或B处或在电力设备107处。通常，任何数量的网络单元112/412a可以在电力系统400a的任何数量的位置处附接到电力线120/420a。网络单元112/412a到电力线120/420a的附接可以包括电机械机构、光电机械机构和电磁机械机构。
电力模块103a可以与电力模块103相同，但也可以还包括网络单元412a，该网络单元412a可操作地附接到类似于电力模块103的通信接口129的通信接口。网络单元412a可以是电力模块103a的不可分割的部分。网络单元412a可以可操作地附接到电力模块103的通信接口129或可操作地附接到电力设备107的类似通信接口。
网络单元412a可以在各个位置处附接到电力线420a，诸如电力模块103/103a输出端的串联串的顶部，在连接节点A和/或B处或在电力设备107处。通常，任何数量的网络单元412a可以在任何数量的位置处附接到电力线420a。电力线420a可以包括与电力线120类似的电力电缆(以实线示出)集成的光纤电缆(以虚线示出)。
网络单元412a可以连接到网络单元112，以使得发送的信号和接收的信号能够在相应的电力模块103a和电力模块103之间通信。网络单元412a的特征可以是将集成有光纤电缆的电力线与网络单元112的电磁电路结合，以使用电力线120和电力线420a的电缆部分(由实线示出)上的电力线通信来发送和接收信号(如上面相对于网络单元112的特征所描述的那样)，如上面相对于图2C、图2D和图2E所述。
网络单元412a可以进一步用于实现电力模块103a和由电力线420a连接的电力设备107之间的发送信号和接收信号的通信。用于实现电力模块103a和电力设备107之间的通信的连接可以使用电力线420a的光纤部分(由虚线示出)或者使用电力线420a的导电部分(由实线示出)以用于电力线通信(PLC)，如上面关于图2C、图2D和图2E所描述的。
发送和接收的信号可以包括控制信号，识别特定电力模块103/103a和/或电力设备107的信号。例如，对电力模块103/103a和/或电力设备107的识别可以允许一组电力模块103/103a和特定的电力设备107之间的关联。例如，信号还可以表示在电力系统100的各个电连接件处和/或电源101的地形位置处在电力系统100/400a中感测到的参数。例如，该参数可以包括电压、电流、功率、库仑电荷、太阳辐照度水平或温度。然后，可以将基于在电力系统100/400a中感测到的参数的控制信号传送到特定的电力模块103/103a以控制在电力系统100/400a中感测到的参数。
参考图4B，其示出了根据一个或多个说明性实施例的网络单元412a的进一步的细节。网络单元412a包括用于光纤连接器F1的连接壳体440。连接壳体440可以包括接收器450a，该接收器450a连接到从光纤连接器F1接收光的光电二极管PD1。光纤连接器F1可以连接到电力线420a的光纤电缆。光电二极管PD1可将从光纤连接器F1接收的光转换为施加到接收器450a的输入端的电信号。接收器450a可以将电信号解码为数据输出端430上的数据，并且可以在检测信号输出端432处提供对检测到的信号的指示。数据输出端430和检测信号输出432都可以耦合到诸如通信接口129的通信接口。
网络单元412a还可以包括用于光纤连接器F2的连接壳体442。连接壳体442包括连接到激光二极管LD1的发送器420b，发送器420b发送来自光纤连接器F2的光。光纤连接器F2可以连接到电力线420a的光纤电缆。激光二极管LD1将数据输入端434上的数据从电信号转换成光信号以在光纤连接器F2上发送。在网络单元412a中可以包括多个连接壳体440和442。
网络单元412a的发送器420b和接收器450a可以可操作地附接到与电力模块103的通信接口129类似的通信接口。电力模块103/103a和电力设备107中的通信接口可以可操作地附接到网络单元412a的发送器420b和接收器450a。通常，根据上述各种特征，网络单元112和/或412a可以被集成到电力模块103/103a和/或电力设备107中。
通信接口129可以附接到电力模块103/103a、电力设备107和网络单元112/412a，或者是电力模块103/103a、电力设备107和网络单元112/412a的不可分割的部分。如此，根据上述实施例的通信接口129能够提供接口以允许使用电力线通信(PLC)技术进行信号的通信，该技术能够通过现有电缆或诸如ZIGBEETM、Wi-Fi、蜂窝通信或其它无线方法发送数据。通信接口129还可以包括用于光电通信的结构，该结构包括用于往返于其它设备传送数据和/或命令的光纤。网络单元112/412a可以经由通信接口129连接到电力系统100/400a设施的各个部分，通信接口129可以被配置为使信号能够被叠加到电力线120/420a上并且经由网络单元112/412a从电力线120/420a被接收。网络单元112/412a与电力线120/420a之间的耦合可以是电磁耦合、电容耦合或直接耦合。
连接到通信接口129和网络单元112/412a的传感器/传感器接口125可以实现对它们各自的输入端和输出端的参数诸如功率、电流、电压、库仑、特性阻抗和温度等的感测，并且可以用于评估将通信信号和控制信号叠加到电力线120/420a上以及从电力线120/420a接收通信信号和控制信号的最佳方式。基于该评估，例如，信号可以通过无线技术或通过使用光纤收发器和光纤电缆来传送。光纤电缆可以是电力线120/420a的不可分割的部分。通常，通信信号可以包括控制信号，所述控制信号例如用以控制电力模块103/103a，并且往返于控制器105传送数据或在电力模块103/103a之间传送数据。由用于通信信号的网络单元112/412a应用的通信信号可以在网络单元112/412a之间重新调节和重新重复。例如，网络单元112/412a放置在电力系统100/400a设施的不同位置。
根据一些说明性实施例，DC电源经由多个电力模块连接到负载和/或存储设备以用于电力系统。放置在电力系统的各个点处的网络单元可以允许电力系统的各个部分之间的通信，以允许感测和传送感测的参数到控制器以监测和控制例如电力模块。电力模块可以控制功率，使得负载和/或存储设备可以匹配来自DC电源的直流功率，其中可以使功率从负载和/或存储设备流出。可选地，来自存储设备的DC功率可以被匹配并且被供应到负载，或者可选地，DC电源的DC功率可以被匹配并且被供应到负载。为了控制功率，电力模块可以包括能够感测它们各自的输入端和输出端的参数诸如功率、电流、电压、库仑及温度等的传感器。
根据一些说明性实施例，网络单元可以连接到电力系统设施的各个部分，并且可以被配置为使信号能够被叠加到电力线上并且从电力线接收。网络单元和电力线之间的耦合可以是电磁耦合、电容耦合或直接耦合。传感器能够感测它们各自的输入端和输出端的诸如功率、电流、电压、库仑、特性阻抗和温度之类的参数可以用于评估将通信信号和控制信号叠加到电力线上以及从电力线接收通信信号和控制信号的可行性。基于该评估，例如，信号可以通过无线技术或通过使用光纤收发器和光纤电缆来传送。光纤电缆可以是电力线的不可分割的部分。通常，通信信号可以包括控制信号以例如控制电力模块并且往返于控制器传送数据或在电力模块之间传送数据。由用于通信信号的网络单元施加的通信信号可以在放置在电力系统设施中的各个位置处的网络单元之间重新调节和重新重复。
根据一些说明性实施例，通过使用网络单元可以在电力系统的各个部分之间感测和传送存储设备的充电状态。当存储设备的感测电荷高于第一预定电荷状态水平时，存储在存储设备中的功率可被供应给负载，由此存储设备的存储电荷被放电至负载。在存储设备的感测电荷低于第二预定电荷状态水平时，存储设备然后可以被充电并且可以响应于测量的功率来供应负载的功率。
根据一些说明性实施例，电源电路可以在其输出端连接到负载并连接到存储设备。可以在电源电路的输出端提供开关，以实现电源电路的输出端和存储设备的输入端之间的连接或断开。对开关的控制可以基于电力系统中的网络单元之间的通信，所述通信可以将测量到的电力系统的参数传送给控制器。在开关处于打开(ON)位置时，负载和存储设备并联跨接电源电路的输出端子。当开关处于闭合(OFF)位置时，负载保持跨接在电源电路的输出端子上，并且存储设备与电源电路的输出端子断开。在电力系统实施了光伏(PV)面板的背景下，当来自向电源电路提供功率的电源(例如，太阳能面板)的功率充足时(例如，在白天期间)，开关在ON位置的操作可以允许为负载和存储设备供应功率。如果要避免对存储设备进行充电，诸如当存储设备已经基本上充分充满电时，或者为了减少存储设备的充电周期数，或者当来自向电源电路供应功率的电源的功率不足以既向负载供电又为存储设备充电时，开关处于OFF位置的操作可以允许向负载供应功率。当来自电源的功率不足时(例如，在夜间期间)，开关可以被置于ON位置，从而允许来自存储设备的功率被施加到负载。
根据一些说明性实施例，这些DC电源组可以包括多组DC电源，其中用以供应负载和/或存储设备的直流电可以源自于可再生能源，诸如日光、风、雨、潮汐、波浪和地热。转换这些可再生能源的设备包括例如光伏太阳能发电机、风力发电机和风力涡轮机。直流电源组还可以包括其中直流源自于不可再生能源的直流电源组。将这些不可再生能源转换成DC功率以向负载和/或存储设备供电的设备可以包括例如汽油发电机、油气发电机和/或涡轮机。直流电也可以来自例如由开关式电源、发电机或交流发电机提供的整流或转换的交流电源。
根据一些说明性实施例，DC电力系统中的DC电源互连到各种DC源组。每组DC源可以包含源自于可再生能源和不可再生能源的不同类型的DC功率，使得所产生的DC功率可以被配置为满足从DC电源向负载提供不间断DC电源的标准，和/或将一些DC功率存储在存储设备中。一部分标准可能是利用先前存储在存储设备中的能量以随后供应功率，以及当DC源例如由于缺乏阳光、风力和/或燃料而不能产生功率时可以被视为负载的应急电源的那个事物。
根据一些说明性实施例，DC电源可以包括经由多个电力模块到负载和/或存储设备的DC源连接件。电力模块可以响应于通过使用网络单元在电力系统的各个部分之间传送的感测参数来控制功率。控制可以使得负载和/或存储器可以匹配来自DC电源的DC功率，可以使功率从负载和/或存储器流出。可选地，来自存储设备的DC功率可以被匹配并且被供应给负载，或者可选地，来自DC电源的DC功率可以被匹配并且被供应到负载。为了控制功率，电力模块可以包括经由传感器感测到控制器的参数的能力，所述参数诸如是电力模块的各自输入端和输出端的功率、电流、电压、库仑、温度等。
根据一些说明性实施例，电力模块可根据负载分布来控制到负载和/或存储设备的功率。负载分布可以包括经由被包括在电力模块中的通信接口的信息更新，所述通信接口经由网络单元相互通信以接收诸如当前和预测的温度、风速、云量和太阳光量等的天气信息。负载分布还可以包括参考日常和夜间需求、工作日需求和每月需求关于电力系统的可更新负载需求历史的更新信息。例如，电力系统的可更新负载需求历史还可以考虑可用的燃料量和燃料成本以利用汽油发电机、油气发电机和/或涡轮机代替使用其它类型的DC功率供应部。
根据一些说明性实施例，电力模块可以根据存储设备的电荷分布来控制对负载和/或存储设备的供电。使用用于存储设备的电池示例，电荷分布可以确保对电池的最佳充电，该最佳充电可以优选以恒定电压水平或恒定电流持续至少最短的时间段。电荷分布还可以指定在经由网络单元充电期间对电池温度的控制，这可以改进电池的性能和/或可靠性，因为电池在被充电时可能需要保持冷却以确保最佳充电。
根据一些说明性实施例，当充电和放电时可以考虑不同类型的电池，以确保正确的电压、电流、温度和适当的充电和放电时间段经由网络单元被监视、被控制并且被应用于电池，以避免损坏电池。另外，电荷分布可以包括基于电池的充电和/或放电的转换数据来重新配置电荷分布以评估电池的老化和使用。例如，经由网络单元的这种数据记录可以用于提供对预计的电池寿命和电池维护和更换的时点的估计。
根据一些说明性实施例，电力模块可以经由网络单元进行配置，以控制DC源的功率到负载和/或存储设备的输送。电力模块可以经由网络单元进行配置，以控制从先前存储在存储设备中的能量向负载输送功率。电力模块可以被配置为控制从直流电源和存储设备两者向负载输送功率。
根据一些说明性实施例，一种用于电力系统的方法，该电力系统可以包括控制器、多个DC电源、多个DC电力模块、多个双向电力模块和多个存储设备。在该方法中，每个电源都可以耦合到相应的DC电力模块。电力模块输出端可以耦合到可以是电力模块输出端的串联连接的连接，从而形成电力模块输出端的串联串。该连接也可以是电力模块输出的并联连接。串联串或并联连接可以耦合到负载并且还可以耦合到双向电力模块。每个双向电力模块可以连接到相应的存储设备。每个电源的功率可以通过每个电力模块提供的传感器来测量。
根据一些说明性实施例，在测量功率时，信号可以由网络单元发送到电力模块和/或双向电力模块。经由网络单元发送到电力模块的信号可以用于例如由于例如电力系统中的安全状况而指示电力模块完全关闭(例如，使用明确的消息)以降低功率(例如，明确的消息或缺少信号)，以使功率流出，让电力模块继续控制当前电平下的功率或增加负载和/或存储设备的功率。通常，可以响应于所测量的功率来控制对负载和/或存储设备的功率供应。负载可以包括多个负载，并且多个DC电力模块可以分别耦合在串联串和负载之间，从而可以适应具有不同电压电平和电流要求的负载。类似地，不同类型的存储设备还可以包括相应的双向电力模块，以适应不同的电压电平和电流电平要求，诸如例如用于对存储设备充电的恒定电压或恒定电流。当从存储设备向负载提供功率时，各个存储设备的电力模块的双向特性还允许适应和提供多个负载的不同电压电平和电流电平要求。
根据一些说明性实施例，对经由网络单元供应到负载的功率控制可以进一步包括至少一个存储设备，所述至少一个存储设备在随后对其充电之前将被耗尽，由此减轻对至少一个存储设备的损坏。被耗尽的所述至少一个存储设备可能另外要求其它存储设备中的至少一个保持基本上被充电，使得其可以例如用于紧急情况或者用于满足最小量的能量总是可用于被供应的要求。
注意到，阐述了在本文的元件之间的各种连接。大体描述的这些连接，除非另有说明，这些连接可以是直接的或间接的；本说明书的意图在这方面不是限制性的。此外，虽然本文中的元件根据硬件或软件来描述，但是它们可以以硬件和/或软件来实施。另外，一个实施例的元件可以以适当的组合或子组合与来自其它实施例的元件组合。例如，一个实施例的(一个或多个)传感器、(一个或多个)电源、(一个或多个)存储元件和互连部可以与另一实施例的类似元件组合并以任何组合或子组合使用。例如，网络单元112可以与网络单元412a组合，使得当电力系统100/400a的某些部段中的良好PLC通信可能难以实现时，光纤收发器部分可以在电力系统100/400a的部分之间提供通信。另一个示例可能是网络单元112/412可能用作中继器和/或重新调节在电力系统100/400a的各个部段之间发送的信号。此外，网络单元112/412的可拆卸/可重新连接的性质还可以允许对现有电力系统进行改型，使得可以通过使用网络单元112/400a来监视和控制所产生的功率。
本领域技术人员将认识到，以上详述的各种实施例可以以适当的组合进行组合，并且实施例的各部分可以以各种子组合的形式单元化。例如，图3C的网络单元112可以被设计和安置在接线箱350中，并且可以与如图2A所示的那样设计的并且如图1A所示的那样作为连接配置111的一部分被安装的附加网络单元112通信。
根据第一说明性实施例，提供了一种电力系统。该电力系统包括耦合到多个电力模块的相应输入端的多个直流(DC)电源，其中电力模块的输出端与多个第一电力线串联连接在一起以形成串联串。电力系统还包括至少一个电力设备，其输入端跨接串联串。电力模块包括至少一个通信接口。电力模块还包括可操作地附接到所述至少一个通信接口的至少一个传感器接口，其中至少一个传感器接口包括被配置为感测串联串中的至少一个参数的至少一个传感器。电力模块还包括至少一个网络单元，所述至少一个网络单元可操作地附接到至少一个第一电力线和至少一个通信接口。所述至少一个网络单元可操作用以将代表所述至少一个参数的第一信号叠加到所述第一电力线上，从而将所述第一信号发送到其它电力模块中的至少一个或发送到所述至少一个电力设备。该至少一个网络单元还可操作用以从另一个网络单元接收被叠加到所述第一电力线上的所述至少一个参数的第二信号。
对于根据第一说明性实施例的电力系统，所述至少一个孔具有选自由以下各项组成的组的横截面：圆形横截面、椭圆形横截面、正方形横截面、矩形横截面、三角形横截面、五边形横截面和六边形横截面。
对于根据第一说明性实施例的电力系统，所述至少一个孔具有选自由以下各项组成的组的横截面：圆形横截面、椭圆形横截面、正方形横截面、矩形横截面、三角形横截面、五边形横截面和六边形横截面。
对于根据第一说明性实施例的电力系统，磁芯包括可相互附接和可重新附接以由此形成至少一个孔的两个构件。
对于根据第一说明性实施例的电力系统，收发器可操作地附接到至少一个通信接口。
对于根据第一说明性实施例的电力系统，至少一个网络单元可附接到或可重新附接到第一电力线中的至少一个上的至少一个位置。
对于根据第一说明性实施例的电力系统，从由电压、电流、功率、温度、库仑电荷和太阳辐照度组成的参数组中选择所述至少一个参数。
对于根据第一说明性实施例的电力系统，第一信号或第二信号是被配置为控制电力模块的控制信号。
对于根据第一说明性实施例的电力系统，第一信号或第二信号是表示由所述至少一个传感器感测的所述至少一个参数的信号。
对于根据第一说明性实施例的电力系统，第一信号通过网络单元与从耦合组中选择的第一电力线之间的耦合部叠加到第一电力线上，所述耦合组由电磁耦合、电容耦合和直接耦合组成。
对于根据第一说明性实施例的电力系统，通过网络单元与从耦合组中选择的第一电力线之间的耦合从第一电力线接收第二信号，所述耦合组由电磁耦合、电容耦合、和直接耦合组成。
对于根据第一说明性实施例的电力系统，第一信号和第二信号分别通过可配置为校正第一电力线的感抗的可变电容而叠加并接收到第一电力线上。
对于根据第一说明性实施例的电力系统，可变电容是变容二极管。
对于根据第一说明性实施例的电力系统，可变电容是开关电容器电路。
对于根据第一说明性实施例的电力系统，通过网络单元和第一电力线之间的耦合，第一信号和第二信号分别被叠加并接收到第一电力线上，其中该耦合通过可配置以基本上校正第一电力线的感抗的可变电容实现。
对于根据第一说明性实施例的电力系统，通过网络单元和第一电力线之间的耦合，第一信号和第二信号分别被叠加和接收到第一电力线上，其中该耦合通过可配置为允许第一信号和第二信号的带宽分别叠加并接收到第一电力线上的过滤器实现。
根据第二说明性实施例，提供了一种电力系统。该电力系统包括耦合到多个电力模块的相应输入端的多个直流(DC)电源，其中电力模块的输出端与多个第一电力线串联连接在一起以形成串联串。该电力系统还包括至少一个电力设备，所述至少一个电力设备具有通过多个第二电力线跨越串联串的输入端，其中第二电力线包括光纤部分。电力模块包括至少一个通信接口。电力模块还包括可操作地附接到所述至少一个通信接口的至少一个传感器接口，其中至少一个传感器接口包括被配置为感测串联串中的至少一个参数的至少一个传感器。电力模块还包括至少一个网络单元，所述至少一个网络单元可操作地附接到至少一个第二电力线和至少一个通信接口。所述至少一个网络单元可操作以将表示所述至少一个参数的第一光信号叠加到第二电力线的光纤部分上，从而将第一光信号发送到其它电力模块中的至少一个或者发送到所述至少一个电力设备。所述至少一个网络节点还可操作以从另一网络单元接收被叠加到第二电力线的光纤部分上的至少一个参数的第二光信号。
对于根据第二说明性实施例的电力系统，所述至少一个网络单元包括磁芯，该磁芯具有从其穿过的至少一个孔，其中电力线可插入穿过所述至少一个孔。所述至少一个网络模块还包括电感线圈，其中将所述电感线圈按匝缠绕在磁芯上穿过所述至少一个孔至少一次。所述至少一个网络模块还包括可操作地附接到电感线圈的收发器，其中该收发器可操作以将信号叠加到电力线上或者当电力线插入通过所述至少一个孔时接收存在于电力线上的信号。
对于根据第二说明性实施例的电力系统，所述至少一个孔具有选自由以下各项组成的组的横截面：圆形横截面、椭圆形横截面、正方形横截面、矩形横截面、三角形横截面、五边形横截面和六边形横截面。
根据第三说明性实施例，提供了一种网络单元。网络单元包括磁芯，该磁芯具有从其穿过的至少一个孔，其中第一电力线可插入穿过所述至少一个孔。网络单元还包括电感线圈，其中将所述电感线圈按匝缠绕在磁芯上穿过所述至少一个孔至少一次。网络单元还包括收发器，该收发器可操作地附接到电感线圈，其中该收发器可操作以将信号叠加到第一电力线上或者当第一电力线插入通过所述至少一个孔时接收存在于第一电力线上的信号。网络单元可操作以将表示与包括第一电力线的多条电力线相连接的电力模块的串联串的至少一个参数的第一信号叠加到第一电力线上，从而将第一信号发送到至少一个电力模块。网络单元还可操作以从另一网络单元接收被叠加到第一电力线上的至少一个参数的第二信号。
下面在一组编号的权利要求中强调了本发明的各种实施例的各种特征。这些特征不应被解释为限制本发明或发明构思，而是仅仅作为如说明书中所描述的本发明的一些特征的突出性而提供，而没有暗示这些特征的重要性或相关性的特定顺序。
第1项、一种电力系统，包括：
多个直流(DC)电源，其耦合到多个电力模块的相应输入端，其中所述电力模块的输出端与多个第一电力线串联连接在一起以形成串联串；
至少一个电力设备，其输入端跨接在所述串联串上；
其中所述电力模块包括：
至少一个通信接口；
至少一个传感器接口，其可操作地附接到所述至少一个通信接口，其中所述至少一个传感器接口包括至少一个传感器，所述至少一个传感器被配置为感测所述串联串中的至少一个参数；
至少一个网络单元，其可操作地附接到至少一个所述第一电力线和所述至少一个通信接口，所述至少一个网络单元可操作以：
将表示所述至少一个参数的第一信号叠加到所述第一电力线上，从而将所述第一信号发送到其它电力模块中的至少一个或发送到所述至少一个电力设备；和
从另一个网络单元接收被叠加到所述第一电力线上的所述至少一个参数的第二信号。
第2项、根据第1项所述的电力系统，其中所述至少一个网络单元包括：
磁芯，其具有从其穿过的至少一个孔，其中电力线可插入穿过所述至少一个孔；
电感线圈，其中将所述电感线圈按匝缠绕在所述磁芯上穿过所述至少一个孔至少一次；
收发器，其可操作地附接到所述电感线圈，其中所述收发器可操作地将信号叠加到所述电力线上或者当所述电力线插入穿过所述至少一个孔时接收存在于所述电力线上的信号。
第3项、根据第2项所述的电力系统，其中所述至少一个孔具有选自由以下各项组成的组的横截面：圆形横截面、椭圆形横截面、正方形横截面、矩形横截面、三角形横截面、五边形横截面和六边形横截面。
第4项、根据第2项所述的电力系统，其中所述磁芯包括两个可相互附接和可重新附接的构件，从而形成所述至少一个孔。
第5项、根据第2项所述的电力系统，其中所述收发器可操作地附接到所述至少一个通信接口。
第6项、根据第1项所述的电力系统，其中所述至少一个网络单元可附接到或可重新附接到所述第一电力线中至少一者上的至少一个位置。
第7项、根据第1项所述的电力系统，其中所述至少一个参数从由下列项构成的参数组中选择：电压、电流、功率、温度、库仑电荷和太阳辐照度。
第8项、根据第1项所述的电力系统，其中所述第一信号或所述第二信号是被配置为控制所述电力模块的控制信号。
第9项、根据第1项所述的电力系统，其中所述第一信号或所述第二信号是表示由所述至少一个传感器感测的所述至少一个参数的信号。
第10项、根据第1项所述的电力系统，其中所述第一信号通过所述网络单元和所述第一电力线之间的耦合叠加到所述第一电力线上，所述耦合从由以下项组成的耦合组中选择：电磁耦合、电容耦合和直接耦合。
第11项、根据第1项所述的电力系统，其中通过所述网络单元与所述第一电力线之间的耦合从所述第一电力线接收所述第二信号，所述耦合从由以下项组成的耦合组中选择：电磁耦合、电容耦合和直接耦合。
第12项、根据第1项所述的电力系统，其中所述第一信号和所述第二信号分别通过可配置为校正所述第一电力线的感抗的可变电容被叠加到所述第一电力线上以及被接收。
第13项、根据第12项所述的电力系统，其中所述可变电容是变容二极管。
第14项、根据第12项所述的电力系统，其中所述可变电容是切换电容器电路。
第15项、根据第1项所述的电力系统，其中所述第一信号和所述第二信号分别通过所述网络单元和所述第一电力线之间的耦合被叠加到所述第一电力线上以及被接收，其中所述耦合通过可配置成实质校正所述第一电力线的感抗的可变电容实现。
第16项、根据第1项所述的电力系统，其中所述第一信号和所述第二信号分别通过所述网络单元和所述第一电力线之间的耦合被叠加到所述第一电力线上以及被接收，其中所述耦合通过过滤器实现，所述过滤器可配置为允许所述第一信号和所述第二信号的带宽分别被叠加到所述第一电力线上以及被接收。
第17项、一种电力系统，包括：
多个直流(DC)电源，其耦合到多个电力模块的相应输入端，其中所述电力模块的输出端与多个第一电力线串联连接在一起以形成串联串；
至少一个电力设备，其具有通过多个第二电力线跨接在所述串联串的输入端，其中所述第二电力线包括光纤部分；
其中所述电力模块包括：
至少一个通信接口；
至少一个传感器接口，其可操作地附接到所述至少一个通信接口，其中所述至少一个传感器接口包括至少一个传感器，所述至少一个传感器被配置为感测所述串联串中的至少一个参数；
至少一个网络单元，其可操作地附接到至少一个所述第二电力线和所述至少一个通信接口，所述至少一个网络单元可操作以：
将表示所述至少一个参数的第一光信号叠加到所述第二电力线的所述光纤部分上，从而将所述第一光信号发送到其它电力模块中的至少一个或发送到所述至少一个电力设备；和
从另一网络单元接收被叠加到所述第二电力线的所述光纤部分上的所述至少一个参数的第二光信号。
第18项、根据第17项所述的电力系统，其中所述至少一个网络单元包括：
磁芯，其具有从其穿过的至少一个孔，其中电力线可插入穿过所述至少一个孔；
电感线圈，其中将所述电感线圈按匝缠绕在所述磁芯上穿过所述至少一个孔至少一次；
收发器，其可操作地附接到所述电感线圈，其中所述收发器可操作地将信号叠加到所述电力线上或者当所述电力线插入穿过所述至少一个孔时接收存在于所述电力线上的信号。
第19项、根据第18项所述的电力系统，所述至少一个孔具有选自由以下各项组成的组的横截面：圆形横截面、椭圆形横截面、正方形横截面、矩形横截面、三角形横截面、五边形横截面和六边形横截面。
第20项、一种网络单元，包括：
磁芯，其具有从其穿过的至少一个孔，其中第一电力线可插入穿过所述至少一个孔；
电感线圈，其中将所述电感线圈按匝缠绕在所述磁芯上穿过所述至少一个孔至少一次；
收发器，其可操作地附接到所述电感线圈，其中所述收发器可操作地将信号叠加到所述第一电力线上或者当所述第一电力线插入穿过所述至少一个孔时接收存在于所述第一电力线上的信号，
其中所述网络单元可操作以：
将表示与包括所述第一电力线的多个电力线相连接的电力模块的串联串的至少一个参数的第一信号叠加到所述第一电力线，从而将所述第一信号发送到所述电力模块中的至少一个；和
从另一个网络单元接收被叠加到所述第一电力线上的所述至少一个参数的第二信号。

Claims (15)

1.一种电力系统，包括：
在第一节点和第二节点之间彼此并联连接的多个串联串，所述多个串联串中的每个串联串包括：
多个电力模块，所述多个电力模块中的每个电力模块包括：
输入端；
输出端；
通信接口；以及
可操作地附接到所述通信接口的至少一个传感器；
多个直流(DC)电源，每个直流(DC)电源耦合到所述多个电力模块中的相应一个电力模块的输入端；以及
多个第一电力线，每个第一电力线连接在所述多个电力模块中的两个电力模块的输出端之间，使得所述多个电力模块的输出端串联连接以形成相应串联串，其中，所述多个电力模块中的每个电力模块中的至少一个传感器被配置为感测所述相应串联串中的至少一个参数；
至少一个电力设备，所述至少一个电力设备包括经由多个第二电力线跨接在所述第一节点和所述第二节点的输入端；以及
网络单元，所述网络单元在所述多个串联串和所述至少一个电力设备之间被感应地耦合到所述多个第二电力线中的一个第二电力线，其中，所述网络单元被配置为：
从所述多个电力模块中的一个电力模块的通信接口或所述至少一个电力设备并经由所述多个第二电力线中的所述一个第二电力线接收第一信号；以及
将所述第一信号叠加到所述多个第二电力线中的所述一个第二电力线上，其中，所述多个第二电力线中的所述一个第二电力线被配置为将所述第一信号传导到所述多个电力模块中的另一电力模块的通信接口或传导到所述至少一个电力设备。
2.根据权利要求1所述的电力系统，其中，所述网络单元包括：
磁芯，所述磁芯具有从其穿过的至少一个孔，其中电力线可插入穿过所述至少一个孔；
电感线圈，其中将所述电感线圈缠绕在所述磁芯上并穿过所述至少一个孔至少一次；
收发器，所述收发器可操作地附接到所述电感线圈，其中所述收发器被配置为将信号叠加到所述电力线上，或者当所述电力线插入穿过所述至少一个孔时接收存在于所述电力线上的信号。
3.根据权利要求2所述的电力系统，其中所述至少一个孔包括以下中的至少一个：圆形横截面、椭圆形横截面、正方形横截面、矩形横截面、三角形横截面、五边形横截面或六边形横截面。
4.根据权利要求2所述的电力系统，其中所述磁芯包括两个可相互附接和可重新附接的构件，以形成所述至少一个孔。
5.根据权利要求2所述的电力系统，其中所述收发器至少经由所述多个第二电力线可操作地附接到所述多个电力模块中的所述一个电力模块的所述通信接口。
6.根据权利要求1所述的电力系统，其中所述网络单元可附接到或可重新附接到所述多个第二电力线中的所述一个第二电力线上的至少一个位置。
7.根据权利要求1所述的电力系统，其中所述至少一个参数包括以下中的至少一个：电压、电流、功率、温度、库仑电荷或太阳辐照度。
8.根据权利要求1所述的电力系统，其中所述第一信号包括被配置为控制所述多个电力模块的控制信号。
9.根据权利要求1所述的电力系统，其中所述第一信号包括以下中的至少一个：
控制信号；
所述多个电力模块中的至少一个电力模块或所述至少一个电力设备的识别符；或者
表示所述至少一个参数的信号。
10.根据权利要求1所述的电力系统，其中所述第一信号通过所述网络单元和所述多个第二电力线中的所述一个第二电力线之间的耦合而叠加到所述多个第二电力线中的所述一个第二电力线上，并且其中，所述耦合包括以下中的至少一个：电磁耦合、电容耦合或直接耦合。
11.根据权利要求1所述的电力系统，其中所述网络单元还被配置为从所述多个第二电力线中的所述一个第二电力线接收第二信号，其中，所述第二信号表示至少一个附加参数。
12.一种电力系统，包括：
在第一节点和第二节点之间彼此并联连接的多个串联串，所述多个串联串中的每个串联串包括：
多个电力模块，所述多个电力模块中的每个电力模块包括：
输入端；
输出端；
通信接口；以及
可操作地附接到所述通信接口的至少一个传感器；
多个直流(DC)电源，每个直流(DC)电源耦合到所述多个电力模块中的相应一个电力模块的输入端；以及
多个第一电力线，每个第一电力线连接在所述多个电力模块中的两个电力模块的输出端之间，使得所述多个电力模块的输出端串联连接以形成相应串联串，其中，所述多个电力模块中的每个电力模块中的至少一个传感器被配置为感测所述相应串联串中的至少一个参数；
至少一个电力设备，所述至少一个电力设备包括经由多个第二电力线而跨接在所述第一节点和所述第二节点的输入端，以及
网络单元，所述网络单元在所述多个串联串和所述至少一个电力设备之间被感应地耦合到所述多个第二电力线中的一个第二电力线，其中，所述网络单元被配置为：
在所述多个第二电力线中的所述一个第二电力线上调节和重复通信信号，所述通信信号是从所述多个电力模块中的一个电力模块的通信接口或从所述至少一个电力设备接收的。
13.根据权利要求11所述的电力系统，其中，所述网络单元包括：
磁芯，所述磁芯具有从其穿过的至少一个孔，其中电力线可插入穿过所述至少一个孔；
电感线圈，其中将所述电感线圈缠绕在所述磁芯上并穿过所述至少一个孔至少一次；
收发器，所述收发器可操作地附接到所述电感线圈，其中，所述收发器被配置为将信号叠加到所述电力线上，或者当所述电力线插入穿过所述至少一个孔时接收存在于所述电力线上的信号。
14.根据权利要求13所述的电力系统，其中所述至少一个孔包括以下中的至少一个：圆形横截面、椭圆形横截面、正方形横截面、矩形横截面、三角形横截面、五边形横截面或六边形横截面。
15.根据权利要求13所述的电力系统，其中所述磁芯包括两个可相互附接和可重新附接的构件，以形成所述至少一个孔。
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