CN112910506B

CN112910506B - Plc网络的网关设备及plc组网结构

Info

Publication number: CN112910506B
Application number: CN202110181533.4A
Authority: CN
Inventors: 刘向坤; 张东; 高岭; 王晓鹏
Original assignee: Qingdao Hisense Hitachi Air Conditioning System Co Ltd
Current assignee: Qingdao Hisense Hitachi Air Conditioning System Co Ltd
Priority date: 2021-02-08
Filing date: 2021-02-08
Publication date: 2023-04-25
Anticipated expiration: 2041-02-08
Also published as: CN112910506A

Abstract

本发明公开了PLC网络的网关设备及PLC组网结构，其中网关设备包括：隔离单元，其具有第一侧和第二侧，所述第一侧连接所述PLC网络的供电线路，第二侧用于向与所述PLC网络连接的另一PLC网络输出电能；PLC单元，其具有第一收发侧和第二收发侧，所述第一收发侧分别与所述第一侧连接，所述第二收发侧分别与所述第二侧连接，用于PLC网络的组网及信息转发。本发明通过在PLC网络之间增加该网关设备，隔离与网关设备连接的相邻PLC网络之间的用电环境，提高PLC网络稳定性，且能够实现多层级PLC组网，便于构建大规模稳定的PLC网络。

Description

PLC网络的网关设备及PLC组网结构

技术领域

本发明涉及PLC组网技术领域，尤其涉及大规模稳定的PLC网络的网关设备、及利用该网关设备形成多层级PLC网络的PLC组网结构。

背景技术

伴随物联网时代的带来，对海量用电设备高效控制与管理是近年来研究的热点。用户希望将全部用电设备联网，组成一个智能通信控制系统，这样用户只需通过移动终端访问云端服务器发送指令，便可以实现对用电器设备的控制和获取设备运行状态信息，突破距离限制，真正意义上达到“集中管理，分散控制”的效果。

PLC网络的PLC通讯具有无需专属布线，采用供电线路进行通讯，不受障碍物限制等优势，但是通讯质量容易受到电网阻抗、噪声等的影响，因此，目前PLC网络的应用场景受到非常多的限制，无法真正在系统（例如智能家居系统、楼宇和社区集中管理系统等）中广泛应用。

为保证PLC网络的通讯质量，目前出现了非常多的隔离/衰减装置，隔离装置两端的PLC网络没有联系，有些PLC网关安装在隔离装置的后端，后端采用PLC通讯，前端通过公共网络来连接服务器，用于PLC网络的远程控制，但是这种方式很难形成大规模稳定性的组网结构。

发明内容

本发明的实施例的目的在于提供一种PLC网络的网关设备，通过在PLC网络之间增加该网关设备，隔离与网关设备连接的相邻PLC网络之间的用电环境，提高PLC网络稳定性，且能够实现多层级PLC组网，便于构建大规模稳定的PLC网络。

为实现上述发明目的，本发明采用下述技术方案予以实现：

本申请涉及一种PLC网络的网关设备，其特征在于，包括：

隔离单元，其具有第一侧和第二侧，所述第一侧连接所述PLC网络的供电线路，第二侧用于向与所述PLC网络连接的另一PLC网络输出电能；

PLC单元，其具有第一收发侧和第二收发侧，所述第一收发侧分别与所述第一侧连接，所述第二收发侧分别与所述第二侧连接，用于PLC网络的组网及信息转发。

本申请提供的PLC网络的网关设备，通过隔离单元为下一级的PLC网络提供电能，隔离外部用电环境，PLC网络只受到本身内部设备的影响，避免外界电力环境对PLC网络的影响，保证PLC网络的稳定性和通讯质量。

将隔离单元和PLC单元集成一体，能够将所构建的稳定的PLC网络形成多层级的PLC网络结构，扩大PLC网络的规模，实现多PLC网络之间的PLC通讯，便于使用在空调系统、智能家居系统等通讯网络。

PLC网络的PLC通讯在供电线路上进行，避免使用专用通讯线，降低布线复杂性及布线成本。

在本申请的一些实施例中，所述PLC单元包括：

第一PLC单元，其输入端与所述隔离单元的第一侧连接；

第一可控开关，其受所述第一PLC单元的控制，且连接在所述第一PLC单元的输出端和所述隔离单元的第二侧之间；

第二PLC单元，其输入端与所述隔离单元的第二侧连接；

第二可控开关，其受所述第二PLC单元的控制，且连接在所述第二PLC单元的输出端和所述隔离单元的第一侧之间。

在本申请的一些实施例中，所述PLC单元包括：

第一PLC单元，所述第一PLC单元的第一收发端与所述第一侧连接；

第二PLC单元，所述第二PLC单元的第一收发端与所述第一PLC单元的第二收发端连接，所述第二PLC单元的第二收发端连接所述第二侧。

在本申请的一些实施例中，所述第二PLC单元的第一收发端与所述第一PLC单元的第二收发端无线连接或有线连接。

在本申请的一些实施例中，所述隔离单元包括：

第一侧，其连接所述PLC网络的供电线路，且包括至少一个差分输入端和一个参考输入端，在各差分输入端和参考输入端之间连接前端滤波分支；

第二侧，其用于向所述另一PLC网络输出电能，且包括对应各差分输入端的至少一个差分输出端和一个参考输出端，在各差分输出端和参考输出端之间连接有后端滤波分支；

至少在各差分输入端和对应的各差分输出端之间的并行线路上分别串联有至少两个电感；

连接各差分输入端和对应差分输出端的线路上的电感节点分别与连接所述参考输入端和参考输出端的线路上的对应节点之间连接有滤波分支。

在本申请的一些实施例中，在所述隔离单元最前端、至少一个差分输入端与参考输入端之间分别连接有压敏电阻；和/或

在所述隔离单元最后端、至少一个差分输出与参考输出端之间分别连接有压敏电阻；和/或

至少一个连接差分输入端和差分输出端的线路上的、最靠近对应前端滤波分支的一个电感串联一个保险丝。

在本申请的一些实施例中，所述前端滤波分支为串联的电容、以及电感和/或电阻；

所述后端滤波分支为串联的电容、以及电感和/或电阻；

所述滤波分支为串联的电容、以及电感和/或电阻。

在本申请的一些实施例中，所述隔离单元的第一侧具有一个差分输入端A和一个参考输入端B，第二侧具有一个差分输出端A'和一个参考输出端B'；

在所述差分输入端A和差分输出端A'之间串入至少两个电感；

在所述参考输入端B和参考输出端B'串入至少两个电感；

连接所述差分输入端A和差分输出端A'的线路上的电感节点分别与连接所述参考输入端B和参考输出端B'的线路上的对应电感节点之间连接有所述滤波分支。

在本申请的一些实施例中，在所述隔离单元最前端设置与所述前端滤波分支并联的压敏电阻；和/或

在所述隔离单元最后端设置与所述后端滤波分支并联的压敏电阻；和/或

连接所述差分输入端A和差分输出端A'的线路上的、最靠近所述前端滤波分支的一个电感串联有一个保险丝；和/或

连接所述参考输入端B和参考输出端B'的线路上的、最靠近所述前端滤波分支的一个电感串联有一个保险丝。

在本申请的一些实施例中，所述隔离单元的第一侧具有差分输入端A、B、C和参考输入端N，第二侧具有差分输出端A'、B'、C'和参考输出端N'；

在所述差分输入端A、B和C和对应差分输出端A'、B'和C'之间分别串入至少两个电感；

在所述参考输入端N和参考输出端N'之间分别串入至少两个电感；

在所述差分输入端A、B和C分别和参考输入端N之间设置有滤波分支；

在所述差分输出端A'、B'和C'分别和参考输出端N'之间设置有滤波分支；

连接差分输入端A和差分输出端A'的线路上的电感节点分别和连接参考输入端N和参考输出端N'的线路上的对应电感节点之间连接有滤波分支；

连接差分输入端B和差分输出端B'的线路上的电感节点分别和连接参考输入端N和参考输出端N'的线路上的对应电感节点之间连接有滤波分支；

连接差分输入端C和差分输出端C'的线路上的电感节点分别和连接参考输入端N和参考输出端N'的线路上的对应电感节点之间连接有所述滤波分支。

在本申请的一些实施例中，在所述隔离单元最前端、差分输入端A、B和C中至少一个分别与参考输入端N之间连接有压敏电阻；和/或

在所述隔离单元最后端、差分输出端A'、B'和C'中至少一个分别与参考输入端N'之间连接有压敏电阻；和/或

连接所述差分输入端B和差分输出端B'的线路上的、最靠近所述前端滤波分支的一个电感串联有一个保险丝；和/或

连接所述差分输入端C和差分输出端C'的线路上的、最靠近所述前端滤波分支的一个电感串联有一个保险丝；和/或

连接所述参考输入端N和参考输出端N'的线路上的、最靠近所述前端滤波分支的一个电感串联有一个保险丝。

本申请涉及一种PLC组网结构，其特征在于，包括：

多个网关设备，每个网关设备包括隔离单元和PLC单元，所述隔离单元具有第一侧和第二侧，所述PLC单元具有第一收发侧和第二收发侧；

多个PLC网络，属于同一层级的PLC网络通过其供电线路连接有多个网关设备，各网关设备分别与下一层级的各PLC网络连接；

所述隔离单元的第一侧连接同一层级的PLC网络的供电线路，第二侧用于向下一层级的PLC网络输出电能，所述PLC单元的第一收发侧与所述第一侧连接，所述第二收发侧与所述第二侧连接。

通过网关设备连接PLC网络构建多层级PLC组网结构，实现大规模PLC组网结构，且网关设备后端的PLC网络不受外界用电环境的影响，提高PLC网络的稳定性，进而提供PLC组网结构的稳定性。

在本申请的一些实施例中，所述PLC单元包括：

第一PLC单元，其输入端与所述隔离单元的第一侧连接；

第二PLC单元，其输入端与所述隔离单元的第二侧连接；

在本申请的一些实施例中，所述PLC单元包括：

结合附图阅读本发明的具体实施方式后，本发明的其他特点和优点将变得更加清楚。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例中的技术方案，下面将对实施例中所需要使用的附图作一简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1是本发明提出的PLC组网结构的一实施例的原理图；

图2是本发明提出的PLC网络的网关设备一实施例的原理图；

图3是本发明提出的PLC网络的网关设备另一实施例的原理图；

图4是本发明提出的PLC网络的网关设备又一实施例的原理图；

图5是本发明提出的PLC网络的网关设备再一实施例的原理图；

图6是本发明提出的PLC网络的网关设备实施例中隔离单元一实施例的电路图；

图7是本发明提出的PLC网络的网关设备实施例中隔离单元另一实施例的电路图。

具体实施方式

下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。

基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。在本发明的描述中，需要理解的是，术语“中心”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。

在本发明的描述中，需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接。对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。在上述实施方式的描述中，具体特征、结构、材料或者特点可以在任何的一个或多个实施例或示例中以合适的方式结合。

术语“第一”、“第二”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含地包括一个或者更多个该特征。在本发明的描述中，除非另有说明，“多个”的含义是两个或两个以上。

PLC通讯

PLC网络的PLC通讯具有无需专属通信布线，采用供电线路进行通讯，不受障碍物限制的优势，但是通讯质量容易受到电网阻抗、噪声等影响。

且PLC网络所处的网络环境是实时变化的，不断的有新的用电设备开启/关闭，引起PLC网络的阻抗和噪声不停的变化，从而影响PLC网络的通讯稳定性。

由于PLC网络具有如上不足，造成目前PLC网络的应用场景受到非常多的限制，无法广泛使用。

在以空调为代表的现代用电设备领域、以及智能家居系统、楼宇和社区集中管理系统中，具有通讯节点多、布线复杂，成本高、周期长、后期维护困难等缺陷，而同时用户与操控的实时性和稳定性要求非常高，成本控制却非常敏感。

若采用专属有线通讯，无法避免通讯专线材料和施工、以及后期维护带来的资源消耗；无线通讯在网络规模变大，穿越障碍物之后，其稳定性必然急剧下降。

传统有线通讯、无线通讯及PLC通讯的优势和劣势参见如上所述。

基于如上不足，本申请在于提供一种大规模稳定的PLC组网结构，该组网结构需保证具有如下优点：（1）网络稳定；（2）易扩展，形成大规模PLC网络；（3）采用供电线路通讯，无需专属通讯线路，避免复杂布线。

影响PLC网络的稳定性的因素主要有噪声、衰减（包括多径传输衰减和电力线阻抗变小的衰减）。

噪声来自于电网中的用电设备，甚至其他的PLC网络的通讯信号，用电设备越多，噪声强度越大。

衰减同样来自于电网中的用电设备，用电设备越多，信号衰减的支路越多，同时电网的阻抗往往越低，PLC信号发送至电网上的能量占比越小，电力线对PLC信号的衰减也越大。

因此，本申请中，通过在PLC网络中增加隔离单元，使PLC网络只受自己内部设备的影响，外部设备对本身网络完全没有影响，则可以大大提升PLC网络的稳定性。

且PLC网络之间可以通过PLC单元建立PLC网络之间的连接。

通过隔离单元和对应的PLC单元（两者一起称为网关设备，如下将具体详细介绍），不仅能够保证每个PLC网络本身的通讯稳定性，而且还可以层级扩展PLC网络，以形成多层级的组网结构。

网关设备

网关设备用于PLC网络的组网及信息转发。

网关设备包括隔离单元和PLC单元。

隔离单元用于从上一层级PLC网络取电，并为下一层级PLC网络供电，且在供电线路上传输通讯信号。

通过隔离外界用电环境，每层级PLC网络中的稳定性仅受自身网络中用电设备的影响，不受所有用电设备的影响，提高PLC网络的通讯稳定性。

PLC单元负责PLC网络之间通讯信号的转发，实现各PLC网络组网。

PLC组网结构

为了方便说明，如下示例描述三层级PLC网络形成的PLC组网结构。

0级PLC网络可以连接N1个网关设备，每个网关设备所连接的PLC网络形成1级PLC局域网络。

这样，多个1级PLC局域网络形成1级PLC网络。

每个1级PLC局域网络可以连接N2个网关设备，每个网关设备所连接的PLC网络形成2级PLC局域网络。

这样，多个2级PLC局域网络形成2级PLC网络，参见图1。

通过层级扩展，也可以扩展形成不止三层级PLC网络的PLC组网结构。

如下参见图2至图5将详细介绍网关设备中隔离单元和PLC单元。

如上所述，隔离单元用于从上一层级PLC网络取电，并为下一层级PLC网络供电，且在供电线路上传输通讯信号。

PLC单元上的通讯信号在隔离单元的供电线路上传输，即，PLC网络之间采用供电线路进行通讯。

以0级PLC网络和1级PLC网络之间的通讯为例进行说明。

假设，0级PLC网络上连接有一个网关设备，0级PLC网络通过该网关设备与1级PLC网络中的1级PLC局域网络通讯。

隔离单元具有第一侧和第二侧。

隔离单元的第一侧接收上一层级的PLC网络的供电（即，第一侧连接0级PLC网络的供电线路）。

隔离单元的第二侧向下一层级的PLC网络输出电能（即，第二侧连接1级PLC网络的供电线路）。

1级PLC网络接收隔离输出的电能，使得1级PLC网络中的各PLC局域网络不受外界用电环境的影响，仅受本身网络内部用电设备的影响，提高1级PLC网络的通讯稳定性。

PLC单元具有第一收发侧和第二收发侧。

PLC单元的第一收发侧与隔离单元的第一侧连接，第二收发侧与隔离单元的第二侧连接。

参见图2，记隔离单元的第一侧为差分输入端A和参考输入端B，第二侧为差分输出端A'和参考输出端B'。

PLC单元的第一收发侧包括收信端A_收信/B_收信和发信端A_发信/B_发信。

PLC单元的第一收发侧的收信端A_收信/B_收信分别和差分输入端A/参考输入端B连接。

PLC单元的第一收发侧的发信端A_发信/B_发信也分别和差分输入端A/参考输入端B连接。

PLC单元的第二收发侧包括收信端A'_收信/B'_收信和发信端A'_发信/B'_发信。

PLC单元的第二收发侧的收信端A'_收信/B'_收信分别和差分输出端A'/参考输出端B'端连接。

PLC单元的第二收发侧的发信端A'_发信/B'_发信也分别和差分输出端A'端/参考输出端B'连接。

PLC单元接收隔离单元两端的PLC信号，判断需要注入另外一端的PLC网络后，再通过另外一端的发送电路注入，否则丢弃。

来自上一层级PLC网络的通讯信号会被PLC单元监听到，但是是否会将通讯信号传递到下一层级PLC网络，取决于对PLC单元的配置、以及信号中的目标设备地址是否在PLC单元存储的名单中。

因此，在本申请中，可以对PLC单元进行配置。

仍以0级PLC网络和1级PLC网络之间的通讯为例进行说明。

参见图3，PLC单元可以包括第一PLC单元、第一可控开关、第二PLC单元和第二可控开关。

第一可控开关受第一PLC单元的控制以能够实现开/闭，第二可控开关受第二PLC单元的控制以能够实现开/闭。

第一PLC单元具有输入端和输出端，第一PLC单元的输入端（即，收信端A_收信/B_收信）与差分输入端A/参考输入端B连接，第一PLC单元的输出端与第一可控开关的输入端连接。

第一可控开关的输出端（即，发信端A'_发信/B'_发信）与差分输出端A'/参考输出端B'连接。

第二PLC单元具有输入端和输出端，第二PLC单元的输入端（即，收信端A'_收信/B'_收信）与差分输出端A'/参考输出端B'连接，第二PLC单元的输出端与第二可控开关的输入端连接。

第二可控开关的输出端（即，发信端A_发信/B_发信）与差分输入端A/参考输入端B连接。

在第一PLC单元接收到0级PLC网络的PLC信号，确定需要注入1级PLC网络时，则可控制第一可控开关闭合，在注入PLC信号完成后，可控制断开第一可控开关。

反向，在第二PLC单元接收到1级PLC网络的PLC信号，确定注入0级PLC网络时，则可控制第二可控开关闭合，在注入PLC信号完成后，可控制断开第二可控开关。

在本申请中，第一PLC单元和第二PLC单元每个分别从各自的一端网络取电工作。

即，在0级PLC网络向1级PLC网络注入PLC信号时，第一PLC单元从0级PLC网络中取电，而在1级PLC网络向0级PLC网络注入PLC信号时，第二PLC单元从1级PLC网络中取电。

在本申请的一些实施例中，参见图4，PLC单元还包括第一PLC单元和第二PLC单元，第一PLC单元和第二PLC单元之间能够双向通讯。

第一PLC单元具有收发端（包括收信端A''_收信/B''_收信和发信端A'''_发信/A'''_发信），第二PLC单元具有收发端（包括收信端A''''_收信/B''''_收信和发信端A'''''_发信/A'''''_发信）。

第一PLC单元的收发端与差分输入端A/参考输入端B连接。

即，第一PLC单元的收信端A''_收信/B''_收信分别和差分输入端A/参考输入端B连接。

第一PLC单元的发信端A'''_发信/A'''_发信也分别和差分输入端A/参考输入端B连接。

第二PLC单元的收信端A''''_收信/B''''_收信分别和差分输出端A'/参考输出端B'连接。

第二PLC单元的发信端A'''''_发信/B'''''_发信也分别和差分输出端A'/参考输出端B'连接。

第一PLC单元和第二PLC单元之间可以通过有线方式通讯（不限于以太网、光纤、CAN总线、485总线）、通用串行方式（不限于UART、I²C、SPI、I²S）、Homebus、USB、RS232以及各种私有总线通讯方式、以及其他并行通讯方式。

在本申请的一些实施例中，第一PLC单元和第二PLC单元之间通过无线方式（不限于Wifi、光耦合、Bluetooth、Lora、ZigBee、移动网络（3G、4G、5G）、NB、WPAN、RFID）通讯。

参见图5，若各PLC网络之间采用三相四线制交流电供电时，记隔离单元的第一侧为差分输入端A、B端、C端和参考输入端N，第二侧为差分输出端A'、B'、C'和参考输出端N'。

PLC单元的第一收发侧包括收信端A_收信/B_收信/C_收信/N_收信和发信端A_发信/B_发信/C_发信/D_发信。

PLC单元的第一收发侧的收信端A_收信/B_收信/C_收信/N_收信分别和差分输入端A、B端、C端和参考输入端N连接。

PLC单元的第一收发侧的发信端A_发信/B_发信/C_发信/D_发信也分别和差分输入端A、B端、C端和参考输入端N连接。

PLC单元的第二收发侧包括收信端A'_收信/B'_收信/C'_收信/N'_收信和发信端A'_发信/B'_发信/C'_发信/N'_发信。

PLC单元的第二收发侧的收信端A'_收信/B'_收信/C'_收信/N'_收信分别和差分输出端A'、B'、C'和参考输出端N'连接。

PLC单元的第二收发侧的发信端A'_发信/B'_发信/C'_发信/N'_发信也分别和差分输出端A'、B'、C'和参考输出端N'连接。

类似的，PLC单元也可以包括第一PLC单元、第一可控单元、第二PLC单元和第二可控单元，能够保证在隔离用电环境的情况下，能够实现各PLC网络之间的通讯。

据此，可以设计多层级稳定PLC网络。

隔离单元用于将PLC通讯网络局域化，不仅阻断外部噪声和信号的直接传输，而且还阻断PLC网络外部阻抗变化的影响，有助于提高PLC网络的通讯稳定性。

若想实现局域网络间的PLC通讯环境隔离，需要具有以下基本能力的隔离器，允许100Hz以内的交流电通过后压损在1‰以内，相移在2‰以内，对200kHz以上信号电压伏值的衰减能力在80dB以上。

参见图6，以0级PLC网络和1级PLC网络之间的通讯为例进行说明。

在隔离单相供电环境时，隔离单元采用如下设计方案。

差分输入端A和参考输入端B之间连接有前端滤波分支，该前端滤波分支可以为串联的电容、以及电感和/或电阻。

差分输出端A'和参考输出端B'之间连接有后端滤波分支，该后端滤波分支可以为串联的电容、以及电感和/或电阻。

前端滤波分支可以为串联的电容和电感、串联的电容和电阻、或者为串联的电容、电感和电阻。

类似地，后端滤波分支也可以为串联的电容和电感、串联的电容和电阻、或者为串联的电容、电感和电阻。

其中，在前端滤波分支或后端滤波分支含有电阻时，其中的电阻可以为固定值电阻，也可以为可调节电阻。

参见图6，在本申请中，前端滤波分支为依次串联的电容C1、电感l1和电阻R1，后端滤波分支包括依次串联的电容C3、电感l3和电阻R3。

前端滤波分支和后端滤波分支分别采用LCR串联形式，在载波传输能力强的中低频段，感抗抵消容抗，端口阻抗更加稳定，加强次级对载波信号的衰减能力；在载波传输能力差的高频段，端口阻抗呈现频率跟随特性，在保证基本衰减不降低的情况下，有效降低隔离单元带来的插入损耗。

其中电阻R1和电阻R3为固定阻值的电阻。

具有固定阻值的电阻R1和R3承担着隔离单元的主要输入和输出阻抗，为了带来较小的插入损耗和较大的二级信号衰减能力，阻抗推荐选择50～100Ω，以呈现较大阻抗或者标准阻抗。

连接差分输入端A和差分输出端A'的线路上串联有两个电感L1和L3。

连接参考输入端B和参考输出端B'的线路上串联有两个电感L2和L4。

参见图6，连接差分输入端A和差分输出端A'的线路上的电感节点为电感L1和L3之间的节点O1，连接参考输入端B和参考输出端B'的线路上的电感节点为电感L2和L4之间的节点Q2。

在节点O1和节点O2之间连接有滤波分支。

当然，也可以仅在连接差分输入端A和差分输出端A'的线路上串联有两个电感L1和L3，而在连接参考输入端B和参考输出端B'的线路上不设置有电感。

该滤波分支可以为串联的电容和电感、串联的电容和电阻、或者为串联的电容、电感和电阻。

其中在滤波分支含有电阻时，其中的电阻可以为固定值电阻，也可以为可调节电阻。

在本申请中，该滤波分支包括依次串联的电容C2和可调节电阻R2。

电阻R2采用可调电阻，这样在做衰减器使用时无需单独分离载波信号，直接调节强电回路中的可调电阻的阻值即可，实现衰减能力或隔离能力是在一定范围内可调节的。

电阻R2推荐选用可调节电阻，以实现对信号和噪声的可调衰减，在做隔离单元使用时，R2电阻可直接选用阻值非常小的固定电阻，阻值一般选在1Ω以下

根据实际应用场景合理选择满足额定工作电流要求的L1、L2、L3、L4电感类器件，作为承受网络后方负载电流的主要部件，同时也是PLC信号吸附的主要部件。

其中电容C1、C2、C3承载低频的生活用电、工业用电、甚至高压输电的电压；要求对高频信号呈现非常低的电抗，表现阻抗模值一般在1Ω以下；同时对低频信号表现出极大阻抗，以降低漏电流在串联电阻上的有功消耗。

l1和l3选择感量非常微小的电感器件，主要是在中频段实现对电容电抗的抵消，呈现更标准的输入输出阻抗，在高频段呈现较大的电抗，以减小高频时带来的插入损耗。

也可以对隔离单元提供了保护，说明如下。

在本申请中，在隔离单元的最前端设置与前端滤波分支并联的压敏电阻RV1（未示出），且在隔离单元的最后端设置与后端滤波分支并联的压敏电阻RV2（未示出），且在连接差分输入端A和差分输出端A'的线路上的、最靠近前端滤波分支的一个电感L1串联有一个保险丝FU（未示出）。

需要说明的是，（1）可以仅设置如上所述的压敏电阻RV1或压敏电阻RV2；（2）也可以设置在连接参考输入端B和参考输出端B'的线路上的、最靠近前端滤波分支的一个电感L2串联有一个保险丝FU1（未示出）；（3）也可以不设置保险丝FU，而仅设置保险丝FU1；（4）压敏电阻保护和保险丝保护不同时存在。

如上所述这些都在本申请的保护范围之内。

同理地，也可以在连接差分输入端A和差分输出端A'的线路上串联有多于两个电感，连接参考输入端B和参考输出端B'的线路上串联有多于两个电感。

类似地，也可以针对隔离单元进行如上所述的保护。

参见图7，在隔离三相供电环境时，隔离单元的设计如同单相供电环境下的隔离单元。

隔离单元的第一侧包括三个差分输入端（记为A、B和C）和一个参考输入端（记为N）。

隔离单元的第二侧包括三个差分输出端（记为A'、B'和C'）和一个参考输出端（记为N'）。

差分输入端A和参考输入端N之间连接有前端滤波分支，该前端滤波分支可以为串联的电容、以及电感和/或电阻。

差分输入端B和参考输入端N之间连接有前端滤波分支，该前端滤波分支可以为串联的电容、以及电感和/或电阻。

差分输入端C和参考输入端N之间连接有前端滤波分支，该前端滤波分支可以为串联的电容、以及电感和/或电阻。

差分输出端A'和参考输出端N'之间连接有后端滤波分支，该后端滤波分支可以为串联的电容、以及电感和/或电阻。

差分输出端B'和参考输出端N'之间连接有后端滤波分支，该后端滤波分支可以为串联的电容、以及电感和/或电阻。

差分输出端C'和参考输出端N'之间连接有后端滤波分支，该后端滤波分支可以为串联的电容、以及电感和/或电阻。

参见图7，在本申请中，前端滤波分支为依次串联的电容、电阻和电感，后端滤波分支包括依次串联的电容、电阻和电感。

前端滤波分支和后端滤波分支也分别采用LCR串联形式，在载波传输能力强的中低频段，感抗抵消容抗，端口阻抗更加稳定，加强次级对载波信号的衰减能力；在载波传输能力差的高频段，端口阻抗呈现频率跟随特性，在保证基本衰减不降低的情况下，有效降低隔离单元带来的插入损耗。

其中前端滤波分支中的电阻和后段滤波分支中的电阻均为固定阻值的电阻，承担着隔离单元的主要输入和输出阻抗，为了带来较小的插入损耗和较大的二级信号衰减能力，阻抗推荐选择50～100Ω，以呈现较大阻抗或者标准阻抗。

连接差分输入端A和差分输出端A'的线路上串联有两个电感L1和L2。

连接参考输入端B和参考输出端B'的线路上串联有两个电感L3和L4。

连接差分输入端C和差分输出端C'的线路上串联有两个电感L5和L6。

连接差分输入端N和差分输出端N'的线路上串联有两个电感L7和L8。

参见图7，连接差分输入端A和差分输出端A'的线路上的电感节点为电感L1和L2之间的节点O5，连接参考输入端B和参考输出端B'的线路上的电感节点为电感L3和L4之间的节点Q6，连接参考输入端C和参考输出端C'的线路上的电感节点为电感L5和L6之间的节点Q7，连接参考输入端N和参考输出端N'的线路上的电感节点为电感L7和L8之间的节点Q8。

在节点O5和节点O8之间连接有滤波分支，在节点O6和节点O8之间也连接有滤波分支，在节点O7和节点O8之间也连接有滤波分支。

当然，也可以仅在连接差分输入端A/B/C和对应差分输出端A'/B'/C'的线路上分别串联有两个电感，而在连接参考输入端N和参考输出端N'的线路上不设置有电感。

此时，在节点Q5和连接参考输入端N和参考输出端N'的线路连接有如上所述的滤波分支，在节点Q6和连接参考输入端N和参考输出端N'的线路连接有如上所述的滤波分支,在节点Q7和连接参考输入端N和参考输出端N'的线路连接有如上所述的滤波分支。

在本申请中，参见图7，该滤波分支包括依次串联的电容、电阻和电感。

当然，也可以在连接各差分输入端A/B/C和对应差分输出端A'/B'/C'的线路上串联有多于两个电感，连接参考输入端N和参考输出端N'的线路上串联有多于两个电感。

类似地如上对单相供电环境隔离的隔离单元，对隔离三相供电环境的隔离单元也提供了保护，说明如下。

在本申请中，在隔离单元的最前端设置与各前端滤波分支并联的压敏电阻RV1/RV2/RV3，且在隔离单元的最后端设置与各后端滤波分支并联的压敏电阻RV4/RV5/RV6。

当然，也可以在连接差分输入端A和差分输出端A'的线路上的、最靠近对应前端滤波分支的一个电感L1串联有一个保险丝FU1，和/或在连接差分输入端B和差分输出端B'的线路上的、最靠近对应前端滤波分支的一个电感L3串联有一个保险丝FU2，在连接差分输入端C和差分输出端C'的线路上的、最靠近对应前端滤波分支的一个电感L5串联有一个保险丝FU3，和/或在连接参考输入端N和参考输出端N'的线路上的、最靠近对应前端滤波分支的一个电感L5串联有一个保险丝FU4。

需要说明的是，（1）可以仅设置如上所述的任一个压敏电阻RV1/RV2/RV3/RV4/RV5/RV6；（2）也可以仅设置保险丝保护，而不设置压敏电阻保护；（3）同时设置压敏电阻保护和保险丝保护。

如上所述这些都在本申请的保护范围之内。

以上实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对其进行限制；尽管参照前述实施例对本发明进行了详细的说明，对于本领域的普通技术人员来说，依然可以对前述实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换；而这些修改或替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明所要求保护的技术方案的精神和范围。

Claims

1.一种PLC网络的网关设备，其特征在于，包括：

所述第一侧包括至少一个差分输入端和一个参考输入端，在各差分输入端和参考输入端之间连接LCR串联形式的前端滤波分支；

所述第二侧包括对应各差分输入端的至少一个差分输出端和一个参考输出端，在各差分输出端和参考输出端之间连接有LCR串联形式的后端滤波分支；

连接各差分输入端和对应差分输出端的线路上的电感节点分别与连接所述参考输入端和参考输出端的线路上的对应节点之间连接有滤波分支；

2.根据权利要求1所述的PLC网络的网关设备，其特征在于，所述PLC单元包括：

第一PLC单元，其输入端与所述隔离单元的第一侧连接；

第二PLC单元，其输入端与所述隔离单元的第二侧连接；

3.根据权利要求1所述的PLC网络的网关设备，其特征在于，所述PLC单元包括：

4.根据权利要求3所述的PLC网络的网关设备，其特征在于，所述第二PLC单元的第一收发端与所述第一PLC单元的第二收发端无线连接或有线连接。

5.根据权利要求1所述的PLC网络的网关设备，其特征在于，所述隔离单元的第一侧具有一个差分输入端A和一个参考输入端B，第二侧具有一个差分输出端A'和一个参考输出端B'；

在所述差分输入端A和差分输出端A'之间串入至少两个电感；

在所述参考输入端B和参考输出端B'串入至少两个电感；

6.根据权利要求1所述的PLC网络的网关设备，其特征在于，所述隔离单元的第一侧具有差分输入端A、B、C和参考输入端N，第二侧具有差分输出端A'、B'、C'和参考输出端N'；

7.一种PLC组网结构，其特征在于，包括：

多个网关设备，所述网关设备为权利要求1至6中任一项所述的PLC网络的网关设备；

8.根据权利要求7所述的PLC组网结构，其特征在于，所述PLC单元包括：

第一PLC单元，其输入端与所述隔离单元的第一侧连接；

第二PLC单元，其输入端与所述隔离单元的第二侧连接；

9.根据权利要求7所述的PLC组网结构，其特征在于，所述PLC单元包括：