CN113676223A - 电力线载波通信系统及空调系统 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种电力线载波通信系统及空调系统，所述电力线载波通信系统包括至少两条输出不同相位电信号的电力线，还包括至少一个连接任意两条电力线的带通滤波电路，所述带通滤波电路导通使与之连接的两条电力线通信。与现有技术相比，本发明通过在不同相的电力线之间增加了一个带通滤波电路，使得接入不同相的负载设备和控制器在不同相接入点处形成一个回路，减短了电力线载波通信距离。

Description

电力线载波通信系统及空调系统

技术领域

本发明涉及空调领域，特别是一种电力线载波通信系统及空调系统。

背景技术

大部分用电器都是单相供电，并在一定范围内接入同一相电力线中，为降低每相电力线的负担或满足多相用电器的使用，会使某一区域存在多相电力线接入的情况，每条电力线对应不同的通道，但不同通道之间的电力线上的载波信号不能连通，当需要实现各相电力线上连接的负载与控制器之间信号传输时，需要额外接线实现负载和控制器间的信号传输，增加了线路成本和复杂程度。

专利号为CN112564739A的专利公开了一种电力线载波通信系统，其中利用直流电力线载波通信技术实现信息柜之间建立连接、调配供电，但是这种技术应用于直流电力线中，不存在多通道相位传输，同时也不能应用于设备之间无直流供电的场景。

专利号为CN112383325A的专利提供了一种电力线载波耦合单元、电力线应用终端以及应用系统，此方法提供了一种多通道耦合的电力线载波耦合单元，能提高利用电力线通信的通信对象之间通信成功率。

但上述两个专利并不能很好的解决现有技术中存在的问题，同样需要额外接线实现信号传输。

因此，如何设计一种电力线载波通信系统及空调系统，能实现多相电力线之间的通信，是业界亟待解决的问题。

发明内容

针对现有技术中，多相电力线之间不能通信的问题，本发明提出了一种电力线载波通信系统及空调系统。

本发明的技术方案为，提出了一种电力线载波通信系统，包括至少两条输出不同相位电信号的电力线，还包括至少一个连接任意两条电力线的带通滤波电路，所述带通滤波电路导通使与之连接的两条电力线通信。

进一步，所述电力线载波通信系统连接有至少一个组网，每个所述组网均包括至少一个负载、一个控制器和所述带通滤波电路，所述负载、控制器连接于任意一条电力线与零线之间。

进一步，当所述带通滤波电路导通时，与所述带通滤波电路连接的两条电力线连通，并使与其连接的负载和控制器通过所述带通滤波电路通信。

进一步，所述带通滤波电路在载波信号频率范围内的阻抗低于载波信号频率范围外的阻抗。

进一步，所述组网设置有至少两个，所述电力线载波通信系统还包括连接于不同组网之间的隔离装置，所述隔离装置滤除高频干扰和与之连接的组网之间传输的载波信号。

进一步，所述隔离装置包括多个高通滤波电路，且所述高通滤波电路的数目与所述电力线的数目相同，并使每条所述电力线均连接有一个高通滤波电路。

进一步，还包括设于每个所述组网中的电源模块，所述电源模块给所述控制器与负载中的载波模块供电，所述控制器与所述载波模块通过URAT通信。

进一步，还包括设于所述电源模块输入端的隔离电路。

本发明还提出了一种空调系统，所述空调系统采用上述电力线载波通信系统。

与现有技术相比，本发明至少具有如下有益效果：

1、在同一组网内，各负载和控制器之间可以通过带通滤波电路实现通信，大大缩短了不同相之间信号的传输距离，提升了通信的可靠性。

2、在各组网之间增加了隔离装置，能滤除不同组网上的载波通讯信号和高频信号，减少不同区域之间载波信号和高频信号的干扰。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单的介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅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性的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1为电力线载波通信系统的连接图；

图2为控制器与负载连接的基本机构图；

图3为隔离装置的结构图。

具体实施方式

为了使本发明所要解决的技术问题、技术方案及有益效果更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本发明进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。

由此，本说明书中所指出的一个特征将用于说明本发明的一个实施方式的其中一个特征，而不是暗示本发明的每个实施方式必须具有所说明的特征。此外，应当注意的是本说明书描述了许多特征。尽管某些特征可以组合在一起以示出可能的系统设计，但是这些特征也可用于其他的未明确说明的组合。由此，除非另有说明，所说明的组合并非旨在限制。

下面结合附图以及实施例对本发明的原理及结构进行详细说明。

大部分用电器都是单相供电，并一定范围内接入同一相电力线中，但有些区域为降低每相电力线的负担或满足多相用电器的使用，会使某一区域存在多相电力线接入的情况，每条电力线分别对应不同的通道，不同通道之间的电力线载波信号无法传输，为解决上述问题，本发明的思路在于，在不同相电力线之间增设一个带通滤波电路，使载波信号通过带通滤波电路传输，从而达到减短传输距离的目的，提高传输的稳定性。

本发明提出的电力线载波通信系统包括至少两条输出不同相位电信号的电力线，以及至少一个连接任意两条电力线的带通滤波电路，通过控制带通滤波电路的通断，实现与之连接的两条电力线之间的通信。

具体的，本发明中电力线载波通信系统连接有至少一个组网，每个组网均包括至少一个负载、一个控制器和带通滤波电路，其负载、控制器连接在任意一条电力线和零线之间，当需要实现控制器对负载控制时，只需要控制器发送控制命令耦合到电力线中，再通过带通滤波电路导通，负载即可通过带通滤波电路与控制器进行通信。相较于RS-485等利用特定通讯线的通讯方式，本发明的设置方式，大大的节省了在通讯网络架设的成本和减少控制器、负载之间的通信距离，提高了信号传输的稳定性。

下面针对三相电网下的通信进行说明，请参见图1，本发明提出的电力线载波通信系统包括有组网1和组网2（图1中的网1和网2），其组网1和组网2既可以为同一供电系统供电，也可以为不同的供电系统供电。具体的，每个组网中均包括有至少一个带通滤波电路、一个控制器和负载，如组网1中，A、B、C分别为三相电的三个电力线，其分别输出A相电、B相电和C相电，1、2、3为3个带通滤波电路，a、b、c为连接在组网1中的三个负载，p为控制器。从图1中可以看出，带通滤波电路1分别连接在A相电力线和B相电力线之间、带通滤波电路2分别连接在A相电力线和C相电力线之间、带通滤波电路3分别连接在B相电力线和C相电力线之间，其负载a连接在零线与A相电力线之间、负载b连接在零线与B相电力线之间、负载c连接在零线与C相电力线之间，当带通滤波电路1导通时，控制器p可以将控制命令耦合在A相，并通过带通滤波电路1将控制命令传输到B相上的负载b，从而实现控制器p和负载b的通信；进一步的，当需要实现负载a和负载c的通信时，只用导通带通滤波电路2即可，当需要实现负载b和负载c的通信时，只用导通带通滤波电路3即可，当需要实现负载a、负载b和负载c之间的通信时，可以通过同时导通带通滤波电路1、带通滤波电路2和带通滤波电路3实现。

其中，控制器可以耦合于任意一相电力线与零线之间，能够通过与之连接的电力线将控制指令传输到负载，并通过带通滤波器传输给其他电力线上的负载，从而使各负载均接收到控制指令。

需要说明的是，虽然各相电力线之间的信号传输需要通过带通滤波器，但带通滤波器并不受控制器p或控制器q的控制，其根据自身的特性将处于频率范围内的带通信号传输到另一相，其只作为不同相之间信号连通的工具，为保证信号的实时传输，本发明中需要维持带通滤波电路的持续工作。

其中，4、5、6为组网2中的带通滤波电路，d、e、f为组网2中的负载，q为组网2中的控制器，其工作原理与组网1相同，在此不再赘述。

进一步的，在本发明中，带通滤波电路对于载波信号频率范围内的信号呈小阻抗、载波信号频率范围外的信号呈大阻抗，以此可以实现载波信号在各通道之间的信号传输，并隔离处于信号频率范围之外的信号。其中，载波信号为以某一中心频率调制的模拟信号，其带宽的大小与通信速率成正比。

在本发明其他实施例中，还可以在每个组网中设置有1个控制电路，用于控制带通滤波电路的工作状态，使其根据实际需要导通相应的带通滤波电路即可。如当图1电路中只需要实现A相和B相之间的通信时，通过控制电路控制带通滤波电路1持续导通即可，将带通滤波电路2和带通滤波电路3关闭，可以在一定程度上节省用电。

进一步，本发明中，组网设置有至少两个，电力线载波通信系统还包括连接在不同组网之间的隔离装置，其隔离装置用于滤除高频干扰和与之连接的组网之间传输的载波信号。

请参见图3，隔离装置装在独立组网的电力线端口，其相当于一个高通滤波电路，其能够将高频干扰和另一个独立组网的载波信号通过组网隔离装置导向地面，从而提高独立组网的可靠性。具体的，隔离装置有三种类型，其一是手工可调参数的高通滤波器，其二是有自检测系统控制的高通滤波器，通过实时检测信道环境噪声频率来滤除干扰，其三是固定参数设计低成本的高通滤波器，本领域技术人员可以根据实际需要对隔离装置进行设置。其中，两个独立的组网之间还可以通过另外的传输途径进行信号传输，如GPRS、wifi、蓝牙等。

具体的，隔离装置中高通滤波器的数目与电力线的数目相同，使每条电力线均连接有一个高通滤波电路，从而实现对每条电力线之间的噪声频率来滤除干扰，进一步提高独立组网的可靠性。

进一步，请参见图2，还包括设于每个组网中的电源模块，电源模块给控制器与负载中的载波模块供电，控制器与载波模块通过URAT通信。具体的，控制器为MCU及其他外围设备，载波模块将MCU传过来的输出进行调制后再耦合到电力线中，电源模块中一般会有开关电源，其开关电源的频率有可能会对耦合到电力线中的载波信号造成影响，为解决上述问题，本发明中，在电源模块的输入端还设有隔离电路，从而避免开关电源频率对载波信号造成的影响。

其中，常规的控制器正常供电是用电力线将交流电(AC220v)整流滤波降压输出直流电压给控制器供电，载波模块正常工作也是需要直流电压进行供电，所以这里的电源给控制器和载波模块同时供电保证正常工作，载波模块内部集成的耦合电路(将源MCU发给目的MCU的控制信号先发送给载波模块(控制器到风机盘管的控制命令)，载波模块再将这些控制信号耦合到AC220V交流电上即AC_N、AV_L)将TTL电平转换成电力线上。载波模块自身有单独的MCU所以载波模块和控制器(MCU+外围电路)之间可通过UART进行数据交换，当然载波模块的MCU有其他的接口(I2C、CAN等)也可以采用这些接口进行通讯，控制器和模块之间距离比较远也可以采用RS485进行通讯。

本发明还提出了一种空调系统，所述空调系统采用上述电力线载波通信系统。由于本申请中电力线载波通讯系统应用于空调方面，对比于如今的RS-485通讯，在通讯网络架设方面基于完善的电力线网络有利于成本的降低，包括材料、安装、维护等成本。在通信速率方面能满足商用控制器通讯需求，载波模组的小型化设计还可以集成到产品中，大大增加用户的体验感。更稳定、高速的载波宽带模组对于更大规模的产品应用服务能提供硬件支持，可以作为替换RS-485的手段。

与现有技术相比，本发明通过带通滤波电路的设置，实现了各相电力线上负载的通信，大大缩短了不同相之间的传输距离，提升了通信的可靠性。同时，通过设置隔离装置，还能将高频干扰和另一个独立组网的载波信号通过组网隔离装置导向地面，从而提高独立组网的可靠性。

上述实施例仅用于说明本发明的具体实施方式。应当指出的是，对于本领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明构思的前提下，还可以作出若干变形和变化，这些变形和变化都应属于本发明的保护范围。

Claims (9)

1.电力线载波通信系统，包括至少两条输出不同相位电信号的电力线，其特征在于，还包括至少一个连接任意两条电力线的带通滤波电路，所述带通滤波电路导通使与之连接的两条电力线通信。

2.根据权利要求1所述的电力线载波通信系统，其特征在于，所述电力线载波通信系统连接有至少一个组网，每个所述组网均包括至少一个负载、一个控制器和所述带通滤波电路，所述负载、控制器连接于任意一条电力线与零线之间。

3.根据权利要求2所述的电力线载波通信系统，其特征在于，当所述带通滤波电路导通时，与所述带通滤波电路连接的两条电力线连通，并使与其连接的负载和控制器通过所述带通滤波电路通信。

4.根据权利要求1所述的电力线载波通信系统，其特征在于，所述带通滤波电路在载波信号频率范围内的阻抗低于载波信号频率范围外的阻抗。

5.根据权利要求2所述的电力线载波通信系统，其特征在于，所述组网设置有至少两个，所述电力线载波通信系统还包括连接于不同组网之间的隔离装置，所述隔离装置滤除高频干扰和与之连接的组网之间传输的载波信号。

6.根据权利要求5所述的电力线载波通信系统，其特征在于，所述隔离装置包括多个高通滤波电路，且所述高通滤波电路的数目与所述电力线的数目相同，并使每条所述电力线均连接有一个高通滤波电路。

7.根据权利要求2所述的电力线载波通信系统，其特征在于，还包括设于每个所述组网中的电源模块，所述电源模块给所述控制器与负载中的载波模块供电，所述控制器与所述载波模块通过URAT通信。

8.根据权利要求7所述的电力线载波通信系统，其特征在于，还包括设于所述电源模块输入端的隔离电路。

9.空调系统，其特征在于，所述空调系统采用如权利要求1至8任意一项权利要求所述的电力线载波通信系统。

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