一種載波通信電流環信號耦合裝置的制作方法

本發明屬于數據通信設備技術領域，尤其涉及一種載波通信電流環信號耦合裝置。

背景技術：

太陽能光伏發電技術是利用光生伏打效應原理制成的太陽能電池并將太陽能轉化為電能的發電技術，該技術具有不消耗化石燃料，電能就地產生不需長距離輸送、無環境污染、可靠性高、壽命長、安全性能好、適合分散供電、擴充能量方便等優點。隨著節能減排的要求，光伏發電技術的應用越來越廣泛。光伏發電效率與太陽能電池組件的工作狀態密切相關，因此組件級工況監測成為提高光伏電站發電效率、降低運行成本、提高系統可靠性及壽命的關鍵技術之一。

目前光伏組件陣列監測系統的通信方式傳統上以RS485傳輸為主，但利用RS485傳輸的方式需要專用的信號傳輸線，當一個光伏電站有成千上萬個光伏組件時，系統的布線及維護將變得非常困難，運行可靠性也會大大下降。

電力線載波通信技術利用通信載波頻率和電力頻率相差很大，可由選頻放大電路區分的特點，在一對電力線上同時傳輸電力和載波通信信號，省去了專用的信號傳輸線。這種技術在工頻電網上已有成熟的應用。但工頻電網上的用電器是并聯連接的，因而載波通信裝置也是以并聯方式進行通信信號耦合的。光伏發電電站中，為提高匯流輸出電壓，各個光伏組件是串聯連接的，沒有公共地，因此并聯耦合的載波通信技術無法直接應用。

電流環通信技術是串聯通信，通常是一對一通信結構，利用電流環串行通信的最大的優點是低阻抗傳輸線對電氣噪聲不敏感，抗干擾性能較好。但光伏 組件串聯環路上有多個單元的數據需要傳輸，屬于一對多結構。這就需要一種耦合裝置能夠方便地搭建一對多的載波通信電流環，要求發送狀態時效率較，盡可能提高信噪比；接收狀態時內阻較低，以保證信號不會過多衰減。

技術實現要素：

本發明的目的就在于為了解決上述問題而提供一種載波通信電流環信號耦合裝置。

本發明通過以下技術方案來實現上述目的：

本發明包括電感(1)、電容(2)、狀態開關(3)，上述三者通過導線串聯連接成環形，電感(1)通過耦合磁芯(4)與電力主回路(5)構成高頻載波通道；電感(1)與電容(2)的節點處連接載波調制輸出部分(6)；電容(2)與狀態開關(3)的節點處連接選頻放大解調部分(7)；狀態開關(3)與通信終端的控制信號(8)相連接。

作為改進，電感(1)、電容(2)選擇在通信載波頻率附近諧振；耦合磁芯(4)必須帶有氣隙，以防止直流電力電流使之進入磁飽和狀態。

作為改進，狀態開關(3)受通信終端的控制信號(8)控制，當裝置處于通訊發送狀態時，狀態開關(3)在控制信號(8)作用下閉合，載波調制輸出部分(6)的負載為電感(1)和電容(2)組成的并聯諧振回路，因而獲得高的驅動放大增益；通過耦合磁芯(4)將電感(1)中的Q倍諧振電流饋入電力主回路(5)，這使得主回路中信噪比大幅度增大，當裝置處于通訊接收狀態時，載波調制輸出部分(6)轉為開漏斷開，電力主回路(5)中的通訊載波信號通過耦合磁芯(4)激勵電感(1)；狀態開關(3)在控制信號(8)作用下斷開，電感(1)和電容(2)組成串聯諧振回路，將信號電流增益Q倍送入選頻放大解調部分(7)的輸入端，既可以提高接收信噪比，又大大減輕了本單元的環路 內阻，使傳輸信號衰減大幅度減小，從而整個通訊環路的負載能力得到增強。

本發明的有益效果在于：

本發明是一種載波通信電流環信號耦合裝置，與現有技術相比，本發明相較于傳統的RS-485通信方式，省去了必須的兩條專用信號線進行數據的傳輸，從而減少了安裝、維護的復雜性，提高了系統可靠性，也節約了成本；相較于傳統的電力線載波通信方式，將并聯電壓通信耦合改造成串聯電流環通信耦合，使光伏發電的電力主回路載波通信成為可能；利用并聯諧振、串聯諧振提高發送效率和接收靈敏度使抗干擾能力大幅度增強；利用變壓器原理進行阻抗變換減輕環路負載使可檢測環路中光伏組件單元數量大大增多等優點。

附圖說明

圖1是本發明光伏組件陣列工況監測系統的載波通信電流環信號耦合裝置的結構示意圖；

圖2是本發明光伏組件陣列工況監測系統的載波通信電流環信號耦合裝置的應用環境的結構示意圖。

圖中，1電感,2電容,3狀態開關，4耦合磁芯，5電力主回路，6載波調制輸出部分，7選頻放大解調部分，8通信終端的控制信號，9匯流排正極，10匯流排負極，11光伏組件，12數據采集終端，13載波通信電流環信號耦合裝置，14匯流排數據集中器。

具體實施方式

下面結合附圖對本發明作進一步說明：

如圖1所示：本發明包括電感(1)、電容(2)、狀態開關(3)，上述三者通過導線串聯連接成環形，電感(1)通過耦合磁芯(4)與電力主回路(5)構成高頻載波通道；電感(1)與電容(2)的節點處連接載波調制輸出部分(6)； 電容(2)與狀態開關(3)的節點處連接選頻放大解調部分(7)；狀態開關(3)與通信終端的控制信號(8)相連接。

作為改進，電感(1)、電容(2)選擇在通信載波頻率附近諧振；耦合磁芯(4)必須帶有氣隙，以防止直流電力電流使之進入磁飽和狀態。

如圖2所示：狀態開關(3)受通信終端的控制信號(8)控制，當裝置處于通訊發送狀態時，狀態開關(3)在控制信號(8)作用下閉合，載波調制輸出部分(6)的負載為電感(1)和電容(2)組成的并聯諧振回路，因而獲得高的驅動放大增益；通過耦合磁芯(4)將電感(1)中的Q倍諧振電流饋入電力主回路(5)，這使得主回路中信噪比大幅度增大，當裝置處于通訊接收狀態時，載波調制輸出部分(6)轉為開漏斷開，電力主回路(5)中的通訊載波信號通過耦合磁芯(4)激勵電感(1)；狀態開關(3)在控制信號(8)作用下斷開，電感(1)和電容(2)組成串聯諧振回路，將信號電流增益Q倍送入選頻放大解調部分(7)的輸入端，既可以提高接收信噪比，又大大減輕了本單元的環路內阻，使傳輸信號衰減大幅度減小，從而整個通訊環路的負載能力得到增強。

實施例一

本發明的電路參數如下：載波中心頻率421KHz；主回路L1為單匝穿心絕緣導線；耦合磁芯的磁隙0.5mm；電感L2為1mH，用直徑0.1mm聚酯漆包線亂繞1000匝；電容C1為聚酯薄膜電容器，容量0.15μf；狀態開關T1選用開關三極管3DK8，基極限流電阻R1選用1KΩ0.1W5％金屬膜電阻。

本發明的工作過程如下：當裝置處于通訊發送狀態時，控制信號為高電平，T1導通，載波調制輸出部分的負載為電感L2和電容C1組成的并聯諧振回路，因而獲得高的驅動放大增益，電感L1中的Q倍諧振電流通過耦合磁芯饋入電力主回路L1，使得主回路中信噪比大幅度增大；當裝置處于通訊接收狀態時，載 波調制輸出部分轉為開漏與諧振回路斷開，電力主回路L1中的通訊載波信號通過耦合磁芯激勵電感L2，同時控制信號為低電平，使T1工作在截止區等效為開路，電感L2和電容C1組成串聯諧振回路，將信號電流增益Q倍送入選頻放大解調部分的輸入端，既可以提高接收信噪比，又大大減小了本單元的等效環路內阻，使傳輸信號衰減大幅度減小，從而整個通訊環路的負載能力得到增強。由于有磁隙的存在，光伏組件產生的直流電流不會使耦合磁芯飽和。

以上顯示和描述了本發明的基本原理和主要特征及本發明的優點。本行業的技術人員應該了解，本發明不受上述實施例的限制，上述實施例和說明書中描述的只是說明本發明的原理，在不脫離本發明精神和范圍的前提下，本發明還會有各種變化和改進，這些變化和改進都落入要求保護的本發明范圍內。本發明要求保護范圍由所附的權利要求書及其等效物界定。