本發(fā)明涉及串行通信系統(tǒng)、光伏設(shè)備以及用于串行通信的方法

背景技術(shù)：

在通過饋電線路的通信中例如存在所謂的電力線系統(tǒng)，所述電力線系統(tǒng)原則上具有參與者的并行接線或布置。這種電力線系統(tǒng)在WO 2011/023526 A1中公開。

還存在如下對參與者進行串行接線的可能性：例如在光伏系統(tǒng)中設(shè)置的那樣。如果想在這種串行系統(tǒng)中通過已存在的布線通信，則存在點到點傳輸或點到多點傳輸，其中，一個發(fā)送器在一個方向上以電流來運行并且另一個發(fā)送器或另一些發(fā)送器在相反的方向上以電壓來運行。因此保證，所有參與者可以用可比的品質(zhì)接收所發(fā)送的信息。如果選擇具有高內(nèi)阻的主設(shè)備(Master)、例如電流源，并且選擇具有低內(nèi)阻的其他參與者、例如電壓源，則兩個參與者、也就是說主設(shè)備和另一參與者可以同時傳輸信息。這種系統(tǒng)例如可以根據(jù)HART通信(Highway Addressable Remote Transducer：可尋址遠程傳感器高速通道)工作。這是用于構(gòu)建工業(yè)現(xiàn)場總線的標準化通信系統(tǒng)。

在光伏或者太陽能技術(shù)的應(yīng)用中，逆變器或變流器作為附加的干擾源參與系統(tǒng)。逆變器主要具有電壓源的特性，因此其表現(xiàn)為低歐姆或低阻抗。因為主設(shè)備使用電流來通信，所以在由主設(shè)備至參與者——即在此PV模塊(光伏模塊)——的通信中逆變器的存在可以被視為次要的。這以主設(shè)備的電流源的相應(yīng)輸送能力為前提，從而主設(shè)備可以饋入電流。

與此不同，在由PV模塊至主設(shè)備的通信中，不能區(qū)分所述模塊的電壓信號與逆變器的電壓信號。即逆變器的輸出信號直接作為經(jīng)疊加的干擾信號出現(xiàn)。因為根據(jù)逆變器的技術(shù)結(jié)構(gòu)，輸出信號出現(xiàn)在所述傳輸?shù)念l率范圍中，所以不能夠濾波來在干擾信號和有用信號之間進行分離，這使得通信變得困難或不可能。

技術(shù)實現(xiàn)要素：

根據(jù)本發(fā)明提出串行通信系統(tǒng)以供使用，所述串行系統(tǒng)具有高阻抗的主設(shè)備單元、低阻抗的至少一個從設(shè)備單元以及低阻抗的干擾源，其中，所述主設(shè)備單元和所述至少一個從設(shè)備單元分別具有一個同步單元，所述同步單元設(shè)置用于對所述從設(shè)備單元與所述主設(shè)備單元之間的通信進行同步。

根據(jù)本發(fā)明的通信系統(tǒng)具有以下優(yōu)點：現(xiàn)在借助所述同步單元將迄今與從設(shè)備單元不可區(qū)分的干擾源從所述通信分離。換言之，在由從設(shè)備至主設(shè)備的通信中抑制干擾源的不與傳輸信號或有用信號同步的干擾信號。這在困難的條件下也能夠?qū)崿F(xiàn)可靠的通信。

顯然，視通信方向或通信模式而定，從設(shè)備單元也可以起主設(shè)備單元的作用。低阻抗的干擾源為了參與通信也可能配備同步單元。

在一種特別的實施方式中設(shè)置，所述同步單元具有能夠調(diào)節(jié)到同步頻率和/或同步相位上的發(fā)送裝置以及接收不同頻率并且探測所述同步頻率和/或所述同步相位的接收裝置。這能夠在由發(fā)送裝置預(yù)給定的頻帶內(nèi)以高的干擾抑制實現(xiàn)可靠的通信。

也可能的是，所述發(fā)送裝置具有頻率生成器和/或所述接收裝置具有同步運行的采樣和保持電路。在此有利的是：為此需要的組件——例如模數(shù)轉(zhuǎn)換器(A/D轉(zhuǎn)換器)通常已存在。因此，在硬件方面的變化微小，這降低成本。代替頻率生成器地，例如也可以使用受控電流源等等。

還可能的是，所述串行通信系統(tǒng)具有在50kHz至300kHz之間的傳輸范圍，尤其在100kHz至150kHz之間的傳輸范圍。該傳輸范圍適合于多個應(yīng)用并且提高系統(tǒng)的多面性。

所述串行通信系統(tǒng)可以具有雙線系統(tǒng)。所述雙線系統(tǒng)是簡單的且成本有利的通信系統(tǒng)，然而這不如同復(fù)雜系統(tǒng)——例如總線系統(tǒng)那樣，這本身不提供用于改善通信的其他可能性。通過本發(fā)明將所述簡單的雙線系統(tǒng)擴展為具有高的干擾抑制的系統(tǒng)。

根據(jù)本發(fā)明的一種優(yōu)選的實施方式設(shè)置，所述主設(shè)備單元具有電流源，所述電流源設(shè)置用于將電流饋入到所述通信系統(tǒng)中。通過從設(shè)備單元作為電壓源運行，有利地能夠?qū)崿F(xiàn)半雙工運行和全雙工運行。所述電流可以是交流電，而所述電壓源可以是直流電壓源，從而所述交流電疊加到從設(shè)備單元的直流信號上。

根據(jù)本發(fā)明提出一種光伏設(shè)備以供使用，其具有串行通信系統(tǒng)的低阻抗的逆變器、低阻抗的至少一個光伏模塊以及高阻抗的主設(shè)備單元，其中，所述逆變器、所述至少一個光伏模塊以及所述主設(shè)備單元串行接線，其中，所述主設(shè)備單元和所述至少一個光伏模塊分別具有一個同步單元，所述同步單元設(shè)置用于對所述光伏模塊與所述主設(shè)備單元之間的通信進行同步。如之前描述的同樣的優(yōu)點和改型適用。本發(fā)明特別適合于光伏設(shè)備，因為所述逆變器是迄今還沒抑制的干擾發(fā)送器。

在一種特別的實施方式中設(shè)置：所述同步單元具有能夠調(diào)節(jié)到同步頻率上的發(fā)送裝置以及接收不同頻率并且探測所述同步頻率的接收裝置。附加地或替代地，也可以同步到所述發(fā)送裝置的相位上。這能夠在通過發(fā)送裝置預(yù)給定的頻帶內(nèi)以高的干擾抑制實現(xiàn)可靠的通信。有利地，可以選擇對于在PV設(shè)備中的通信普遍的頻帶。

根據(jù)本發(fā)明的用于在高阻抗的主設(shè)備單元、低阻抗的至少一個從設(shè)備單元以及低阻抗的干擾源之間的串行通信的方法，所述方法原則上包括以下步驟：

通過所述主設(shè)備單元發(fā)送具有同步頻率和/或同步相位的同步信號；

通過從設(shè)備單元接收所述同步信號并且探測所述同步頻率和/或同步相位；并且

通過所述從設(shè)備單元以所述同步頻率和/或同步相位發(fā)送信號。

如之前描述的同樣的優(yōu)點和修改適用。上述通信由主設(shè)備單元以如下方式來控制：所述主設(shè)備單元預(yù)給定所述同步頻率和/或同步相位。

有利地設(shè)置，所述主設(shè)備單元饋入電流，而所述從設(shè)備單元輸出電壓。這允許半雙工運行和全雙工運行。

附圖說明

根據(jù)附圖和以下描述更詳細地闡述本發(fā)明的實施例。附圖示出：

圖1示出串行通信系統(tǒng)的示意圖；

圖2示出串行通信系統(tǒng)的同步單元的示意圖；以及

圖3示出所述同步單元的梳狀濾波器特性。

具體實施方式

圖1以示例性示圖示出具有串行通信系統(tǒng)2的光伏設(shè)備1。PV設(shè)備1包括一個逆變器3和多個PV模塊4。逆變器3和模塊4通過雙線系統(tǒng)5或雙極線路互相串行連接或接線。串行通信系統(tǒng)2的主設(shè)備6同樣串行地接線在雙線系統(tǒng)5中。主設(shè)備6可以構(gòu)造為獨立單元或集成在逆變器3中。

至少在圖1中示出的部件逆變器3、PV模塊4和雙線系統(tǒng)5不僅是PV設(shè)備1的一部分，而且是串行通信系統(tǒng)2的一部分。這些單元在一定程度上起雙重作用，因為在所述元件之間的通信通過設(shè)計用于能量運輸?shù)碾p線系統(tǒng)5實現(xiàn)。

模塊4例如可以布置在PV設(shè)備1的一個支路(String)中，從而逆變器3可以是支路逆變器。逆變器3對于主設(shè)備6與模塊4之間的通信而言是低阻抗干擾源，所述低阻抗干擾源從主設(shè)備6角度表現(xiàn)如模塊4那樣。

主設(shè)備6包含電流源7并且相應(yīng)地具有高內(nèi)阻或者是高阻抗的。主設(shè)備6還包括同步單元8，借助所述同步單元可以進行通信系統(tǒng)2中的同步或者更確切地說可以通過雙線系統(tǒng)5同步。模塊4中的每一個同樣包含同步單元8以及電壓源9。因此，模塊4具有小的內(nèi)阻。主設(shè)備6和作為從設(shè)備運行的模塊4可以同時傳輸信息。因此，不僅能夠?qū)崿F(xiàn)串行通信系統(tǒng)2的半雙工運行，而且能夠?qū)崿F(xiàn)串行通信系統(tǒng)2的全雙工運行。這通過以下方式來實現(xiàn)：模塊4借助其電壓源9——在所述電壓源上分別存在電壓U_M——在與主設(shè)備6的信息相反的方向上發(fā)送信息，所述主設(shè)備的電流源7饋入電流I。

如在圖2中所示，同步單元8包含發(fā)送裝置10例如頻率生成器，所述頻率生成器用于產(chǎn)生同步信號以及其他信號，例如到模塊4中的一個、多個或全部上的尋址。借助頻率生成器10調(diào)節(jié)，電流源7以什么頻率將電流饋入到通信系統(tǒng)2或者雙線系統(tǒng)5中。代替頻率生成器地，也可以使用受控電流源或相似的裝置。例如可以以125kHz的頻率饋入電流I。替代地也可以使用移頻鍵控方法(FSK，F(xiàn)requenz Shift Keying)。那么，例如可以使用110kHz和130kHz的頻率。

每個同步單元8還包括接收裝置11例如同步整流器11，所述同步整流器例如具有同步運行的采樣和保持電路。同步整流器11設(shè)置用于接收通過頻率生成器10預(yù)給定的同步頻率。此外，同步整流器11探測所述同步頻率，以便為了下一次傳輸而以所述同步頻率將發(fā)送裝置10調(diào)節(jié)到所述同步頻率上。

因此，例如主設(shè)備6將具有同步頻率和/或同步相位的同步信號發(fā)送到網(wǎng)絡(luò)2中，例如借助到確定的模塊4上的尋址和信號請求。模塊4的接收裝置11接收所述信號，探測并且保持或存儲所述同步頻率或同步相位，以便然后自己以所述同步頻率或所述同步相位將信號或消息傳遞到所述網(wǎng)絡(luò)中，所述信號或消息然后由主設(shè)備6接收。

在圖3中示出同步整流器的或者換言之相位選擇性整流器的相應(yīng)梳狀濾波器特性。在圖3的圖表中，相對于接收頻率除以發(fā)送頻率的商來繪出電壓。如由所述圖表可識別的那樣，通過所述同步運行能夠?qū)崿F(xiàn)高的干擾抑制。所述信號的經(jīng)同步的峰值明顯地可識別。在此，這種同步整流器可以有利地被用作非常窄帶的濾波器。

濾波品質(zhì)可以附加地通過經(jīng)匹配的采樣和保持時間——即用于采樣和保持的時間——來優(yōu)化。真實的通信頻帶根據(jù)圖3例如在0.5至1.5之間變化。在所述通信頻帶之外的干擾能夠簡單地通過傳統(tǒng)的方式來濾除，從而可以獨立于干擾源3地或者不受干擾源3干擾地實現(xiàn)通信。