Sistema para acoplar un dispositivo de comunicación de líneas de energía a una red de líneas de energía.

Circuito de acoplamiento (100) para acoplar un dispositivo de comunicación de líneas de energía a una red de líneas de energía,

que comprende:

un primer puerto de red (108), acoplado entre una línea de fase de red y una primera línea de red (120);

un segundo puerto de red (110), acoplado entre una línea neutra de red y una segunda línea de red (122);

un tercer puerto de red (112), acoplado entre una línea a tierra de red y una tercera línea de red (124);

un primer puerto de módem diferencial (101A), que comprende un primer terminal (102) y un segundo terminal (104); un segundo puerto de módem diferencial (101B), que comprende un tercer terminal (105) y un cuarto terminal (106);

un primer transformador (126), que comprende un primer bobinado lateral de red (132) y un primer bobinado lateral de módem (130), cada uno de dicho primer bobinado lateral de red y dicho primer bobinado lateral de módem respectivamente comprenden dos terminales, dicho primer terminal y dicho segundo terminal de dicho primer puerto de módem diferencial se acopla respectivamente con dichos dos terminales de dicho primer bobinado lateral de módem, dicha primera línea de red y dicha segunda línea de red que se extienden desde dicho primer puerto de red y desde dicho segundo puerto de red respectivamente hasta dichos dos terminales de dicho primer bobinado lateral de red;

un segundo transformador (128), que comprende un segundo bobinado lateral de red (136) y un segundo bobinado lateral de módem (134), cada uno de dicho segundo bobinado lateral de red y dicho segundo bobinado lateral de módem respectivamente comprenden dos terminales, dicho tercer terminal y dicho cuarto terminal de dicho segundo puerto de módem diferencial se acoplan respectivamente con dichos dos terminales de dicho segundo bobinado lateral de módem, dicha tercera línea de red que se extiende desde dicho tercer puerto de red hasta un primer terminal (142) de dicho segundo bobinado lateral de red; una toma central (138), que se extiende desde un punto medio de dicho primer bobinado lateral de red hasta un segundo terminal (144) de dicho segundo bobinado lateral de red; y por lo menos dos capacitores (140A, 140B, 140C), acoplados entre por lo menos cualquiera de dos de:

dicho punto medio de dicho primer bobinado lateral de red y dicho segundo terminal de dicho segundo bobinado lateral de red;

uno primero de dichos dos terminales de dicho primer bobinado lateral de red y dicho primer puerto de red y uno segundo de dichos dos terminales de dicho primer bobinado lateral de red y dicho segundo puerto de red.

Sistema para acoplar un dispositivo de comunicación de líneas de energía a una red de líneas de energía Campo de la técnica descrita En general, la técnica descrita se relaciona con comunicación de líneas de energía, y con métodos y sistemas para acoplar de forma inductiva un módem de comunicación de líneas de energía a una red de líneas de energía de tal manera que se equilibra la interfaz de fase neutra de la red de líneas de energía, en particular.

Antecedentes de la técnica descrita La comunicación de líneas de energía (en adelante abreviada PLC por sus siglas en inglés) se refiere a sistemas que permiten que se transfieran datos a través de cables eléctricos. La PLC también se conoce en la técnica como una línea de abonado digital de línea de energía, un portador de línea de energía, comunicación de red principal, telecomunicaciones de línea de energía y red de líneas de energía. Los cables eléctricos también se pueden denominar como cables de energía, líneas de energía, líneas de energía eléctrica, alambres eléctricos, cables eléctricos y similares. Estos términos se utilizan aquí de forma intercambiable y representan el cableado utilizado para transferir electricidad desde un proveedor de electricidad, como una compañía de electricidad (por ejemplo, Pacific Gas & Electric, Florida Power & Light, etc.) o un generador de electricidad (por ejemplo, un convertidor de energía eólica) , hasta una residencia, así como los cables utilizados en una residencia para transferir electricidad a diversos zócalos de pared, tomacorrientes, enchufes de pared y puntos de energía en la residencia.

La PLC permite diversos dispositivos eléctricos, tales como computadoras, impresoras, televisores y otros aparatos eléctricos en una residencia, que se van a acoplar entre sí como una red sin necesidad de que se agreguen nuevos cables a la residencia. Una residencia se puede referir a una casa privada, un edificio de apartamentos, un edificio de oficinas u otras estructuras donde viven las personas que reciben electricidad. En efecto, el cableado eléctrico forma la estructura principal de una red de líneas de energía o una red de PLC. Cada dispositivo eléctrico para ser acoplado en la red requiere un dispositivo de comunicación separado para permitir que transfiera datos a través del cableado eléctrico. Dicho dispositivo de comunicación se denomina usualmente como un módem, y comúnmente se denomina en la técnica como un módem de línea de energía. Dichos módems usualmente transfieren datos en un rango de alta frecuencia, tal como del orden de megahertzios o más. Los sistemas y métodos de PLC son conocidos en la técnica.

Tradicionalmente, se diseñan las líneas eléctricas y sus redes asociadas para proporcionar energía eléctrica y no para propósitos de comunicación y por lo tanto no se diseñan para proporcionar un medio óptimo para transferencia de datos. Las redes de líneas de energía sufren de altos niveles de ruido, que distorsionan e interfieren las señales de comunicación. El ruido en las redes PLC se puede definir como cualquier señal de voltaje indeseable que viaja a lo largo de la red de líneas de energía y que se podría recibir como una señal de comunicación en uno de los módems de línea de energía acoplado con la red. Las fuentes de ruido comunes son diversos dispositivos domésticos acoplados a la red de líneas de energía.

Ahora se hace referencia a la Figura 1A, que es una ilustración esquemática de un sistema de la técnica anterior, en general denominado 10, para acoplar un dispositivo de comunicación PLC a una red de PLC en una residencia. Con referencia a la Figura 1A, el sistema de acoplamiento 10 incluye un dispositivo de PLC 12 y un transformador 14. El dispositivo de PLC 12 puede ser un módem de PLC. EL transformador 14 acopla de forma inductiva el dispositivo de PLC 12 a la red de PLC (no mostrada) . En particular una línea de primer módem 16 y una línea de segundo módem 18 se acoplan con un primer bobinado (no referenciado) del transformador 14. La línea de fase de red 20 y la línea neutra de red 22 se acoplan con un segundo bobinado (no referenciado) del transformador 14. La línea de fase de red 20 se refiere a la línea de fase (o línea activa) en la residencia, mientras que la línea neutra de red 22 se refiere a la línea neutra en la residencia. Juntas, la línea de fase de red 20 y la línea neutra de red 22 definen una interfaz de fase neutra de red (aquí abreviada PN por sus siglas en inglés) (no referenciada) . La línea de primer módem 16 y la línea del segundo módem 18 definen una interfaz PN de módem (no referenciada) , que se acopla de forma inductiva con la interfaz PN de red a través del transformador 14.

El ruido en las redes PLC se puede clasificar en dos categorías principales, ruido de modo común (aquí abreviado CM por sus siglas en inglés) ruido de modo diferencial (aquí abreviado DM por sus siglas en inglés) . El ruido CM es una señal que hace referencia al conductor a tierra en una red de PLC y que se inyecta simultáneamente con la misma polaridad a dos líneas diferentes en una red de PLC. Por lo tanto, el ruido CM puede afectar dos o más elementos de una red de PLC en una forma similar. El ruido DM es una señal que se inyecta de forma simultánea con polaridades opuestas a dos líneas diferentes en una red de PLC. En la técnica se conocen modelos para modelar el ruido CM y ruido DM en redes PLC, como se muestra en las Figuras 1B y 1C respectivamente. En la Figura 1B, el ruido CM se modela y se elimina por filtración por el transformador. En la Figura 1C, el ruido DM se modela y no se elimina por filtración por el transformador.

Ahora se hace referencia a las Figuras 1B y 1C, que son ilustraciones esquemáticas de modelos de ruido en las redes de PLC, generalmente denominadas 10’ y 10”, como se conoce en la técnica anterior. Se observa que los elementos equivalentes en las Figuras 1A a 1C se denominan utilizando numeración idéntica. Con referencia a la Figura 1B, el sistema de acoplamiento 10’ incluye todos los elementos del sistema de acoplamiento mostrado en la Figura 1A. EL sistema de acoplamiento 10’ incluye adicionalmente una fuente de voltaje de ruido CM equivalente 24 y un terminal a tierra 26 para modelar la interacción del ruido CM con una red de PLC (no mostrada) en la interfaz de red PN. La fuente de voltaje 24 se acopla con dos líneas de fase de red 20 y con la línea neutra de red 22. La fuente de voltaje 24 produce señales de ruido CM en la línea de fase de red 20 y en la línea neutra de red 22. En el caso ideal, esto resulta en cero señales de ruido CM en la interfaz PN del módem, ya que el ruido se elimina mediante filtración por el transformador 14 en el lado de interfaz PN del módem (no referenciado) .

Una interfaz equilibrada es una interfaz que consta de dos puertos similares (o líneas) , cada una tiene impedancia sustancialmente similar con respecto a tierra (es decir, impedancia a tierra) . Por ejemplo, en la Figura 1B, la interfaz PN de red es, en teoría, una interfaz equilibrada cuando las señales de ruido CM producidas por la fuente de voltaje 24 se cancelan entre sí en el transformador 14 y no se reflejan en el dispositivo PLC 12. Se observa que señales de ruido CM se producen a menudo por los dispositivos domésticos acoplados con la red de líneas de energía o son producidas internamente por los dispositivos de la red de PLC, tales como la fuente de energía (no mostrada) del dispositivo PLC 12, que se acopla con el bobinado primario (no referenciado) del transformador 14.

Con referencia a la Figura 1C, el sistema de acoplamiento 10” incluye todos los elementos del sistema de acoplamiento mostrados en la Figura 1A. El sistema de acoplamiento 10” también incluye un par de fuentes de voltaje 28 y 30 y un terminal a tierra 32 para modelar la interacción del ruido DM con una red de PLC (no mostrada) . La fuente de voltaje 28 se acopla entre el terminal a tierra 32 y la línea de fase de red 20. La fuente de voltaje de red 30 se acopla entre el terminal a tierra 32 y la línea de red neutra 22. El par de fuentes de voltaje 28 y 30 son similares en potencia, pero son opuestas en polaridad, como se muestra en la Figura 1C (es decir, la polaridad de la fuente de voltaje 28 es opuesta a aquella de la fuente de voltaje 30) . El par de fuentes de voltaje 28 y 30 producen una señal de ruido DM en la interfaz PN de red. En particular, la fuente de voltaje 28 produce una primera porción de la señal de ruido DM en la línea de fase de red 20. La fuente de voltaje 30 produce una segunda porción de la señal de ruido DM, que es opuesta en amplitud a la primera porción de la señal de ruido DM, en línea neutra de la red... [Seguir leyendo]

1. Circuito de acoplamiento (100) para acoplar un dispositivo de comunicación de líneas de energía a una red de líneas de energía, que comprende:

un primer puerto de red (108) , acoplado entre una línea de fase de red y una primera línea de red (120) ;

un segundo puerto de red (110) , acoplado entre una línea neutra de red y una segunda línea de red (122) ;

un tercer puerto de red (112) , acoplado entre una línea a tierra de red y una tercera línea de red (124) ;

un primer puerto de módem diferencial (101A) , que comprende un primer terminal (102) y un segundo terminal (104) ;

un segundo puerto de módem diferencial (101B) , que comprende un tercer terminal (105) y un cuarto terminal (106) ;

un primer transformador (126) , que comprende un primer bobinado lateral de red (132) y un primer bobinado lateral de módem (130) , cada uno de dicho primer bobinado lateral de red y dicho primer bobinado lateral de módem respectivamente comprenden dos terminales, dicho primer terminal y dicho segundo terminal de dicho primer puerto de módem diferencial se acopla respectivamente con dichos dos terminales de dicho primer bobinado lateral de módem, dicha primera línea de red y

dicha segunda línea de red que se extienden desde dicho primer puerto de red y desde dicho segundo puerto de red respectivamente hasta dichos dos terminales de dicho primer bobinado lateral de red;

un segundo transformador (128) , que comprende un segundo bobinado lateral de red (136) y un segundo bobinado lateral de módem (134) , cada uno de dicho segundo bobinado lateral de red y dicho segundo bobinado lateral de módem

respectivamente comprenden dos terminales, dicho tercer terminal y dicho cuarto terminal de dicho segundo puerto de módem diferencial se acoplan respectivamente con dichos dos terminales de dicho segundo bobinado lateral de módem, dicha tercera línea de red que se extiende desde dicho tercer puerto de red hasta un primer terminal (142) de dicho segundo bobinado lateral de red;

una toma central (138) , que se extiende desde un punto medio de dicho primer bobinado lateral de red hasta un segundo terminal (144) de dicho segundo bobinado lateral de red; y

por lo menos dos capacitores (140A, 140B, 140C) , acoplados entre por lo menos cualquiera de dos de:

dicho punto medio de dicho primer bobinado lateral de red y dicho segundo terminal de dicho segundo bobinado lateral de red;

uno primero de dichos dos terminales de dicho primer bobinado lateral de red y dicho primer puerto de red y

uno segundo de dichos dos terminales de dicho primer bobinado lateral de red y dicho segundo puerto de red.

2. El circuito de acoplamiento de acuerdo con la reivindicación 1, en donde uno primero (140A) de dicho por lo menos dos capacitores se acopla entre dicho segundo terminal de dicho segundo bobinado lateral de red y dicho punto medio de dicho primer bobinado lateral de red y en donde uno segundo (140B) de dicho por lo menos dos capacitores se acopla entre dicho 45 primero de dichos dos terminales de dicho primer bobinado lateral de red y dicho primer puerto de red.

3. El circuito de acoplamiento de acuerdo con la reivindicación 1, en donde uno primero (140A) de dicho por lo menos dos capacitores se acopla entre dicho segundo terminal de dicho segundo bobinado lateral de red y dicho punto medio de dicho primer bobinado lateral de red y en donde uno segundo (140C) de dicho por lo menos dos capacitores se acopla entre dicho 50 segundo de dichos dos terminales de dicho primer bobinado lateral de red y dicho segundo puerto de red.

4. El circuito de acoplamiento de acuerdo con la reivindicación 1, en donde uno primero (140B) de dicho por lo menos dos capacitores se acopla entre dicho primero de dichos dos terminales de dicho primer bobinado lateral de red y dicho primer puerto de red y en donde uno segundo (140C) de dicho por lo menos dos capacitores se acopla entre dicho segundo de 55 dichos dos terminales de dicho primer bobinado lateral de red y dicho segundo puerto de red.

5. El circuito de acoplamiento de acuerdo con la reivindicación 1, en donde uno primero (140B) de dicho por lo menos dos capacitores se acopla entre dicho primero de dichos dos terminales de dicho primer bobinado lateral de red y dicho primer puerto de red, en donde uno segundo (140C) de dicho por lo menos dos capacitores se acopla entre dicho segundo de 60 dichos dos terminales de dicho primer bobinado lateral de red y dicho segundo puerto de red y en donde uno tercero (140A)

de dicho por lo menos dos capacitores se acopla entre dicho segundo terminal de dicho segundo bobinado lateral de red y dicho punto medio de dicho primer bobinado lateral de red.

6. El circuito de acoplamiento de acuerdo con la reivindicación 1, en donde dicha primera línea de red y dicha segunda línea de red forman una interfaz de fase neutra (PN) de red y en donde se balancea dicha interfaz PN de red.

7. Dispositivo de comunicación de líneas de energía que comprende un circuito de acoplamiento de acuerdo con la reivindicación 1.