CN101336529A - 太阳能电逆变器的通信结构 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及至少两个太阳能电逆变器(KM、KS1…KSn或者KM1、KM2、KS11…KS1n、KS21…KS2m)的通信结构，所述通信结构由传输媒体组成，借助于所述传输媒体所述至少两个太阳能电逆变器(KM、KS1…KSn或者KM1、KM2、KS11…KS1n、KS21…KS2m)的每一个都与通信网络连接(KN)，其中，所述太阳能电逆变器(KM或者KM1、KM2)的第一部分相应地经LAN接口与所述通信网络(KM)连接并且所述太阳能电逆变器的其它部分(KS1…KSn或者KM1、KM2、KS11…KS1n、KS21…KS2m)经串行接口与所述第一部分连接。

Description

太阳能电逆变器的通信结构
本发明涉及至少两个太阳能电逆变器的通信结构，所述通信结构由传输媒体组成。借助于所述传输媒体所述至少两个太阳能电逆变器的每一个都与通信网络连接。此外，本发明涉及运行所述通信结构的方法。
太阳能电逆变器起把由太阳能电池板提供的直流电转换成交流电的作用，以馈入市电电网中或者馈入区域电网中。在此，太阳能电逆变器通常拥有测量电路以及各种调节可能性，借助于所述测量电路可以探测和显示运行状态。测量数据(例如输入电压特性曲线、转换的电能等等)的查询和调节的改变(例如待机时间)既可以通过把太阳能电逆变器与一个录入/读取装置直接连接也可以借助于在通信网络上的直接连接进行。在后一种情况下，所述录入/读取装置构成所述通信网络的节点并且所述数据传输经过该节点的物理结构进行。例如用万维网(World WideWeb)作通信网络，然而也可以使用一个内部网或者一个外部网。
根据现有技术，要么一个光伏设备具有一个通信中心，所述设备的所有太阳能电逆变器连接在该通信中心上，要么每个太阳能电逆变器都包含一个本身的通信单元，所述本身的通信单元使之能够直接连接在一个通信网络上。
从而例如DE 19859732 A1说明了一种光伏设备，所述光伏设备具有许多太阳能模块和一个中心，其中为每个太阳能模块配属一个逆变器，并且每个逆变器通过一个交流电网线路与所述中心连接。不论是数据还是由所述太阳能模块产生的电能都以时分复用的方法通过所述网络线路进行传输。其中所述单个的逆变器可以只经过所述中心与一个市电电网连接，在这种情况下，整个设备于是只能够在一种正常运行的情况下对所述中心起作用。在这种情况下，所述数据传输只起对具有各自逆变器的太阳能模块的运行状态进行诊断的作用。控制指令(例如接通/关断)通过在中心上的调节改变只对整个设备是可行的，无法对单个的太阳能电逆变器进行控制。
US 2004/0027004 A1公开了针对分散发电单元的一种通用通信结构。其中要么每个发电单元拥有一个控制器，要么多组发电单元分别拥有一个控制器，其中所有控制器都与一个通信网络连接。为了与所述通信网络进行连接，每个控制器都拥有一个通信单元(例如调制解调器)，通过所述通信单元进行所述通信过程。这样一种通信结构的前提在于：每个控制器通过至少一个电话线路或者一个网络缆线连接在通信网络上。这些线路非常细并且是多芯的，因此必须非常小心地进行其敷设以避免缆线受到损伤。对于当然要分布在各种场地或者在建筑物上的太阳能模块的太阳能电逆变器的电缆布设往往不是可以随意办到的，因此有相当的开销。此外，在以太网连接的情况下，没有相应中继站的线路长度是非常有限的。
因此本发明的技术问题是，提出对现有技术有改善的太阳能电逆变器的通信结构。
根据本发明，该技术问题通过本文开篇所述技术得以解决，其中所述太阳能电逆变器的第一部分相应地经LAN接口与所述通信网络连接并且所述太阳能电逆变器的其它部分经串行接口与所述第一部分连接。
该技术方案的优点在于：在光伏设备的内部借助于所述太阳能电逆变器的第一部分经LAN接口对通信网络例如万维网进行有效连接。此外所述其它部分经串行接口用简单的传输媒体(例如双芯线路)与所述第一部分连接，所述传输媒体比一个电话线路或者网络线路更为结实并且可以在在进一步的线路段上进行扩展安装。也就是说设置两种不同的网络类型，其中第一网络类型适用于短距离快速数据传输的标准LAN技术，而第二个网络类型用于长距离的对干扰灵敏的数据传输。
在本发明的一个有利实施方式中，把所述与该通信网络连接的太阳能电逆变器分别构成为通信主机，而把所述其它的太阳能电逆变器构成为通信从机。于是所述第一网络类型优选用于通信主机与通信网络之间的通信，而所述第二网络类型优选用于通信主机与通信从机之间的通信。按照这种方式可以通过构成为所述通信网络节点的通信装置进路所有的太阳能电逆变器。也就是，一个方面可以调出每个太阳能电逆变器的测量数据或者状态数据，而另一个方面可以通过传输控制数据在每个太阳能电逆变器上改变调节。在此对于所述太阳能电逆变器的第一部分直接构成进路(Zugriff)，而对于所述其它的太阳能电逆变器按照主从原理通过构成为通信主机的太阳能电逆变器构成进路。在这种情况下，要么只把所述通信主机构成为网络服务器，要么把所述通信从机也构成为网络服务器并且所述通信主机接管一种路由器功能。
此外，如果把所述LAN接口构成为以太网接口，并且如果把所述串行接口构成为EIA-485接口也是有利的。这两种接口都是非常普通并且十分可靠的，其中所述以太网接口特别适用于以一个通信网络有效通信，而所述EIA-485接口特别适用于在旷野中在较长连接上的一种结实的连接。
此外，如果为每个通信主机设置至少一个备用通信主机是有利的，所述备用通信主机在正常运行时作为通信从机工作，而在发生故障的情况下接管所述通信主机的功能。于是，所述备用通信主机也有一个直接的LAN连接，在所述通信主机发生故障时启动所述直接的LAN连接，从而可以在所述设备内部与每个太阳能电逆变器继续数据交换。
在本发明的另一个实施方式中，在所述通信网络与所述通信主机之间接入一个路由器。许多在空间上接近布置的光伏设备就按照每设备至少一个通信主机的方式经公共的路由器连接到通信网络上。这简化了所述设备的通信连接并且实现了各个太阳能电逆变器的有效寻址。
如果不论是所述第一部分的太阳能电逆变器还是所述其它部分的太阳能电逆变器都在结构上相同地实施就得出进一步的优点。这在一方面简化了所述太阳能电逆变器的制造并且使光伏装置的构成灵活。例如于是所有的太阳能电逆变器都能够通过所述串行接口相互连接在一起，并且把一个通信网络的连接在空间上是最近的那个太阳能电逆变器确定为通信主机。还可以以此方式简单地改变备用通信主机的确定。
运行如本发明所述的通信结构，其中所有从通信网络经所述LAN接口向构成为通信主机的太阳能电逆变器传输的数据都由之收集并且其中对应于一个地址配属把这些数据向构成为通信从机的太阳能电逆变器发送。此外，一个构成为通信从机的太阳能电逆变器的数据由构成为主机的太阳能电逆变器调出并且经所述LAN接口向所述通信网络中的一个节点发送。从而所述通信主机起所有太阳能电逆变器的网络服务器的作用，从而例如可以集中在通信主机执行存储器功能。在此每个通信主机还有每个通信从机都可以自行随时向通信网络中发送信息，例如发送成E-Mail。
在运行如本发明所述的通信结构的另一种方法中，所有从所述通信网络发出的数据都经所述构成为通信主机的太阳能电逆变器按照地址配属向构成为通信从机的太阳能电逆变器转发并且从构成为通信从机的太阳能电逆变器发送的数据经所配属的构成为通信主机的太阳能电逆变器向所述通信网络中的一个节点转发。在这种情况下，每个太阳能电逆变器都起网络服务器的作用并且自行管理自己的数据。在此所述通信主机用作对按照所配属的太阳能电逆变器地址来分派所述数据的路由器。
在这两种方法的情况下，有利的都是，在正常运行时相应配属给一个通信主机的通信从机的所有数据都经该通信主机处理并且当所述通信主机出故障时所有的数据都经一个备用通信主机处理。
下面以举例的方式参照附图说明本发明。在附图中：
图1示出光伏设备的通信结构
图2示出有两个支路和一个路由器的一个光伏设备的通信结构
在图1中示出一个光伏设备的一个通信结构的根据本发明的实施方式，其中出于简明的目的，所示的各个太阳能电逆变器KM、KS1...KSn没有示出所连接的太阳能电池板和针对电网的线路连接。各个太阳能电逆变器KM、KS1...KSn例如配属给直至5KW功率的太阳能电池板，从而一种有效设备在空间附近包含多个太阳能电逆变器。在这种情况下，构成为通信从机KS1至KSn的太阳能电逆变器经一个适用于串行网络的传输媒体b相互经一个具有总线功能的串行接口连接(例如经一个EIA-485接口连接)。所述适用于串行网络的传输媒体b例如可以是一个双芯铜线，于是所述EIA-485接口以半复用的方法工作。
在此例如可以在一个设备中安排直至100个通信从机KS1至KSn，其中各个太阳能电逆变器之间的距离可以是约1公里。所述适用于串行网络的传输媒体b的一个末端与构成为通信主机KM的太阳能电逆变器的所述串行接口进行连接。
所述构成为通信主机KM的太阳能电逆变器经一个附加的LAN接口用一个适用于LAN网络的传输媒体a连接在一个通信网络KN上。该适用于LAN网络的传输媒体a例如可以是一个网络缆线，其中所述通信主机KM经一个以太网络接口与所述通信网络KN连接。然而，所述网络主机KM还可以经一个调制解调器连接在所述通信网络KN上，于是所述适用于LAM网络的传输媒体a就是一个电话缆线。
一个构成为通信从机KS1的太阳能电逆变器同样地经一个LAN接口用一个适用于LAN网络的传输媒体a连接在所述通信网络KN上。于是该通信从机KS1用作为备用通信主机，如果通信主机KM发生故障，它就接管其功能。为了提高故障安全性，还可以把其它的通信从机作为备用通信主机并用一个适用于LAN网络的传输媒体a经所述LAN接口与所述通信网络KN连接。
在图2中示出了拥有两个支路的光伏设备，其中每个支路由一个构成为通信主机KM1、KM2的太阳能电逆变器连同所配属的作为通信从机KS11...KS1n或者KS21...KS2m的太阳能电逆变器构成。同样的安排也存在于两个或者多个设置在空间上附近的带有相应的一个或者多个支路的光伏设备。在此，每个构成为通信主机KM1、KM2的太阳能电逆变器都与一个路由器R连接。在此所连接的支路或者光伏设备的数量取决于所述路由器R的结构。
在所述第一支路中一个通信主机KM1经一个LAN接口用一个适用于LAN网络的传输媒体a连接在所述路由器R上，一个构成为备用通信主机KS11的太阳能电逆变器也这样连接在其上。此外，第一支路的所有太阳能电逆变器KM1、KS11...KS1n都经一个串行接口用一个适用于串行网络的传输媒体b相互连接。以相同的方式安排所述第二支路，其中构成为通信从机的太阳能电逆变器KS21至KS2m的数量与所述第一支路的这种太阳能电逆变器的数量可以不同。
所述路由器R经另一个LAN接口用一个适用于LAN网络的传输媒体a连接在所述通信网络KN上。所有的数据都经该线路在通信网络KM与路由器R之间传输，并且由所述路由器R配属给正确的通信主机KM1、KM2或者在故障的情况下配属给一个备用通信主机KS11、KS21。在此，所述配属一般地经每个太阳能电逆变器的一个单义的地址进行，每个数据字组都标识有所述单义的地址。
从所述通信网络KM(例如因特网)对所述太阳能电逆变器的访问可以用两个不同的方式进行：
a)从所述通信网络KN只可以直接请求通信主机KM或者KM1、KM2。被请求的通信主机KM或者KM1、KM2经所述串行接口利用作为连接线路的适用于串行网络的传输媒体b收集所述通信从机KS1...KSn或者KS11...KS1n、KS21...KS2m的数据。所述通信从机KS1...KSn或者KS11...KS1n、KS21...KS2m以此方式与所述通信网络KN间接地连接。在此这种情况下，只有所述通信主机KM或者KM1、KM2的网络服务器处于被激活状态。
b)所述通信主机KM或者KM1、KM2经所述串行接口利用所述适用于串行网络的传输媒体b作为连接线路来建立对所述通信从机KS1...KSn或者KS11...KS1n、KS21...KS2m的一种网络连接，其建立方式是：可以经过所述通信网络KN直接联系每个太阳能电逆变器。在此情况下，不论是所述通信主机KM或者KM1、KM2的网络服务器所述通信从机KS1...KSn或者KS11...KS1n、KS21...KS2m的网络服务器都处于激活状态。
按照相同结构来实施每个太阳能电逆变器是有利的。这样每个太阳能电逆变器都包含一个可以激活也可以失活的网络服务器。于是可以与未来的通信要求无关地使用设备并且每个太阳能电逆变器既可以接管一个通信主机KM1或者KM2的功能也可以接管一个通信从机KS1...KSn或者KS11...KS1n、KS21...KS2m的功能。在所述备用通信主机KS11或者KS21的情况下，从而还能够以简单的方式实现功能之间的转换。

Claims (9)

1.至少两个太阳能电逆变器(KM、KS1…KSn或者KM1、KM2、KS11…KS1n、KS21…KS2m)的通信结构，所述通信结构由传输媒体组成，借助于所述传输媒体所述至少两个太阳能电逆变器(KM、KS1…KSn或者KM1、KM2、KS11…KS1n、KS21…KS2m)中的每一个都与通信网络连接(KN)，
其特征在于，
所述太阳能电逆变器(KM或者KM1、KM2)的第一部分相应地经LAN接口与所述通信网络(KM)连接，而所述太阳能电逆变器的其它部分(KS1…KSn或者KS11…KS1n、KS21…KS2m)经串行接口与所述第一部分连接。
2.如权利要求1所述的通信结构，
其特征在于，
与所述通信网络(KN)连接的太阳能电逆变器分别构成为通信主机(KM或者KM1、KM2)，而所述其它的太阳能电逆变器(KS1…KSn或者KS11…KS1n、KS21…KS2m)构成为通信从机。
3.如权利要求1或2所述的通信结构，
其特征在于，
所述LAN接口构成为以太网接口，而所述串行接口构成为EIA-485接口。
4.如权利要求1至3之一所述的通信结构，
其特征在于，
为每个通信主机(KM或者KM1、KM2)设置至少一个备用通信主机(KS1或者KS11、KS21)，所述备用通信主机在正常运行时作为通信从机工作，而在发生故障时接管所述通信主机的功能。
5.如权利要求1至4之一所述的通信结构，
其特征在于，
在所述通信网络(KN)与所述通信主机(KM或者KM1、KM2)之间接入一个路由器。
6.如权利要求1至5之一所述的通信结构，
其特征在于，
不论是所述第一部分的太阳能电逆变器(KM或者KM1、KM2)还是所述其它部分的太阳能电逆变器(KS1…KSn或者KS11…KS1n、KS21…KS2m)都以相同结构实施。
7.运行如权利要求1至6之一所述的通信结构的方法，
其特征在于，
所有从通信网络(KN)经所述LAN接口向构成为通信主机(KM或者KM1、KM2)的太阳能电逆变器传输的数据都由之收集，而且按照地址配属把这些数据向构成为通信从机(KS1…KSn或者KS11…KS1n、KS21…KS2m)的太阳能电逆变器发送，并且，构成为通信从机(KS1…KSn或者KS11…KS1n、KS21…KS2m)的太阳能电逆变器的数据由构成为通信主机的太阳能电逆变器(KM或者KM1、KM2)调出并经所述LAN接口向所述通信网络(KN)中的节点发送。
8.运行如权利要求1至6之一所述的通信结构的方法，
其特征在于，
所有从所述通信网络(KN)发出的数据都经所述构成为通信主机(KM或者KM1、KM2)的太阳能电逆变器对按照地址配属向构成为通信从机(KS1…KSn或者KS11…KS1n、KS21…KS2m)的太阳能电逆变器转发，并且，从构成为通信从机(KS1…KSn或者KS11…KS1n、KS21…KS2m)的太阳能电逆变器发送的数据经所配属的构成为通信主机(KM或者KM1、KM2)的太阳能电逆变器向所述通信网络(KN)中的节点转发。
9.如权利要求7或者8所述的方法，
其特征在于，
在正常运行时，分别配属给通信主机(KM或者KM1、KM2)的通信从机(KS1…KSn或者KS11…KS1n、KS21…KS2m)的所有数据都经该通信主机(KM或者KM1、KM2)处理并且当所述通信主机(KM或者KM1、KM2)出故障时所有的数据都经备用通信主机(KS1或者KS11、KS21)处理。
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