CN103945567A - 逆变器系统的通信组网方法 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种逆变器系统的通信组网方法，该逆变器系统包括一个或多个光伏组件、一个或多个与光伏组件对应连接的逆变器、通信器、服务器和电网接口；逆变器与一母线电缆连接后经由电网接口与一交流电网相连接；通信器的一端通过无线个人局域网技术与一个或多个逆变器相连接，其另一端通过互联网与服务器相连接。该通信组网方法主要包括通信器通知一个或多个逆变器修改其个域网标识符为通信器的个域网标识符的步骤，以及通信器读取逆变器的短地址的步骤。本发明能够在有多台逆变器的单个或多个光伏逆变器系统中使用，实现方便的组网操作，缩短系统组网的时间，消除设备与设备之间以及系统与系统之间的相互干扰。

Description

逆变器系统的通信组网方法

技术领域

本发明涉及光伏逆变器的通信技术领域，具体来说，本发明涉及一种逆变器系统的通信组网方法。

背景技术

紫蜂(ZigBee)是基于IEEE802.15.4标准的无线个人局域网(WPAN，WirelessPersonal Area Network)协议，也是一种低功耗、低成本、高可靠性的无线组网通信技术。ZigBee采用自组织网和动态路由的方式建立并维护网络，并以个域网标识符(PANID，Personal Area Network ID)来区分每个独立的网络，不同PANID下的网络能够独立运行，且互不干扰。

ZigBee技术可以用于光伏逆变器系统，实现逆变器和通信设备之间的连接，完成数据传递和命令发送。图1为现有技术中的一种光伏逆变器系统的模块架构示意图。对于该光伏逆变器系统100，如图1所示，多个光伏组件101分别与多台逆变器102一一对应连接，再统一连接到一母线电缆经过电网接口106连接到一交流电网(未图示)。其中，有很多台逆变器102与一个通信器103(通信设备)连接，各逆变器102将数据发送给通信器103，通信器103向外通过互联网104与服务器105相连接，然后通过内部监测工具实现监测。另外，也可以通过通信器103向各逆变器102发生命令、数据或者程序等。而整个过程中，微型逆变器102始终是被动设备，无法通过按键等其它输入装置进行操作，这大大增加了整个光伏逆变器系统100的组网通信难度。

目前，逆变器系统常用的组网方式主要有两种：

一种是将出生产厂时所有的ZigBee设备(如逆变器、通信器等)就设置成同一个PANID，这样在建立网络的过程中，逆变器和通信器便可以直接进行通信。但如果采用此方式而同时不同光伏逆变器系统的数量较多，相互之间的距离又较近，那么无线信号就可以被互相接收，从而造成干扰。比如系统A的通信器若发送一条广播指令，则系统B的逆变器也会收到并且响应，这样系统B的逆变器就等于被系统A的通信器控制了。如果是单播指令，也会因为一个PANID下的节点太多造成通信网络拥挤，致使每条数据转发的时间过长，这同样无法满足大系统的通信需要。

另一种是在组网之前事先设置好每一台参与组网的ZigBee设备的PANID，然后再进行组网。虽然这种方式能够避免不同的光伏逆变器系统之间的相互影响，但实际操作过于复杂，无法进行大规模应用。另外，若此系统中的逆变器或者通信器发生了故障需要进行更换，那么更换的新设备必须要知道此系统的PANID才能加入到该网络，这在实际操作中也会带来诸多不便。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是提供一种逆变器系统的通信组网方法，能够在有多台逆变器的光伏逆变器系统中使用，实现方便地组网操作，缩短系统组网的时间，消除设备与设备之间以及系统与系统之间的相互干扰。

为解决上述技术问题，本发明提供一种逆变器系统的通信组网方法，所述逆变器系统包括一个或多个光伏组件、一个或多个与所述光伏组件对应连接的逆变器、通信器、服务器和电网接口；所述逆变器与一母线电缆连接后经由所述电网接口与一交流电网相连接；所述通信器的一端通过无线个人局域网技术与一个或多个所述逆变器相连接，其另一端通过互联网与所述服务器相连接；

所述通信组网方法包括所述通信器通知一个或多个所述逆变器修改其个域网标识符为所述通信器的所述个域网标识符的步骤，具体包括：

A.在所述通信器中输入所述逆变器系统中的一个或多个所述逆变器的序列号ID，所述通信器计算出所述逆变器的一第一数目；

B.将所述通信器的所述个域网标识符临时设置为一临时标识符，所述临时标识符用于使所述通信器在发出修改个域网标识符的第一广播命令时，所有个域网标识符下的所有所述逆变器都能够接收到所述第一广播命令；

C.所述通信器发出修改个域网标识符的所述第一广播命令，并从零开始逐个统计修改了其个域网标识符的所述逆变器的一第二数目；所述第一广播命令中带有各个所述逆变器的所述序列号ID，只让具有所述序列号ID的所述逆变器响应所述第一广播命令；

D.判断当前的所述第二数目是否小于所述第一数目，若是，则执行下述步骤E；若否，则执行下述步骤F；

E.如果所述逆变器的所述序列号ID和所述第一广播命令中带有的一所述序列号ID相同，则修改所述逆变器的所述个域网标识符为所述通信器本身的所述个域网标识符；然后将当前的所述第二数目加一，作为新的所述第二数目，返回到上述步骤D；

F.所述通信器将其个域网标识符由所述临时标识符修改为自己本身的所述个域网标识符，使所述通信器和所述逆变器在同一个所述个域网标识符下通信，与其它逆变器系统隔离开来。

可选地，在所有所述逆变器完成修改其个域网标识符为所述通信器原本的所述个域网标识符的步骤之后，所述通信组网方法还包括所述通信器通过广播单点混合的方式读取所述逆变器的短地址的步骤，具体包括：

G.所述通信器发出第二广播命令通知下面的所述逆变器上传各自的所述短地址和所述序列号ID，接收后保存下来；所述短地址为所述逆变器内的无线通信模块在所述逆变器一启动时就随机产生的一个数码，作为所述逆变器的标志符；

H.所述通信器读取所述逆变器上传的所述短地址和所述序列号ID；

I.将上传的所述序列号ID和所述通信器中输入的所述序列号ID的清单进行对比；

J.判断是否还有逆变器尚未成功上传各自的所述短地址和所述序列号ID，若是，则执行下述步骤K；若否，则直接结束；

K.所述通信器发出单点命令通知尚未上传所述短地址和所述序列号ID的所述逆变器上传所述短地址和所述序列号ID，然后返回到上述步骤I。

可选地，所述通信器是单个所述逆变器系统所独用的。

可选地，所述通信器是多个所述逆变器系统所共用的；所述通信器包括多个其本身的所述个域网标识符，它们之间是自动可切换的；在所述通信器中的每个所述个域网标识符下，对应输入有各个所述逆变器系统中的一个或多个所述逆变器的所述序列号ID。

可选地，所述无线个人局域网技术包括紫蜂、超宽带、无线保真、蓝牙、近场通信、射频识别和红外数据组织。

可选地，所述临时标识符为0xFFFF。

与现有技术相比，本发明具有以下优点：

本发明的优势是提供方便简洁的系统安装和建立方式，同时保证系统的效率和稳定性。具体来说：

1.通过广播单点混合方式修改逆变器的PANID，可以修改所有的PANID下的逆变器，不管这台逆变器是否已经使用过，而且无需人为介入，减少了操作步骤。

2.通过广播单点混合方式读取逆变器的短地址，既可以减少短地址上传的时间，也可以有效避免短地址重复上传和逆变器之间的相互影响。

3.当通信器需要更换的时候，只要简单地将系统中逆变器的序列号ID输入该通信器，通信器便会自动完成组网。

4.当逆变器需要更换的时候，只要将它的序列号ID输入该逆变器系统的通信器中，就可以自动将他加入该系统。

总而言之，本发明能够在有多台逆变器的单个或多个光伏逆变器系统中使用，实现方便地系统组网操作，缩短系统组网的时间，消除设备与设备之间以及系统与系统之间的相互干扰。

附图说明

本发明的上述的以及其他的特征、性质和优势将通过下面结合附图和实施例的描述而变得更加明显，其中：

图1为现有技术中的一种光伏逆变器系统的模块架构示意图；

图2为本发明一个实施例的逆变器系统的通信组网方法中通信器通知逆变器修改其个域网标识符的流程示意图；

图3为本发明一个实施例的逆变器系统的通信组网方法中通信器向逆变器发出修改其个域网标识符的第一广播命令的示意图；

图4为本发明一个实施例的逆变器系统的通信组网方法中逆变器响应通信器修改了其个域网标识符的示意图；

图5为本发明一个实施例的逆变器系统的通信组网方法中通信器读取逆变器的短地址的流程示意图；

图6为本发明一个实施例的逆变器系统的通信组网方法中通信器向逆变器发出上传其短地址和序列号ID的第二广播命令的示意图；

图7为本发明一个实施例的逆变器系统的通信组网方法中逆变器响应通信器上传了其短地址和序列号ID的示意图。

具体实施方式

下面结合具体实施例和附图对本发明作进一步说明，在以下的描述中阐述了更多的细节以便于充分理解本发明，但是本发明显然能够以多种不同于此描述的其它方式来实施，本领域技术人员可以在不违背本发明内涵的情况下根据实际应用情况作类似推广、演绎，因此不应以此具体实施例的内容限制本发明的保护范围。

本发明可以继续沿用图1所示的上述现有技术中的一种光伏逆变器系统的模块架构示意图来说明。如图1所示，该逆变器系统100包括一个或多个光伏组件101、一个或多个与光伏组件101对应连接的逆变器102、通信器103、服务器105和电网接口106；逆变器102与一母线电缆连接后经由电网接口106与一交流电网相连接；通信器103的一端通过无线个人局域网技术与一个或多个逆变器102相连接，其另一端通过互联网104与服务器105相连接。其中，该无线个人局域网技术可以为紫蜂(ZigBee)、超宽带(UWB)、无线保真(Wi-Fi)、蓝牙(BlueTooth)、近场通信(NFC)、射频识别(RFID)或红外数据组织(IrDA)等无线通信技术。

图2为本发明一个实施例的逆变器系统的通信组网方法中通信器通知逆变器修改其个域网标识符的流程示意图。该逆变器系统100在安装时，逆变器102已经先安装好了，并通电使得其内的无线通信模块(未图示)启动工作。如图2所示，该通信组网方法包括通信器103通知一个或多个逆变器102修改其个域网标识符(PANID)为通信器103的个域网标识符的各步骤，具体包括：

执行步骤S201，启动通信器103后，在通信器103中输入该逆变器系统100中的一个或多个逆变器102的序列号ID，通信器103会计算出逆变器102的一第一数目N。

执行步骤S202，将通信器103的个域网标识符临时设置为一临时标识符(例如0xFFFF)，该临时标识符用于使通信器103在发出修改个域网标识符的第一广播命令时，所有个域网标识符下的所有逆变器102都能够接收到该第一广播命令。

执行步骤S203，通信器103发出修改个域网标识符的第一广播命令，并从零开始逐个统计修改了其个域网标识符的逆变器102的一第二数目i(开始时i＝0)。第一广播命令中带有了各个逆变器102的序列号ID，只让具有序列号ID的逆变器102响应第一广播命令，别的逆变器收到了第一广播命令但不作任何响应。

执行步骤S204，判断当前的第二数目i是否小于第一数目N，若是，则执行下述步骤S205；若否，则执行下述步骤S206。

执行步骤S205，如果一逆变器102的序列号ID和第一广播命令中带有的一序列号ID相同，则修改该逆变器102的个域网标识符为通信器103本身的个域网标识符。然后，修改了个域网标识符的逆变器完成修改后会发出一信号给通信器103，通信器103记录为加入组网的一个逆变器，也就是将当前的第二数目i加一，作为新的第二数目i(即i＝i+1)，返回到上述步骤S204。这样，通信器103可以通过广播方式控制单台逆变器102，不管这台逆变器102之前是否已经被别的通信器使用过，都可以直接使用。经过多个循环，当第二数目i不小于(即等于)第一数目N的时候，系统中所有逆变器102的个域网标识符都修改为通信器103本身的个域网标识符了。

执行步骤S206，通信器103将其个域网标识符再由临时标识符修改为自己本身的个域网标识符，使通信器103和逆变器102在同一个个域网标识符下通信，与其它逆变器系统已经隔离开来。

图3为本发明一个实施例的逆变器系统的通信组网方法中通信器向逆变器发出修改其个域网标识符的第一广播命令的示意图；图4为本发明一个实施例的逆变器系统的通信组网方法中逆变器响应通信器修改了其个域网标识符的示意图。如图3和图4所示，序列号ID为203000004698的通信器的个域网标识符(PANID)是0x2700，它的信号被左、右两个逆变器系统的逆变器接收到。这两个系统的PANID分别为0x2600(右)和0x2500(左)，每个系统有3台逆变器。假设该通信器想把其中一个序列号ID为403000000202的逆变器纳入它的网络中，这样该通信器发送一个修改该逆变器的PANID的第一广播命令，并且命令中指定了序列号ID为403000000202这台逆变器修改其PANID。发出第一广播命令后，两个PANID下的共6台逆变器都接收到了命令，但是只有序列号ID为403000000202的这台逆变器响应，把其PANID修改成通信器本身的PANID(0x2700)。

在所有逆变器102完成修改其PANID为通信器103原本的PANID的过程以后，通信器103并不知道各逆变器102的情况(例如是否已经修改好其PANID，与通信器103的是否一样)，所以还需要各逆变器102上传它们的标志符。

图5为本发明一个实施例的逆变器系统的通信组网方法中通信器读取逆变器的短地址的流程示意图。如图5所示，该流程具体包括：

执行步骤S501，通信器103发出第二广播命令通知下面的逆变器102上传各自的短地址和序列号ID，接收后保存下来。其中，每一个逆变器102内的无线通信模块都有一个短地址，其是在逆变器102的无线通信模块一启动时就随机产生的一个数码，这个可以作为逆变器102的标志符。通信器103可以以这个短地址来和逆变器102进行单点的通信。

执行步骤S502，通信器103读取逆变器102上传的短地址和序列号ID。

执行步骤S503，将上传的序列号ID和通信器103中输入的序列号ID的清单进行对比。

执行步骤S504，判断是否还有逆变器102尚未成功上传各自的短地址和序列号ID，若是，则执行下述步骤S505；若否，则直接结束。

执行步骤S505，通信器103发出单点命令通知尚未上传短地址和序列号ID的逆变器102上传短地址和序列号ID，然后返回到上述步骤S503。其中，上传短地址的单点命令只有在通信器103自己的PANID下的逆变器102能接收到，而只有单点命令中指定了序列号ID的那台逆变器102上传短地址，这样可以减少系统组网的时间和各逆变器102之间的相互影响。

图6为本发明一个实施例的逆变器系统的通信组网方法中通信器向逆变器发出上传其短地址和序列号ID的第二广播命令的示意图；图7为本发明一个实施例的逆变器系统的通信组网方法中逆变器响应通信器上传了其短地址和序列号ID的示意图。如图6和图7所示，

序列号ID为203000004698的这台通信器和其它6台逆变器构成了PANID为0x2700的网络，这时候通信器要求各逆变器上传它们的短地址和序列号ID，保存而完成组网。这时通信器会发送一个读取逆变器的短地址和序列号ID的第二广播命令，假设除了序列号ID为403000000202以外的其它5台逆变器都上传了短地址和序列号ID，如图6所示。接着通信器发现还有一台序列号ID为403000000202的逆变器(右边中间那台)没有上传短地址，它就发送读取逆变器上传短地址的单点命令，该单点命令中指定了序列号ID为403000000202的这台逆变器上传短地址。于是通信器发出单点命令后，6台逆变器都接收到了命令，但是只有序列号ID为403000000202的这台逆变器响应，上传自己的短地址和序列号ID，如图7所示。

由于通信器和逆变器都拥有了该网络的PANID，形成了独立的系统，和其它网络之间已经隔离，也就是对于该通信器的信号别的网络的逆变器不会响应，而其它网络的逆变器发出的数据该通信器也不会接收。

另外，当该台通信器出现故障而需要更换的时候，假设新通信器的PANID为0x2800，那么启动该通信器以后，输入所有6台逆变器的序列号ID，该新通信器就会按照上面描述的过程自动完成组网，生成PANID为0x2800的网络，6台逆变器的PANID由0x2700全部改成0x2800，所有逆变器把短地址和序列号ID发给该新通信器，从而锁定为该系统的成员。

在本发明中，该通信器可以是单个逆变器系统所独用的，也可以是多个逆变器系统所共用的。单个逆变器系统独用通信器的情况很好理解，之前已有实施例，在此不再赘述。对于多个逆变器系统共用该通信器的情况，该通信器中包括多个其本身的个域网标识符(PANID)，它们之间是自动可切换的(switchable)。在通信器中的每个PANID下，对应输入有各个逆变器系统中的一个或多个逆变器的序列号ID。这样的好处是，因为每个PANID下的逆变器的最高数量受到通信的限制，比如每个PANID下最多可以有200个逆变器，那么在十个PANID下自动可切换的通信器就能够同时连接十个逆变器系统，共2000台逆变器，大大扩充了一个通信器所能够连接的逆变器的数量，提高了通信器的利用效率。

在本发明中，上述的各个实施例的通信组网方法所适用的逆变器系统除了光伏逆变器系统之外，还适用于水力逆变器系统、火力逆变器系统、风力逆变器系统、地热逆变器系统以及核能逆变器系统等等其它具有类似功能的逆变器系统。

本发明的优势是提供方便简洁的系统安装和建立方式，同时保证系统的效率和稳定性。具体来说：

1.通过广播单点混合方式修改逆变器的PANID，可以修改所有的PANID下的逆变器，不管这台逆变器是否已经使用过，而且无需人为介入，减少了操作步骤。

2.通过广播单点混合方式读取逆变器的短地址，既可以减少短地址上传的时间，也可以有效避免短地址重复上传和逆变器之间的相互影响。

3.当通信器需要更换的时候，只要简单地将系统中逆变器的序列号ID输入该通信器，通信器便会自动完成组网。

4.当逆变器需要更换的时候，只要将它的序列号ID输入该逆变器系统的通信器中，就可以自动将他加入该系统。

总而言之，本发明能够在有多台逆变器的单个或多个光伏逆变器系统中使用，实现方便地系统组网操作，缩短系统组网的时间，消除设备与设备之间以及系统与系统之间的相互干扰。

本发明虽然以较佳实施例公开如上，但其并不是用来限定本发明，任何本领域技术人员在不脱离本发明的精神和范围内，都可以做出可能的变动和修改。因此，凡是未脱离本发明技术方案的内容，依据本发明的技术实质对以上实施例所作的任何修改、等同变化及修饰，均落入本发明权利要求所界定的保护范围之内。

Claims (6)

1.一种逆变器系统(100)的通信组网方法，所述逆变器系统(100)包括一个或多个光伏组件(101)、一个或多个与所述光伏组件(101)对应连接的逆变器(102)、通信器(103)、服务器(105)和电网接口(106)；所述逆变器(102)与一母线电缆连接后经由所述电网接口(106)与一交流电网相连接；所述通信器(103)的一端通过无线个人局域网技术与一个或多个所述逆变器(102)相连接，其另一端通过互联网(104)与所述服务器(105)相连接；

所述通信组网方法包括所述通信器(103)通知一个或多个所述逆变器(102)修改其个域网标识符为所述通信器(103)的所述个域网标识符的步骤，具体包括：

A.在所述通信器(103)中输入所述逆变器系统(100)中的一个或多个所述逆变器(102)的序列号ID，所述通信器(103)计算出所述逆变器(102)的一第一数目；

B.将所述通信器(103)的所述个域网标识符临时设置为一临时标识符，所述临时标识符用于使所述通信器(103)在发出修改个域网标识符的第一广播命令时，所有个域网标识符下的所有所述逆变器(102)都能够接收到所述第一广播命令；

C.所述通信器(103)发出修改个域网标识符的所述第一广播命令，并从零开始逐个统计修改了其个域网标识符的所述逆变器(102)的一第二数目；所述第一广播命令中带有各个所述逆变器(102)的所述序列号ID，只让具有所述序列号ID的所述逆变器(102)响应所述第一广播命令；

D.判断当前的所述第二数目是否小于所述第一数目，若是，则执行下述步骤E；若否，则执行下述步骤F；

E.如果所述逆变器(102)的所述序列号ID和所述第一广播命令中带有的一所述序列号ID相同，则修改所述逆变器(102)的所述个域网标识符为所述通信器(103)本身的所述个域网标识符；然后将当前的所述第二数目加一，作为新的所述第二数目，返回到上述步骤D；

F.所述通信器(103)将其个域网标识符由所述临时标识符修改为自己本身的所述个域网标识符，使所述通信器(103)和所述逆变器(102)在同一个所述个域网标识符下通信，与其它逆变器系统隔离开来。

2.根据权利要求1所述的逆变器系统(100)的通信组网方法，其特征在于，在所有所述逆变器(102)完成修改其个域网标识符为所述通信器(103)原本的所述个域网标识符的步骤之后，所述通信组网方法还包括所述通信器(103)通过广播单点混合的方式读取所述逆变器(102)的短地址的步骤，具体包括：

G.所述通信器(103)发出第二广播命令通知下面的所述逆变器(102)上传各自的所述短地址和所述序列号ID，接收后保存下来；所述短地址为所述逆变器(102)内的无线通信模块在所述逆变器(102)一启动时就随机产生的一个数码，作为所述逆变器(102)的标志符；

H.所述通信器(103)读取所述逆变器(102)上传的所述短地址和所述序列号ID；

I.将上传的所述序列号ID和所述通信器(103)中输入的所述序列号ID的清单进行对比；

J.判断是否还有逆变器(102)尚未成功上传各自的所述短地址和所述序列号ID，若是，则执行下述步骤K；若否，则直接结束；

K.所述通信器(103)发出单点命令通知尚未上传所述短地址和所述序列号ID的所述逆变器(102)上传所述短地址和所述序列号ID，然后返回到上述步骤I。

3.根据权利要求2所述的逆变器系统(100)的通信组网方法，其特征在于，所述通信器(103)是单个所述逆变器系统(100)所独用的。

4.根据权利要求2所述的逆变器系统(100)的通信组网方法，其特征在于，所述通信器(103)是多个所述逆变器系统(100)所共用的；所述通信器(103)包括多个其本身的所述个域网标识符，它们之间是自动可切换的；在所述通信器(103)中的每个所述个域网标识符下，对应输入有各个所述逆变器系统(100)中的一个或多个所述逆变器(102)的所述序列号ID。

5.根据权利要求3或4所述的逆变器系统(100)的通信组网方法，其特征在于，所述无线个人局域网技术包括紫蜂、超宽带、无线保真、蓝牙、近场通信、射频识别和红外数据组织。

6.根据权利要求5所述的逆变器系统(100)的通信组网方法，其特征在于，所述临时标识符为0xFFFF。