CN111682646B - 一种电子设备通讯系统和方法 - Google Patents

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Abstract

本申请公开了一种电子设备通讯系统和方法，以实现采用低成本、高可靠性的方式实现通讯主机与各电子设备间的单向通讯。在该系统所应用的光伏电站中，多个光伏组件串联形成光伏组串，单个光伏组串或者多个光伏组串并联接入光伏逆变器，每个光伏组串上都至少连接有一个电子设备，所述光伏逆变器上连接有一个用于预防或抑制所有光伏组件的PID效应的PID控制盒；所述电子设备通讯系统包括：通讯主机、所述PID控制盒、各个电子设备以及分别为每个电子设备配置的信号检测装置；在通讯主机的控制下，所述PID控制盒在自身原来输出电压的基础上叠加一通讯信号；所述信号检测装置用于采集所述通讯信号，并送入本信号检测装置对应的电子设备中。

Description

一种电子设备通讯系统和方法
技术领域
本发明涉及电力电子技术领域，更具体地说，涉及一种电子设备通讯系统和方法。
背景技术
在如图1a所示的光伏电站中，多个光伏组件串联形成光伏组串，单个光伏组串或者多个光伏组串并联接入光伏逆变器，每个光伏组串上都至少连接有一个电子设备(图1a仅以每个光伏组件的输出都各自直接经过一个电子设备接入光伏组串的主干路作为示例)，光伏逆变器将输入的直流电能转换成交流电后提供给电网或本地负载，所有电子设备由一台通讯主机集中控制。
在上述光伏电站中，如何采用低成本、高可靠性的方式实现通讯主机与各电子设备间的通讯，是本领域技术人员始终追求的目标。
发明内容
有鉴于此，本发明提供一种电子设备通讯系统和方法，以实现采用低成本、高可靠性的方式实现通讯主机与各电子设备间的通讯。
一种电子设备通讯系统，在其所应用的光伏电站中，多个光伏组件串联形成光伏组串，单个光伏组串或者多个光伏组串并联接入光伏逆变器，每个光伏组串上都至少连接有一个电子设备，所述光伏逆变器上连接有一个用于预防或抑制所有光伏组件的潜在电势诱导衰减PID效应的PID控制盒；
所述电子设备通讯系统包括：通讯主机、所述PID控制盒、各个电子设备以及分别为每个电子设备配置的信号检测装置；
在通讯主机的控制下，所述PID控制盒在自身原来输出电压的基础上叠加一通讯信号；
所述信号检测装置用于采集所述通讯信号，并送入本信号检测装置对应的电子设备中。
可选的，每个光伏组串上都至少连接有一个电子设备，包括：在每一个光伏组串内部，全部或部分光伏组件均有对应的电子设备；
一个光伏组件有对应的电子设备，是指本光伏组件的输出直接经过一个电子设备接入本光伏组串的主干路，或者本光伏组件的输出与其他光伏组件串联后再经过一个电子设备接入本光伏组串的主干路。
可选的，在每一个光伏组串内部，每个光伏组件的输出都各自直接经过一个电子设备接入本光伏组串的主干路。
可选的，在上述公开的任一种电子设备通讯系统中，所述通讯信号为幅值、相位或频率与PID控制盒原来输出电压不同的电压信号。
可选的，在上述公开的任一种电子设备通讯系统中，所述信号检测装置接在电子设备的输入负极与大地之间、输入正极与大地之间、输出负极与大地之间或输出正极与大地之间。
可选的，在上述公开的任一种电子设备通讯系统中，为电子设备配置的信号检测装置为设置在本电子设备外部的独立装置，或者集成在本电子设备内部。
可选的，在上述公开的任一种电子设备通讯系统中，所述通讯主机与所述PID控制盒之间的通讯方式为有线通讯或无线通讯方式。
可选的，在上述公开的任一种电子设备通讯系统中，所述通讯主机为一个独立的通讯设备，或者所述通讯主机集成在光伏逆变器中。
可选的，在上述公开的任一种电子设备通讯系统中，所述PID控制盒的供电方式是从电网取电、从光伏电站直流侧取电以及配备一个电池来单独供电这三种供电方式中的任意一种或几种的组合。
可选的，在上述公开的任一种电子设备通讯系统中，所述PID控制盒接在光伏逆变器的输入负极与大地之间、光伏逆变器的输入正极与大地之间或者光伏逆变器的中性线与大地之间。
可选的，在上述公开的任一种电子设备通讯系统中，所述通讯信号是广播信号，其作为纯命令信号控制所有电子设备都按照命令统一行动；或者，所述通讯信号是带有特定ID的命令信号，用于对特定的电子设备进行控制。
可选的，在上述公开的任一种电子设备通讯系统中，所述电子设备为微型逆变器、优化器、关断器或限压器。
一种电子设备通讯方法，在其所应用的光伏电站中，多个光伏组件串联形成光伏组串，单个光伏组串或者多个光伏组串并联接入光伏逆变器，每个光伏组串上都至少连接有一个电子设备，所述光伏逆变器上连接有一个用于预防或抑制所有光伏组件的PID效应的PID控制盒；所述光伏电站中还具有通讯主机，以及分别为每个电子设备配置的信号检测装置；
所述电子设备通讯方法包括：
所述通讯主机控制所述PID控制盒在自身原来输出电压的基础上叠加一通讯信号；
所述信号检测装置采集所述通讯信号，并送入本信号检测装置对应的电子设备中。
可选的，所述送入本信号检测装置对应的电子设备中之后，还包括：
所述电子设备根据接收到的通讯信号执行相应的动作，所述动作包括：所述电子设备内部的开关器件执行开通或关断动作。
从上述的技术方案可以看出，本发明通过在PID控制盒原来的输出电压上叠加通讯信号，在保证PID控制盒原本的抑制光伏组件PID效应的功能的同时，利用PID控制盒与各电子设备之间原本的线缆传输该通讯信号，其属于电力线载波通讯方式，具有电力线载波通讯所具有的通讯成本低、可靠性高的特性。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
图1a为现有技术公开的一种光伏电站结构示意图；
图1b为现有技术公开的又一种光伏电站结构示意图；
图2为现有技术公开的一种具有PID控制盒的光伏电站结构示意图；
图3为现有技术公开的又一种具有PID控制盒的光伏电站结构示意图；
图4为现有技术公开的又一种具有PID控制盒的光伏电站结构示意图；
图5为本发明实施例公开的一种电子设备通讯系统结构示意图；
图6为本发明实施例公开的又一种电子设备通讯系统结构示意图；
图7为本发明实施例公开的一种电子设备通讯方法流程图。
具体实施方式
下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
本发明实施例公开了一种电子设备通讯系统，应用于至少具有如下两个特征的光伏电站：
特征一、在该光伏电站中，多个光伏组件串联形成光伏组串，单个光伏组串直接接入光伏逆变器或者多个光伏组串并联接入该光伏逆变器，该光伏逆变器将输入的直流电能转换成交流电后提供给电网或本地负载，每个光伏组串上都至少连接有一个电子设备。该电子设备例如是微型逆变器、优化器、关断器或限压器等。
其中，所述每个光伏组串上都至少连接有一个电子设备，包括：在每一个光伏组串内部，全部或部分光伏组件均有对应的电子设备；而一个光伏组件有对应的电子设备，是指本光伏组件的输出直接经过一个电子设备接入本光伏组串的主干路，或者本光伏组件的输出与其他光伏组件串联后再经过一个电子设备接入本光伏组串的主干路。例如图1a或图1b所示：图1a仅以在每一个光伏组串内部，每个光伏组件的输出都各自直接经过一个电子设备接入本光伏组串的主干路为例(图1a中将光伏组件的配置细化到了光伏组件级别，所以该电子设备也称组件级电子设备)；图1b是在图1a的基础上改建得到的一个示例，其在个别光伏组串内部，省去了至少一个光伏组件的输出所连接的电子设备，同时将多个光伏组件的串联输出接入同一电子设备。
特征二、该光伏逆变器上连接有一个用于预防或抑制所有光伏组件的PID效应的PID控制盒，具体描述如下：
光伏组件本身具有PID(potential Induced Degradation，潜在电势诱导衰减)效应。所谓PID效应，是指光伏组件的带电部分、接地边框或接地外部之间的潜在高电压引发光伏组件工作效率大幅衰减的现象。在该光伏电站中，将光伏逆变器的输入负极(例如图2所示)、光伏逆变器的输入正极(例如图3所示)或者光伏逆变器的中性线(例如图4所示)经过一个PID控制盒接地，通过设置该PID控制盒的输出电压从而将所有光伏组件的正极或负极电压限制在规定范围内，以此预防或抑制所有光伏组件的PID效应，已经是非常成熟的技术。
本发明实施例便是在上述具有PID控制盒的光伏电站中构建电子设备通讯系统，以实现采用低成本、高可靠性的方式实现通讯主机与各电子设备间的通讯。
例如图5所示，所述电子设备通讯系统包括：通讯主机、PID控制盒、各个电子设备以及分别为每个电子设备配置的信号检测装置，图5仅以基于图2构建的电子设备通讯系统作为示例。在通讯主机的控制下，所述PID控制盒在自身原来输出电压的基础上叠加相应的电压信号，得到幅值、相位或频率与原来输出电压不同的电压信号，在PID控制盒原来输出电压的基础上叠加的该电压信号即为通讯信号；所述信号检测装置，用于对自身对应的电子设备进行共模电压采样，从中得到所述通讯信号，并送入本电子设备中，从而实现了通讯主机与各电子设备间的通讯。
其中，设置PID控制盒的输出电压从而将所有光伏组件的正极或负极电压限制在规定范围内，能够预防或抑制所有光伏组件的PID效应；其输出电压可以在一定电压范围内任意取值而不是必须固定设置为某一值，所以在保证其输出电压不超出该电压范围的前提下，对PID控制盒原来输出电压做修改，叠加一个通讯信号，从而就实现了在预防或抑制所有光伏组件的PID效应的同时，利用PID控制盒与各电子设备之间原本的线缆传输该通讯信号，其属于电力线载波通讯方式，具有电力线载波通讯所具有的通讯成本低、可靠性高的特性。而且，修改PID控制盒的输出电压改变的是光伏电站的功率主回路中的共模信号，而不会改变其差摸信号，所以不会影响光伏电站的功率主回路的正常工作。
可选的，在上述公开的任一实施例中，所述信号检测装置采样电子设备的共模电压，可以是采样电子设备输入负极相对大地的电压(此时信号检测装置的采样端口接在电子设备输入负极与大地之间，例如图5所示)，或者也可以是采样电子设备输入正极相对大地的电压(此时信号检测装置的采样端口接在电子设备输入正极与大地之间)，或者也可以是采样电子设备输出负极相对大地的电压(此时信号检测装置的采样端口接在电子设备输出负极与大地之间)，或者也可以是采样电子设备输出正极相对大地的电压(此时信号检测装置的采样端口接在电子设备输出正极与大地之间)。
可选的，在上述公开的任一实施例中，通讯主机与PID控制盒之间的通讯方式可以是有线通讯或无线通讯等，并不局限。
可选的，在上述公开的任一实施例中，该通讯主机可以是一个独立的通讯设备，也可以集成到光伏逆变器中(例如图5所示)，并不局限。
可选的，在上述公开的任一实施例中，该PID控制盒需要有供电才能实现对外通讯功能，其供电方式可以是从电网取电(例如图5所示)、从光伏电站直流侧取电(例如图6所示)以及配备一个电池来单独供电这三种供电方式中的任意一种或几种的组合。
可选的，在上述公开的任一实施例中，为电子设备配置的信号检测装置可以是设置在本电子设备外部的独立装置(例如图5所示)，或者也可以集成在本电子设备内部。
可选的，在上述公开的任一实施例中，该PID控制盒可以是设置在光伏逆变器外部的独立装置(例如图5所示)，也可以集成在光伏逆变器内部。
可选的，在上述公开的任一实施例中，所述通讯信息可以是广播信号，其作为纯命令信号控制所有电子设备都按照命令统一行动；或者，所述通讯信号也可以是带有特定ID(Identity document，身份证标识号)的命令信号，用于对特定的电子设备进行控制，该ID可以是特定的电子设备本身的ID，也可以是特定的电子设备所对应的光伏组件的ID，也可以是特定的电子设备所对应的信号检测装置的ID，并不局限。
举个例子，各电子设备均为关断器，当光伏逆变器需要维修时，通讯主机可以发送广播信号控制所述关断器统一执行相应动作，从而裂解光伏电站直流侧高压，避免有维修人员靠近时发生触电事故。再举个例子，在光伏逆变器正常运行过程中，若检测到某一光伏组件发生故障，则通讯主机可以发送带有该光伏组件所对应的电子设备的ID号的命令信号，控制该电子设备将该故障的光伏组件旁路。
与上述系统实施例相对应的，本发明实施例还公开了一种电子设备通讯方法，在其所应用的光伏电站中，多个光伏组件串联形成光伏组串，单个光伏组串或者多个光伏组串并联接入光伏逆变器，每个光伏组串上都至少连接有一个电子设备，所述光伏逆变器上连接有一个用于预防或抑制所有光伏组件的PID效应的PID控制盒；所述光伏电站中还具有通讯主机，以及分别为每个电子设备配置的信号检测装置；
如图7所示，在应用于上述任一种配置有多个电子设备的光伏电站时，所述电子设备通讯方法包括：
步骤S01：所述通讯主机控制所述PID控制盒在自身原来输出电压的基础上叠加一通讯信号；
步骤S02：所述信号检测装置采集所述通讯信号，并送入本信号检测装置对应的电子设备中。
综上所述，本发明实施例通过在PID控制盒原来的输出电压上叠加通讯信号，在保证PID控制盒原本的抑制光伏组件PID效应的功能的同时，利用PID控制盒与各电子设备之间原本的线缆传输该通讯信号，其属于电力线载波通讯方式，具有电力线载波通讯所具有的通讯成本低、可靠性高的特性。
本说明书中各个实施例采用递进的方式描述，每个实施例重点说明的都是与其他实施例的不同之处，各个实施例之间相同相似部分互相参见即可。对于实施例公开的方法而言，由于其与实施例公开的系统相对应，所以描述的比较简单，相关之处参见系统部分说明即可。
本发明的说明书和权利要求书及上述附图中的术语“第一”、“第二”等是用于区别类似的不同对象，而不必用于描述特定的顺序或先后次序。而且，术语“包括”、“包含”或者其任何其他变体意在涵盖非排他性的包含，从而使得包括一系列要素的过程、方法、商品或者设备不仅包括那些要素，而且还包括没有明确列出的其他要素，或者是还包括为这种过程、方法、商品或者设备所固有的要素。在没有更多限制的情况下，由语句“包括一个”限定的要素，并不排除在包括要素的过程、方法、商品或者设备中还存在另外的相同要素。
对所公开的实施例的上述说明，使本领域专业技术人员能够实现或使用本发明。对这些实施例的多种修改对本领域的专业技术人员来说将是显而易见的，本文中所定义的一般原理可以在不脱离本发明实施例的精神或范围的情况下，在其它实施例中实现。因此，本发明实施例将不会被限制于本文所示的这些实施例，而是要符合与本文所公开的原理和新颖特点相一致的最宽的范围。

Claims (13)

1.一种电子设备通讯系统，其特征在于，在其所应用的光伏电站中，多个光伏组件串联形成光伏组串，单个光伏组串或者多个光伏组串并联接入光伏逆变器，每个光伏组串上都至少连接有一个电子设备，所述光伏逆变器上连接有一个用于预防或抑制所有光伏组件的潜在电势诱导衰减PID效应的PID控制盒，所述光伏逆变器的输入负极、所述光伏逆变器的输入正极或者所述光伏逆变器的中性线经过所述PID控制盒接地；
所述电子设备通讯系统包括：通讯主机、所述PID控制盒、各个电子设备以及分别为每个电子设备配置的信号检测装置；
在通讯主机的控制下，所述PID控制盒在自身原来输出电压的基础上叠加一通讯信号；
所述信号检测装置接在电子设备的输入负极与大地之间、输入正极与大地之间、输出负极与大地之间或输出正极与大地之间；所述信号检测装置用于采集所述通讯信号，并送入本信号检测装置对应的电子设备中。
2.根据权利要求1所述的电子设备通讯系统，其特征在于，每个光伏组串上都至少连接有一个电子设备，包括：在每一个光伏组串内部，全部或部分光伏组件均有对应的电子设备；
一个光伏组件有对应的电子设备，是指本光伏组件的输出直接经过一个电子设备接入本光伏组串的主干路，或者本光伏组件的输出与其他光伏组件串联后再经过一个电子设备接入本光伏组串的主干路。
3.根据权利要求2所述的电子设备通讯系统，其特征在于，在每一个光伏组串内部，每个光伏组件的输出都各自直接经过一个电子设备接入本光伏组串的主干路。
4.根据权利要求1所述的电子设备通讯系统，其特征在于，所述通讯信号为幅值、相位或频率与PID控制盒原来输出电压不同的电压信号。
5.根据权利要求1所述的电子设备通讯系统，其特征在于，为电子设备配置的信号检测装置为设置在本电子设备外部的独立装置，或者集成在本电子设备内部。
6.根据权利要求1所述的电子设备通讯系统，其特征在于，所述通讯主机与所述PID控制盒之间的通讯方式为有线通讯或无线通讯方式。
7.根据权利要求1所述的电子设备通讯系统，其特征在于，所述通讯主机为一个独立的通讯设备，或者所述通讯主机集成在光伏逆变器中。
8.根据权利要求1所述的电子设备通讯系统，其特征在于，所述PID控制盒的供电方式是从电网取电、从光伏电站直流侧取电以及配备一个电池来单独供电这三种供电方式中的任意一种或几种的组合。
9.根据权利要求1所述的电子设备通讯系统，其特征在于，所述PID控制盒接在光伏逆变器的输入负极与大地之间、光伏逆变器的输入正极与大地之间或者光伏逆变器的中性线与大地之间。
10.根据权利要求1所述的电子设备通讯系统，其特征在于，所述通讯信号是广播信号，其作为纯命令信号控制所有电子设备都按照命令统一行动；或者，所述通讯信号是带有特定ID的命令信号，用于对特定的电子设备进行控制。
11.根据权利要求1所述的电子设备通讯系统，其特征在于，所述电子设备为微型逆变器、优化器、关断器或限压器。
12.一种电子设备通讯方法，其特征在于，在其所应用的光伏电站中，多个光伏组件串联形成光伏组串，单个光伏组串或者多个光伏组串并联接入光伏逆变器，每个光伏组串上都至少连接有一个电子设备，所述光伏逆变器上连接有一个用于预防或抑制所有光伏组件的PID效应的PID控制盒，所述光伏逆变器的输入负极、所述光伏逆变器的输入正极或者所述光伏逆变器的中性线经过所述PID控制盒接地；所述光伏电站中还具有通讯主机，以及分别为每个电子设备配置的信号检测装置；所述信号检测装置接在电子设备的输入负极与大地之间、输入正极与大地之间、输出负极与大地之间或输出正极与大地之间；
所述电子设备通讯方法包括：
所述通讯主机控制所述PID控制盒在自身原来输出电压的基础上叠加一通讯信号；
所述信号检测装置采集所述通讯信号，并送入本信号检测装置对应的电子设备中。
13.根据权利要求12所述的电子设备通讯方法，其特征在于，所述送入本信号检测装置对应的电子设备中之后，还包括：
所述电子设备根据接收到的通讯信号执行相应的动作，所述动作包括：所述电子设备内部的开关器件执行开通或关断动作。
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