CN202153735U - 一种光伏发电系统的电流环通讯电路 - Google Patents

一种光伏发电系统的电流环通讯电路 Download PDF

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朱建方
王秋明
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Abstract

本实用新型涉及一种电流环通讯电路，特别是一种微型光伏并网逆变器及光伏数字汇流箱的通讯系统，整个通讯由近似对称的主通讯单元和从通讯单元，以及一个通讯连线构成。电路硬件格式采用UART通讯方式，通过控制电路中的电流有无来传递信号，并规定：以环路中有电流的状态为1，即发送端口为低电平，接受端为高电平；以环路中无电流的状态为0，即发送端口为高电平，接受端为低电平。采用上述结构，能实现一对多的通讯，整个系统结构简单、可靠性高、抗干扰能力强。

Description

一种光伏发电系统的电流环通讯电路
技术领域
本实用新型涉及一种电流环通讯电路，特别是一种微型光伏并网逆变器及光伏数字汇流箱的通讯系统。
背景技术
当多个微型光伏并网逆变器或光伏数字汇流箱组成分布式发电系统时，系统需要实时收集每个微型并网逆变器或光伏数字汇流箱的信息，以实现有效的监控与管理。因此需要低成本、高效、高可靠性信息通信技术作为保证，目前可以利用通信技术包括RS232，电力线载波PLC等，RS232只能实现一对一通讯，且在恶劣环境下易受干扰，只能短距离通讯。PLC与市电电网相连，存在不安全因素，且扩展性较差。
发明内容
本实用新型需要解决的技术问题是提供一种安全性能高且能实现一对多通讯的电流环通讯电路。
为解决上述的技术问题，本实用新型的光伏发电系统的电流环通讯电路包括一个主通讯单元和若干从通讯单元，
所述主通讯单元包括发送端和接收端，所述发送端和接收端分别与发送光耦和接收光耦连接，所述发送端与发送光耦发光二极管的负极相连，所述接收端与接受光耦光敏三极管的发射极相连；所述发送光耦发光二极管的正极与电源相连，所述发送光耦光敏三极管的发射极与接受光耦发光二极管的正极相连，所述发送光耦光敏三极管的集电极与公共端相连；所述接受光耦发光二极管的负极与电流环有源端负极相连；所述接受光耦光敏三极管的集电极与电源相连，所述接受光耦光敏三极管的发射极接地；
所述从通讯单元包括发送端和接收端，所述发送端和接收端分别与发送光耦和接受光耦连接，所述发送端与发送光耦发光二极管的负极相连，所述接收端与接受光耦光敏三极管的发射极相连；所述发送光耦发光二极管的正极与电源相连，所述发送光耦光敏三极管的发射极与公共端相连；所述接受光耦发光二极管负极通过二极管和分压电阻的串联电路与电流环有源端正极相连；所述接受光耦光敏三极管的发射极与电源相连，所述接受光耦光敏三极管的集电极接地。
上述结构采用了光耦进行信号的传递，实现了主控通讯单元、通讯信号传输环路、从控通讯单元之间的安全隔离，并提高了抗干扰能力，更重要的是，在信号进行传送时，通讯环路中始终有电流存在，成为准电流环电路，从而使得抗干扰能力进一步增强，并使电路的工作状态更优化。整个通讯装置具有结构简单、可靠性高、抗干扰能力强的特点。
附图说明
下面结合附图和具体实施方式对本发明作进一步详细的说明。
图1为本实用新型的主通讯单元结构示意图。
图2为本实用新型的从通讯单元结构示意图。
图中：101为发送端，102为接收端，103为发送光耦，104为接收光耦，105为电阻，106为电源，107为电阻，108为电阻，109为阻塞二极管，110为阻塞二极管，
201为发送端，202为接收端，203为发送光耦，204为接收光耦，205为电阻，206为电源，207为电阻，208为电阻，209为电阻，210为电阻，211为二极管，212为阻塞二极管，213为电容，214为稳压二极管，215为阻塞二极管
具体实施方式
本实用新型的光伏发电系统的电流环通讯电路包括一个主通讯单元和若干从通讯单元，
如图1所示，所述主通讯单元包括发送端101和接收端102，所述发送端101和接收端102分别与发送光耦103和接收光耦104连接，所述发送端101与发送光耦103发光二极管的负极相连，所述接收端102与接受光耦104光敏三极管的发射极相连；所述发送光耦103发光二极管的正极与电源106相连，所述发送光耦103光敏三极管的发射极与接受光耦104发光二极管的正极相连，所述发送光耦103光敏三极管的集电极与公共端01相连；所述接受光耦104发光二极管的负极与电流环有源端负极02相连；所述接受光耦104光敏三极管的集电极与电源106相连，所述接受光耦104光敏三极管的发射极接地；
所述从通讯单元包括发送端201和接收端202，所述发送端201和接收端202分别与发送光耦203和接受光耦204连接，所述发送端201与发送光耦203发光二极管的负极相连，所述接收端202与接受光耦204光敏三极管的发射极相连；所述发送光耦203发光二极管的正极与电源206相连，所述发送光耦203光敏三极管的发射极与公共端01相连；所述接受光耦204发光二极管负极通过二极管211和分压电阻210的串联电路与电流环有源端正极03相连；所述接受光耦204光敏三极管的发射极与电源206相连，所述接受光耦204光敏三极管的集电极接地。
所述主通讯单元为无源端，所述从通讯单元为有源端。
所述从通讯单元二极管211负极与电流环有源端负极02之间连接有稳压管214，所述稳压管214两端并联有电容213。当有源端输入为交流电，电容213起支撑作用，将经整流器211后波滤为稳定的直流；当有源端输入为直流电时，电容容量可选小，使经分压电阻210分压后电压纹波更小，稳压管214的作用是稳定该点电压，使通讯更加可靠。
所述从通讯单元的分压电阻210的选取与有源端的供电有关，为保证可靠性与精度，可使用多个电阻串联，阻值大小与整个串联回路的电流有关，应保证光藕203与204可靠导通。
所述从通讯单元电流环有远端负极02与公共端01之间连接有阻塞二极管212，起到放反接和保护的作用。
所述从通讯单元接收光耦204发光二极管的正负极之间连接有电阻209；所述从通讯单元接收光耦204光敏三极管的集电极与地之间连接有电阻207；所述从通讯单元发送光耦203发光二极管的负极与发送端201之间连接有连接有电阻205。电阻205，207，209起到限流保护的作用，一方面可以保证光耦的可靠导通，另一方面限制通讯回路的通态电流。
所述从通讯单元发送光耦203光敏三极管与公共端01之间连接有电路208与阻塞二极管215的串联电路，主要是起到防反接和保护的作用。
所述主通讯单元发送光耦103光敏三接管的集电极与公共端01之间连接有电阻108；所述主通讯单元发送光耦103发光二极管的负极与发送端101之间连接有电阻105；所述主通讯单元接收光耦104光敏三极管发射极与地之间连接有电阻107。电阻105，107，108一样用来起限流保护的作用，一方面可以保证光耦的可靠导通，另一方面限制通讯回路的通态电流。
所述主通讯单元公共端01与电流环有源端负极02之间连接有阻塞二极管110；所述主通讯单元接收光耦104发光二极管负极与电流环有源端负极02之间连接有阻塞二极管109。阻塞二极管109，110起到防反接与保护的作用。
所述电流环有源端为交流电网，在电流环有源端为交流电网的电路中，二极管211的作用是整流。
所述电流环有源端为直流母线，在电流环有源端为直流母线的电路中，二极管211的作用是防反接。
整个电路的通讯原理如下：主通讯单元首先控制接收端102端口电平为低，通过发送端101向从通讯单元发送数据，从而建立通讯关系。当通讯停止时，发送端101一直处于高电平，此时通讯环路无电流流过；当主控通讯单元发送端101发送信号时，从控制单元发送端201一直为低电平，此时形成准电流环路并实现了从控通讯单元接收端202的信号接收；当主通讯单元发送端201一直维持低电平，从控通讯单元发送端101发送信号时，此时形成了准电流环路并实现了主通讯单元接收端102的信号接收，从而实现了半双工通讯。

Claims (10)

1.一种光伏发电系统的电流环通讯电路，包括一个主通讯单元和若干从通讯单元，其特征在于：
所述主通讯单元包括发送端(101)和接收端(102)，所述发送端(101)和接收端(102)分别与发送光耦(103)和接收光耦(104)连接，所述发送端(101)与发送光耦(103)发光二极管的负极相连，所述接收端(102)与接受光耦(104)光敏三极管的发射极相连；所述发送光耦(103)发光二极管的正极与电源(106)相连，所述发送光耦(103)光敏三极管的发射极与接受光耦(104)发光二极管的正极相连，所述发送光耦(103)光敏三极管的集电极与公共端(01)相连；所述接受光耦(104)发光二极管的负极与电流环有源端负极(02)相连；所述接受光耦(104)光敏三极管的集电极与电源(106)相连，所述接受光耦(104)光敏三极管的发射极接地；
所述从通讯单元包括发送端(201)和接收端(202)，所述发送端(201)和接收端(202)分别与发送光耦(203)和接受光耦(204)连接，所述发送端(201)与发送光耦(203)发光二极管的负极相连，所述接收端(202)与接受光耦(204)光敏三极管的发射极相连；所述发送光耦(203)发光二极管的正极与电源(206)相连，所述发送光耦(203)光敏三极管的发射极与公共端(01)相连；所述接收光耦(204)发光二极管负极通过二极管(211)和分压电阻(210)的串联电路与电流环有源端正极(03)相连；所述接受光耦(204)光敏三极管的发射极与电源(206)相连，所述接受光耦(204)光敏三极管的集电极接地。
2.按照权利要求1所述的光伏发电系统的电流环通讯电路，其特征在于：所述主通讯单元为无源端，所述从通讯单元为有源端。
3.按照权利要求1所述的光伏发电系统的电流环通讯电路，其特征在于：所述从通讯单元二极管(211)负极与电流环有源端负极(02)之间连接有稳压管(214)，所述稳压管(214)两端并联有电容(213)。
4.按照权利要求1所述的光伏发电系统的电流环通讯电路，其特征在于：所述从通讯单元电流环有源端负极(02)与公共端(01)之间连接有阻塞二极管(212)。
5.按照权利要求1所述的光伏发电系统的电流环通讯电路，其特征在于：所述从通讯单元接收光耦(204)发光二极管的正负极之间连接有电阻(209)；所述从通讯单元接收光耦(204)光敏三极管的集电极与地之间连接有电阻(207)；所述从通讯单元发送光耦(203)发光二极管的负极与发送端(201)之间连接有连接有电阻(205)。
6.按照权利要求1所述的光伏发电系统的电流环通讯电路，其特征在于：所述从通讯单元发送光耦(203)光敏三极管与公共端(01)之间连接有电阻(208)与阻塞二极管(215)的串联电路。
7.按照权利要求1所述的光伏发电系统的电流环通讯电路，其特征在于：所述主通讯单元发送光耦(103)光敏三接管的集电极与公共端(01)之间连接有电阻(108)；所述主通讯单元发送光耦(103)发光二极管的负极与发送端(101)之间连接有电阻(105)；所述主通讯单元接收光耦(104)光敏三极管发射极与地之间连接有电阻(107)。
8.按照权利要求1所述的光伏发电系统的电流环通讯电路，其特征在于：所述主通讯单元公共端(01)与电流环有源端负极(02)之间连接有阻塞二极管(110)；所述主通讯单元接收光耦(104)发光二极管负极与电流环有源端负极(02)之间连接有阻塞二极管(109)。
9.按照权利要求1至8中任一项所述的光伏发电系统的电流环通讯电路，其特征在于：所述电流环有源端为交流电网。
10.按照权利要求1至8中任一项所述的光伏发电系统的电流环通讯电路，其特征在于：所述电流环有源端为直流母线。
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