CN206041930U - 光伏系统 - Google Patents

Abstract

本实用新型提供了一种光伏系统，所述光伏系统包括组件集合、多输入监控器以及数据采集装置，所述组件集合包括至少两个光伏组件，所述多输入监控器位于所述组件集合的输出线路上，所述光伏组件分别连接至同一监控器的不同输入端以实现相互串联，所述数据采集装置并联至所述组件集合的两端并从所述组件集合获取工作所需电力。采用本实用新型的用于光伏系统，无需额外布交流线。多输入监控器中开关单元的关断对数据采集装置的供电没有任何影响，同时也避免了电流流过多个单输入监控器中的MOSFET和采样电阻带来的损耗。数据采集装置与光伏组件同步工作，避免了夜间额外工作和电力损耗，延长了使用寿命。

Description

光伏系统

技术领域

本实用新型涉及光伏发电技术领域，尤其涉及一种光伏系统。

背景技术

在分布式系统中，特别是屋顶系统中，越来越多的系统安装优化器，微型逆变器和监控器。监控器的主要作用一是遇到故障或者火灾等情况时快速关断组件输出，避免高压危险；二是组件级监控，及时对故障组件报警，便于系统维护。监控器获取光伏组件的电压、电流或温度等数据后，通过例如Zigbee或Bluetooth的无线传输方式将上述数据发送至数据采集装置，进而通过数据采集装置将这些数据发送目标终端出去。

现有技术中，为保证数据采集装置的持续运转和分散光伏组件的供电占比，一般至少通过光伏系统中的两个串联的光伏组件给数据采集装置供电。如图1所示，由于现有的光伏组件均搭配使用单输入的监控器，使得这些光伏组件是相互独立的，这些光伏组件所输出电流需要经过所搭配使用的监控器才能到达数据采集装置来实现对其供电。具体的，光伏组件22至25之间共包括四个光伏组件，四个光伏组件经四个单输入监控器50至80串联后给数据采集装置120供电。显而易见，提供数据采集装置120的电源回路电流要额外经过与光伏组件22至25对应连接到的四个单输入监控器50至80的MOSFET和采样电阻，这样就带来了额外的能量损耗，同时紧急情况下后台关断光伏组件输出(通过关断MOSFET实现)也会切断数据采集装置120的电源供给。如果故障被快速解除，数据采集装置120由于没有电源，无法向单输入监控器发出开启光伏组件输出的命令，这样就只能等到第二天早上才能恢复正常工作，严重影响了发电收益。

实用新型内容

本实用新型的目的是为解决上述技术问题，提供一种能够持续对数据采集装置供电的光伏系统。

为解决上述技术问题，本实用新型提供了一种光伏系统，所述光伏系统包括组件集合、多输入监控器以及数据采集装置，所述组件集合包括至少两个光伏组件，所述多输入监控器位于所述组件集合的输出线路上，所述光伏组件分别连接至同一监控器的不同输入端以实现相互串联，所述数据采集装置并联至所述组件集合的两端并从所述组件集合获取工作所需电力。

更进一步的，所述数据采集装置包括与所述多输入监控器无线连接的数据接收单元以及与目标终端无线连接的数据发送单元。

更进一步的，所述数据接收单元通过Zigbee或Bluetooth协议与所述多输入监控器通讯连接。

更进一步的，所述目标终端包括路由器。

更进一步的，所述光伏系统包括与所述目标终端配接的用户设备。

更进一步的，所述多输入监控器包括：

开关单元，串联于所述组件集合的供电线路上；

电流采样单元，串联于所述组件集合的供电线路上，用于采集串联电流；

电压采样单元，并联于所述组件集合，用于采集各光伏组件的输出电压；

控制单元，其包括MCU，温度传感单元及无线传输单元，所述控制单元连接所述开关单元、电压采样单元和电流采样单元，且根据采集的电压、电流和温度以及所述无线传输单元接收的后台命令来导通或断开所述开关单元。

更进一步的，所述电压采样单元包括与组件集合内光伏组件数量一致的电压采样单元；所述电流采样单元位于所述组件集合的供电线路上，所述电流采样单元与所述控制单元电性连接。

更进一步的，所述多输入监控器还包括连接所述数据采集装置的无线收发模块，所述无线收发模块用于将所述电压采样单元、电流采样单元以及温度传感单元所采集到的数据传送至所述数据采集装置。

本实用新型还提供了一种光伏系统，包括组件集合、监控器以及数据采集装置，所述组件集合包括至少两个光伏组件，所述监控器内设有与光伏组件连接的监控电路，所述数据采集装置通过一独立于所述监控电路的取电回路与所述组件集合连接。

更进一步的，所述取电回路与监控电路并联设置。

更进一步的，所述监控器并联于组件集合两端，并设有输入端和输出端，所述监控电路介于输入端和输出端之间。

更进一步的，所述组件集合内的各个组件通过其引出线连接至同一监控器的输入端以实现相互串联，形成了所述取电回路的一部分。

更进一步的，还包括三通连接器，所述数据采集装置的两端分别通过所述三通连接器连接至组件集合两端的引出线，以及所述监控电路的两端。

更进一步的，所述数据采集装置的两端通过线缆连接至所述监控器的输入端。

更进一步的，所述监控器具有连接所述光伏组件的接入端及向外传输光伏组件电流的引出端，其特征在于：所述接入端的数量大于引出端的数量。

更进一步的，所述接入端的数量大于等于2，每一接入端包括正极端和负极端，且一一对应接入所述组件集合内的每个光伏组件的两个引出线。

更进一步的，所述引出端与接入端之间连接有与所述接入端数量相同的电压采样单元，所述电压采样单元用于采集所述组件集合内各光伏组件的输出电压。

更进一步的，还包括：

开关单元，串联于所述组件集合的供电线路上；

电流采样单元，串联于所述组件集合的供电线路上，用于采集串联电流；

控制单元，其包括MCU、用于采集所述光伏组件温度的温度传感单元及无线传输单元，所述控制单元连接所述开关单元、电压采样单元和电流采样单元，且根据采集的电压、电流和温度以及所述无线传输单元接收的后台命令来导通或断开所述开关单元。

与现有技术相比，采用本实用新型的光伏系统，无需额外布交流线。多输入监控器中开关单元的关断对数据采集装置的供电没有任何影响，同时也避免了电流流过多个单输入监控器中的MOSFET和采样电阻带来的损耗。数据采集装置与光伏组件同步工作，避免了夜间额外工作和电力损耗，延长了使用寿命。

附图说明

图1为现有技术中光伏系统的示意图；

图2为采用本实用新型实施例一所述的光伏系统的示意图；

图3为本实用新型实施例二提供的四输入监控器的电路示意图；

图4为本实用新型实施例二提供的四输入监控器的另一电路示意图；

图5为本实用新型实施例三提供的光伏系统示意图。

具体实施方式

下面详细描述本实用新型的实施方式，所述实施方式的示例在附图中示出，其中自始至终相同或类似的标号表示相同或类似的元件或具有相同或类似功能的元件。下面通过参考附图描述的实施例是示例性的，旨在用于解释本实用新型，而不能理解为对本实用新型的限制。

实施例一：

如图2所示，本实用新型实施例所提供的光伏系统包括组件集合220、221、222，四输入监控器211、212、213，以及数据采集装置230，组件集合221包括至少四个相互串联的光伏组件，四输入监控器212位于组件集合的输出线路上，数据采集装置230并联至组件集合的两端并从组件集合获取工作所需电力。本实用新型无需额外布交流线，从而减少布线人工费用。由于采用组件集合221给数据采集装置230供电，因此数据采集装置230(功耗1W)与太阳升落同步，避免了数据采集装置230夜间额外的能量损耗，延长了其使用寿命。数据采集装置230供电不会因为四输入监控器211的快速关断输出而断电。紧急状况解除后，可通过后台或者数据采集装置230发送四输入监控器211输出开启命令，快速恢复系统发电。避免了故障接触后不能及时恢复系统发电的情况，同时避免了电流流过多个MOSFET和采样电阻带来的损耗。由于一个四输入监控器211对应4个光伏组件，减少了数据采集装置的电源线缆长度。

数据采集装置230包括与四输入监控器无线连接的数据接收单元以及与目标终端无线连接的数据发送单元。数据接收单元通过Zigbee或Bluetooth协议与四输入监控器通讯连接。目标终端包括路由器231。光伏系统包括与目标终端配接的用户设备。用户设备可以包含服务器233等。数据发送单元通过Wi-Fi或以太网232与服务器233通信连接。

该太阳能光伏系统还包括与至少一个四输入监控器电连接的供电系统240，该供电系统240包括逆变器和电网，四输入监控器的输出逐个串联后接入逆变器，逆变器将高压直流转换为交流电，最后将交流电并入电网。

实施例二：

如图3、4所示，实施例一中所述的光伏监控器300(四输入监控器)，具有分别连接第一光伏组件201、第二光伏组件202、第三光伏组件203、第四光伏组件204的接入端及向外传输光伏组件电流的引出端，接入端的数量为4个，引出端的数量为1个。每一接入端包括正极端和负极端，且分别对应于第一光伏组件201、第二光伏组件202、第三光伏组件203、第四光伏组件204的两个引出线。每相邻的两个接入端串联。

本实施例所述光伏电站用监控器300还包括：开关单元6、电压采样单元、电流采样单元7以及控制单元1。其中，开关单元6串联于组件集合的供电线路上；电压采样单元与组件集合并联设置，用于采集组件集合内各光伏组件的输出电压；控制单元1，电性连接开关单元以及电压采样单元，所述控制单元1将电压采样单元所采样到的各光伏组件的输出电压、电流采集单元7采集到的各光伏组件的输出电流作为控制所述开关单元导通和断开的依据之一。所述光伏电站用监控器300能够同时监控由四个光伏组件组成的组件集合，使得一个光伏电站用监控器300能够针对4个光伏组件使用，降低了监控器的数量，有效控制了成本。

所述电压采样单元可以包括：连接在第一光伏组件201两端的第一电压采样单元3、连接在第一光伏组件201及第二光伏组件202两端的第二电压采样单元，连接在第一光伏组件201及第三光伏组件203两端的第三电压采样单元10、连接在第一光伏组件201及第四光伏组件204两端的第四电压采样单元11。所述各个光伏组件的电压通过如下方法得到：

第一光伏组件201电压＝第一电压采样单元3采样电压；

第二光伏组件202电压＝第二电压采样单元4采样电压-第一电压采样单元3采样电压；

第三光伏组件203电压＝第三电压采样单元10采样电压-第二电压采样单元4采样电压；

第四光伏组件204电压＝第四电压采样单元11采样电压-第三电压采样单元10采样电压。

同样的，也可以如图4所示，分别将第一电压采样单元3并联在第一光伏组件201两端采集其电压，第二电压采样单元4并联在第二光伏组件202两端采集其电压，第三电压采样单元10并联在第三光伏组件203两端采集其电压，第四电压采样单元11并联在第四光伏组件204两端采集其电压。

所述电流采样单元7与第一光伏组件201连接，电流采样单元7采集的光伏组件的电流即为流过第一光伏组件201、第二光伏组件202、第三光伏组件203、第四光伏组件204的电流。其中，控制单元1获取电流采样单元7的数据。采样到的第一光伏组件201、第二光伏组件202、第三光伏组件203、第四光伏组件204的电流，将作为所述控制单元1控制所述开关单元导通和断开的依据之一。所述各个光伏组件的电流通过如下方法得到：

第一光伏组件201电流＝第二光伏组件202电流＝第三光伏组件203电流＝第四光伏组件204电流＝采样单元7采集电流。

所述控制单元1包括微控制单元(Micro Controller Unit，MCU)、运算放大器、A/D采样单元、温度传感单元、无线传输单元。

所述微控制单元MCU是整个监控器的控制和调度中心。

所述电流采样单元7经控制单元1中的运算放大器将信号放大，然后再将处理结果送入控制单元1中的A/D采样单元。第一电压采样单元3、第二电压采样单元4、第三电压采样单元10、第四电压采样单元11经控制单元1中的A/D采样单元处理后就得到了采样所需电压。分别经MCU单元处理后得到的结果就是采样电流和采样电压。

所述温度传感单元(图中未示出)用于采集组件集合的温度，其连接控制单元1。其中，控制单元1获取温度传感单元的数据。所述温度传感单元所采样到的温度，将作为所述控制单元1控制所述开关单元6导通和断开的依据之一。

所述无线传输单元(图中未示出)包括Zigbee单元和外置天线9，用于将电压采样单元、电流采样单元以及温度传感单元所采集到的数据传送至数据采集装置(Gateway)。所述无线传输单元与控制单元1中的MCU通信连接。

所述光伏电站用监控器300还包括驱动单元5、电源单元2、输出旁路二极管8、射频功率放大器(PA)12。

所述驱动单元5设于控制单元1与开关单元6之间。

所述电源单元2分别连接控制单元1与驱动单元5，以将组件集合的输出电压调整为可供控制单元1与驱动单元5的工作电压。电源单元2并联在第一光伏组件201、第二光伏组件202、第三光伏组件203及第四光伏组件204的两端。电源单元2采用反激拓扑结构，其输出电压的一路为3.3V且用于给控制单元1供电，另一路为12V的驱动电源单元且用于给驱动单元5供电。

所述输出旁路二极管8(即输出旁路二极管D)并联在第一光伏组件201及第四光伏组件204的两端，用于当光伏电站用监控器300失效后，供所述光伏系统的电流流过，从而不影响系统正常发电。

所述射频功率放大器(PA)12设于外置天线9与控制单元1之间，其作用为放大无线发射功率，这样就可以通过外置天线将无线信号发射到更远更大的范围。

所述多输入监控器还包括连接所述数据采集装置的无线收发模块(图中未示出)，无线收发模块与上述无线传输单元功能不同，所述无线收发模块用于将所述电压采样单元、电流采样单元以及温度传感单元所采集到的数据传送至所述数据采集装置。

实施例三：

如图5所示，本实施例中的光伏系统，包括上述实施例二中的四输入监控器300，还包括组件集合以及数据采集装置4。

组件集合包括至少四个光伏组件，四输入监控器300内设有与光伏组件连接的监控电路，数据采集装置4通过一独立于监控电路的取电回路与组件集合连接。取电回路与监控电路并联设置。四输入监控器300并联于组件集合两端，并设有输入端和输出端，监控电路介于输入端和输出端之间。组件集合内的各个组件通过其引出线分别连接至同一四输入监控器300的不同输入端以实现监控器输入端内部相互串联，形成了取电回路的一部分。

还可以包括三通连接器13，数据采集装置4的取电正负两端分别通过三通连接器连接至组件集合两端的引出线，即第一光伏组件201的负极引出线、第四光伏组件204的正极引出线，三通连接器的第三端分别连接监控器的两端。

数据采集装置4的两端也可以通过线缆连接至四输入监控器300的输入端。

四输入监控器300具有连接光伏组件的接入端及向外传输光伏组件电流的引出端，接入端的数量大于引出端的数量，分别是4个、1个。每一接入端包括正极端和负极端，且一一对应接入组件集合内的每个光伏组件的正极、负极两个引出线。引出端与接入端之间连接有与接入端数量相同的电压采样单元，电压采样单元用于采集组件集合内各光伏组件的输出电压。所述四输入监控器300还包括：电流采样单元，采集光伏组件的输出电流；开关单元6，串联于组件集合的供电线路上；控制单元，电性连接开关单元6以及电压采样单元，并将电压采样单元所采样到各光伏组件的输出电压作为导通和断开所述开关单元6的依据之一。所述四输入监控器300还可以包括控制单元，控制单元的内部包括MCU、温度采集单元及无线传输单元，所述控制单元还连接开关单元6及电压采样单元和电流采样单元，并将采集的电压、电流和温度以及后台的后台命令作为决定导通和断开开关单元6的依据。

本实用新型的太阳能光伏系统不限于采用实施例一中限定的四输入监控器，也可以采用双输入监控器等多输入监控器。

以上所述，仅是本实用新型的最佳实施例而已，并非对本实用新型作任何形式上的限制，任何熟悉本领域的技术人员，在不脱离本实用新型技术方案范围情况下，利用上述揭示的方法内容对本实用新型技术方案做出许多可能的变动和修饰，均属于权利要求保护的范围。

Claims (18)

1.一种光伏系统，其特征在于，所述光伏系统包括组件集合、多输入监控器以及数据采集装置，所述组件集合包括至少两个光伏组件，所述多输入监控器位于所述组件集合的输出线路上，所述光伏组件分别连接至同一监控器的不同输入端以实现相互串联，所述数据采集装置并联至所述组件集合的两端并从所述组件集合获取工作所需电力。

2.如权利要求1所述的光伏系统，其特征在于：所述数据采集装置包括与所述多输入监控器无线连接的数据接收单元以及与目标终端无线连接的数据发送单元。

3.如权利要求2所述的光伏系统，其特征在于：所述数据接收单元通过Zigbee或Bluetooth协议与所述多输入监控器通讯连接。

4.如权利要求2所述的光伏系统，其特征在于：所述目标终端包括路由器。

5.如权利要求2所述的光伏系统，其特征在于：所述光伏系统包括与所述目标终端配接的用户设备。

6.如权利要求5所述的光伏系统，其特征在于：所述多输入监控器包括：

开关单元，串联于所述组件集合的供电线路上；

电流采样单元，串联于所述组件集合的供电线路上，用于采集串联电流；

电压采样单元，并联于所述组件集合，用于采集各光伏组件的输出电压；

控制单元，其包括MCU，温度传感单元及无线传输单元，所述控制单元连接所述开关单元、电压采样单元和电流采样单元，且根据采集的电压、电流和温度以及所述无线传输单元接收的后台命令来导通或断开所述开关单元。

7.如权利要求6所述的光伏系统，其特征在于：所述电压采样单元包括与组件集合内光伏组件数量一致的电压采样单元；所述电流采样单元位于所述组件集合的供电线路上，所述电流采样单元与所述控制单元电性连接。

8.如权利要求7所述的光伏系统，其特征在于：所述多输入监控器还包括连接所述数据采集装置的无线收发模块，所述无线收发模块用于将所述电压采样单元、电流采样单元以及温度传感单元所采集到的数据传送至所述数据采集装置。

9.一种光伏系统，其特征在于：包括组件集合、监控器以及数据采集装置，所述组件集合包括至少两个光伏组件，所述监控器内设有与光伏组件连接的监控电路，所述数据采集装置通过一独立于所述监控电路的取电回路与所述组件集合连接。

10.如权利要求9所述的光伏系统，其特征在于：所述取电回路与监控电路并联设置。

11.如权利要求9所述的光伏系统，其特征在于：所述监控器并联于组件集合两端，并设有输入端和输出端，所述监控电路介于输入端和输出端之间。

12.如权利要求9所述的光伏系统，其特征在于：所述组件集合内的各个组件通过其引出线连接至同一监控器的输入端以实现相互串联，形成了所述取电回路的一部分。

13.如权利要求9所述的光伏系统，其特征在于：还包括三通连接器，所述数据采集装置的两端分别通过所述三通连接器连接至组件集合两端的引出线，以及所述监控电路的两端。

14.如权利要求9所述的光伏系统，其特征在于：所述数据采集装置的两端通过线缆连接至所述监控器的输入端。

15.如权利要求9所述的光伏系统，其特征在于：所述监控器具有连接所述光伏组件的接入端及向外传输光伏组件电流的引出端，所述接入端的数量大于引出端的数量。

16.如权利要求15所述的光伏系统，其特征在于：所述接入端的数量大于等于2，每一接入端包括正极端和负极端，且一一对应接入所述组件集合内的每个光伏组件的两个引出线。

17.如权利要求15所述的光伏系统，其特征在于：所述引出端与接入端之间连接有与所述接入端数量相同的电压采样单元，所述电压采样单元用于采集所述组件集合内各光伏组件的输出电压。

18.如权利要求17所述的光伏系统，其特征在于，还包括：

开关单元，串联于所述组件集合的供电线路上；

电流采样单元，串联于所述组件集合的供电线路上，用于采集串联电流；

控制单元，其包括MCU、用于采集所述光伏组件温度的温度传感单元及无线传输单元，所述控制单元连接所述开关单元、电压采样单元和电流采样单元，且根据采集的电压、电流和温度以及所述无线传输单元接收的后台命令来导通或断开所述开关单元。