CN206149266U - 基于微型逆变器的电力载波通信系统 - Google Patents
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Abstract
本实用新型公开了一种基于微型逆变器的电力载波通信系统，其特征包括：n个微型逆变器单元、监控模块和集中器；n个微型逆变器单元通过电力线分别与集中器相连；集中器通过串口与监控模块通信；任意一个微型逆变器单元包括：微型逆变器模块和PLC模块；微型逆变器模块包括：DC‑DC模块，DC‑AC模块，DSP控制模块、太阳能电池板、第一检测电路、第二检测电路、第一驱动电路和第二驱动电路。本实用新型能实时监测监控区域内逆变器的工作状态，从而提高逆变器的工作效率。
Description
技术领域
本实用新型涉及一种微型逆变器的通信技术，具体的说一种基于外部独立PLC的微型逆变器的通信系统。
背景技术
随着化石能源消耗的不断增长和地球生态环境的日益恶化，世界各国都在积极寻找一种可持续发展且对生态环境无污染的新能源。太阳能作为一种高效无污染的新能源，已成为了当今能源结构中一个重要的组成部分。光伏并网发电技术已成为太阳能光电应用的主流。由于中小型逆变器本身功率不大，所以其更多用于微电网中的分布式太阳能发电系统。作为微电网的一个节点，其会在某个区域内有较大数量和较广范围的分布。
近些年来，随着光伏逆变器技术的发展，人们对能源的效率性和安全性越来越重视，无论是白天或者夜晚，我们都需要实时了解控制器的情况，例如逆变器当前工作状态、太阳能电池板的最大功率点追踪情况、当天/当月/当年等的发电千瓦时、当前输出功率/电压/电流等数据都需要被监控。
从目前来看，最常见的通信方法就是通过无线(RF)或者RS485技术。首先无线通信技术受到传输的距离限制且可靠性不高；RS485通信技术需要铺设专门的线路，这样会增加组网的成本。而电力载波通信技术利用已有的电力线进行数据通信，不需要像485总线那样重新铺设新的线路，对输电线没有任何的特殊要求，从而节省成本，使用方便；其相对于无线技术可靠性更高。
发明内容
本实用新型为了克服上述现有技术的不足之处，提供一种基于微型逆变器的电力载波通信系统，以期能实时监测监控区域内逆变器的工作状态，从而提高逆变器的工作效率。
本实用新型为达到上述发明目的，采用如下的技术方案是：
本实用新型一种基于微型逆变器的电力载波通信系统的特点包括：n个微型逆变器单元、监控模块和集中器；所述n个微型逆变器单元通过电力线分别与所述集中器相连；所述集中器通过串口与所述监控模块通信；
任意一个微型逆变器单元包括：微型逆变器模块和PLC模块；所述微型逆变器模块和PLC模块之间通过SPI同步串口进行通信；
所述微型逆变器模块包括：DC-DC模块，DC-AC模块，DSP控制模块、太阳能电池板、第一检测电路、第二检测电路、第一驱动电路和第二驱动电路；
所述DSP控制模块通过自身EPWM2A\EPWM2B引脚和EPWM3A\EPWM3B引脚发送SPWM信号给所述第二驱动电路；由所述第二驱动电路将所述SPWM信号进行放大处理后提供给所述DC-AC模块，使得所述DC-AC模块处于逆变状态，
所述DSP控制模块通过所述第二检测电路检测所述电力线上的电流和电压，捕捉频率来计算所述DC-AC模块所需的占空比；并根据相应的检测结果控制所述DC-AC模块的频率和相位与电网匹配，从而实现并网控制；
所述太阳能电池板为所述DC-DC模块进行供电；
所述DSP控制模块通过所述第一检测电路检测所述太阳能电池板的电流和电压，用于获得所述太阳能电池板的最大输出功率；
所述DSP控制模块根据所述最大输出功率得到所述PWM信号的占空比，并通过自身EPWM1A\EPWM1B引脚发送所述PWM信号给第一驱动电路，由所述第一驱动电路将所述PWM信号进行放大处理后提供给所述DC-DC模块，使得所述DC-DC模块处于升压状态，从而形成闭环控制；
所述DC-DC模块通过导线与所述DC-AC模块相连，为所述DC-AC模块提供工作电压；
所述PLC模块通过所述DSP控制模块获得所述微型逆变器模块的输出功率和并网状态，并耦合发送到所述电力线上；
所述集中器通过所述电力线分别获得n个微型逆变器模块的输出功率和并网状态，并提供给所述监控模块用于进行实时监控。
本实用新型所述的基于微型逆变器的电力载波通信系统的特点也在于，所述监控模块由CH340转换器和上位机组成，所述CH340转换器通过电平转换将接收到的数据实时传送至所述上位机。
所述PLC模块是由DSP芯片和模拟前端组成；所述DSP芯片通过自身UART串口将所获得数据发送给所述模拟前端的D/A转换引脚进行模数转换后发送给所述模拟前端的TX发送引脚；所述模拟前端的RX接收引脚将接收到的电力线数据发送给所述DSP芯片的UART串口。
与已有技术相比，本实用新型的有益效果体现在：
1、本实用新型是通过外部独立的电力载波PLC模块来实现一个区域内逆变器的状态数据通信，并将信息发送到上位机，从而达到对所有逆变器的实时监控。通过监控逆变器的工作状态，可以方便的对一定区域内的逆变器进行的管理，使其能够有效、安全、稳定的工作。
2、本实用新型的微型逆变器模块使用TMS320F28335芯片控制DC-DC和DC-AC的工作，可以逆变器快速，稳定的工作。
3、本实用新型外部独立的PLC模块系统，具有系统拓扑模块化较好，灵活度高的优点。利用现有的电力传输数据，可以在节省成本的情况下能够实现有效的实时通信。相对于无线传输等通信技术，其可靠性较高。
附图说明
图1为本实用新型逆变器电力载波通信系统结构图；
图2为本实用新型微型逆变器模块与PLC模块单元结构图；
图3为本实用新型电力线载波PLC模块结构图。
具体实施方式
参见图1，基于微型逆变器的电力载波通信系统，包括：n个微型逆变器单元、监控模块和集中器；n个微型逆变器单元通过电力线分别与集中器相连；集中器通过串口与监控模块通信；具体实施中，监控模块由CH340转换器和上位机组成，CH340转换器通过电平转换将接收到的数据实时传送至上位机。
任意一个微型逆变器单元包括：微型逆变器模块和PLC模块；微型逆变器模块和PLC模块之间通过信号线相连，两者之间通过SPI同步串口进行SPI通信；
微型逆变器单元将数据信息耦合，发送至电力线上，集中器PLC模块再从电力线上接送，调制信息并发送至监控模块，从而实施监控。
参见图2，微型逆变器模块包括：DC-DC模块，DC-AC模块，DSP控制模块、太阳能电池板、第一检测电路、第二检测电路、第一驱动电路和第二驱动电路；
DSP控制模块的控制芯片为TMS320F28335芯片，控制芯片、检测电路、DC-DC模块、DC-AC模块之间通过信号线连接，从而控制DC-DC模块、DC-AC模块工作。
DC-DC模块通过导线与DC-AC模块相连，为DC-AC模块提供逆变电压，将提供的直流400V电压逆变成200V交流电；
DSP控制模块使用ADCINB0和ADCINB1引脚，通过第二检测电路检测电力线上的电流和电压；用CAP1引脚捕捉频率来计算DC-AC模块所需的占空比。DSP控制模块通过自身EPWM2A\EPWM2B引脚和EPWM3A\EPWM3B引脚发送SPWM信号给第二驱动电路；由第二驱动电路将SPWM信号进行放大处理后提供给DC-AC模块，使得DC-AC模块处于逆变状态，并根据相应的检测结果控制DC-AC模块的频率和相位与电网匹配，从而实现并网控制；
太阳能电池板为DC-DC模块进行供电，DC-DC模块将太阳能电池板输出的电压升到400V；
DSP控制模块使用ADCINA0和ADCINA1引脚，通过第一检测电路检测太阳能电池板的电流和电压，用于获得太阳能电池板的最大输出功率，从而提高逆变器的工作效率；
DSP控制模块根据最大输出功率计算得到PWM信号的占空比，并通过TMS320F28335芯片的EPWM1A\EPWM1B引脚发送PWM信号给第一驱动电路，由第一驱动电路将PWM信号进行放大处理后提供给DC-DC模块，使得DC-DC模块处于升压状态，从而形成闭环控制；
PLC模块通过DSP控制模块获得微型逆变器模块的输出功率和并网状态，并耦合发送到电力线上；
集中器通过电力线分别获得n个微型逆变器模块的输出功率和并网状态，并提供给监控模块用于进行实时监控。
参见图3，PLC模块是由DSP芯片TMS320F28335和模拟前端AFE031组成；DSP芯片通过自身UART串口将所获得数据发送给模拟前端的D/A转换引脚进行模数转换后发送给模拟前端的TX发送引脚；模拟前端的RX接收引脚将接收到的电力线数据发送给DSP芯片的UART串口。
Claims (3)
1.一种基于微型逆变器的电力载波通信系统，其特征包括：n个微型逆变器单元、监控模块和集中器；所述n个微型逆变器单元通过电力线分别与所述集中器相连；所述集中器通过串口与所述监控模块通信；
任意一个微型逆变器单元包括：微型逆变器模块和PLC模块；所述微型逆变器模块和PLC模块之间通过SPI同步串口进行通信；
所述微型逆变器模块包括：DC-DC模块，DC-AC模块，DSP控制模块、太阳能电池板、第一检测电路、第二检测电路、第一驱动电路和第二驱动电路；
所述DSP控制模块通过自身EPWM2A\EPWM2B引脚和EPWM3A\EPWM3B引脚发送SPWM信号给所述第二驱动电路；由所述第二驱动电路将所述SPWM信号进行放大处理后提供给所述DC-AC模块，使得所述DC-AC模块处于逆变状态，
所述DSP控制模块通过所述第二检测电路检测所述电力线上的电流和电压，捕捉频率来计算所述DC-AC模块所需的占空比；并根据相应的检测结果控制所述DC-AC模块的频率和相位与电网匹配，从而实现并网控制；
所述太阳能电池板为所述DC-DC模块进行供电；
所述DSP控制模块通过所述第一检测电路检测所述太阳能电池板的电流和电压，用于获得所述太阳能电池板的最大输出功率；
所述DSP控制模块根据所述最大输出功率得到所述PWM信号的占空比，并通过自身EPWM1A\EPWM1B引脚发送所述PWM信号给第一驱动电路，由所述第一驱动电路将所述PWM信号进行放大处理后提供给所述DC-DC模块，使得所述DC-DC模块处于升压状态，从而形成闭环控制；
所述DC-DC模块通过导线与所述DC-AC模块相连，为所述DC-AC模块提供工作电压；
所述PLC模块通过所述DSP控制模块获得所述微型逆变器模块的输出功率和并网状态，并耦合发送到所述电力线上；
所述集中器通过所述电力线分别获得n个微型逆变器模块的输出功率和并网状态，并提供给所述监控模块用于进行实时监控。
2.根据权利要求1所述的基于微型逆变器的电力载波通信系统，其特征是，所述监控模块由CH340转换器和上位机组成，所述CH340转换器通过电平转换将接收到的数据实时传送至所述上位机。
3.根据权利要求1所述的基于微型逆变器的电力载波通信系统，其特征是，所述PLC模块是由DSP芯片和模拟前端组成；所述DSP芯片通过自身UART串口将所获得数据发送给所述模拟前端的D/A转换引脚进行模数转换后发送给所述模拟前端的TX发送引脚；所述模 拟前端的RX接收引脚将接收到的电力线数据发送给所述DSP芯片的UART串口。
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Cited By (2)
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|---|---|---|---|---|
| CN112147560A (zh) * | 2019-06-26 | 2020-12-29 | 浙江共同电子科技有限公司 | 一种基于逆变技术和分相检测技术的载波模块简单检测方法 |
| CN117134486A (zh) * | 2023-07-17 | 2023-11-28 | 恩沃新能源科技(上海)有限公司 | 一种改变微型逆变器功率的方法及系统 |
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| CN117134486B (zh) * | 2023-07-17 | 2024-06-07 | 恩沃新能源科技(上海)有限公司 | 一种改变微型逆变器功率的方法及系统 |
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