CN211266594U - 一种低成本的多储能逆变器并联的通信及供电系统 - Google Patents
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Abstract
本实用新型公开了一种低成本的多储能逆变器并联的通信及供电系统，包括并联运行的多个储能逆变器，储能逆变器包括主控制器、副控制器、对外通信控制器、并机IO通信接口、并机通信隔离CAN总线、同步通信总线、主副IO通信接口和辅助电源供电系统，储能逆变器之间通过并机IO通信接口和并机通信隔离CAN总线进行通信，主控制器与副控制器通过同步通信总线和主副IO通信接口进行通信，对外通信控制器用于解析并机IO通信接口信号。本实用新型通过采用双向隔离的输入输出IO和CAN通信并存的方案，使得多储能逆变器通信组网更加灵活，可靠性高，抗干扰能力强，降低对MCU的处理速度的要求，提高了电源供电系统的可靠性。
Description
技术领域
本实用新型涉及储能逆变器并联技术领域，尤其涉及一种低成本的多储能逆变器并联的通信及供电系统。
背景技术
近年来，随着光伏储能技术的突飞猛进，特别是储能逆变器技术的快速发展，模块化设计需求越来越高，系统要求功率越来越大，越来越多的产品开始增加并机功能，以满足模块化设计大功率及冗余的需求。
在多个储能逆变器并机系统中，多台储能逆变器输出至同一负载，故需对多台储能逆变器的输出进行同步，因此需要一种快速且稳定的通信结构进行多储能逆变器进行实时运行参数共享，从而各个参与控制的MCU保持输出的电压、频率和相位一致。
现阶段，一般有如下几种并机信号电路的实现方法。
1)如图1所示，储能逆变器之间通过RS485或CAN通信组网，该方案实现方式是：主机1通过MCU 3发送同步信号，同步信号经过隔离电路4，送给通信芯片5进行转换，转换为通信网络6所需的差分信号，然后各从机2接收信号，按照主机1需求进行组网，同时反馈本机信息，每个从机2和主机1的通信拓扑一致，其通信速率一般为几百μs到ms级，对于多个储能系统，往往不能满足通信的需要，且易受干扰，误码率高，而可能导致并机出现问题。
2)如图2所示，采用非隔离TTL电路7直连传递并机同步信号，这个方案中，主从机有同样的电路实现该功能，只不过主机1的TTL信号发出口定义为输出口，而从机2的TTL信号发出口定义为接收口，以实现发送和接收指令的功能。该方案可以实现主从机之间的并机信号传输，但是，也存在两个主要的问题：一是整个电路没有隔离，同时，TTL通信线路8在逆变器外部传播，很容易引入干扰信号，从而导致并机失败甚至损坏逆变器MCU 3；二是该方案固化主从关系，更改主从关系需要重启系统，以完成MCU 3端口输入输出初始化工作，不便于生产及组网灵活性。
3)如图3所示，采用隔离IO口电路传递并机同步信号，这个方案中，储能逆变器9通过MCU 3传递同步信号，经输出隔离电路10将同步信号发送至组网传输电路11，或者经输入隔离电路12从组网传输电路11接收同步信号。主从机电路保持一致，同时主从机可以任意切换。但本方案中，IO口需要传输并机所需的电压幅值、相位、频率和有功功率、无功功率等信息，需要软件调制解调的信息量很大，并机数量越多，对MCU的处理速度要求越高。
因此，本领域的技术人员致力于开发一种低成本的多储能逆变器并联的通信及供电系统，以克服现有技术存在的缺陷，使得多储能逆变器通信组网更加灵活，可靠性高，抗干扰能力强，降低生产成本。
实用新型内容
有鉴于现有技术的上述缺陷，本实用新型所要解决的技术问题是如何提供低成本的多储能逆变器并联的通信及供电系统，以克服现有技术存在的缺陷，使得多储能逆变器通信组网更加灵活，可靠性高，抗干扰能力强，降低生产成本。
为实现上述目的，本实用新型提供了一种低成本的多储能逆变器并联的通信及供电系统，其特征在于，包括并联运行的多个储能逆变器，所述储能逆变器包括主控制器、副控制器、对外通信控制器、并机IO通信接口、并机通信隔离CAN总线、同步通信总线、主副IO通信接口和辅助电源供电系统，所述储能逆变器之间通过所述并机IO通信接口和并机通信隔离CAN总线进行通信，所述主控制器与副控制器通过所述同步通信总线和主副IO通信接口进行通信，所述对外通信控制器用于解析所述并机IO通信接口信号，所述辅助电源供电系统包括对外通信控制器供电系统、主副控制器供电系统和驱动供电系统。
进一步地，所述辅助电源供电系统还包括取电电路、调理电路、切换电路、隔离及直流降压电路，所述取电电路包括光伏取电、市电取电、电池取电，所述调理电路包括交流-直流调理电路、直流-直流调理电路，所述市电取电经所述交流-直流调理电路，所述电池取电经所述直流-直流调理电路后与所述光伏取电汇接入所述切换电路，所述切换电路用于切换取电电源后送至所述隔离及直流降压电路，所述隔离及直流降压电路经隔离和直流降压后形成彼此之间互相隔离的所述对外通信控制器供电系统、主副控制器供电系统和驱动供电系统。
进一步地，所述并机IO通信接口设置在所述对外通信控制器与其他储能逆变器的所述对外通信控制器之间，用于检测主机与从机间进行并机所需的幅值、相位、频率的电平信号，以判断同步信息。
进一步地，还包括内部通信隔离CAN总线，所述内部通信隔离CAN总线设置在所述主控制器与对外通信控制器之间，用于所述主控制器与对外通信控制器之间的常规数据和所述对外通信控制器解析的所述并机IO通信接口信号传输。
进一步地，所述内部通信隔离CAN总线通过光耦隔离，光耦一侧引入所述主副控制器供电系统，另一侧引入所述对外通信控制器供电系统。
进一步地，所述并机通信隔离CAN总线设置在所述主控制器与其他储能逆变器的所述主控制器之间，用于主机与从机进行功率分配，实现功率的均匀分配和控制。
进一步地，所述并机通信隔离CAN总线通过光耦隔离，光耦一侧引入所述主副控制器供电系统，另一侧引入所述对外通信控制器供电系统。
进一步地，所述同步通信总线和主副IO通信接口设置在所述主控制器与副控制器之间，所述同步通信总线用于对电网电压、频率进行冗余检测，所述主副IO通信接口用于实现并网开关和离网开关冗余检测。
进一步地，所述对外通信控制器还包括用于与电池管理系统进行通信的CAN总线或485接口。
进一步地，所述对外通信控制器还包括用于与电表、CT、WIFI进行通信的485接口。
本实用新型的有益效果：
1、通过采用双向隔离的输入输出IO和CAN通信并存的方案，使得多储能逆变器通信组网更加灵活，可靠性高，抗干扰能力强，降低对MCU的处理速度的要求。
2、可以快速辨识主机变更、从机脱离和功率快速分配。
3、通过电源供电系统的优化设计，提高了电源供电系统的可靠性和组网通信的抗干扰能力。
附图说明
图1是现有技术的一种多储能逆变器并联的通信拓扑结构图；
图2是现有技术的另一种多储能逆变器并联的通信拓扑结构图；
图3是现有技术的再一种多储能逆变器并联的通信拓扑结构图；
图4是本实用新型的一个较佳实施例的通信拓扑结构图；
图5是本实用新型的一个较佳实施例的电源拓扑结构图。
具体实施方式
以下参考说明书附图介绍本实用新型的优选实施例，使其技术内容更加清楚和便于理解。本实用新型可以通过许多不同形式的实施例来得以体现，本实用新型的保护范围并非仅限于文中提到的实施例。
本实用新型采用一种双向隔离的输入输出IO和CAN通信并存的方案。如图4所示，对外通信MCU2与其他储能逆变器的对外通信MCU2之间通过并机IO通信接口20连接，通过IO电平的检测以判断同步信息；与对外通信MCU2相连的并机IO通信接口20主要用于检测主机与从机间进行并机所需的幅值、相位、频率等，MCU2解析并机IO通信接口20信息，并通过一组内部通信隔离CAN总线21传给逆变控制板主MCU1；内部通信隔离CAN总线21用于MCU1和MCU2之间的常规数据和MCU2解析的并机IO数据传输，通过一对光耦隔离；与MCU1相连的并机通信隔离CAN总线22用于主机与从机进行功率分配，MCU1和并联的其他储能逆变器MCU1通信，实现功率的均匀分配和控制，通过一对光耦隔离，其中光耦的一侧由MCU1供电系统VCC_1/GND_1提供电源，另一侧由MCU2供电系统VCC_2/GND_2提供电源；并机通信隔离CAN总线22仅使用MCU2供电系统VCC_2/GND_2供电，未与MCU2通信；获得并机信息的MCU1从而可以快速辨识主机变更、从机脱离和功率的快速分配。
逆变控制板主MCU1和副MCU3通过SPI、IIC等同步通信总线23进行对电网电压、频率等进行冗余检测，主MCU1和副MCU3间通过主副IO通信接口24相连，实现并网开关和离网开关继电器冗余检测。
对外通信MCU2还可通过CAN总线或485接口与电池管理系统(BatteryManagementSystem,BMS)进行通信；通过485接口可扩展对电表、CT和WIFI等进行通信。
以上实施例中，光耦仅代表隔离作用，包含所有隔离元件。
电源拓扑图如图5所示，辅助电源取电可从光伏、市电和电池取电三种。经过调理电路后，输入范围120-550V，自动或手动切换后经过不同变比的变压器使二次侧产生对外通信MCU2的供电系统、主MCU1和副MCU3及模拟运放的供电系统和驱动开关器件的供电系统，彼此之间互相隔离。
以上详细描述了本实用新型的较佳具体实施例。应当理解，本领域的普通技术无需创造性劳动就可以根据本实用新型的构思作出诸多修改和变化。因此，凡本技术领域中技术人员依本实用新型的构思在现有技术的基础上通过逻辑分析、推理或者有限的实验可以得到的技术方案，皆应在由权利要求书所确定的保护范围内。
Claims (10)
1.一种低成本的多储能逆变器并联的通信及供电系统，其特征在于，包括并联运行的多个储能逆变器，所述储能逆变器包括主控制器、副控制器、对外通信控制器、并机IO通信接口、并机通信隔离CAN总线、同步通信总线、主副IO通信接口和辅助电源供电系统，所述储能逆变器之间通过所述并机IO通信接口和并机通信隔离CAN总线进行通信，所述主控制器与副控制器通过所述同步通信总线和主副IO通信接口进行通信，所述对外通信控制器用于解析所述并机IO通信接口信号，所述辅助电源供电系统包括对外通信控制器供电系统、主副控制器供电系统和驱动供电系统。
2.如权利要求1所述的低成本的多储能逆变器并联的通信及供电系统，其特征在于，所述辅助电源供电系统还包括取电电路、调理电路、切换电路、隔离及直流降压电路，所述取电电路包括光伏取电、市电取电、电池取电，所述调理电路包括交流-直流调理电路、直流-直流调理电路，所述市电取电经所述交流-直流调理电路，所述电池取电经所述直流-直流调理电路后与所述光伏取电汇接入所述切换电路，所述切换电路用于切换取电电源后送至所述隔离及直流降压电路，所述隔离及直流降压电路经隔离和直流降压后形成彼此之间互相隔离的所述对外通信控制器供电系统、主副控制器供电系统和驱动供电系统。
3.如权利要求1所述的低成本的多储能逆变器并联的通信及供电系统，其特征在于，所述并机IO通信接口设置在所述对外通信控制器与其他储能逆变器的所述对外通信控制器之间，用于检测主机与从机间进行并机所需的幅值、相位、频率的电平信号，以判断同步信息。
4.如权利要求1所述的低成本的多储能逆变器并联的通信及供电系统，其特征在于，还包括内部通信隔离CAN总线，所述内部通信隔离CAN总线设置在所述主控制器与对外通信控制器之间，用于所述主控制器与对外通信控制器之间的常规数据和所述对外通信控制器解析的所述并机IO通信接口信号传输。
5.如权利要求4所述的低成本的多储能逆变器并联的通信及供电系统，其特征在于，所述内部通信隔离CAN总线通过光耦隔离，光耦一侧引入所述主副控制器供电系统，另一侧引入所述对外通信控制器供电系统。
6.如权利要求1所述的低成本的多储能逆变器并联的通信及供电系统，其特征在于，所述并机通信隔离CAN总线设置在所述主控制器与其他储能逆变器的所述主控制器之间，用于主机与从机进行功率分配，实现功率的均匀分配和控制。
7.如权利要求1所述的低成本的多储能逆变器并联的通信及供电系统，其特征在于，所述并机通信隔离CAN总线通过光耦隔离，光耦一侧引入所述主副控制器供电系统，另一侧引入所述对外通信控制器供电系统。
8.如权利要求1所述的低成本的多储能逆变器并联的通信及供电系统，其特征在于，所述同步通信总线和主副IO通信接口设置在所述主控制器与副控制器之间，所述同步通信总线用于对电网电压、频率进行冗余检测，所述主副IO通信接口用于实现并网开关和离网开关冗余检测。
9.如权利要求1所述的低成本的多储能逆变器并联的通信及供电系统，其特征在于，所述对外通信控制器还包括用于与电池管理系统进行通信的CAN总线或485接口。
10.如权利要求1所述的低成本的多储能逆变器并联的通信及供电系统，其特征在于，所述对外通信控制器还包括用于与电表、CT、WIFI进行通信的485接口。
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