CN212486455U - 一种通讯采集装置、光伏逆变器及光伏组件控制系统 - Google Patents

Abstract

一种通讯采集装置、光伏逆变器及光伏组件控制系统，通讯采集装置包括：第一通讯模块，用于接收组件控制端传输的输出电压和向组件控制端发送组件通断信号；第二通讯模块，用于接收监测端发送的组串通断信号和向监测端传输回路电流、输出电压；微控器，用于接收逆变器本体采集的回路电流；微控器还分别与第一通讯模块、第二通讯模块连接，用于通过第一通讯模块接收输出电压和向组件控制端发送组件通断信号，通过第二通讯模块接收监测端传输的组串通断信号和向监测端传输回路电流、输出电压。本实用新型实施例在实现对光伏组件状态进行远程监测的同时还具备远程对光伏组件进行关断的能力，不仅将两大功能进行了融合，还降低了监控的成本。

Description

一种通讯采集装置、光伏逆变器及光伏组件控制系统

技术领域

本实用新型属于光伏发电领域，具体涉及一种通讯采集装置、光伏逆变器及光伏组件控制系统。

背景技术

随着光伏发电技术的发展和成熟，目前光伏发电已经成为了新能源领域中重要的组成部分之一。

目前在光伏行业中，主流光伏逆变器厂家所生产的光伏逆变器都属于组串式逆变器。这些组串式逆变器都只能实现组串级监控，而不能实现对光伏组件所在的这一级进行监控。这些组串式逆变器只能监测光伏组串的电压和电流，同时这些组串式逆变器本身不能与光伏组件所在一级的组件控制端进行通讯，所以现有逆变器技术只能实现组串级监控，而不能实现组件级监控，更无法实现对光伏组件所在的底层设备进行控制。

专业术语：光伏组件：将太阳能转换成直流电的发电装置，也叫太阳能电池板。光伏组串：在光伏发电系统中，由几块甚至几十块光伏组件串联而成的电路单元。直流高压：由几块甚至几十块光伏组件串联而成的光伏发电系统中，存在500V至1500V的直流高电压。光伏逆变器：将光伏组件发出的直流电转换成交流输出的设备。

实用新型内容

本实用新型旨在至少解决现有技术中存在的技术问题之一。为此，本实用新型提出一种通讯采集装置，所述通讯采集装置结构简单，解决了光伏逆变器无法进行光伏组件级监控的问题。本实用新型还提出了一种光伏逆变器和光伏组件控制系统。

根据本实用新型第一方面实施例的通讯采集装置，包括：第一通讯模块，用于连接光伏组件的组件控制端；所述组件控制端用于采集光伏组件的输出电压并输出至所述第一通讯模块，以及根据所述第一通讯模块输出的组件通断信号控制所述光伏组件的通断；第二通讯模块，用于接收监测端发送的组串通断信号和向所述监测端传输回路电流、所述输出电压；微控器，用于与光伏组串串联的逆变器本体连接并接收所述逆变器本体采集的所述回路电流；所述微控器还分别与所述第一通讯模块、第二通讯模块连接，用于通过所述第一通讯模块接收所述输出电压和向所述组件控制端发送所述组件通断信号，还用于通过所述第二通讯模块接收所述监测端传输的组串通断信号和向所述监测端传输所述回路电流、输出电压。

根据本实用新型实施例的通讯采集装置，至少具有如下技术效果：通过第一通讯模块实现了与底层的组件控制端的通讯，能够将组件控制端采集的光伏组件的电压数据接收并通过第二通讯模块上传到监测端，从而实现光伏组件级的监测；同时微控器可以通过第一通讯模块向组件控制端发送组件通断信号，控制组件控制端关断与光伏组件连接的组件关断开关，实现光伏组件级的关断控制。微控器可以通过与逆变器本体的通讯，获取逆变器本体采集的光伏组串的回路电流，然后巧妙的利用了回路电流相等的特性获取了光伏组串中光伏组件的电流，可以有效的减少光伏发电场中电流传感器的重复布置，大幅的降低了成本。此外，微控器可以控制逆变器本体关断逆变器本体自身的电流开关，使光伏组串的回路断开，进而使组件控制端在后续关断组件关断开关时可以不再面对大电流的冲击。

根据本实用新型的一些实施例，所述第一通讯模块和/或第二通讯模块采用无线通讯模块。

根据本实用新型的一些实施例，所述无线通讯模块采用WIFI模块、Bluetooth模块或ZigBee模块。

根据本实用新型的一些实施例，所述第二通讯模块采用 GSM/GPRS模块。

根据本实用新型的一些实施例，所述第一通讯模块采用电力线载波通讯模块。

根据本实用新型的一些实施例，所述微控器采用具有内部温度传感器的处理器。

根据本实用新型的一些实施例，上述通讯采集装置还包括与所述微控器连接的温度采集单元，所述温度采集单元用于采集所述逆变器本体的温度。

根据本实用新型第二方面实施例的光伏逆变器，包括逆变器本体以及与所述逆变器本体连接的上述的通讯采集装置。

根据本实用新型实施例的光伏逆变器，至少具有如下技术效果：通过在传统的逆变器本体上增加通讯采集装置，可以具备与底层的组件控制端数据交互的能力，可以实现对光伏组件电压数据的采集，可以实现对光伏组件是否接入光伏组串的控制，同时也可以使与监测端通信的手段更为多样化，提高通讯的稳定性。

根据本实用新型第三方面实施例的光伏组件控制系统，包括：上述的光伏逆变器；组件控制端，与所述光伏逆变器连接，用于采集所述光伏组件的输出电压并传输至所述光伏逆变器，还用于接收所述光伏逆变器发送的所述组件通断信号控制所述光伏组件的通断；监测端，与所述光伏逆变器连接，用于发送所述组串通断信号至所述光伏逆变器，还用于接收所述光伏逆变器发送的所述输出电压、回路电流。

根据本实用新型实施例的光伏组件控制系统，至少具有如下技术效果：通过增加本实用新型实施例中的光伏逆变器，可以真正的实现在监测端对光伏组件这一级的数据监测，也具备了远程关断光伏组件的能力。同时，通过光伏逆变器采集电流可以极大的降低对整个光伏发电系统监测的成本，不再需要对每个光伏组件重复布置电流采集单元。此外，通过本实用新型实施例中可以先通过光伏逆变器关断自身的电流开关，这样可以有效的避免后续关断组件关断开关面对的大电流冲击，使组件关断开关可以采用小型化的、低成本的开关，进一步降低了成本。

本实用新型的附加方面和优点将在下面的描述中部分给出，部分将从下面的描述中变得明显，或通过本实用新型的实践了解到。

附图说明

本实用新型的上述和/或附加的方面和优点从结合下面附图对实施例的描述中将变得明显和容易理解，其中：

图1是本实用新型实施例的光伏逆变器的原理简图；

图2是本实用新型实施例的光伏组件控制系统的系统框图；

图3是本实用新型实施例的温度采集单元的原理简图。

附图标记：

第一通讯模块100、

第二通讯模块200、

微控器300、

组件控制端400、

监测端500、

逆变器本体600、

组件关断开关700。

具体实施方式

下面详细描述本实用新型的实施例，所述实施例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，仅用于解释本实用新型，而不能理解为对本实用新型的限制。

在本实用新型的描述中，如果有描述到第一、第二、第三、第四等等只是用于区分技术特征为目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量或者隐含指明所指示的技术特征的先后关系。

本实用新型的描述中，除非另有明确的限定，设置、连接等词语应做广义理解，所属技术领域技术人员可以结合技术方案的具体内容合理确定上述词语在本实用新型中的具体含义。

下面参考图1至图3描述根据本实用新型第一方面实施例的通讯采集装置。

根据本实用新型实施例的通讯采集装置，包括：第一通讯模块 100、第二通讯模块200、微控器300。第一通讯模块100，用于连接光伏组件的组件控制端400；组件控制端400用于采集光伏组件的输出电压并输出至第一通讯模块100，以及根据第一通讯模块100输出的组件通断信号控制光伏组件的通断；第二通讯模块200，用于接收监测端500发送的组串通断信号和向监测端500传输回路电流、输出电压；微控器300，用于与光伏组串串联的逆变器本体600连接并接收逆变器本体600采集的回路电流；微控器300还分别与第一通讯模块100、第二通讯模块200连接，用于通过第一通讯模块100接收输出电压和向组件控制端400发送组件通断信号，还用于通过第二通讯模块200接收监测端500传输的组串通断信号和向监测端500 传输回路电流、输出电压。

参考图1、图2，微控器300通过第一通讯模块100与组件控制端400进行数据交互，组件控制端400用于采集光伏组件的电压数据、温度数据等，组件控制端400采集到的数据会发送到第一通讯模块100，第一通讯模块100传输至微控器300。在现有的光伏发电系统中，与光伏组串串联的逆变器本体600本身具备电流采集的功能，微控器300通过与逆变器本体600进行通讯，可以获取逆变器本体600采集的光伏组串的回路电流。因为回路电流中处处电流相等的特性，因此光伏组串中的光伏组件的电流也都相等，也就变相的获取了光伏组件的电流数据。然后通过第二通讯模块200发送的监测端500，即可实现光伏组件级监测。

参考图1、图2，对于实现组件级关断功能，这里不需要再增加单独的关断控制系统，可以直接利用微控器300、第一通讯模块100 可以实现对组件控制端400的控制，组件控制端400可以根据微控器300发送的组件通断信号完成对组件关断开关700的控制。这里简述一下光伏组件关断的过程：监测端500发送组串通断信号，第二通讯模块200接收到组串通断信号后传输给微控器300，微控器 300控制逆变器本体600关断逆变器本体600自身的电流开关，关断完成之后，微控器300发送组件通断信号至组件控制端400，组件控制端400控制组件关断开关700关断。

此外需要说明，微控器300先控制逆变器本体600关断逆变器本体600自身的电流开关，这样可以保证光伏组串回路断开，进而使后续组件关断开关700关断时不再需要面临大电流的冲击，因此组件关断开关700可以选择体积小、成本低、不需要耐受大电流冲的开关。

根据本实用新型实施例的通讯采集装置，通过第一通讯模块100 实现了与底层的组件控制端400的通讯，能够将组件控制端400采集的光伏组件的电压数据接收并通过第二通讯模块200上传到监测端500，从而实现光伏组件级的监测；同时微控器300可以通过第一通讯模块100向组件控制端400发送组件通断信号，控制组件控制端400关断与光伏组件连接的组件关断开关700，实现光伏组件级的接通与关断控制。微控器300可以通过与逆变器本体600的通讯，获取逆变器本体600采集的光伏组串的回路电流，然后巧妙的利用了回路电流相等的特性知晓光伏组串中光伏组件的电流，可以有效的减小光伏发电场中电流传感器的布置。此外，微控器300可以控制逆变器本体600关断逆变器本体600自身的电流开关，使光伏组串的回路断开，进而使组件控制端400在后续关断组件关断开关700 时可以不再面对大电流的冲击。

在本实用新型的一些实施例中，第一通讯模块100和/或第二通讯模块200采用无线通讯模块。通过无线通讯的方式实现数据传输，可以极大的减少光伏发电系统中通讯线的数量，且因为光伏发电系统本身处于与一个较为空旷的环境，因此无线通讯时的干扰较少，无线传输的距离能够得到有效保障，进而可以有效的控制无线通讯的成本，相较于传统的有线通讯的方式，既能控制成本的上升又能减少现场的布线，进而提高了整个光伏发电系统的安全性、稳定性。

在本实用新型的一些实施例中，无线通讯模块采用WIFI模块、 Bluetooth模块或ZigBee模块。无线通讯的方式较多，可根据使用需求和场地的大小选择WIFI、Bluetooth、ZigBee等无线传输方式进行通讯。在本实用新型的一些实施例中，无线通讯模块选择使用ZigBee模块进行通讯，ZigBee模块低廉、通讯距离较远，足以满足大部分光伏发电系统的需求。

在本实用新型的一些实施例中，第二通讯模块200采用 GSM/GPRS模块。采用GSM/GPRS模块之后，可以通过内置SIM卡的方式实现超远程无线通讯，且可以直接利用现有的移动基站完成数据传输，不需要再另外布置无线通讯系统实现超远程无线通讯。

在本实用新型的一些实施例中，第一通讯模块100采用电力线载波通讯模块。通过电力载波的方式进行通讯，直接利用了现有的线路进行数据通讯，可以有效的减小布线。同时相对于无线通讯的方式，也可以减小电磁波带来的影响。

在本实用新型的一些实施例中，微控器300采用具有内部温度传感器的处理器。通过内部温度传感器可以检测逆变器本体600的温度，逆变器本体600的温度在一定程度上可以有效的反馈逆变器本体600的工作状态，在遇到逆变器本体600温度发生急剧升高的情况或者逆变器本体600的温度已经超过正常温度时，可以及时向监测端500进行报警。

在本实用新型的一些实施例中，微控器300采用MSP430系列单片机。MSP430系列的单片机内部温度传感器相对采集较为准确，且成本较低廉，适合大规模的应用。

在本实用新型的一些实施例中，上述的通讯采集装置还包括与微控器300连接的温度采集单元，温度采集单元用于采集逆变器本体600的温度。通过外加温度采集单元的方式，可以使得一部分不具备内部温度传感器的微控器300也能用于温度采集，同时通过外加温度采集单元的方式，也可以使采集温度的位置更为灵活，采集的温度数据也相对会更为精确。在本实用新型的一些实施例中，温度采集单元直接采用现有的温度采集模块。

在本实用新型的一些实施例中，温度采集单元采用电阻式温度传感器进行温度采集。电阻式温度传感器成本较为低廉，可以进一步降低成本，也便于后续的更换。温度采集单元采用电阻式温度传感器进行温度采集时，其应用电路可以参考图3，通过分压电路可以直接有效的反馈温度数据，通过电压跟随器和钳位保护电路进行隔离和保护后，输入到微控器300。电阻R1可以采用可变电阻器，可以提高温度采集单元的适用范围。此外，在电路中部分器件因为老化可能会出现轻微误差，也可通过调节可变电阻器来修正误差，进一步延长使用寿命。此外，温度采集单元连接到微控器300的ADC 端口即可实现温度数据的传输。

根据本实用新型第二方面实施例的光伏逆变器，包括逆变器本体600以及与逆变器本体600连接的上述的通讯采集装置。

根据本实用新型实施例的光伏逆变器，通过在传统的逆变器本体600上增加通讯采集装置，可以具备与底层的组件控制端400通讯的能力，可以实现对光伏组件电压数据的采集，可以实现对光伏组件是否接入光伏组串的控制，同时也可以使与监测端500通信的手段更为多样化，提高通讯的稳定性。

根据本实用新型第三方面实施例的光伏组件控制系统，包括上述的光伏逆变器、组件控制端400、监测端500；组件控制端400，与光伏逆变器连接，用于采集光伏组件的输出电压并传输至光伏逆变器，还用于接收光伏逆变器发送的组件通断信号并控制所述光伏组件的通断；监测端500，与光伏逆变器连接，用于发送组串通断信号至光伏逆变器，还用于接收光伏逆变器发送的输出电压、回路电流。

参考图2，光伏组串会串联一个光伏逆变器，通过光伏逆变器将直流电转换交流电。参考前文，本实用新型一些实施例中的光伏逆变器包括了逆变器本体600和通讯采集装置。通过通讯采集装置与逆变器本体600进行数据交互即可直接知晓光伏组串的回路电流；通过通讯采集装置还可以实现对组件控制端400传输的输出电压的接收；之后通过通讯采集装置将输出电压和回路电流数据传输到监测端500。在需要进行光伏组件关断时，监测端500发送组串通断信号给通讯采集装置，通讯采集装置控制逆变器本体600关断逆变器本体600自身的电流开关，实现整个光伏组串回路的断电，然后通讯采集装置向组件控制端400发送组件通断信号，组件控制端400 控制组件关断开关700断开。

根据本实用新型实施例的光伏组件控制系统，通过增加本实用新型实施例中的光伏逆变器，可以真正的实现在监测端500对光伏组件所在一级的数据监测，同时也具备了远程关断光伏组件的能力。同时，通过光伏逆变器采集电流可以极大的降低对整个光伏发电系统监测的成本，不再需要对每个光伏组件布置电流采集单元。此外，通过本实用新型实施例中光伏逆变器先关断自身的电流开关，可以有效的避免后续关断组件关断开关700面对的大电流冲击，使组件关断开关700可以小型化，进一步降低了成本。

在本说明书的描述中，参考术语“一个实施例”、“一些实施例”、“示意性实施例”、“示例”、“具体示例”、或“一些示例”等的描述意指结合该实施例或示例描述的具体特征、结构、材料或者特点包含于本实用新型的至少一个实施例或示例中。在本说明书中，对上述术语的示意性表述不一定指的是相同的实施例或示例。而且，描述的具体特征、结构、材料或者特点可以在任何的一个或多个实施例或示例中以合适的方式结合。

尽管上述结合附图对本实用新型实施例作了详细说明，但是本实用新型不限于上述实施例，本领域的普通技术人员可以理解：在不脱离本实用新型的原理和宗旨的情况下可以对这些实施例进行多种变化、修改、替换和变型，本实用新型的范围由权利要求及其等同物限定。

Claims (9)

1.一种通讯采集装置，其特征在于，包括：

第一通讯模块(100)，用于连接光伏组件的组件控制端(400)；所述组件控制端(400)用于采集光伏组件的输出电压并输出至所述第一通讯模块(100)，以及根据所述第一通讯模块(100)输出的组件通断信号控制所述光伏组件的通断；

第二通讯模块(200)，用于接收监测端(500)发送的组串通断信号和向所述监测端(500)传输回路电流、所述输出电压；

微控器(300)，用于与逆变器本体(600)连接并接收所述逆变器本体(600)采集的所述回路电流；所述微控器(300)还分别与所述第一通讯模块(100)、第二通讯模块(200)连接，用于通过所述第一通讯模块(100)接收所述输出电压和向所述组件控制端(400)发送所述组件通断信号，还用于通过所述第二通讯模块(200)接收所述监测端(500)传输的组串通断信号和向所述监测端(500)传输所述回路电流、输出电压。

2.根据权利要求1所述的通讯采集装置，其特征在于，所述第一通讯模块(100)和/或第二通讯模块(200)采用无线通讯模块。

3.根据权利要求2所述的通讯采集装置，其特征在于，所述无线通讯模块采用WIFI模块、Bluetooth模块或ZigBee模块。

4.根据权利要求1所述的通讯采集装置，其特征在于，所述第二通讯模块(200)采用GSM/GPRS模块。

5.根据权利要求1所述的通讯采集装置，其特征在于，所述第一通讯模块(100)采用电力线载波通讯模块。

6.根据权利要求1所述的通讯采集装置，其特征在于，所述微控器(300)采用具有内部温度传感器的处理器。

7.根据权利要求1所述的通讯采集装置，其特征在于，还包括与所述微控器(300)连接的温度采集单元，所述温度采集单元用于采集所述逆变器本体(600)的温度。

8.一种光伏逆变器，其特征在于，包括逆变器本体(600)以及与所述逆变器本体(600)连接的如权利要求1至7任一所述的通讯采集装置。

9.一种光伏组件控制系统，其特征在于包括：

如权利要求8所述的光伏逆变器；

组件控制端(400)，与所述光伏逆变器连接，用于采集所述光伏组件的输出电压并传输至所述光伏逆变器，还用于接收所述光伏逆变器发送的所述组件通断信号控制所述光伏组件的通断；

监测端(500)，与所述光伏逆变器连接，用于发送所述组串通断信号至所述光伏逆变器，还用于接收所述光伏逆变器发送的所述输出电压、回路电流。

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