一種基于光纖環(huán)網(wǎng)的光伏功率優(yōu)化器的數(shù)據(jù)傳輸系統(tǒng)的制作方法
【專利摘要】本發(fā)明涉及一種基于光纖環(huán)網(wǎng)的光伏功率優(yōu)化器的數(shù)據(jù)傳輸系統(tǒng)。該系統(tǒng)包括安裝于各光伏組件背面的多個(gè)光伏功率優(yōu)化器和安裝于箱變內(nèi)的箱變通信管理機(jī)，所述光伏功率優(yōu)化器和所述箱變通信管理機(jī)各包括第一光纖模塊和第二光纖模塊，所述第一光纖模塊和第二光纖模塊通過光纖將各光伏功率優(yōu)化器和箱變通信管理機(jī)首尾相連，以使各光伏功率優(yōu)化器具有兩條通信回路與箱變通信管理機(jī)相連。本發(fā)明采用光纖進(jìn)行通信，可解決光伏生產(chǎn)區(qū)域光伏功率優(yōu)化器與箱變通信管理機(jī)之間的通信問題，也可有效避免其他電力設(shè)備的電磁干擾，防止雷擊損壞電子器件，環(huán)網(wǎng)的配置還可作為通信信道冗余，提高可靠性。
【專利說明】
一種基于光纖環(huán)網(wǎng)的光伏功率優(yōu)化器的數(shù)據(jù)傳輸系統(tǒng)
技術(shù)領(lǐng)域
[0001]本發(fā)明涉及光伏監(jiān)控領(lǐng)域，尤其涉及一種基于光纖環(huán)網(wǎng)的光伏功率優(yōu)化器的數(shù)據(jù)傳輸系統(tǒng)。
【背景技術(shù)】
[0002]光伏功率優(yōu)化器能夠優(yōu)化每塊光伏組件的輸出功率，為每一個(gè)光伏組件獨(dú)立執(zhí)行最大功率點(diǎn)追蹤(MPPT)，是光伏發(fā)電優(yōu)化系統(tǒng)中的關(guān)鍵設(shè)備。它具有最大能量采集轉(zhuǎn)換功能，數(shù)據(jù)采集功能和通訊功能，適合在不同規(guī)模的并網(wǎng)光伏發(fā)電系統(tǒng)中應(yīng)用。
[0003]當(dāng)前光伏功率優(yōu)化器與箱變通信管理機(jī)之間的通信一般都是采用RS485或者無線通信進(jìn)行的。光伏電站的主要設(shè)備之一是逆變器，逆變器在工作時(shí)會產(chǎn)生大量的高次諧波，對電網(wǎng)和空間會產(chǎn)生極大的電磁污染，嚴(yán)重影響RS485和無線通信，為準(zhǔn)確可靠的監(jiān)控帶來通信上的風(fēng)險(xiǎn)。另外光伏電站生產(chǎn)區(qū)域在建設(shè)時(shí)因范圍大而往往沒有統(tǒng)一的地網(wǎng)，避雷措施也不完善，這也給通信帶來了大的隱患，往往在雷電日會導(dǎo)致全網(wǎng)失聯(lián)。
[0004]鑒于上述情況，迫切需要研發(fā)出一種解決上述問題的光伏功率優(yōu)化器的數(shù)據(jù)傳輸系統(tǒng)。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0005]本發(fā)明目的在于解決光伏生產(chǎn)區(qū)域光伏功率優(yōu)化器的通信問題，提出一種基于光纖環(huán)網(wǎng)的光伏功率優(yōu)化器的數(shù)據(jù)傳輸系統(tǒng)，該系統(tǒng)采用光纖進(jìn)行通信，可有效避免其他電力設(shè)備的電磁干擾，防止雷擊損壞電子器件，環(huán)網(wǎng)的配置還可作為通信信道冗余，提高可靠性。
[0006]為實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明提供了一種基于光纖環(huán)網(wǎng)的光伏功率優(yōu)化器的數(shù)據(jù)傳輸系統(tǒng)。該系統(tǒng)包括光伏功率優(yōu)化器和箱變通信管理機(jī)，所述光伏功率優(yōu)化器包括多個(gè)，各安裝于對應(yīng)光伏組件的背面，用于優(yōu)化各光伏組件的輸出功率；
[0007]所述箱變通信管理機(jī)安裝于室外的箱變內(nèi)，用于采集光伏功率優(yōu)化的信息，實(shí)現(xiàn)協(xié)議轉(zhuǎn)換；
[0008]其中，所述光伏功率優(yōu)化器和所述箱變通信管理機(jī)各包括第一光纖模塊和第二光纖模塊，所述第一光纖模塊和第二光纖模塊通過光纖將各光伏功率優(yōu)化器和箱變通信管理機(jī)首尾相連，以使各光伏功率優(yōu)化器具有兩條通信回路與箱變通信管理機(jī)相連。
[0009]進(jìn)一步地，所述光伏功率優(yōu)化器還包括:電流傳感器，電壓傳感器，溫濕度傳感器，AD芯片，CPU芯片，DC-DC轉(zhuǎn)換模塊，開入光耦，顯示器，按鍵和電源，
[0010]所述電流傳感器、電壓傳感器和溫濕度傳感器分別與AD芯片相連，用于將光伏組件的電流、電壓及環(huán)境溫濕度信號轉(zhuǎn)換為適合AD芯片讀取的弱電壓信號；
[0011]所述AD芯片與所述CPU芯片相連，用于將AD芯片讀取的弱電壓信號進(jìn)行模數(shù)轉(zhuǎn)換后發(fā)送至所述CPU芯片；
[0012]所述CPU芯片與開入光耦、按鍵、DC-DC轉(zhuǎn)換模塊和顯示器分別相連，用于讀取AD芯片、開入光耦、按鍵和DC-DC轉(zhuǎn)換模塊的數(shù)據(jù)信息，并通過顯示器顯示，通過第一光纖模塊和第二光纖模塊對外傳輸;同時(shí)運(yùn)算輸出占空比適中的PWM信號，由PWM信號控制DC-DC轉(zhuǎn)換模塊使其與光伏組件內(nèi)阻阻抗匹配，以使系統(tǒng)輸出功率最大；
[0013]所述電源與所述CPU芯片相連，用于向CPU芯片供電。
[0014]進(jìn)一步地，所述光伏功率優(yōu)化器中的第一光纖模塊通過光纖與鄰近的光伏功率優(yōu)化器或箱變通信管理機(jī)中的第二光纖模塊相連，所述箱變通信管理機(jī)中的第一光纖模塊與鄰近的光伏功率優(yōu)化器中的第二光纖模塊相連。
[0015]進(jìn)一步地，所述光伏功率優(yōu)化器中的第一光纖模塊通過光纖與鄰近的光伏功率優(yōu)化器或箱變通信管理機(jī)中的第一光纖模塊相連，所述光伏功率優(yōu)化器中的第二光纖模塊通過光纖與鄰近的光伏功率優(yōu)化器或箱變通信管理機(jī)中的第二光纖模塊相連。
[0016]本發(fā)明提出的基于光纖環(huán)網(wǎng)的光伏功率優(yōu)化器的數(shù)據(jù)傳輸系統(tǒng)，所達(dá)到的有益效果如下:
[0017]1、光纖通信不會收到其他電力設(shè)備的電磁干擾；
[0018]2、雷擊通信線路時(shí)，過電壓不會沿光纖傳輸至弱電設(shè)備；
[0019]3、通信速率遠(yuǎn)高于傳統(tǒng)的RS485通信或無線通信；
[0020]4、環(huán)網(wǎng)的拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)可避免某一通信線路的損壞不會導(dǎo)致設(shè)備失聯(lián)；
[0021]5、光纖通信實(shí)現(xiàn)了設(shè)備間的電氣隔離，單一設(shè)備的損壞不會影響其他設(shè)備的通
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【附圖說明】
[0022]圖1是本發(fā)明基于光纖環(huán)網(wǎng)的光伏功率優(yōu)化器的結(jié)構(gòu)示意圖；
[0023]圖2是本發(fā)明一種基于光纖環(huán)網(wǎng)的光伏功率優(yōu)化器的數(shù)據(jù)傳輸系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)框圖；
[0024]圖3是本發(fā)明另一種基于光纖環(huán)網(wǎng)的光伏功率優(yōu)化器的數(shù)據(jù)傳輸系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)框圖；
[0025]附圖標(biāo)記說明:
[0026]1-電流傳感器，2-電壓傳感器，3-溫濕度傳感器，4-AD芯片，5-CPU芯片，6_開入光耦，7-DC-DC轉(zhuǎn)換模塊、8-按鍵，9-顯示器，10-電源，11_第一光纖模塊，12-第二光纖模塊，13-光伏功率優(yōu)化器，14-光伏功率優(yōu)化器，15-光伏功率優(yōu)化器，16-光伏功率優(yōu)化器，17-光伏功率優(yōu)化器，18-箱變通信管理機(jī)，19-光纖，20-光纖，21-光纖，22-光纖，23-光纖，24-光纖。
【具體實(shí)施方式】
[0027]為了使本技術(shù)領(lǐng)域的人員更好的理解本發(fā)明實(shí)施例中的技術(shù)方案，并使本發(fā)明實(shí)施例的上述目的、特征和優(yōu)點(diǎn)能夠更加明顯易懂，下面通過附圖和實(shí)施例，對本發(fā)明的技術(shù)方案做進(jìn)一步的詳細(xì)描述?；诒景l(fā)明中的實(shí)施例，本領(lǐng)域普通技術(shù)人員在沒有作出創(chuàng)造性勞動(dòng)前提下所獲得的所有其它實(shí)施例，都屬于本發(fā)明保護(hù)的范圍。
[0028]圖1是本發(fā)明實(shí)施例的基于光纖環(huán)網(wǎng)的光伏功率優(yōu)化器的結(jié)構(gòu)框圖。
[0029]如圖1所示，本實(shí)施例中的光伏功率優(yōu)化器包括電流傳感器1、電壓傳感器2、溫濕度傳感器3、AD芯片4、CPU芯片5、開入光耦6、DC-DC轉(zhuǎn)換模塊7、顯示器8、按鍵9、電源10、第一光纖模塊11和第二光纖模塊12。
[0030]電流傳感器1、電壓傳感器2、溫濕度傳感器3分別與AD芯片4相連，負(fù)責(zé)將光伏組件的電流、電壓及環(huán)境溫濕度信號轉(zhuǎn)換為適合AD芯片4讀取的弱電壓信號。
[0031]AD芯片4與CPU芯片5相連，負(fù)責(zé)將AD芯片4讀取的弱電壓信號進(jìn)行模數(shù)轉(zhuǎn)換后發(fā)送至所述CPU芯片5。
[0032]開入光耦6、DC-DC轉(zhuǎn)換模塊7、顯示器8、按鍵9、第一光纖模塊11和第二光纖模塊12分別與CPU芯片5相連，CPU芯片5負(fù)責(zé)讀取AD芯片4、開入光耦6、DC-DC轉(zhuǎn)換模塊7和按鍵9的數(shù)據(jù)信息，并通過顯示器8顯示，通過第一光纖模塊11和第二光纖模塊12對外傳輸。同時(shí)CPU芯片5根據(jù)讀取的數(shù)據(jù)運(yùn)算輸出占空比適中的PWM信號，由P麗信號控f|jijDC-DC轉(zhuǎn)換模塊7使其與光伏組件內(nèi)阻阻抗匹配，可以使因光伏組件的差異所造成的輸出功率不一致性得到根本的解決，保證系統(tǒng)輸出功率最大。
[0033]電源10與CPU芯片5相連，主要用來向CPU芯片5供電。
[0034]圖2是本發(fā)明基于光纖環(huán)網(wǎng)的光伏功率優(yōu)化器的數(shù)據(jù)傳輸系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)框圖。
[0035]光伏功率優(yōu)化器的數(shù)據(jù)傳輸系統(tǒng)包括光伏功率優(yōu)化器和箱變通信管理機(jī)。光伏功率優(yōu)化器包括多個(gè)，本實(shí)施例中包括4個(gè)，分別為光伏功率優(yōu)化器13、光伏功率優(yōu)化器14、光伏功率優(yōu)化器15和光伏功率優(yōu)化器16，各安裝于光伏組件的背面，負(fù)責(zé)采集光伏組件電流、電壓和溫濕度信息。箱變通信管理機(jī)18安裝于室外的箱變內(nèi)，負(fù)責(zé)采集光伏功率優(yōu)化器的信息，實(shí)現(xiàn)協(xié)議轉(zhuǎn)換。其中，光伏功率優(yōu)化器13、14、15、16和箱變通信管理機(jī)18各包括第一光纖模塊11和第二光纖模塊12，第一光纖模塊11和第二光纖模塊12用來組成光纖環(huán)網(wǎng)。第一光纖模塊11和第二光纖模塊12通過光纖將各光伏功率優(yōu)化器與箱變通信管理機(jī)首尾相連，使各光伏功率優(yōu)化器具有兩條通信回路與箱變通信管理機(jī)相連。
[0036]具體地，本實(shí)施例中的光伏功率優(yōu)化器中的第一光纖模塊11通過光纖19、20、22、23與鄰近的光伏功率優(yōu)化器或箱變通信管理機(jī)中的第二光纖模塊12相連，箱變通信管理機(jī)中的第一光纖模塊11通過光纖21與鄰近的光伏功率優(yōu)化器中的第二光纖模塊12相連。
[0037]正常通信時(shí)，與箱變通信管理機(jī)18中第二光纖模塊12相連的光伏功率優(yōu)化器16的數(shù)據(jù)從其內(nèi)部的第二光纖模塊12往外發(fā)送，其他光伏功率優(yōu)化器13、14、15將各自內(nèi)部的第一光纖模塊11接收到的下級數(shù)據(jù)加上本機(jī)數(shù)據(jù)一起由各自內(nèi)部的第二光纖模塊12發(fā)出。當(dāng)某處光纖異常時(shí)，例如光纖19損壞，光伏功率優(yōu)化器13、14檢測到損壞之后，光伏功率優(yōu)化器13將本機(jī)數(shù)據(jù)從其內(nèi)部連接完好的第一光纖模塊11往外發(fā)送，光伏功率優(yōu)化器14將本機(jī)數(shù)據(jù)從其內(nèi)部連接完好的第二光纖模塊12往外發(fā)送;此時(shí)，光伏功率優(yōu)化器13通過光伏功率優(yōu)化器16與箱變通信管理機(jī)18相連，光伏功率優(yōu)化器14通過光伏功率優(yōu)化器15與箱變通信管理機(jī)18相連，所有光伏功率優(yōu)化器的數(shù)據(jù)不會丟失。
[0038]圖3是本發(fā)明另一種基于光纖環(huán)網(wǎng)的光伏功率優(yōu)化器的數(shù)據(jù)傳輸系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)框圖。
[0039]如圖3所示，本發(fā)明基于光纖環(huán)網(wǎng)的光伏功率優(yōu)化器的數(shù)據(jù)傳輸系統(tǒng)包括光伏功率優(yōu)化器和箱變通信管理機(jī)。光伏功率優(yōu)化器包括多個(gè)，本實(shí)施例中包括5個(gè)，分別為光伏功率優(yōu)化器13、光伏功率優(yōu)化器14、光伏功率優(yōu)化器15、光伏功率優(yōu)化器16和光伏功率優(yōu)化器17，各安裝于光伏組件的背面，負(fù)責(zé)采集光伏組件的電流、電壓和溫濕度信息。箱變通信管理機(jī)18安裝于室外的箱變內(nèi)，負(fù)責(zé)采集光伏功率優(yōu)化器的信息，實(shí)現(xiàn)協(xié)議轉(zhuǎn)換。其中，光伏功率優(yōu)化器13、14、15、16、17和箱變通信管理機(jī)18各包括第一光纖模塊11和第二光纖模塊12，第一光纖模塊11和第二光纖模塊12用來組成光纖環(huán)網(wǎng)。第一光纖模塊11和第二光纖模塊12通過光纖將各光伏功率優(yōu)化器與箱變通信管理機(jī)首尾相連，使每個(gè)光伏功率優(yōu)化器具有兩條通信回路與箱變通信管理機(jī)相連。
[0040]具體地，本實(shí)施例中的光伏功率優(yōu)化器中的第一光纖模塊11通過光纖20、22、24與鄰近的光伏功率優(yōu)化器或箱變通信管理機(jī)中的第一光纖模塊11相連，光伏功率優(yōu)化器中的第二光纖模塊12通過光纖19、21、23與鄰近的光伏功率優(yōu)化器或箱變通信管理機(jī)中的第二光纖模塊12相連。
[0041 ]正常通信時(shí)，與箱變通信管理機(jī)18中第一光纖模塊11通過光纖24相連的光伏功率優(yōu)化器17的數(shù)據(jù)從其內(nèi)部的第二光纖模塊12通過光纖23發(fā)送至光伏功率優(yōu)化器16的第二光纖模塊12;光伏功率優(yōu)化器16將內(nèi)部第二光纖模塊12接收到的下級數(shù)據(jù)加上本機(jī)數(shù)據(jù)一起由內(nèi)部的第一光纖模塊11通過光纖22發(fā)送至光伏功率優(yōu)化器13的第一光纖模塊11;光伏功率優(yōu)化器13將內(nèi)部第一光纖模塊11接收到的下級數(shù)據(jù)加上本機(jī)數(shù)據(jù)一起由內(nèi)部的第二光纖模塊12通過光纖19發(fā)送至光伏功率優(yōu)化器14的第二光纖模塊12;光伏功率優(yōu)化器14將內(nèi)部第二光纖模塊12接收到的下級數(shù)據(jù)加上本機(jī)數(shù)據(jù)一起由內(nèi)部的第一光纖模塊11通過光纖20發(fā)送至光伏功率優(yōu)化器15的第一光纖模塊11;光伏功率優(yōu)化器15將內(nèi)部第一光纖模塊11接收到的下級數(shù)據(jù)加上本機(jī)數(shù)據(jù)一起由內(nèi)部的第二光纖模塊12通過光纖21發(fā)送至箱變通信管理機(jī)18的第二光纖模塊12。
[0042]當(dāng)某處光纖異常時(shí)，例如光纖19損壞，光伏功率優(yōu)化器13、14檢測到損壞之后，光伏功率優(yōu)化器13將本機(jī)數(shù)據(jù)從其內(nèi)部連接完好的第一光纖模塊11往外發(fā)送，光伏功率優(yōu)化器14將本機(jī)數(shù)據(jù)從其內(nèi)部連接完好的第一光纖模塊11往外發(fā)送;此時(shí)，光伏功率優(yōu)化器13通過光伏功率優(yōu)化器16、17與箱變通信管理機(jī)18相連，光伏功率優(yōu)化器14通過光伏功率優(yōu)化器15與箱變通信管理機(jī)18相連，所有光伏功率優(yōu)化器的數(shù)據(jù)不會丟失。
[0043]綜上所述，本發(fā)明采用光纖進(jìn)行通信，可解決光伏生產(chǎn)區(qū)域光伏功率優(yōu)化器與箱變通信管理機(jī)之間的通信問題，也可有效避免其他電力設(shè)備的電磁干擾，防止雷擊損壞電子器件，環(huán)網(wǎng)的配置還可作為通信信道冗余，提高可靠性。
[0044]以上所述的【具體實(shí)施方式】，對本發(fā)明的目的、技術(shù)方案和有益效果進(jìn)行了進(jìn)一步詳細(xì)說明，所應(yīng)理解的是，以上所述僅為本發(fā)明的【具體實(shí)施方式】而已，并不用于限定本發(fā)明的保護(hù)范圍，凡在本發(fā)明的精神和原則之內(nèi)，所做的任何修改、等同替換、改進(jìn)等，均應(yīng)包含在本發(fā)明的保護(hù)范圍之內(nèi)。
【主權(quán)項(xiàng)】
1.一種基于光纖環(huán)網(wǎng)的光伏功率優(yōu)化器的數(shù)據(jù)傳輸系統(tǒng)，其特征在于，包括光伏功率優(yōu)化器和箱變通信管理機(jī)， 所述光伏功率優(yōu)化器包括多個(gè)，各安裝于對應(yīng)光伏組件的背面，用于優(yōu)化各光伏組件的輸出功率； 所述箱變通信管理機(jī)安裝于室外的箱變內(nèi)，用于采集光伏功率優(yōu)化的信息，實(shí)現(xiàn)協(xié)議轉(zhuǎn)換； 其中，所述光伏功率優(yōu)化器和所述箱變通信管理機(jī)各包括第一光纖模塊和第二光纖模塊，所述第一光纖模塊和第二光纖模塊通過光纖將各光伏功率優(yōu)化器和箱變通信管理機(jī)首尾相連，以使各光伏功率優(yōu)化器具有兩條通信回路與箱變通信管理機(jī)相連。2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的基于光纖環(huán)網(wǎng)的光伏功率優(yōu)化器的數(shù)據(jù)傳輸系統(tǒng)，其特征在于，所述光伏功率優(yōu)化器還包括:電流傳感器，電壓傳感器，溫濕度傳感器，AD芯片，CPU芯片，開入光親，DC-DC轉(zhuǎn)換模塊、顯不器，按鍵和電源， 所述電流傳感器、電壓傳感器和溫濕度傳感器分別與AD芯片相連，用于將光伏組件的電流、電壓及環(huán)境溫濕度信號轉(zhuǎn)換為適合AD芯片讀取的弱電壓信號； 所述AD芯片與所述CPU芯片相連，用于將AD芯片讀取的弱電壓信號進(jìn)行模數(shù)轉(zhuǎn)換后發(fā)送至所述CHJ芯片； 所述CPU芯片與開入光耦、按鍵、DC-DC轉(zhuǎn)換模塊和顯示器分別相連，用于讀取AD芯片、開入光耦、按鍵和DC-DC轉(zhuǎn)換模塊的數(shù)據(jù)信息，并通過顯示器顯示，通過第一光纖模塊和第二光纖模塊對外傳輸;同時(shí)運(yùn)算輸出占空比適中的PWM信號，由PWM信號控制DC-DC轉(zhuǎn)換模塊使其與光伏組件內(nèi)阻阻抗匹配，以使系統(tǒng)輸出功率最大； 所述電源與所述CHJ芯片相連，用于向CRJ芯片供電。3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的基于光纖環(huán)網(wǎng)的光伏功率優(yōu)化器的數(shù)據(jù)傳輸系統(tǒng)，其特征在于，所述光伏功率優(yōu)化器中的第一光纖模塊通過光纖與鄰近的光伏功率優(yōu)化器或箱變通信管理機(jī)中的第二光纖模塊相連，所述箱變通信管理機(jī)中的第一光纖模塊與鄰近的光伏功率優(yōu)化器中的第二光纖模塊相連。4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的基于光纖環(huán)網(wǎng)的光伏功率優(yōu)化器的數(shù)據(jù)傳輸系統(tǒng)，其特征在于，所述光伏功率優(yōu)化器中的第一光纖模塊通過光纖與鄰近的光伏功率優(yōu)化器或箱變通信管理機(jī)中的第一光纖模塊相連，所述光伏功率優(yōu)化器中的第二光纖模塊通過光纖與鄰近的光伏功率優(yōu)化器或箱變通信管理機(jī)中的第二光纖模塊相連。
【文檔編號】G05F1/67GK106094971SQ201610604473
【公開日】2016年11月9日
【申請日】2016年7月27日 公開號201610604473.1, CN 106094971 A, CN 106094971A, CN 201610604473, CN-A-106094971, CN106094971 A, CN106094971A, CN201610604473, CN201610604473.1
【發(fā)明人】趙明明, 張曉偉
【申請人】江蘇南能電氣有限公司