主控制器、從控制器、控制系統(tǒng)及光伏并網逆變器的制造方法
【專利摘要】本實用新型提供一種從控制器、主控制器、控制系統(tǒng)和光伏并網逆變器。所述從控制器包括第一光纖接口板和驅動板。所述主控制器包括至少一個第二光纖接口板和控制單元。所述控制系統(tǒng)包括至少一個所述從控制器，以及所述主控制器；其中，所述從控制器的第一光纖接口板與所述主控制器的第二光纖接口板通過光鏈路一一對應地連接。本實用新型的控制單元與執(zhí)行單元分離，能夠應用于多種工作場合。由于從控制器的光纖接口一致，安裝不同數量的從控制器，并由主控制器進行集中控制，即可實現(xiàn)對應不同類型的光伏并網逆變器。
【專利說明】
主控制器、從控制器、控制系統(tǒng)及光伏并網逆變器
技術領域
[0001]本實用新型涉及光伏發(fā)電技術領域，尤其涉及一種主控制器、從控制器、控制系統(tǒng)以及應用該控制系統(tǒng)的光伏并網逆變器。
【背景技術】
[0002]光伏逆變器是光伏并網發(fā)電系統(tǒng)中的能量轉換裝置，用于將光伏陣列輸出的直流電轉換成交流電后送入電網。目前主流光伏電場的結構如圖1所示，太陽能板通過串、并聯(lián)的方式根據所需的輸出直流電壓和額定功率等級組成不同的光伏陣列，多個陣列在輸出端通過匯流箱連接至光伏并網逆變器的直流側，并網逆變器在輸入端通過最大功率跟蹤算法(Maximum Power Point Tracking,MPPT)使得光伏陣列輸出最大功率，在逆變器的輸出側通過同步控制以電流源形式向電網饋送能量。
[0003]現(xiàn)有技術中存在多種工作方式的光伏并網逆變器，按結構方式可分為集中式、交流模塊式和集散式等，按拓撲結構可分為二電平、三電平和多電平拓撲。
[0004]基于光伏并網逆變器工作方式的多樣性，控制系統(tǒng)的處理模式存在顯著差別，導致不同系列逆變器的控制系統(tǒng)都要單獨搭建一套硬件平臺。這樣，針對不同系列的光伏逆變器，就要設計出相應的控制系統(tǒng)?？刂葡到y(tǒng)通用性不強，非常不利于光伏產品的更新?lián)Q代和技術革新。
[0005]隨著光伏并網逆變器更新?lián)Q代的進一步加速，搭建一款通用性擴展性較強的逆變器控制系統(tǒng)成為市場競爭中的關鍵。
【實用新型內容】
[0006]本實用新型實施例的目的在于，提供一種能夠適用于各種應用場合的光伏并網逆變器的控制系統(tǒng)。
[0007]為實現(xiàn)上述實用新型目的，本實用新型的實施例提供了一種從控制器，所述從控制器包括:
[0008]第一光纖接口板，其包括第一收發(fā)單元、同步單元和第一數據處理單元，其中，所述第一收發(fā)單元用于接收控制信號和發(fā)送逆變器工況數據，所述同步單元與所述第一收發(fā)單元連接，用于從控制信號中提取時鐘信號，所述第一數據處理單元與所述第一收發(fā)單元連接，用于從控制信號中分離控制指令；
[0009]驅動板，其與所述第一光纖接口板連接，用于根據所述時鐘信號和所述控制指令生成逆變器驅動信號。
[0010]優(yōu)選地，所述從控制器還包括:
[0011 ]第一信號采集單元，其與所述第一數據處理單元連接，所述第一信號采集單元用于采集逆變器工況信息，所述第一數據處理單元接收所述逆變器工況信息，生成所述逆變器工況數據，并將所述逆變器工況數據傳送至所述第一收發(fā)單元。
[0012]優(yōu)選地，所述第一數據處理單元包括第一解碼器和第一解析模塊；
[0013]所述第一解碼器與所述第一收發(fā)單元連接，用于對所述控制信號進行解碼；
[0014]所述第一解析模塊與所述第一解碼器連接，用于從解碼后的控制信號中解析所述控制指令，將所述控制指令傳送至所述驅動板。
[0015]優(yōu)選地，所述第一數據處理單元包括第一編碼器和第一封裝模塊；
[0016]所述第一編碼器與所述第一信號采集單元連接，用于對所述逆變器工況信息進行編碼；
[0017]所述第一封裝模塊與所述第一編碼器連接，用于為編碼后的逆變器工況信息添加功率模塊標記，獲得所述逆變器工況數據，將所述逆變器工況數據傳送至所述第一收發(fā)單
J L ο
[0018]本實用新型的實施例還提供了一種主控制器，所述主控制器包括:
[0019]至少一個第二光纖接口板，其包括第二收發(fā)單元和第二數據處理單元，所述第二收發(fā)單元用于接收逆變器工況數據，且發(fā)送控制信號；
[0020]控制單元，其與所述至少一個第二光纖接口板連接，用于接收所述逆變器工況數據，生成控制指令；
[0021]所述第二數據處理單元將所述控制指令轉換為所述控制信號，其中，所述控制信號攜帶時鐘信號。
[0022]優(yōu)選地，所述第二數據處理單元包括第二編碼器和第二封裝模塊；
[0023]所述第二編碼器與所述控制單元連接，用于對所述控制指令進行編碼；
[0024]所述第二封裝模塊與所述第二編碼器連接，用于為編碼后的控制指令添加功率模塊標記，獲得所述控制信號，將所述控制信號轉發(fā)至所述第二收發(fā)單元。
[0025]優(yōu)選地，所述第二數據處理單元包括第二解碼器和第二解析模塊；
[0026]所述第二解碼器與所述第二收發(fā)單元連接，用于對所述逆變器工況數據進行解碼；
[0027]所述第二解析模塊與所述第二解碼器連接，用于從解碼后的逆變器工況數據中解析功率模塊標記，將所述逆變器工況數據和功率模塊標記傳送至所述控制單元。
[0028]本實用新型的實施例還提供了一種控制系統(tǒng)，包括上述的從控制器和主控制器；其中，所述從控制器的第一光纖接口板與所述主控制器的第二光纖接口板通過光鏈路一一對應地連接。
[0029]優(yōu)選地，所述主控制器的控制單元利用所述光鏈路從所述從控制器接收逆變器工況數據，并且向所述從控制器發(fā)送控制信號；
[0030]所述從控制器基于所述時鐘信號與主控制器保持同步。
[0031]本實用新型的實施例還提供了一種光伏并網逆變器，包括:
[0032]至少一個功率模塊；
[0033]至少一個上文所述的從控制器；
[0034]如上文所述的主控制器;其中，
[0035]所述從控制器的第一光纖接口板與所述主控制器的第二光纖接口板通過光鏈路
——對應地連接；
[0036]所述從控制器的驅動板與所述功率模塊一一對應地連接，根據所述逆變器驅動信號驅動所述功率模塊進行工作。
[0037]本實用新型實施例提供的主控制器、從控制器可以組成控制系統(tǒng)。主控器與各個從控制器之間通過高速光纖進行通信。主控制器主要負責逆變器數據的運算處理、指令的下發(fā)和人機交互部分的通信;從控制器主要負責逆變器工況信息的采集和編碼上傳，執(zhí)行主控制器下發(fā)來的控制信息。因此，從控制器的結構簡單，顯著降低了制造成本。
[0038]本實用新型實施例通過高速光纖通訊實現(xiàn)了控制單元(即主控制器)與執(zhí)行單元(即從控制器)的分離，能夠應用于多種工作場合。由于從控制器的光纖接口一致，安裝不同數量的從控制器，并由主控制器進行集中控制，即可實現(xiàn)不同類型的光伏并網逆變器。
[0039]此外，利用光纖高速鏈路通信保障了主控制器與從控制器的信號質量，降低了信號的衰減。
【附圖說明】
[0040]圖1為現(xiàn)有技術中光伏電場的結構不意圖；
[0041 ]圖2為實施例一的光伏并網逆變器的控制系統(tǒng)示意圖；
[0042]圖3為具有圖2所示的控制系統(tǒng)的光伏并網逆變器的結構示意圖；
[0043]圖4為實施例二的從控制器的結構示意圖；
[0044]圖5為實施例二的第一數據處理單元的結構示意圖；
[0045]圖6為實施例三的主控制器的結構示意圖；
[0046]圖7為實施例三的第二數據處理單元的結構示意圖。
【具體實施方式】
[0047]下面結合附圖對本實用新型實施例提供的主控制器、從控制器、控制系統(tǒng)和具有該控制系統(tǒng)的光伏并網逆變器進行詳細描述。
[0048]實施例一
[0049]本實施例提供一種控制系統(tǒng)，用于光伏并網逆變器。圖2為該控制系統(tǒng)的結構圖。該控制系統(tǒng)包括一個主控制器以及至少一個從控制器。從控制器通過光纖鏈路分別連接至主控制器。
[0050]主控器與各個從控制器之間通過高速光纖進行通信。主控制器主要負責逆變器數據的運算處理、指令的下發(fā)和人機交互部分的通信；從控制器主要負責逆變器工況信息的采集和編碼上傳，執(zhí)行主控制器下發(fā)來的控制信息。
[0051]圖2所示的控制系統(tǒng)采用了集中式控制，分散式采樣的設計思想。通過高速光纖通訊實現(xiàn)了控制單元(即主控制器)與執(zhí)行單元(即從控制器)的分離，能夠應用于多種工作場合能。由于從控制器的光纖接口一致，安裝不同數量的從控制器，并由主控制器進行集中控制，即可實現(xiàn)對應不同類型的光伏并網逆變器。此外，利用光纖高速鏈路通信保障了主控制器與從控制器的信號質量，降低了信號的衰減。
[0052]圖3為具有圖2所示的控制系統(tǒng)的光伏并網逆變器的結構示意圖。光伏并網逆變器包括至少一個功率模塊，至少一個從控制器，以及主控制器。如圖3所示，從控制器與功率模塊一一對應地連接，從控制器根據主控制器下發(fā)來的控制信息驅動功率模塊進行工作。
[0053]實施例二
[0054]本實施例提供一種從控制器，其結構示意圖如圖4所示。該從控制器400主要包括第一光纖接口板410和驅動板420。
[0055]第一光纖接口板410包括第一收發(fā)單元411、同步單元412和第一數據處理單元413。其中，第一收發(fā)單元411用于接收控制信號和發(fā)送逆變器工況數據。同步單元412與第一收發(fā)單元411連接，用于從控制信號中提取時鐘信號。第一數據處理單元413與第一收發(fā)單元411連接，用于從控制信號中分離控制指令。例如，控制指令為斷路器的啟停指令、風扇啟停指令、指示燈控制指令、脈寬調制指令等。
[0056]具體而言，同步單元412可以為鎖相環(huán)，用于跟蹤從高速光鏈路收到的時鐘信號，使從控制器與主控制器保持同步。
[0057]驅動板420與第一光纖接口板410連接，用于根據時鐘信號和控制指令生成逆變器驅動信號。
[0058]優(yōu)選地，從控制器400還包括第一信號采集單元430，其與第一數據處理單元413連接。第一信號采集單元430用于采集逆變器工況信息，第一數據處理單元413接收所述逆變器工況信息，生成所述逆變器工況數據，并將所述逆變器工況數據傳送至第一收發(fā)單元411。其中，所述第一信號采集單元430可以為電壓傳感器、電流傳感器或者溫度傳感器，逆變器工況信息包括橋臂狀態(tài)信息、溫度信息和母線電壓信息等。
[0059]第一數據處理單元413的結構如圖5所示。第一數據處理單元413包括第一解碼器510和第一解析模塊520。
[0060]第一解碼器510與第一收發(fā)單元411連接，用于對控制信號進行解碼。第一解析模塊520與第一解碼器510連接，用于從解碼后的控制信號中解析控制指令，將控制指令傳送至驅動板420。
[0061 ] 第一數據處理單元413還包括第一編碼器530和第一封裝模塊540。
[0062]第一編碼器530與第一信號采集單元430連接，用于對逆變器工況信息進行編碼。第一封裝模塊540與第一編碼器530連接，用于為編碼后的逆變器工況信息添加功率模塊標記，獲得逆變器工況數據，將逆變器工況數據傳送至第一收發(fā)單元411。
[0063]其中，在控制系統(tǒng)中存在多個從控制器的情況下，主控制器通過功率模塊標記進行識別，以區(qū)分不同的功率模塊，從而實現(xiàn)一臺主控制器同時控制多臺從控制器。此外，各個從控制器利用光鏈路接收到控制信號，并從中提取時鐘信號。因此，各個從控制器均跟隨主控制器的時鐘頻率，能夠保證驅動功率模塊時的嚴格同步，基本消除了逆變器并聯(lián)時的零序環(huán)流。
[0064]實施例三
[0065]本實施例提供一種主控制器，其結構如圖6所示。
[0066]圖6僅示出了具備三個第二光纖接口板的情況，不限于此，主控制器還可設置更多的第二光纖接口板，其數量取決于需要連接的從控制器的數量。圖6僅示出第二光纖接口板630的具體結構，其他的第二光纖接口板結構與其類似，不再贅述。
[0067]如圖6所示，主控制器600主要包括第二光纖接口板630、第二光纖接口板640、第二光纖接口板650和控制單元660。
[0068]第二光纖接口板630包括第二收發(fā)單元631和第二數據處理單元632。第二收發(fā)單元631用于接收逆變器工況數據，并且發(fā)送控制信號。
[0069]控制單元660分別與第二光纖接口板630、第二光纖接口板640、第二光纖接口板650連接，用于接收所述逆變器工況數據，生成控制指令。
[0070]第二數據處理單元632將控制指令轉換為控制信號，其中，并且控制信號攜帶時鐘信號。這樣以來，所有的從控制器都可以從控制信號中提取到與主控制器同步的時鐘信號。
[0071]以下結合圖7對第二數據處理單元632的具體結構進行說明。第二數據處理單元632包括第二編碼器710和第二封裝模塊720。
[0072]第二編碼器710與控制單元660連接，用于對控制指令進行編碼。第二封裝模塊720與第二編碼器710連接，用于為編碼后的控制指令添加功率模塊標記，獲得控制信號，將所述控制信號轉發(fā)至第二收發(fā)單元631。
[0073]第二數據處理單元632還包括第二解碼器730和第二解析模塊740。
[0074]第二解碼器730與第二收發(fā)單元631連接，用于對逆變器工況數據進行解碼。第二解析模塊740與第二解碼器730連接，用于從解碼后的逆變器工況數據中解析功率模塊標記，將逆變器工況數據和功率模塊標記傳送至控制單元660。
[0075]本實施例提供的主控制器提供時鐘源，并通過高速光纖鏈路將時鐘信號分發(fā)至各個從控制器。多個逆變器并聯(lián)時，每個逆變器均能跟蹤主控制器的時鐘頻率，實現(xiàn)鎖相，避免出現(xiàn)環(huán)流。
[0076]主控制器擁有多路光纖接口板，用于與從控制器的通信。具體而言，從控制器400的第一光纖接口板410與主控制器600的第二光纖接口板630通過光鏈路——對應地連接。主控制器600的控制單元660利用光鏈路接收來自從控制器400的逆變器工況數據，并且向從控制器400發(fā)送控制信號。
[0077]通常，大功率光伏并網逆變器控制部分與信號采集點距離較大，普通的電信號長距離傳輸衰減較嚴重，并且抗干擾能力弱。本實施例的主控制器利用光纖通信方式，可以大幅提高數據的傳輸速率，并且保障數據長距離傳輸的質量和抗干擾能力。
[0078]主控制器能夠同時處理各個功率模塊的數據，保持各個功率模塊MPPT算法的跟蹤精度，使逆變器各個功率模塊均保持最大功率輸出。
[0079]以上所述，僅為本實用新型的【具體實施方式】，但本實用新型的保護范圍并不局限于此，任何熟悉本技術領域的技術人員在本實用新型揭露的技術范圍內，可輕易想到變化或替換，都應涵蓋在本實用新型的保護范圍之內。因此，本實用新型的保護范圍應以所述權利要求的保護范圍為準。
【主權項】
1.一種從控制器，用于光伏并網逆變器，其特征在于，所述從控制器包括: 第一光纖接口板，其包括第一收發(fā)單元、同步單元和第一數據處理單元，其中，所述第一收發(fā)單元用于接收控制信號和發(fā)送逆變器工況數據，所述同步單元與所述第一收發(fā)單元連接，用于從控制信號中提取時鐘信號，所述第一數據處理單元與所述第一收發(fā)單元連接，用于從控制信號中分離控制指令； 驅動板，其與所述第一光纖接口板連接，用于根據所述時鐘信號和所述控制指令生成逆變器驅動信號。2.根據權利要求1所述的從控制器，其特征在于，所述從控制器還包括: 第一信號采集單元，其與所述第一數據處理單元連接，所述第一信號采集單元用于采集逆變器工況信息，所述第一數據處理單元接收所述逆變器工況信息，生成所述逆變器工況數據，并將所述逆變器工況數據傳送至所述第一收發(fā)單元。3.根據權利要求2所述的從控制器，其特征在于，所述第一數據處理單元包括第一解碼器和第一解析模塊； 所述第一解碼器與所述第一收發(fā)單元連接，用于對所述控制信號進行解碼； 所述第一解析模塊與所述第一解碼器連接，用于從解碼后的控制信號中解析所述控制指令，將所述控制指令傳送至所述驅動板。4.根據權利要求2或3所述的從控制器，其特征在于，所述第一數據處理單元包括第一編碼器和第一封裝模塊； 所述第一編碼器與所述第一信號采集單元連接，用于對所述逆變器工況信息進行編碼； 所述第一封裝模塊與所述第一編碼器連接，用于為編碼后的逆變器工況信息添加功率模塊標記，獲得所述逆變器工況數據，將所述逆變器工況數據傳送至所述第一收發(fā)單元。5.一種主控制器，用于光伏并網逆變器，其特征在于，所述主控制器包括: 至少一個第二光纖接口板，其包括第二收發(fā)單元和第二數據處理單元，所述第二收發(fā)單元用于接收逆變器工況數據，且發(fā)送控制信號； 控制單元，其與所述至少一個第二光纖接口板連接，用于接收所述逆變器工況數據，生成控制指令； 所述第二數據處理單元將所述控制指令轉換為所述控制信號，其中，所述控制信號攜帶時鐘信號。6.根據權利要求5所述的主控制器，其特征在于，所述第二數據處理單元包括第二編碼器和第二封裝模塊； 所述第二編碼器與所述控制單元連接，用于對所述控制指令進行編碼； 所述第二封裝模塊與所述第二編碼器連接，用于為編碼后的控制指令添加功率模塊標記，獲得所述控制信號，將所述控制信號轉發(fā)至所述第二收發(fā)單元。7.根據權利要求5或6所述的主控制器，其特征在于，所述第二數據處理單元包括第二解碼器和第二解析模塊； 所述第二解碼器與所述第二收發(fā)單元連接，用于對所述逆變器工況數據進行解碼； 所述第二解析模塊與所述第二解碼器連接，用于從解碼后的逆變器工況數據中解析功率模塊標記，將所述逆變器工況數據和功率模塊標記傳送至所述控制單元。8.—種控制系統(tǒng)，用于光伏并網逆變器，其特征在于，所述控制系統(tǒng)包括至少一個如權利要求1-4中任一項所述的從控制器，以及如權利要求5-7中任一項所述的主控制器;其中， 所述從控制器的第一光纖接口板與所述主控制器的第二光纖接口板通過光鏈路一一對應地連接。9.如權利要求8所述的控制系統(tǒng)，其特征在于，所述主控制器的控制單元利用所述光鏈路從所述從控制器接收逆變器工況數據，并且向所述從控制器發(fā)送控制信號； 所述從控制器基于所述時鐘信號與主控制器保持同步。10.一種光伏并網逆變器，其特征在于，包括: 至少一個功率模塊； 至少一個如權利要求1-4中任一項所述的從控制器； 如權利要求5-7中任一項所述的主控制器;其中， 所述從控制器的第一光纖接口板與所述主控制器的第二光纖接口板通過光鏈路一一對應地連接； 所述從控制器的驅動板與所述功率模塊一一對應地連接，根據所述逆變器驅動信號驅動所述功率模塊進行工作。
【文檔編號】H04B10/25GK205622633SQ201620474498
【公開日】2016年10月5日
【申請日】2016年5月23日
【發(fā)明人】張文杰, 馬樂, 李政
【申請人】北京天誠同創(chuàng)電氣有限公司