能源优化系统及其数据通信方法技术方案

本发明专利技术主要涉及到能源优化系统及其数据通信方法，光伏电池配置的执行最大功率追踪的电压转换电路，电压转换电路的第一和第二输入端连接到与其对应的一个光伏电池的正负极，以及在电压转换电路的第一和第二输出端输出该光伏电池实施功率优化后提供的电压。本发明专利技术主要涉及到光伏发电技术领域，确切地说，采用了在光伏组件中都使用了功率优化电路的方案，而且功率优化电路可以利用电力载波信号的方式向外发送数据，确保整个光伏组件输出功率的最大化和实现发送数据的通信功能。

Energy optimization system and its data communication method

The invention mainly relates to an energy optimization system and its data communication method, a voltage conversion circuit for performing maximum power tracking configured by a photovoltaic cell, a positive and negative electrode connected to a photovoltaic cell corresponding to the first and second input terminals of the voltage conversion circuit, and a transmission at the first and second output terminals of the voltage conversion circuit. The voltage supplied by the photovoltaic cell is optimized after power optimization is implemented. The invention mainly relates to the technical field of photovoltaic power generation. To be exact, the power optimization circuit is used in photovoltaic modules, and the power optimization circuit can transmit data outward by means of power carrier signal to ensure the maximum output power of the whole photovoltaic module and realize the communication of transmitting data. Function.

【技术实现步骤摘要】
能源优化系统及其数据通信方法
本专利技术主要涉及到光伏发电
，确切地说，采用了在光伏组件中都使用了功率优化电路的方案，而且功率优化电路可以利用电力载波信号的方式向外发送数据，确保整个光伏组件输出功率的最大化和实现发送数据的通信功能。
技术介绍
随着中国等一些发展中国家的工业化进程，频率出现了雾霾等极其恶劣的环境，世界各国普遍认识到：寻求一种取之不尽、周而复始的可再生能源来取代资源有限且对环境有污染的传统化工能源，成为当前迫切需要解决的重要命题。以新技术和新材料为基础的科技发展，使可再生能源得到现代化的开发和利用，如太阳能、地热能和风能、海洋能、生物质能和核聚变能等，环保和持续性发展的新能源得到了越来越广泛的应用。由于光伏发电这种新能源具备洁净、安全可靠、运营费低、日常维护简单和任意地点都随处可用等优势，使光伏发电系统成为世界各国普遍关注和重点发展的新型产业，它在解决能源短缺和偏远地区的用电问题上发挥着不可或缺的作用。光伏发电技术的核心是光伏电池板，分布式或大型电站因为它们采用的电池板阵列的数量极其庞大，其他便携式或非便携式的电子设备需要频繁的与电池板进行信息交互，考虑到这种电池板的数量，我们必须建立一种合理的通讯机制，通过这种通讯机制我们可以从电池板撷取电池板的参数数据，从而减轻实地采集数据的压力，并且达到数据的精确采集，例如传统以无人机去红外侦测电池板的温度显然是不合理的，因为测量精度极其低下。当今的各种智能化控制系统，比如智能化小区内部的无线抄表系统、门禁系统、防盗报警系统和安全防火系统等，工业数据采集系统，水文气象控制系统，机器人控制系统和数字图像传输系统等，都离不开数据信息的传输。可以说，数据信息传输系统是各种智能化控制系统的重要组成部分，而数据送的方式大部分采用有线的数据传送方式，例如并行传送、串行传送、CAN总线和其他各种协议等，在有线数据传输方式当中数据的传输载体是双绞线、同轴电缆或光纤。但在采用了单片机或类似的处理器的监测系统中，很多应用场合的数据采集装置是安装在环境条件恶劣的现场或野外，光伏电站很多就是在建立在郊野的水域或荒漠地带。尤其是：采集到的数据通信传输到手持终端，然后通过手持终端送到后台计算机设备进行数据分析、处理。这样数据采集装置与手持终端之间的数据传输需解决通信问题，若采用有线数据传输方式显然是不合适，例如在光伏电站电池板阵列的数量惊人。考虑到数据传输可以无线方式传输，即通过空气或真空实现数据传送，相比于传统的有线数据传输，无线数据传输方式可以不考虑传输线缆的安装问题，从而节省大量电线电缆和人工，降低施工难度和成本，是很有发展潜力的研究课题。但是无线通信的弊端也非常明显，传输距离过短是最大的短处，我们在下文中将考虑载波。光伏电池的光伏特性受到环境温度、环境辐射强度的影响而发生很大的变化，在当前的光伏发电系统中，为了使整个发电系统更安全可靠的运行，最好是能够及时发现各种潜在的威胁，例如阴影遮挡造成的热斑效应就是一种负面的威胁，它可能会让某些电池从电源转换成负载而引起电池板发热至起火烧毁，所以监控光伏电池的电压、电流、功率及温度等工作参数是光伏发电系统中很重要的一个环节。光伏电池的工作参数监控在实际的应用场合更多的是采用了电力线载波作为通讯手段，依靠电力载波很容易就能将光伏电池的参数作为通信数据传递到光伏电池提供光伏电压的电力线上，再从电力线上进行载波信号的解码即可撷取光伏电池的实时参数。电力线不同于普通的数据通信线路，其初衷是为了进行电能而并非是数据的传输，对于数据通信而言，其信道并不理想，是一个非常不稳定的传输信道，这具体表现为噪声显著且信号衰减严重。为克服不稳定的问题，电力线宽带载波技术采用了扩频、正交频分复用等调制技术，而事实证明，多载波正交频分复用是目前为止解决在电力线上传输干扰问题的一种有效方法，电力线宽带通信采用正交频分复用技术能有效的抵抗多径干扰，使受干扰的信号仍能可靠接收。采样类似这样的手段来提高信号的可靠性仅仅是一方面，但在光伏电池和载波同时应用的场合，由于光伏电池自身的电压水准受到周遭环境温度、光辐射强度的影响会发生大幅度的变化，所以在电力线上的载波信号自身传播的畸变再加上电池这种输出特性容易波动的特征混合在一起，导致接收端期望撷取的真实载波信号并不精准、误码率高，而且光伏电池串组叠加的电压也受到载波干扰导致整个串组上的实际电压可能并不在预期的范围内。我们在下文中将考虑利用载波信号传输光伏电池的电压、电流、功率及温度等工作参数。
技术实现思路
本专利技术披露了一种能源优化系统，用于光伏电池的功率优化，包括：光伏电池配置的执行最大功率追踪的电压转换电路，该电压转换电路的第一输入端和第二输入端连接到与其对应的光伏电池的正负极，以及在电压转换电路的第一输出端和第二输出端输出该光伏电池实施功率优化后提供的电压；其中：电压转换电路在第二输入端和第二输出端之间串联连接有开关管和第一电感，在第一输入端和第一输出端连接有第二电感，以及在开关管和第一电感间的互连节点处与第一输入端之间连接有二极管，还在第二输出端和第一输入端之间连接有第一电容。上述的能源优化系统，由多级光伏电池至串联连接在一起构成一个电池组串，与每块光伏电池对应的电压转换电路输出的电压表征该光伏电池提供在所述的电池组串上的实际电压；其中：与多级光伏电池至对应的多级电压转换电路至串联的方式为：任意前一级电压转换电路的第二输出端通过串接线连到相邻后一级的电压转换电路的第一输出端。上述的能源优化系统，任意一级光伏电池配置的电压转换电路中还设有处理器和载波发送模块；其中：任意一级光伏电池的工作参数（数据）由与其对应的电压转换电路带有的处理器通过驱动载波发送模块产生的载波发送到所述串接线上。上述的能源优化系统，每一级电压转换电路配置的载波发送模块包括串接在第一输出端和第二输入端之间的含有第一电阻、旁路电容及开关元件的一个支路，该支路中还设置有并联在旁路电容两端的第二电阻。上述的能源优化系统，在整个多级电压转换电路至中定义第一类和第二类的多级电压转换电路；假设与光伏电池PV_K+1对应的是第一类电压转换电路CV_K+1，假设与光伏电池PV_K对应的是第二类电压转换电路CV_K；第一类电压转换电路CV_K+1的载波发送模块SIG发送的载波信号需要从第二类电压转换电路CV_K的第一输出端N1_K和第二输出端N2_K之间的通路路径进行传播；并且这种通路路径为：从第二类电压转换电路CV_K的第一和第二输出端（N1_K、N2_K）两者中的一者传播到第二类电压转换电路CV_K的第一电容C1，之后载波信号再经由第一电容C1进一步传播到第一和第二输出端（N1_K、N2_K）两者中的另一者处。上述的能源优化系统，还可以在电压转换电路的第一输入端和第二输入端之间连接有一个第二电容。上述的能源优化系统，在第一输出端和第二输入端之间串联连接有一个补偿电容和一个控制开关，处理器在驱动所述载波发送模块发送载波信号到所述串接线上的阶段，所述处理器还驱动所述控制开关关断，仅在所述载波发送模块不发送载波信号的阶段所述处理器才驱动所述控制开关接通。上述的能源优化系统，在第一输出端和第二输出端之间串联连接有一个补偿电容和一个控制开关，处理器在驱动所本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种能源优化系统，用于光伏电池的功率优化，其特征在于，包括：光伏电池配置的执行最大功率追踪的电压转换电路，电压转换电路的第一和第二输入端连接到与其对应的光伏电池的正负极，以及在电压转换电路的第一和第二输出端输出该光伏电池实施功率优化后提供的电压；其中：电压转换电路在第二输入端和第二输出端之间串联连接有开关管和第一电感，在第一输入端和第一输出端连接有第二电感，以及在开关管和第一电感间的互连节点处与第一输入端之间连接有二极管，还在第二输出端和第一输入端之间连接有第一电容。

【技术特征摘要】
1.一种能源优化系统，用于光伏电池的功率优化，其特征在于，包括：光伏电池配置的执行最大功率追踪的电压转换电路，电压转换电路的第一和第二输入端连接到与其对应的光伏电池的正负极，以及在电压转换电路的第一和第二输出端输出该光伏电池实施功率优化后提供的电压；其中：电压转换电路在第二输入端和第二输出端之间串联连接有开关管和第一电感，在第一输入端和第一输出端连接有第二电感，以及在开关管和第一电感间的互连节点处与第一输入端之间连接有二极管，还在第二输出端和第一输入端之间连接有第一电容。2.根据权利要求1所述的能源优化系统，其特征在于，由多级光伏电池串联连接在一起构成一个电池组串，与每块光伏电池对应的电压转换电路输出的电压表征该光伏电池提供在所述的电池组串上的实际电压；其中与多级光伏电池对应的多级电压转换电路串联的方式为：任意前一级电压转换电路的第二输出端通过串接线连到相邻后一级的电压转换电路的第一输出端。3.根据权利要求2所述的能源优化系统，其特征在于，任意一级光伏电池配置的电压转换电路还设有处理器、载波发送模块；其中任意一级光伏电池的工作参数由与其对应的电压转换电路带有的处理器通过驱动载波发送模块发送到所述串接线上。4.根据权利要求3所述的能源优化系统，其特征在于，每一级电压转换电路配置的载波发送模块包括串接在第一输出端和第二输入端之间的一个含有第一电阻、旁路电容及开关元件的支路，该支路中还设置有并联在旁路电容两端的第二电阻。5.根据权利要求3所述的能源优化系统，其特征在于，在整个多级电压转换电路中定义第一类和第二类的多级电压转换电路；其中第一类电压转换电路的载波发送模块发送的载波信号需用从第二类电压转换电路的第一输出端和第二输出端之间的通路路径进行传播，并且通路路径为：从第二类电压转换电路的第一和第二输出端两者中的一者传播到第二类电压转换电路的第一电容再传播到第一和第二输出端两者中的另一者处。6.根据权利要求1所述的能源优化系统，其特征在于，在电压转换电路的第一输入端和第二输入端之间连接有一个第二电容。7.根据权利要求4所述的能源优化系统，其特征在于，在第一输出端和第二输入端之间串联连接有一个补偿电容和一个控制开关，所述处理器在驱动所述载波发送模块发送载波信号到所述串接线上的阶段，所述处理器还驱动所述控制开关关断，仅在所述载波发送模块不发送载波信号的阶段所述处理器才驱动所述控制开关接通。8.根据权利要求4所述的能源优化系统，其特征在于，在第一输出端和第二输出端之间串联连接有一个补偿电容和一个控制开关，所述处理器在驱动所述载波发送模块发送载波信号到所述串接线上的阶段，所述处理器还驱动所述控制开关关断，仅在所述载波发送模块不发送载波信号的阶段所述处理器才驱动所述控制开关接通。9.根据权利要求3所述的能源优化系统，其特征在于，每一级电压转换电路配置的载波发送模块包括串接在第二输出端和第二输入端之间的一个含有第一电阻、旁路电容及开关元件的支路，该支路中还设置有并联在旁路电容两端的第二电阻。10.根据权利要求9所述的能源优化系统，其特征在于，在第二输出端和第二输入端之间串联连接有一个补偿电容和一个控制开关，所述处理器在驱动所述载波发送模块发送载波信号到所述串接线上的阶段，所述处理器还驱动所述控制开关关断，仅在所述载波发送模块不发送载波信号的阶段所述处理器才驱动所述控制开关接通。11.根据权利要求9所述的能源优化系统，其特征在于，在第一输出端和第二输出端之间串联连接有一个补偿电容和一个控制开关，所述处理器在驱动所述载波发送模块发送载波信号到所述串接线上的阶段，所述处理器还驱动所述控制开关关断，仅在所述载波发送模块不发送载波信号的阶段所述处理器才驱动所述控制开关接通。12.一种基于权利要求1所述的能源优化系统的数据通信方法，其特征在于，由多级光伏电池串联连接构成一个电池组串，与多级光伏电池对应的多级电压转换电路串联的方式为：任意前一级电压转换电路的第二输出端通过串接线连到相邻后一级的电压转换电路的第一输出端；而且每一级电压转换电路还配置有处理器、载波发送模块；任意一级的电压转换电路执行的所述数据通信方法包括：该任意一级的电压转换电路中处理器...

【专利技术属性】
技术研发人员：张永，
申请(专利权)人：丰郅上海新能源科技有限公司，
类型：发明
国别省市：上海,31