基于载波通信的光伏发电组件监测系统技术方案

本发明专利技术公开了一种基于载波通信的光伏发电组件监测系统，包括太阳能发电模块、发电汇流模块和监测模块，监测模块包括单片机主控单元、载波电流环电路，载波电流环电路内包括调制解调电路，调制解调电路包括调制电路和解调电路。本发明专利技术建立了合理的模型，采用单片机芯片进行了主控制器设计，载波电流环通信是用电流环作传输媒介的载波通信，不需另外架设道信线路，电流环结构坚固，作为通信媒介使用可靠性很高，用一根线进行数据传输，使用单线串联监测传输，用一根线进行载波电流环的使用与串行通信，方便检测人员实时监测，发现故障可以及时处理消缺，确保了电网的供电可靠性，整个系统电路简洁，使用方便，易于维护。

Monitoring System of Photovoltaic Power Generation Module Based on Carrier Communication

The invention discloses a photovoltaic power generation module monitoring system based on carrier communication, which includes solar power generation module, power generation confluence module and monitoring module. The monitoring module includes a single chip computer main control unit, a carrier current loop circuit, a modulation and demodulation circuit, and a modulation and demodulation circuit. The present invention establishes a reasonable model and designs the main controller with the chip of single chip computer. The carrier current loop communication is the carrier communication using the current loop as the transmission medium. It does not need to set up another channel line. The structure of the current loop is strong, and the reliability of the current loop as the communication medium is very high. The data transmission is carried out by one line, the single line in series is used for monitoring transmission, and the carrier electricity is carried out by one line. The use of flow ring and serial communication facilitates the real-time monitoring of the inspectors, and the fault can be dealt with in time to ensure the reliability of power supply. The whole system circuit is simple, easy to use and easy to maintain.

【技术实现步骤摘要】
基于载波通信的光伏发电组件监测系统
本专利技术涉及一种发电控制
，尤其涉及基于载波通信的光伏发电组件监测系统。
技术介绍
世界能源危机和环境问题使得开发利用可再生能源和各种绿色能源以实现可持续发展成为人类必须采取的措施。而随着太阳能电池和电力电子技术的不断进步，太阳能光伏发电得到了长足的发展并已成为新能源利用的主流之一。当前，光伏发电不断向低成本、高效率和高功率密度方向发展，太阳能光伏利用的主要形式将是并网发电系统高性能的数字信号处理器芯片的出现，使得一些先进的控制策略应用于光伏并网的控以提高太阳能光伏发电系统的效率成为可能。一套基本的太阳能光伏发电系统一般是由太阳能电池板、太阳能控制器、逆变器和蓄电池（组）构成。光伏发电是利用半导体界面的光生伏特效应而将光能直接转变为电能的一种技术。这种技术的关健元件是太阳能电池。太阳能电池经过串联后进行封装保护可形成大面积的太阳电池组件，再配合上功率控制器等部件就形成了光伏发电装置。光伏发电的优点是较少受地域限制，因为阳光普照大地；光伏系统还具有安全可靠、无噪声、低污染。电力线载波通信利用的是现有的电力基础设施这个传输媒介是全球覆盖最大的网络，用电力线做接入无需新布线就可以用到有电的地方就有宽带接入。不受地形、地貌的影响。投资少、施工期短、设备简单、可以同其他通信手段一起实现网络互联。电力线载波通信可靠性高，高压输电线结构略固，高压输电线安全设计系数比光纤的安全设计系数高。具有等时性，只要高压输电线一架通，载波通道就开通了，输电线架设到哪里载波通信线路就可以延伸到那里。电力线载波通信利用的是现有的电力基础设施电网，电网是全球覆盖最大的网络，用电力线做接入无需新布线就可以用到有电的地方就有宽带接入。不受地形、地貌的影响。投资少、施工期短、设备简单、可以同其他通信手段一起实现网络互联。我国110kV输电线路上和35k的农网上还有大量的电力线载波机在运行，庞大的电力线载波通信担负着电网内调度电话远动。远方保护信息的传输对电力线系统的安全、稳定、经济运行起着重要的作用。因此对这种价的电力系统都有的信道资源不应轻易放弃，应加以合理的发展和利用太阳能交流发电系统是由太阳能电池板、充电控制器、逆变器和蓄电池共同组成：太阳能逆变器直流发电系统则不包括逆变。逆变器是一种电源转换装置，逆变器按激励方式可分为自激式振荡逆变和他激式振荡逆变。主要功能是将电池的直流电逆变成交流电。通过全桥电路，一般采用SPM处理器经过调制、滤波、升压等，得到与照明负载频率、额定电压等相匹配的正弦交流电供电系统终端用户使用。有了逆变器，就可使用直流蓄电池为电器提供交流电。逆变器的首要功能是把输入的DC电压转换为一稳定的值。该功能通过升压转换器来实现，并需要升压开关和升压二极管。在第一种结构中，升压之后是一个隔离的全桥变换器。全桥变压器的作用是提供隔离。输出上的第二个全桥变换器是用来从第一级的全桥变换器的直流DC变换成交流（AC）电压。其输出再经由额外的双触点继电器开关连接到AC电网网络之前被滤波，目的是在故障事件中提供安全隔离及在夜间与供电电网隔离。第二种结构是非隔离方案。其中，AC交流电压由升压级输出的DC电压直接产生。第三种结构利用功率开关和功率二极管的创新型拓扑结构，把升压和AC交流产生部分的功能整合在一个专用拓扑中尽管太阳能电池板的转换效率非常低，让逆变器的效率尽可能接近100％却非常重要。
技术实现思路
本专利技术的目的是在于克服上述现有技术的缺点，该系统有很高的性价比，利用已有的电力线设施完成信息的传递，基本上不受地理环境的限制，不必为信号的传输专门设置信道，实现信道复用，可充分利用现有的资源，从而可以大大节约成本，因而具有可观的经济效益和可行性，同时，其传输质量也远远高于无线传播。为实现上述目的，该基于载波通信的光伏发电组件监测系统包括太阳能发电模块、发电汇流模块和监测模块，所述监测模块包括单片机主控单元、载波电流环电路，所述载波电流环电路内包括调制解调电路，所述调制解调电路包括调制电路和解调电路；太阳能发电模块包括光伏电池阵列和电力线，所述监测模块对光伏电池阵列进行实时检测，所述光伏电池阵列设有两组或两组以上，每组所述光伏电池阵列设有两片或两片以上的光伏板，每组所述光伏电池阵列内的所述光伏板均串联连接在同一条电力线上并汇入同一发电汇流模块；发电汇流模块包括汇流箱，所述汇流箱设有两个或两个以上的输入端、输出端，每个所述汇流箱的输入端与一组所述光伏电池阵列内的一条电力线连接，对应连接所述输入端的输出端与所述监测模块连接，所述汇流箱的每个输出端仅连接一个负载；所述监测模块包括光伏电池电压/电流采样模块和光伏电池温度采集模块；所述载波电流环电路还包括上位机电路、耦合电路、下位机电路；所述单片机主控单元用于控制数据接收和控制数据发送，所述单片机主控单元设置有单个或多个，所述单片机主控单元全部连接在所述载波电流环电路中，其中一个所述单片机主控单元收到信号或发出信号时，其它的所述单片机主控单元也会同时接收到信号，所述单片机主控单元用于对低电压信号提供保护。所述光伏电池电压采样模块包括电压传感器，所述电压传感器为T－25P／50型，其测量范围为-75至+75W，输出电压为－5W至+5W；所述光伏电池电流采样模块包括电流传感器，所述电流传感器为DT－10P型电流传感器。所述电压传感器并联选接，通过与原边电路的电阻R得到与测量电压成比例的电流，为了保证霍尔元件工作在最佳精度的范围内，应尽量使输入电阻R的数值同额定电压以及原边电流对应，所述传感器包括两个原边端子，两个原边段子包括被测电压输入端正极和被测电压输入端负极，副边端子包括M端，所述M端为信号输出端。所述电流传感器有正极接线端、负极接线端和M端，所述M端也是信号输出端。所述单片机主控单元采用STC12C5A60S2型号的单片机，所述单片机包括七个外部终端、两个串口终端、四个定时器、AD转换器和八路数据端，所述单片机采取双工异步串行口，精度达到10位，所述单片机内还包括T1定时器、串行口和P1端口线。所述载波电流环电路先由所述上位机电路发送信号，将其信号通过所述调制电路进行调制，所述调制电路包括放大器和双向模拟开关，调制信号通过所述耦合电路在电力线上传输，再由所述耦合电路通过所述解调电路，将信号传输至所述下位机电路。综上所述，本专利技术建立了合理的模型，采用单片机芯片进行了主控制器设计，载波电流环通信是用电流环作传输媒介的载波通信，不需另外架设道信线路，电流环结构坚固，作为通信媒介使用可靠性很高，用一根线进行数据传输，使用单线串联监测传输，用一根线进行载波电流环的使用与串行通信，方便检测人员实时监测，发现故障可以及时处理消缺，确保了电网的供电可靠性，整个系统电路简洁，使用方便，易于维护。附图说明下面结合附图和具体实施方式对本专利技术作进一步详细说明：图1是本专利技术实施例的太阳能发电模块系统框图；图2是本专利技术实施例的单片机与调制解调电路的连接结构图；图3是本专利技术实施例的电压采样模块电路图；图4是本专利技术实施例的电流采样模块电路图；图5是本专利技术实施例的单片机和载波电流环电路连接框图；图6是本专利技术实施例的载波电流环电路原理框图。具体实施方式参照附图，该基于载波通信的光本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种基于载波通信的光伏发电组件监测系统，其特征在于：包括太阳能发电模块、发电汇流模块和监测模块，所述监测模块包括单片机主控单元、载波电流环电路，所述载波电流环电路内包括调制解调电路，所述调制解调电路包括调制电路和解调电路；太阳能发电模块包括光伏电池阵列和电力线，所述监测模块对光伏电池阵列进行实时检测，所述光伏电池阵列设有两组或两组以上，每组所述光伏电池阵列设有两片或两片以上的光伏板，每组所述光伏电池阵列内的所述光伏板均串联连接在同一条电力线上并汇入同一发电汇流模块；发电汇流模块包括汇流箱，所述汇流箱设有两个或两个以上的输入端、输出端，每个所述汇流箱的输入端与一组所述光伏电池阵列内的一条电力线连接，对应连接所述输入端的输出端与所述监测模块连接，所述汇流箱的每个输出端仅连接一个负载；所述监测模块包括光伏电池电压/电流采样模块和光伏电池温度采集模块；所述载波电流环电路还包括上位机电路、耦合电路、下位机电路；所述单片机主控单元用于控制数据接收和控制数据发送，所述单片机主控单元设置有单个或多个，所述单片机主控单元全部连接在所述载波电流环电路中，其中一个所述单片机主控单元收到信号或发出信号时，其它的所述单片机主控单元也会同时接收到信号，所述单片机主控单元用于对低电压信号提供保护。...

【技术特征摘要】
1.一种基于载波通信的光伏发电组件监测系统，其特征在于：包括太阳能发电模块、发电汇流模块和监测模块，所述监测模块包括单片机主控单元、载波电流环电路，所述载波电流环电路内包括调制解调电路，所述调制解调电路包括调制电路和解调电路；太阳能发电模块包括光伏电池阵列和电力线，所述监测模块对光伏电池阵列进行实时检测，所述光伏电池阵列设有两组或两组以上，每组所述光伏电池阵列设有两片或两片以上的光伏板，每组所述光伏电池阵列内的所述光伏板均串联连接在同一条电力线上并汇入同一发电汇流模块；发电汇流模块包括汇流箱，所述汇流箱设有两个或两个以上的输入端、输出端，每个所述汇流箱的输入端与一组所述光伏电池阵列内的一条电力线连接，对应连接所述输入端的输出端与所述监测模块连接，所述汇流箱的每个输出端仅连接一个负载；所述监测模块包括光伏电池电压/电流采样模块和光伏电池温度采集模块；所述载波电流环电路还包括上位机电路、耦合电路、下位机电路；所述单片机主控单元用于控制数据接收和控制数据发送，所述单片机主控单元设置有单个或多个，所述单片机主控单元全部连接在所述载波电流环电路中，其中一个所述单片机主控单元收到信号或发出信号时，其它的所述单片机主控单元也会同时接收到信号，所述单片机主控单元用于对低电压信号提供保护。2.如权利要求1所述的基于载波通信的光伏发电组件监测系统，其特征是：所述光伏电池电压采样模块包括电压传感器，所述电压传感器为T－25P／5...

【专利技术属性】
技术研发人员：冯恩刚，李海，王振海，王金武，孙剑，翟宗亮，李志海，张旭盈，马士胜，惠三军，郎益伟，郭垒，周其朋，苏宁，李兆欣，张琦，
申请(专利权)人：国网山东省电力公司诸城市供电公司，国家电网有限公司，
类型：发明
国别省市：山东,37