光伏逆变器运行状态在线监测装置及光伏逆变器系统制造方法及图纸

本发明专利技术公开了一种光伏逆变器运行状态在线监测装置和光伏逆变器系统，属于光伏技术领域，用于解决目前光伏逆变器监测功耗大、距离近、布线复杂等问题，包括感知层、网络层和应用层；感知层包括LoRa监测模块，LoRa监测模块包括电流传感器、信号调理电路、LoRa发射模块、取能模块和电源管理模块；电流传感器用于检测光伏逆变器的输出电流；信号调理电路用于对电流传感器检测的输出电流进行处理；LoRa发射模块用于将输出电流发送至网络层以传输至应用层进行分析；取能模块用于从逆变器输出端感应电能并传输至电源管理模块，电源管理模块用于对电能进行储存，并为信号调理电路和LoRa发射模块提供电能。本发明专利技术具有功耗小、通讯距离远、无需布线、自供电等优点。

On line monitoring device and system of photovoltaic inverter

【技术实现步骤摘要】
光伏逆变器运行状态在线监测装置及光伏逆变器系统
本专利技术主要涉及光伏
，特指一种光伏逆变器运行状态在线监测装置及光伏逆变器系统。
技术介绍
近年来，光伏产业得到了快速发展。其中电力电子设备是光伏产业的基本设备之一，研究电力电子设备运行特性已成为重要方向。而逆变器是太阳能发电技术的核心器件，其直接反映了发电系统运行状况，因此对逆变器运行的在线监测具有重要实际意义。逆变器工作过程中，其开关器件最易发生故障，一旦发生故障直接影响直流输出侧电流。因此对逆变器直流输出侧电流进行监测，其数据可以反映逆变器的运行状态是否正常。为了降低太阳能发电过程中故障发生概率，需要对光伏逆变器的稳定运行进行在线监测。传统的逆变器监测技术，有以下缺点：(1)通讯功耗大；(2)通讯距离近；(3)有线监测布线复杂。
技术实现思路
本专利技术要解决的技术问题就在于：针对现有技术存在的技术问题，本专利技术提供一种远距离、低功耗、自供电的光伏逆变器运行状态在线监测装置及光伏逆变器。为解决上述技术问题，本专利技术提出的技术方案为：一种光伏逆变器运行状态在线监测装置，包括感知层、网络层和应用层；所述感知层包括LoRa监测模块，所述LoRa监测模块包括电流传感器、信号调理电路、LoRa发射模块、取能模块和电源管理模块；所述电流传感器、信号调理电路和LoRa发射模块依次相连；所述电流传感器用于检测所述光伏逆变器的输出电流；所述信号调理电路用于对电流传感器检测的输出电流进行处理，并发送至LoRa发射模块；，所述LoRa发射模块用于将输出电流发送至网络层以传输至应用层进行分析；所述取能模块用于从逆变器输出端感应电能并传输至所述电源管理模块，所述电源管理模块用于对电能进行储存，并为所述信号调理电路和LoRa发射模块提供电能。作为上述技术方案的进一步改进：所述电源管理模块包括依次相连的匹配电路、整流电路、储能元件和稳压电路，所述储能元件与所述稳压电路之间设置有控制开关，用于在储能元件电压达到预设控制电压时自动开启。所述储能元件为超级电容。所述取能模块包括磁芯和取能线圈，所述磁芯套设于所述逆变器输出端的电缆上，所述取能线圈缠绕于所述磁芯上。所述电流传感器包括霍尔元件，所述磁芯上设有缺口，所述霍尔元件位于所述缺口处；所述霍尔元件用于测量磁感应强度而得到待测电流值。所述电流传感器的数量为三个，分别位于所述光伏逆变器的三相输出端。所述所述网络层包括依次相连的LoRa网关和服务器；所述LoRa网关通过4G信号或5G信号或以太网与所述服务器相连。所述应用层包括计算机处理单元和监测状态预测单元，所述计算机处理单元用于对输出电流进行处理，所述监测状态预测单元用于根据输出电流预测逆变器的运行状态。所述应用层还包括远程监测系统，用于远程监测逆变器的运行状态。本专利技术还公开了一种光伏逆变器系统，包括光伏逆变器，还包括如上所述的光伏逆变器运行状态在线监测装置。与现有技术相比，本专利技术的优点在于：本专利技术的光伏逆变器运行状态在线监测装置及光伏逆变器系统，基于LoRa扩频通信技术，将LoRa通信技术用于逆变器监测领域，具有远距离、低功耗的特征；通过实时获取逆变器直流侧(输出侧)的电流数据，将数据传输到计算机软件，经过降噪滤波处理，得到逆变器运行状态，从而实现对光伏逆变器运行状态的监测，能够及时处理故障或者在故障发生之前对光伏逆变器进行调整，降低了太阳能发电过程中故障发生概率；其中LoRa通信为无线通信，无需复杂布线；LoRa通信本身具有低功耗的特点，电池寿命长；而且采用取能模块进行各部件的自供电，无需提供额外电源以及布线，进一步提高装置安装的简便性。附图说明图1为本专利技术在实施例的方框结构图。图2为本专利技术中霍尔元件工作原理图。图3为本专利技术中LoRa监测模块在实施例的结构图。图4为本专利技术中LoRa发射模块在实施例的结构图。图5为本专利技术中电源管理模块在实施例的结构图。图6为本专利技术中LoRa发射模块在实施例的电路原理图。图中标号表示：1、感知层；101、LoRa监测模块；102、电流传感器；103、信号调理电路；104、LoRa发射模块；105、取能模块；1051、磁芯；1052、取能线圈；106、电源管理模块；1061、匹配电路；1062、整流电路；1063、储能元件；1064、稳压电路；1065、控制开关；2、网络层；201、LoRa网关；202、服务器；3、应用层；301、计算机处理单元；302、监测状态预测单元。具体实施方式以下结合说明书附图和具体实施例对本专利技术作进一步描述。如图1所示，本实施例的光伏逆变器运行状态在线监测装置，包括感知层1、网络层2和应用层3；感知层1包括LoRa监测模块101，LoRa监测模块101包括电流传感器102、信号调理电路103、LoRa发射模块104、取能模块105和电源管理模块106；电流传感器102、信号调理电路103和LoRa发射模块104依次相连；电流传感器102用于检测光伏逆变器的三相输出电流；信号调理电路103用于对电流传感器102检测的输出电流进行调制解调处理，并发送至LoRa发射模块104；，LoRa发射模块104用于将输出电流发送至网络层2以传输至应用层3进行分析，得到逆变器的运行状态；取能模块105用于从逆变器的输出端感应电能并传输至电源管理模块106，电源管理模块106用于对电能进行储存，并为信号调理电路103和LoRa发射模块104提供电能，从而实现LoRa监测模块101的自供电。本专利技术的光伏逆变器运行状态在线监测装置，基于LoRa扩频通信技术，将LoRa通信技术用于逆变器监测领域，具有远距离、低功耗的特征；通过实时获取逆变器直流侧(输出侧)的电流数据，将数据传输到计算机软件，经过降噪滤波处理，得到逆变器运行状态，从而实现对光伏逆变器运行状态的监测，能够及时处理故障或者在故障发生之前对光伏逆变器进行调整，降低了太阳能发电过程中故障发生概率；其中LoRa通信为无线通信，无需复杂布线；LoRa通信本身具有低功耗的特点，电池寿命长；而且采用取能模块105进行各部件的自供电，无需提供额外电源以及布线，进一步提高装置安装的简便性。本实施例中，取能模块105包括磁芯1051和取能线圈1052，磁芯1051套设于逆变器输出端的电缆上，取能线圈1052缠绕于磁芯1051上；电流传感器102包括霍尔元件，磁芯1051上设有缺口，霍尔元件位于缺口处。霍尔元件利用霍尔效应制成，其置于磁场中，如图2所示，霍尔元件(1，2)通入电流I，另一侧(3，4)将产生霍尔电动势。霍尔元件通过对磁感应强度的测量，进而推导出待测电流值。如图4所示，霍尔元件的数量为三个，分别安装于逆变器的三相输出端(a、b、c相)，从而实现对逆变器输出电流的全面监测。其中取能线圈1052将感应的电能储存在电源管理模块106中，再通过电源管理模块106为信号调理电路103和LoRa发射模块104等进行本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种光伏逆变器运行状态在线监测装置，其特征在于，包括感知层(1)、网络层(2)和应用层(3)；所述感知层(1)包括LoRa监测模块(101)，所述LoRa监测模块(101)包括电流传感器(102)、信号调理电路(103)、LoRa发射模块(104)、取能模块(105)和电源管理模块(106)；所述电流传感器(102)、信号调理电路(103)和LoRa发射模块(104)依次相连；所述电流传感器(102)用于检测所述光伏逆变器的输出电流；所述信号调理电路(103)用于对电流传感器(102)检测的输出电流进行处理，并发送至LoRa发射模块(104)；，所述LoRa发射模块(104)用于将输出电流发送至网络层(2)以传输至应用层(3)进行分析；所述取能模块(105)用于从逆变器输出端感应电能并传输至所述电源管理模块(106)，所述电源管理模块(106)用于对电能进行储存，并为所述信号调理电路(103)和LoRa发射模块(104)提供电能。/n

【技术特征摘要】
1.一种光伏逆变器运行状态在线监测装置，其特征在于，包括感知层(1)、网络层(2)和应用层(3)；所述感知层(1)包括LoRa监测模块(101)，所述LoRa监测模块(101)包括电流传感器(102)、信号调理电路(103)、LoRa发射模块(104)、取能模块(105)和电源管理模块(106)；所述电流传感器(102)、信号调理电路(103)和LoRa发射模块(104)依次相连；所述电流传感器(102)用于检测所述光伏逆变器的输出电流；所述信号调理电路(103)用于对电流传感器(102)检测的输出电流进行处理，并发送至LoRa发射模块(104)；，所述LoRa发射模块(104)用于将输出电流发送至网络层(2)以传输至应用层(3)进行分析；所述取能模块(105)用于从逆变器输出端感应电能并传输至所述电源管理模块(106)，所述电源管理模块(106)用于对电能进行储存，并为所述信号调理电路(103)和LoRa发射模块(104)提供电能。


2.根据权利要求1所述的光伏逆变器运行状态在线监测装置，其特征在于，所述电源管理模块(106)包括依次相连的匹配电路(1061)、整流电路(1062)、储能元件(1063)和稳压电路(1064)，所述储能元件(1063)与所述稳压电路(1064)之间设置有控制开关(1065)，用于在储能元件(1063)电压达到预设控制电压时自动开启。


3.根据权利要求2所述的光伏逆变器运行状态在线监测装置，其特征在于，所述储能元件(1063)为超级电容。


4.根据权利要求1或2或3所述的光伏逆变器运行状态在线监测装置，其特征在于，所述...

【专利技术属性】
技术研发人员：周进，吴限，
申请(专利权)人：中国电子科技集团公司第四十八研究所，
类型：发明
国别省市：湖南;43