專利名稱：光伏逆變器無線監(jiān)測系統(tǒng)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及光伏逆變器無線監(jiān)測的電子技術(shù)領(lǐng)域，尤其適用于民用光伏逆變器無線監(jiān)測領(lǐng)域。
背景技術(shù)：
不論是能源危機、環(huán)境污染還是全球變暖等，這些問題的解決都要求我們尋求可持續(xù)的清潔綠色能源，取代傳統(tǒng)化石燃料的能源。光伏逆變發(fā)電在太陽能應(yīng)用領(lǐng)域占據(jù)了越來越重要的地位。光伏逆變器監(jiān)測系統(tǒng)能夠?qū)崟r監(jiān)測逆變器的運行狀況和錯誤信息，具有重要的意義。
目前的光伏逆變器監(jiān)測系統(tǒng)包括以下幾種方式逆變器自身集成的監(jiān)測系統(tǒng)，計算機集中監(jiān)測系統(tǒng)，微控制器集中控制系統(tǒng)。但這些監(jiān)測系統(tǒng)都是有線連接監(jiān)測系統(tǒng)，或者逆變器本身機監(jiān)測系統(tǒng)，但是安裝位置不適合觀察者隨時隨地監(jiān)測；或者體積太大，價格昂貴，不適合家庭民用光伏逆變器監(jiān)測；或者查詢信息有限，不能查詢歷史記錄。發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的在于，克服目前光伏逆變器有線監(jiān)測系統(tǒng)的不足，提供一種結(jié)構(gòu)簡單、成本低、性能穩(wěn)定、可靠性高的光伏逆變器無線監(jiān)測系統(tǒng)。
本發(fā)明的技術(shù)方案是一種光伏逆變器無線監(jiān)測系統(tǒng)，包括中央控制器與若干個逆變器數(shù)據(jù)采集器組成的無線監(jiān)測系統(tǒng)，逆變器數(shù)據(jù)采集器通過485總線連接若干逆變器，中央控制器通過無線連接逆變器數(shù)據(jù)采集器。
所述光伏逆變器無線監(jiān)測系統(tǒng)，中央控制器與逆變器數(shù)據(jù)采集器之間基于 433. 92MHz無線通信頻段，采用無線MODBUS協(xié)議進行通訊，逆變器數(shù)據(jù)采集器與逆變器基于485總線，采用MODBUS協(xié)議進行通訊。
所述中央控制器包括微控制器(101)輸入端口連接鍵盤(106);微控制器(101)輸出端口連接LCD顯示驅(qū)動電路(103)、蜂鳴器(104)、LED (105);LCD顯示驅(qū)動電路(103)連接U8XU8液晶顯示器(102)；微控制器(101) SPI端口連接雙向無線射頻模塊(107)、SD 存儲卡(108)；微控制器(101) SCI端口連接外部EEPROM (109)，時鐘芯片(110)。
所述逆變器數(shù)據(jù)采集器包括微控制器(201)輸入端口連接鍵盤(204)；微控制器 (201)輸出端口連接LED (203);微控制器(201) SPI端口連接雙向無線射頻模塊(202);微控制器(201)異步串口端口連接485總線接口電路(205 )；微控制器(201) SCI端口連接外部 EEPROM (206)。
所述光伏逆變器無線監(jiān)測系統(tǒng)，中央控制器與逆變器數(shù)據(jù)采集器之間基于 433. 92MHz無線通信頻段，采用無線MODBUS協(xié)議進行通訊，逆變器數(shù)據(jù)采集器與逆變器基于485總線，采用MODBUS協(xié)議進行通訊。
所述光伏逆變器無線監(jiān)測系統(tǒng)，中央控制器可以實時監(jiān)測所有逆變器的當(dāng)前發(fā)電功率、當(dāng)前發(fā)電量、逆變器故障代碼，可以記錄和查詢小時歷史紀(jì)錄、日歷史紀(jì)錄、周歷史記錄、月歷史紀(jì)錄、年歷史紀(jì)錄曲線圖。
本發(fā)明的優(yōu)點針對光伏逆變器有線監(jiān)測系統(tǒng)體積較大、不易現(xiàn)場安裝布線，成本高的缺點，提出中央控制器與若干個逆變器數(shù)據(jù)采集器組成的光伏逆變器無線監(jiān)測系統(tǒng)，中央控制器隨時隨地自由移動，具有組網(wǎng)靈活性，操作便捷性，性能穩(wěn)定可靠，并且成本低。


圖1是光伏逆變器無線監(jiān)測系統(tǒng)結(jié)構(gòu)方框圖。
圖2是光伏逆變器無線監(jiān)測1 :1 :N系統(tǒng)結(jié)構(gòu)方框圖。
圖3是光伏逆變器無線監(jiān)測1 η :N系統(tǒng)結(jié)構(gòu)方框圖。
具體實施方式
結(jié)合附圖和實例對本發(fā)明進一步說明如下如圖1所示，光伏逆變器無線監(jiān)測系統(tǒng)，由一個中央控制器，若干個逆變器數(shù)據(jù)采集器，若干個光伏逆變器組成。逆變器數(shù)據(jù)采集器通過485總線采集連接的多個逆變器運行數(shù)據(jù)，最多連接255臺逆變器。中央控制器采用主從無線通信方式查詢多個數(shù)據(jù)采集器所獲得的逆變器數(shù)據(jù)，最多可以連接255臺送信器。其中一臺中央控制器最多只能監(jiān)測255 臺逆變器。
中央控制器與逆變器數(shù)據(jù)采集器之間通信協(xié)議物理層基于433. 92MHz無線通信頻段，優(yōu)化頻偏60-100KHZ，頻移鍵控調(diào)制方式，曼徹斯特編解碼方式，無線射頻數(shù)據(jù)通信波特率9600 ；采用無線MODBUS協(xié)議進行通訊。逆變器數(shù)據(jù)采集器與多臺逆變器基于485總線組成主從式方式，采用MODBUS協(xié)議進行通訊。
光伏逆變器無線監(jiān)測系統(tǒng)，中央控制器可以實時監(jiān)測和查詢所有逆變器的當(dāng)前發(fā)電功率、當(dāng)前發(fā)電量、逆變器故障代碼，當(dāng)前工作電流、當(dāng)前工作電壓。實時記錄和查詢小時歷史發(fā)電量紀(jì)錄、日歷史發(fā)電量紀(jì)錄、周歷史發(fā)電量記錄、月歷史發(fā)電量紀(jì)錄、年歷史發(fā)電量紀(jì)錄曲線圖。
光伏逆變器無線監(jiān)測系統(tǒng)的中央控制器包含SD存儲卡，可以存儲所有逆變器的發(fā)電功率、發(fā)電量、運行電流、運行電壓、運行溫度、逆變器故障代碼等記錄?？梢宰鳛槟孀兤鬟\行性能參數(shù)的記錄儀。
逆變器數(shù)據(jù)采集器初始化后，微控制器(201)通過485總線接口( 205 )通過異步串行口輪詢查詢485總線上所有已經(jīng)注冊逆變器的運行參數(shù)，并且注冊尚未注冊的逆變器， 所有注冊逆變器的運行參數(shù)數(shù)據(jù)通過IIC總線存放于外部EEPROM (206)。雙向無線射頻模塊(202)接收到中央控制器發(fā)出的逆變器數(shù)據(jù)查詢數(shù)據(jù)幀，產(chǎn)生SPI中斷信號，微控制器 (201)讀取射頻數(shù)據(jù)幀，進行相應(yīng)的數(shù)據(jù)回復(fù)。LED (203)進行485總線、無線射頻等工作狀態(tài)提示，鍵盤(204 )進行無線系統(tǒng)注冊使用，穩(wěn)壓電源(207 )提供微控制器(201 )、雙向無線射頻模塊(202) 3. 3V和485總線5V工作電源。
中央控制器微控制器(101)根據(jù)設(shè)定的采樣時間間隔系統(tǒng)參數(shù)，通過雙向無線射頻模塊(107)依次無線查詢所有逆變器數(shù)據(jù)采集器連接的逆變器信息。雙向無線射頻模塊 (107)接收到逆變器數(shù)據(jù)采集器發(fā)出的逆變器數(shù)據(jù)幀，產(chǎn)生SPI中斷信號，微控制器(101) 讀取射頻數(shù)據(jù)幀，進行相應(yīng)的數(shù)據(jù)存儲和更新。逆變器實時數(shù)據(jù)幀通過SPI總線存儲于SD 存儲卡(108)中。小時歷史發(fā)電量紀(jì)錄、日歷史發(fā)電量紀(jì)錄、周歷史發(fā)電量記錄、月歷史發(fā)電量紀(jì)錄、年歷史發(fā)電量紀(jì)錄曲線圖等數(shù)據(jù)存放于外部EEPROM (109)。時鐘芯片(110)進行時鐘的計時。
中央控制器在非節(jié)電方式下，顯示默認(rèn)界面包括各臺當(dāng)前功率、各臺逆變器發(fā)電量、所有逆變器總功率、所有逆變器總發(fā)電量、電池電量、無線信號強度、年月日時分信息、 當(dāng)天的發(fā)電量記錄曲線圖、逆變器的錯誤代碼號。采用鍵盤(106)進行顯示信息切換后，可以切換顯示每臺逆變器的當(dāng)前功率、每臺逆變器的發(fā)電量，輸入直流電壓、直流電流，輸出各相交流電壓、交流電流值，逆變器的錯誤代碼號。
SD存儲卡記錄的實時數(shù)據(jù)文件可以作為逆變器工作狀態(tài)和出錯記錄的“黑匣子”， 既可以記錄總發(fā)電量等數(shù)據(jù)，又可以記錄逆變器的工作狀態(tài)、出錯狀態(tài)和錯誤恢復(fù)狀態(tài)。
中央控制器與逆變器數(shù)據(jù)采集器注冊過程中，通過鍵盤控制，中央控制器與逆變器數(shù)據(jù)采集器都進入注冊狀態(tài)，中央控制器發(fā)出帶自身IDl號的注冊邀請數(shù)據(jù)幀；逆變器數(shù)據(jù)采集器接收后，回復(fù)同意注冊幀，包含本身唯一的ID2號。中央控制器接收到逆變器數(shù)據(jù)采集器同意注冊幀后，判別正確后存儲ID2進EEPR0M，并回復(fù)確認(rèn)幀；逆變器數(shù)據(jù)采集器接收確認(rèn)幀后存儲IDl到EEPR0M，完成了該次注冊。
如圖2所示為光伏逆變器無線監(jiān)測系統(tǒng)實例1，系統(tǒng)1 :1 :N的無線連接系統(tǒng)，一個中央控制器與一個逆變器數(shù)據(jù)采集器組成無線通信網(wǎng)絡(luò)，一個逆變器數(shù)據(jù)采集器與最多 255臺逆變器組成485總線通信系統(tǒng)。
如圖3所示為光伏逆變器無線監(jiān)測系統(tǒng)實例2，系統(tǒng)1 :n =N的無線連接系統(tǒng)，一個中央控制器與η個逆變器(最多255個)數(shù)據(jù)采集器組成無線通信網(wǎng)絡(luò)，逆變器數(shù)據(jù)采集器與逆變器(最多255個)組成485總線通信系統(tǒng)。
應(yīng)當(dāng)指出，對于經(jīng)過充分說明的本發(fā)明來說，還可以具有多種變換及改性的實施方案，并不局限于上述實施方式的具體實例。上述實例僅僅作為本發(fā)明的說明，而不是限制。總之，本發(fā)明的保護范圍包括哪些對于本領(lǐng)域普通技術(shù)人員來說顯而易見的變換或替代以及改型。
權(quán)利要求
1.光伏逆變器無線監(jiān)測系統(tǒng)，其特征在于包括中央控制器與若干個逆變器數(shù)據(jù)采集器組成的無線監(jiān)測系統(tǒng)，逆變器數(shù)據(jù)采集器通過485總線連接若干逆變器，中央控制器通過無線連接逆變器數(shù)據(jù)采集器。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種光伏逆變器無線監(jiān)測系統(tǒng)，其特征在于中央控制器包括微控制器(101)輸入端口連接鍵盤(106);微控制器(101)輸出端口連接IXD顯示驅(qū)動電路 (103)、蜂鳴器(104)、1^0 (105);LCD顯示驅(qū)動電路(103)連接128X128液晶顯示器(102); 微控制器(101) SPI端口連接雙向無線射頻模塊(107)、SD存儲卡(108)；微控制器(101) SCI端口連接外部EEPROM (109)、時鐘芯片(110)。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種光伏逆變器無線監(jiān)測系統(tǒng)，其特征在于逆變器數(shù)據(jù)采集器包括微控制器(201)輸入端口連接鍵盤(204 )；微控制器(201)輸出端口連接LED (203 )； 微控制器(201) SPI端口連接雙向無線射頻模塊(202)；微控制器(201)異步串口端口連接 485總線接口電路(205)；微控制器(201) SCI端口連接外部EEPROM (206)。
全文摘要
本發(fā)明公開一種光伏逆變器無線監(jiān)測系統(tǒng)，包括中央控制器與若干個逆變器數(shù)據(jù)采集器組成的無線監(jiān)測系統(tǒng)，逆變器數(shù)據(jù)采集器通過485總線連接若干逆變器，中央控制器通過無線連接逆變器數(shù)據(jù)采集器。中央控制器包括微控制器，128×128液晶顯示器及其驅(qū)動電路，蜂鳴器，LED，鍵盤，雙向無線射頻模塊，SD存儲卡，外部EEPROM，時鐘芯片。逆變器數(shù)據(jù)采集器包括微控制器，雙向無線射頻模塊，LED，鍵盤，485總線接口電路，外部EEPROM。具有自由移動性，組網(wǎng)靈活，操作便捷性，性能穩(wěn)定可靠，成本低的優(yōu)點。
文檔編號G01R31/40GK102495377SQ201110421818
公開日2012年6月13日 申請日期2011年12月16日 優(yōu)先權(quán)日2011年12月16日
發(fā)明者劉小衛(wèi), 李泉明, 李燕林, 羅金平, 鄒豪杰, 高望力, 黃曉峰, 龍永紅 申請人:湖南工業(yè)大學(xué)