一種太陽能基站中優(yōu)化器之間的數(shù)據(jù)傳輸方法
【技術(shù)領域】
[0001]本發(fā)明涉及一種太陽能發(fā)電技術(shù)，特別是一種太陽能基站中優(yōu)化器之間的數(shù)據(jù)傳輸方法。
【背景技術(shù)】
[0002]隨著能源的短缺和環(huán)境的污染，太陽能作為一種無公害、無污染的綠色能源越來越多的被人們所重視，太陽能光伏發(fā)電的應用也越來越廣。隨著可再生能源的發(fā)展，太陽能光伏發(fā)電的應用也越來越倍受人們的關注，太陽能光伏發(fā)電領域也成為熱門研究領域。不過，目前現(xiàn)有的太陽能光伏發(fā)電系統(tǒng)架構(gòu)最極易受到實際工作環(huán)境和現(xiàn)場條件的影響，從而導致太陽能系統(tǒng)內(nèi)部出現(xiàn)失衡。如，住宅旁邊如果種了一棵大樹，樹陰、落葉、樹皮等各類碎片，天空中飛快運動的云朵，以及不時掉落下來的鳥糞、蟲子等雜物都會遮擋住陽光照射太陽能極板的強度，并且會逐步減少光伏系統(tǒng)的總發(fā)電量。對于太陽能光伏發(fā)電系統(tǒng)而言，只要幾塊電池板有陰影或樹葉等雜物遮蔽，整個系統(tǒng)的發(fā)電量便會大幅地下跌。具體來說，只要有10%的光伏組件面積被遮蓋，系統(tǒng)的總發(fā)電量便會下跌50%。另外，盡管新安裝的太陽能光伏系統(tǒng)不會有電池板失配的問題，但隨著時間的流逝，電池板也會不斷老化，并且老化的速度參差不齊，太陽能系統(tǒng)內(nèi)部也必然會出現(xiàn)失衡。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0003]本發(fā)明的目的是提供一種太陽能基站中優(yōu)化器之間的數(shù)據(jù)傳輸方法，通過太陽能基站中優(yōu)化器間數(shù)據(jù)的相互通訊，實現(xiàn)各功能模塊的優(yōu)化控制，以便解決由于各種因素使太陽能系統(tǒng)內(nèi)部出現(xiàn)失衡時，最大限度的提高光伏系統(tǒng)的發(fā)電效率。
[0004]本發(fā)明的目的是這樣實現(xiàn)的，一種太陽能基站中優(yōu)化器之間的數(shù)據(jù)傳輸方法，其特征是:包括:單基站通訊單元、全系統(tǒng)通訊網(wǎng)絡，單基站通訊單元固定在太陽能發(fā)電優(yōu)化單元內(nèi)，用于傳輸太陽能發(fā)電優(yōu)化單元的輸入電流和輸出電壓，所述單基站通訊單元包括:M⑶微控制器、Μ/P供電單元、PLC電力線載波通訊單元、RS_232串行通訊單元;Μ/P供電單元與MCU微控制器和PLC電力線載波通訊單元的電源端相連，并由Μ/P供電單元向整系統(tǒng)供電；M⑶微控制器的R/T接口與RS_232串行通訊單元的R1/T1接口相連，RS_232串行通訊單元的R2/T2接口與PLC電力線載波通訊單元的R/T接口相連；當通訊數(shù)據(jù)包由M⑶微控制器發(fā)出時，MCU微控制器將數(shù)據(jù)包發(fā)送到R/T接口端，通過RS_232串行通訊單元進行數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換并發(fā)送至PLC電力線載波通訊單元，再由PLC電力線載波通訊單元將數(shù)據(jù)包向數(shù)據(jù)網(wǎng)絡發(fā)出；當MCU微控制器需要接收數(shù)據(jù)時，通訊網(wǎng)絡中的數(shù)據(jù)包首先傳向PLC電力線載波通訊單元，再由PLC電力線載波通訊單元將數(shù)據(jù)包發(fā)送至RS_232串行通訊單元，并經(jīng)過RS_232串行通訊單元對數(shù)據(jù)包進行處理，最后由MCU微控制器完成數(shù)據(jù)接收，從而實現(xiàn)太陽能發(fā)電優(yōu)化單元間的數(shù)據(jù)通訊。
[0005]所述的M⑶微控制器是單片機，單片機包括一個R/T接口。
[0006]所述的單片機R/T接口與RS_232串行通訊單元的通訊端口直接連接，RS_232串行通訊單元的通訊端口與PLC電力線載波通訊單元的串行通訊端口直接相連;RS_232串行通訊單元用于將PLC電力線載波通訊單元的數(shù)據(jù)模式轉(zhuǎn)換成單片機串行通訊接口 R/T可以識別的數(shù)據(jù)模式；由單片機的R/T接口將太陽能發(fā)電優(yōu)化單元的電流和電壓信息通過電力線載波通信單元上傳到全系統(tǒng)通訊網(wǎng)絡中，每一個太陽能發(fā)電優(yōu)化單元以及中央處理器根據(jù)單個太陽能發(fā)電優(yōu)化單元的電流和電壓信息決定是否調(diào)整雙向DC-AC變換器工作模式。
[0007]所述的全系統(tǒng)通訊網(wǎng)絡包括橫向支路通訊網(wǎng)絡、縱向各支路并聯(lián)拓撲結(jié)構(gòu)通訊網(wǎng)絡和主控制器通訊單元。
[0008]所述的橫向支路通訊網(wǎng)絡，包括:單個基站通訊單元和鏈接各個通訊系統(tǒng)的通訊線路兩個部分;每個基站通訊單元的MCU微控制器與RS_232串行通訊單元通過雙方的R/T接口相連，RS_232串行通訊單元與PLC電力線載波通訊單元通過雙方的R/T接口相連;太陽能發(fā)電優(yōu)化單元各發(fā)電單元中的PLC電力線通信模塊由支路通訊鏈路5連接，并聯(lián)入干線通訊鏈路中。
所述的縱向各支路并聯(lián)拓撲結(jié)構(gòu)通訊網(wǎng)絡，包括:各個支路通訊系統(tǒng)網(wǎng)絡和鏈接各個支路通訊網(wǎng)絡的干路通訊線路兩個部分;縱向各支路并聯(lián)拓撲結(jié)構(gòu)通訊網(wǎng)絡在各支路通訊網(wǎng)路組成的基礎上由干線通訊鏈路與各支路通訊鏈路相互并聯(lián)組成。
[0009]所述的主控制器通訊單元包括:中央處理器、C/P供電單元、PLC電力線載波通訊單元、RS_232串行通訊單元;C/P供電單元與中央處理器和PLC電力線載波通訊單元的電源端相連，并由C/P供電單元向整系統(tǒng)供電；中央處理器的R/T接口與RS_232串行通訊單元的Rl/Tl接口相連，RS_232串行通訊單元的R2/T2接口與PLC電力線載波通訊單元的R/T接口相連；當通訊數(shù)據(jù)包由中央處理器發(fā)出時，中央處理器將數(shù)據(jù)包發(fā)送到R/T接口端，通過RS_232串行通訊單元進行數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換并發(fā)送至PLC電力線載波通訊單元，再由PLC電力線載波通訊單元將數(shù)據(jù)包向干線數(shù)據(jù)網(wǎng)絡發(fā)出；當中央處理器需要接收數(shù)據(jù)時，通訊網(wǎng)絡中的數(shù)據(jù)包首先傳向PLC電力線載波通訊單元，再由PLC電力線載波通訊單元將數(shù)據(jù)包發(fā)送至RS_232串行通訊單元，并經(jīng)過RS_232串行通訊單元對數(shù)據(jù)包進行處理，最后由中央處理器完成數(shù)據(jù)接收，從而實現(xiàn)太陽能發(fā)電基站與中央控制系統(tǒng)之間的數(shù)據(jù)雙向通訊。
[00?0]所述的PLC電力線載波通訊單元采用串口通訊模式，并由RS_232串行通訊單元進行數(shù)據(jù)模式處理;單片機的PWM輸出接口與雙向DC-AC變換器相連;單片機通過通訊網(wǎng)絡獲取拓撲通訊網(wǎng)絡中的信息數(shù)據(jù)控制各模塊工作在降壓模式、升壓模式、直通模式或二極管旁路模式;在降壓模式、升壓模式通過更改PWM占空比來調(diào)整DC/AC轉(zhuǎn)換器。
[0011]所述的整雙向DC-AC變換器工作模式包括:
(I)光伏組件由于遮陰或電氣參數(shù)不一致，導致光伏組件輸出功率變小，當光伏組件的輸出電流小于光伏組件所在支路串的輸出電流時，太陽能發(fā)電優(yōu)化單元將光伏組件工作在降壓擴流模式；
(2 )如果支路串中其它光伏組件由于遮陰而使得系統(tǒng)的輸出功率較小的狀態(tài)，此時該支路串中未被遮陰的光伏組件輸出電流將大于光伏組件串的輸出電流，太陽能優(yōu)化器將光伏組件工作在升壓模式；
(3)如果光伏組件均工作在最大功率點上，且光伏組件輸出電流近似等于光伏組件支路串的輸出電流時，太陽能優(yōu)化器將光伏組件工作在直通狀態(tài)；
(4)太陽能發(fā)電優(yōu)化單元內(nèi)部并聯(lián)有旁路二極管，當光伏組件異常時，太陽能優(yōu)化器將光伏組件支路串通過旁路二極管直接旁路電流，使整個光伏發(fā)電系統(tǒng)正常工作。
[0012]本發(fā)明的優(yōu)點是:一種太陽能基站中優(yōu)化器之間的數(shù)據(jù)傳輸方法，通過太陽能基站中優(yōu)化器間數(shù)據(jù)的相互通訊，實現(xiàn)各功能模塊的優(yōu)化控制，并對光伏組件的電壓和電流信號進行處理，不斷調(diào)整雙向DC-AC變換器的工作模式或占空比，使太陽能發(fā)電優(yōu)化單元輸出的電壓或電流得到控制。
【附圖說明】
[0013]下面結(jié)合實施例附圖對本發(fā)明作進一步說明:
圖1是本發(fā)明一種太陽能基站中優(yōu)化器之間的數(shù)據(jù)傳輸方法原理圖。
[0014]圖中，1、MCU微控制器;2、M/P供電單元;3、PLC電力線載波通訊單元;4、RS_232串行通訊單元;5、支路通訊鏈路;6、干路通訊鏈路;7、中央處理器;8、C/P供電單元。
【具體實施方式】
[0015]如圖1所示，一種太陽能基站中優(yōu)化器之間的數(shù)據(jù)傳輸方法，其特征是:包括:單基站通訊單元、橫向支路通訊網(wǎng)絡、縱向各支路并聯(lián)拓撲結(jié)構(gòu)通訊網(wǎng)絡、主控制器通訊單元。單基站通訊單元固定在太陽能發(fā)電優(yōu)化單元內(nèi)，用于傳輸太陽能發(fā)電優(yōu)化單元的輸入電流和輸出電壓，橫向支路通訊網(wǎng)絡、縱向各支路并聯(lián)拓撲結(jié)構(gòu)通訊網(wǎng)絡構(gòu)成全系統(tǒng)通訊網(wǎng)絡。
[0016]本發(fā)明中，每個太陽能發(fā)電單元包括優(yōu)化處理電路、光伏組件、支線PLC電力線通信模塊和電流檢測電路、電壓檢測電路，優(yōu)化處理電路通過獲取光伏組件電流和電壓，傳輸給中央處理器，由中央處理器協(xié)調(diào)，以最大的效率將光伏組件發(fā)的電通過DC/AC逆變器并網(wǎng)到交流電力網(wǎng)中。
[0017]所述單基站通訊單元是指單個太陽能發(fā)電基站中的通訊系統(tǒng)。單基站通訊系統(tǒng)由10]微控制器1、1外供電單元2、？^:電力線載波通訊單元3、1?_232串行通訊單元4。1/?供電單元2與M⑶微控制器I和PLC電力線載波通訊單元3的電源端相連，并由Μ/P供電單元2向整系統(tǒng)供電。MCU微控制器I的R/T接口與RS_232串行通訊單元4的R1/T1接口相連，RS_232串行通訊單元4的R2/T2接口與PLC電力線載波通訊單元3的R/T接口相連。當通訊數(shù)據(jù)包由M⑶微控制器I發(fā)出時，M⑶微控制器將數(shù)據(jù)包發(fā)送到R/T接口端，通過RS_232串行通訊單元4進行數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換并發(fā)送至PLC電力線載波通訊單元3，再由PLC電力線載波通訊單元將數(shù)據(jù)包向數(shù)據(jù)網(wǎng)絡發(fā)出；當MCU微控制器I需要接收數(shù)據(jù)時，通訊網(wǎng)絡中的數(shù)據(jù)包首先傳向PLC電力線載波通訊單元3，再由PLC電力線載波通訊單元將數(shù)據(jù)包發(fā)送至RS_232串行通訊單元4，并經(jīng)過RS_232串行通訊單元對數(shù)據(jù)包進行處理，最后由MCU微控制器I完成數(shù)據(jù)接收，從而實現(xiàn)太陽能發(fā)電基站間的數(shù)據(jù)雙向通訊。
[0018]所述的M⑶微控制器I是單片機。
[0019]所述的單片機R/T接口與RS_232串行通訊單元的通訊端口 I直接連接，RS_232串行通訊單元的通訊端口 2與PLC電力線載波通訊單元3的串行通訊端口直接相連;RS_232串行通訊單元用于將PLC電力線載波通訊單元的數(shù)據(jù)模式轉(zhuǎn)換成單片機串行通訊接口 R/T可以識別的數(shù)據(jù)模式；由單片機的R/T接口將該太陽能發(fā)電優(yōu)化單元的電流和電壓信息通過電力線載波通信單元上傳到全系統(tǒng)通訊網(wǎng)絡中，每一個太陽能發(fā)電優(yōu)化單元以及中央處理器根據(jù)單個太陽能發(fā)電優(yōu)化單元的電流和電壓信息決定是否調(diào)整雙向DC-AC變換器工作模式。<