一种LoRA扩频通信的光伏阵列汇流箱的制作方法

本实用新型属于太阳能监测技术领域，尤其涉及一种LoRA扩频通信的光伏阵列汇流箱。

背景技术：

在大型的集中式逆变器的应用中，光伏组件串是先经过汇流箱并联后才接入集中式逆变器。因此，逆变器只能对并联后的光伏组件串回路的电流电压进行检测。光伏发电监控系统如果需知道具体某个组件串的电流电压等信息，就必须在汇流箱处作检测，然后通过现有的通信网络将这些数据传输到监控系统，现有的通信网络技术方案一般是采用RS485通信网络或TCP/IP通信网络等进行数据传输，通过这些数据传输需要布设大量的通信线路，实施的成本较高，因此，为降低大量通信布线成本，需要采用无线的通信方式进行降低实施成本，为此，需要研究一种低成本的无线通信方式将检测到的光伏组串的电流电压等参数传递到控制中心，方便对光伏组件串的运行状态进行监测，一旦组件出现故障，可以快速地定位到具体的某个组件串。

技术实现要素：

本实用新型的目的在于提供一种LoRA扩频通信的光伏阵列汇流箱，根据本实用新型的汇流箱能快速地对光伏阵列进行连接和组网，并对光伏组件串输出的电流和电压数据进行实时采集和检测，并及时发现光伏组件串的故障问题，本实用新型采用以下技术方案：

根据本发实用新型的一个方面，提供了一种LoRA扩频通信的光伏阵列汇流箱，所述汇流箱包括与光伏阵列输出端连接的多个汇流输入端子、一个与逆变器连接的汇流输出端子，所述汇流输入端子与汇流输出端子之间通过母线连接，其特征在于：所述光伏阵列由多路并联的光伏组件串组成，每路光伏组件串输出端输出的电流依次经过汇流输入端子、母线、汇流输出端子进行并联汇流后接入逆变器，所述汇流箱还包括设置在汇流箱内的数据处理单元、LoRA通信单元、电流检测单元和电压检测单元，所述电流检测单元串联在每路光伏组件串输出端输出的电流经过的汇流输入端子与汇流输出端子之间的母线上，所述电压检测单元并联在每路光伏组件串输出端输出的电压经过汇流输入端子与汇流输出端子之间的母线上，所述LoRA通信单元、电流检测单元和电压检测单元分别与所述数据处理单元连接。

上述方案进一步优选地，所述电流检测单元包括电流传感器、电流放大电路，所述电压检测单元包括电压传感器和电压放大电路，所述电流传感器串联在每路光伏组件串输出电流经过的汇流输入端子与汇流输出端子之间的母线上，所述电压传感器并联在每路光伏组件串经过汇流输入端子与母线连接汇流输出端子之间，所述数据处理单元包括MCU控制单元、电流型A/D转换器和电压型A/D转换器，所述电流传感器采集的电流依次通过电流放大电路、电流型A/D转换器接入所述MCU控制单元的电流采集端，所述电压传感器采集的电压通过电压放大电路、电压型A/D转换器接入所述MCU控制单元的电压采集端。

上述方案进一步优选地，所述LoRA通信单元包括LoRA扩频通信模块、天线和供电模块，所述供电模块与所述LoRA扩频通信模块的电源端和所述数据处理单元的电源端电气连接，所述天线通过LoRA扩频通信模块与所述数据处理单元连接。

上述方案进一步优选地，所述LoRA扩频通信模块采用基于433MHz的SX1278扩频通信芯片。

上述方案进一步优选地，所述供电模块包括DC/DC电源模块U1、电压稳压器U2、电容C7、电容C8、电阻R3、整流二极管D1、整流二级管D2和供电电池B1，所述DC/DC电源模块U1的输出端通过一电感L1与所述电压稳压器U2的输入端、电容C7的一端连接，所述电压稳压器U2的输出端分别与所述电容C8的一端、电阻R3的一端、整流二极管D1的阳极、电压稳压器U2的调节端连接，所述整流二极管D1的阴极分别与整流二极管D2的阴极、LoRA通信单元7的电源端和数据处理单元6电源端连接，所述整流二极管D2的阳极与供电电池B1的正极连接，所述电容C7、电容C8、电阻R3和供电电池B1的负极与地连接。

上述方案进一步优选地，在所述电流检测单元的输出端与汇流输出端子之间的母线上还串联有防反二极管。

上述方案进一步优选地，在所述汇流输出端子与所述逆变器之间还设置有浪涌保护器。

综上所述，由于本实用新型采用了上述技术方案，本实用新型具有以下技术效果：

(1)、本实用新型对光伏组件串的汇流箱中电流电压进行实时检测，并将所检测的电流和电压通过LoRA扩频通信网络将检测的电压和电流数据传输到监控系统，组网方式更简捷，抗干扰能力更强，所采用的LoRA扩频通信模块的功耗低，且传输距离远，能充分的满足用光伏组件串输出的电流和电压数据信息的传输需求。

(2)、本实用新型的汇流箱能快速地对光伏阵列进行连接和组网，并对光伏组件串输出的电流和电压数据进行实时采集和检测，并及时发现光伏组件串的故障问题，并将采集的故障电流和电压数数据实时上传至远程的PC主机，不需要大量的布线，有效节省操作员的劳动力，降低了劳动强度。

(3)、本实用新型的汇流箱的布局模式实现了模块化、集成化通信连接，从而提高了光伏汇流箱的通用性和集成智能性，进一步地提高了该光伏汇流箱的实用性。

附图说明

图1是本实用新型一种LoRA扩频通信的光伏阵列汇流箱的工作原理示意图；

图2是本实用的数据处理单元的工作原理图；

图3是本实用的供电模块电路原理图；

附图中，1-光伏组件串，2-电压传感器，3-流传感器，4-防反二极管，5-逆变器，6-数据处理单元，7-LoRA通信单元，8-LoRA接收单元，9-接收处理单元，10-主机，11-浪涌保护器,20-电压放大电路，30-电流放大电路，100-汇流箱。

具体实施方式

为使本实用新型的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下参照附图并举出优选实施例，对本实用新型进一步详细说明。然而，需要说明的是，说明书中列出的许多细节仅仅是为了使读者对本实用新型的一个或多个方面有一个透彻的理解，即便没有这些特定的细节也可以实现本实用新型的这些方面。

如图1和图2所示，根据本实用新型的一种LoRA扩频通信的光伏阵列汇流箱，所述汇流箱100包括与光伏阵列输出端连接的多个汇流输入端子、一个与逆变器5连接的汇流输出端子，所述汇流输入端子与汇流输出端子之间通过母线连接，所述光伏阵列由多路并联的光伏组件串1组成，每路光伏组件串1输出端输出的电流依次经过汇流输入端子、母线、汇流输出端子进行并联汇流后接入逆变器5，所述汇流箱还包括设置在汇流箱内的数据处理单元6、LoRA通信单元7、电流检测单元和电压检测单元，所述电流检测单元串联在每路光伏组件串1输出端输出电流经过的汇流输入端子与汇流输出端子之间的正极母线上，所述电压检测单元并联在每路光伏组件串1输出端输出的电压经过的汇流输入端子与汇流输出端子之间的正极母线上，所述LoRA通信单元7、电流检测单元和电压检测单元分别与所述数据处理单元6连接，所述电压检测单元包括电压传感器2和电压放大电路20，所述电流检测单元包括电流传感器3和电流放大电路30，所述电流传感器3串联在每路光伏组件串输出电流经过的汇流输入端子与汇流输出端子之间的母线上，所述电压传感器2并联在每路光伏组件串1经过汇流输入端子与母线连接汇流输出端子之间，所述数据处理单元6包括MCU控制单元、电流型A/D转换器和电压型A/D转换器，所述电压传感器2采集的电压通过电压放大电路20、电压型A/D转换器接入所述MCU控制单元的电压采集端，所述电流传感器3采集的电流依次通过电流放大电路30、电流型A/D转换器接入所述MCU控制单元的电流采集端，所述电压放大电路20和电流放大电路30都采用运算比较器芯片进行线性放大。当光伏组件串1接入到汇流箱的汇流输入端，汇流箱里的每路母线上的电压传感器2和流传感器3对每路的光伏组件串1的电流、电压进行实时检测，然后将检测到的电流信和电压信号数据进行A/D转换，并将转换得到的数字信号送到MCU控制单元，MCU控制单元对这些转换后的电流和电压信号数据进行分析处理，MCU控制单元通过SPI接口将这电流和电压信号数据传输到LoRA通信单元7，然后LoRA通信单元7将数据发送给监控系统主机端的LoRA接收单元8，再由监控系统主机端的LoRA接收单元8送入接收处理单元9进行处理后上传到主机10。在所述电流检测单元的输出端与汇流输出端子之间的母线上还串联有防反二极管4，在所述汇流输出端子与所述逆变器5之间还设置有浪涌保护器11用以保护外界的干扰时突然产生尖峰电流或者电压对汇流箱的损伤；每个光伏组件串1的正极输出端上的母线上串联一个防反二极管用于防止因光伏组件正负极接反导致电流反灌而烧毁光伏组件，防止光伏组件串各支路之间存在压差而产生电流倒流现象发生。当一个光伏组件串出现故障时，与其他组件串进行了隔离，不会影响到其他光伏组件串。如图1和图2所示，所述LoRA通信单元7包括LoRA扩频通信模块、天线和供电模块，所述供电模块与所述LoRA扩频通信模块的电源端和所述数据处理单元6的电源端电气连接，所述天线通过LoRA扩频通信模块与所述数据处理单元6中的MCU控制单元通信接口连接，所述接收处理单元9和LoRA扩频通信模采用基于433MHz的SX1278扩频通信芯片，传输距离达3000米以上，抗干扰性强和灵敏度高，所述接收处理单元9和MCU控制单元采用STM32F030R8T6芯片。

在本实用新型中，如图2和图3所示，所述供电模块包括DC/DC电源模块U1、电压稳压器U2、电容C7、电容C8、电阻R3、整流二极管D1、整流二级管D2和供电电池B1，所述DC/DC电源模块U1的输出端通过一电感L1与所述电压稳压器U2的输入端、电容C7的一端连接，所述电压稳压器U2的输出端分别与所述电容C8的一端、电阻R3的一端、整流二极管D1的阳极、电压稳压器U2的调节端连接，所述整流二极管D1的阴极分别与整流二极管D2的阴极、LoRA通信单元7的电源端和数据处理单元6电源端连接，所述整流二极管D2的阳极与供电电池B1的正极连接，所述电容C7、电容C8、电阻R3和供电电池B1的负极与地连接，当线路中出现掉电时，通过采用供电电池B1进行供电，所述电容C6、电容C7、电阻C6和供电电池B1的负极与地连接，所述电压稳压器U2采用SPX1117低压差稳压器输出可调电压，本实用新型中，所述DC/DC电源模块U1采用MP1580HS高速开关DC/DC芯片，所述MP1580HS为可预调节的线性稳压器，其响应速度快，输入的电压调节范围宽，能输出稳定的电压为所述电压稳压器U2提供稳定的转换电压，所述电压稳压器U2输出的电源电流稳定，受到负载变化因素较小，能有效和稳定地输出3.3V电压为所述LoRA通信单元7供电。

以上所述仅是本实用新型的优选实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本实用新型原理的前提下，还可以作出若干改进和润饰，这些改进和润饰也应视为本实用新型的保护范围。