本发明涉及光伏逆变器监控领域，特别涉及一种基于电源管理总线的光伏逆变器监控控制系统及方法。
背景技术：
随着环境污染，能源短缺一系列问题的日益严重，人们在太阳能新能源领域的研究和投资越来大，太阳能发电分为两种形式，分别是光热发电和光伏发电，其中光伏发电是太阳能发电的主要应用形式。在光伏产业的发展热潮下，各种光伏产品相继出现，光伏逆变器是这些光伏产品中最重要的一个。通常每个光伏电站都是由一个个太阳能板方阵组成，每个方阵需要布置几台光伏逆变器、箱变、光伏汇流箱以及多个交流表、直流表等电力设备。
现有技术中，对多台光伏逆变器进行监控的方式，往往利用外部硬件监视器、监控器以及针对延迟的分立逻辑电路等对光伏逆变器进行数据通信、系统管理和控制的总线协议。然而，上述方法在多台逆变器并机运行时，系统数据传输速度，系统响应速度不够快；经由采样调理电路采样得到的电压和电流等光伏逆变器的原始光伏电路参数的传输可靠性不够；专门设置的分立逻辑电路在出现问题时候调节和修改设计参数也要花费一定的时间。因此，如何能够提高对光伏逆变器进行监控的可靠性与稳定性，免除对外部硬件监视器、监控器以及针对延迟的分立逻辑电路的需要，减少硬件及人工成本，是现今急需解决的问题。
技术实现要素：
本发明的目的是提供一种基于电源管理总线的光伏逆变器监控控制系统及方法，以利用基于电源管理总线(powermanagementbus，pmbus)的集成电路，减少硬件及人工成本，提高对光伏逆变器进行监控的可靠性与稳定性。
为解决上述技术问题，本发明提供一种基于电源管理总线的光伏逆变器监控控制系统，包括：
预设数量的将光能转化的直流电转换成交流电的光伏逆变器；
与每个所述光伏逆变器通过电源管理总线连接，监控每个所述光伏逆变器各自对应的工作参数的处理器；其中，所述工作参数包括电压输入输出、电流输入输出、占空比、温度和故障状态中至少一项。
可选的，所述光伏逆变器，包括：
将光能转化的不稳定的直流电转换成稳定的直流电的dc-dc变换器；
与所述dc-dc变换器的输出端连接，将所述dc-dc变换器输出的稳定的直流电转换成交流电的dc-ac变换器；
与所述dc-dc变换器的输入端和输出端及所述dc-ac变换器的输出端通过采样调理电路连接，采集原始光伏电路参数的控制芯片；其中，所述原始光伏电路参数包括所述光伏逆变器中的dc-dc变换器的输入电流、输出电流、输入电压和输出电压及所述光伏逆变器中的dc-ac变换器的输出电流和输出电压。
可选的，所述控制芯片具体为对所述原始光伏电路参数进行数字信号处理的数字信号处理器。
可选的，该系统还包括：
与所述处理器连接，显示所述工作参数并向所述处理器发送每个所述光伏逆变器各自对应的控制指令的上位机，以通过所述电源管理总线监控和控制所述光伏逆变器；其中，所述控制指令包括输出电压控制指令、工作频率控制指令、启动控制指令和关闭控制指令中至少一项。
可选的，当所述上位机为ftp服务器时，该系统还包括：
与所述上位机通过网络连接，通过访问所述ftp服务器，获取所述工作参数的远程终端。
此外，本发明还提供了一种基于电源管理总线的光伏逆变器监控控制方法，包括：
处理器通过电源管理总线接收光伏逆变器的光伏电路参数；其中，所述光伏电路参数为数字信号；
根据所述光伏电路参数生成所述光伏逆变器的工作参数；其中，所述工作参数包括电压输入输出、电流输入输出、占空比、温度和故障状态中至少一项；
将所述工作参数发送到上位机。
可选的，所述处理器通过电源管理总线接收光伏逆变器的光伏电路参数之前，包括：
所述光伏逆变器中的控制芯片利用采样调理电路采集的原始光伏电路参数；其中，所述原始光伏电路参数包括所述光伏逆变器中的dc-dc变换器的输入电流、输出电流、输入电压和输出电压及所述光伏逆变器中的dc-ac变换器的输出电流和输出电压；
对所述原始光伏电路参数进行数字信号处理，获取所述光伏电路参数，并利用所述电源管理总线将所述光伏电路参数发送到所述处理器。
可选的，该方法还包括：
所述处理器根据所述工作参数，生成所述光伏逆变器对应的控制指令，通过所述电源管理总线控制所述光伏逆变器；或
所述处理器根据所述上位机发送的所述光伏逆变器对应的控制指令，通过所述电源管理总线控制所述光伏逆变器；其中，所述控制指令包括输出电压控制指令、工作频率控制指令、启动控制指令和关闭控制指令中至少一项。
可选的，当所述上位机为ftp服务器时，所述将所述工作参数发送到上位机，包括：
所述处理器将所述工作参数的传输到所述上位机的数据存储路径设置为访问ftp服务器的路径。
可选的，所述将所述工作参数发送到上位机之后，还包括：
远程终端通过访问所述ftp服务器，获取所述工作参数。
本发明所提供的一种基于电源管理总线的光伏逆变器监控控制系统，包括：预设数量的将光能转化的直流电转换成交流电的光伏逆变器；与每个光伏逆变器通过电源管理总线连接，监控每个光伏逆变器各自对应的工作参数的处理器；其中，工作参数包括电压输入输出、电流输入输出、占空比、温度和故障状态中至少一项；
可见，本发明利用处理器与每个光伏逆变器通过电源管理总线的连接，使得处理器可以对与其通过电源管理总线连接的光伏逆变器进行监控，利用适用数字电源的电源管理总线协议，提高了对光伏逆变器进行监控的可靠性与稳定性；同时，免除了对外部硬件监视器、监控器以及针对延迟的分立逻辑电路的需要，减少了硬件及人工成本。此外，本发明还提供了一种基于电源管理总线的光伏逆变器监控控制方法，同样具有上述有益效果。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据提供的附图获得其他的附图。
图1为本发明实施例所提供的一种基于电源管理总线的光伏逆变器监控控制系统的结构图；
图2为本发明实施例所提供的一种基于电源管理总线的光伏逆变器监控控制系统的典型连接示意图；
图3为本发明实施例所提供的一种基于电源管理总线的光伏逆变器监控控制方法的流程图；
图4为本发明实施例所提供的一种基于电源管理总线的光伏逆变器监控控制方法的数据传输的流程示意图。
具体实施方式
为使本发明实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
请参考图1，图1为本发明实施例所提供的一种基于电源管理总线的光伏逆变器监控控制系统的结构图。该系统可以宝库：
预设数量的将光能转化的直流电转换成交流电的光伏逆变器100；
与每个光伏逆变器100通过电源管理总线连接，监控每个光伏逆变器100各自对应的工作参数的处理器200；其中，工作参数包括电压输入输出、电流输入输出、占空比、温度和故障状态中至少一项。
其中，本实施例中的处理器200可以为对于其通过电源管理总线连接的光伏逆变器进行监控的装置，对于处理器的具体类型，可以由设计人员或用户根据使用场景和用户需求自行设置，例如可以采用如控制芯片的微处理器(微控制器)，本实施例对此不做任何限制。具体的，可以采用与图2相同或相似的方式，实现处理器200(微控制器)与每个光伏逆变器100通过电源管理总线的连接，本实施例对此同样不做任何限制。
可以理解的是。本实施例的目的可以为处理器200利用电源管理总线与每个光伏逆变器100相连，实现监控每个光伏逆变器100各自对应的工作参数。对于处理器200监控每个于其通过电源管理总线相连的光伏逆变器100的具体方式，可以由设计人员根据实用场景和用户需求自行设置对应的程序，如处理器200可以根据通过电源管理总线接收光伏逆变器的光伏电路参数，生成对应的工作参数；其中，光伏电路参数可以为如光伏逆变器中的dc-dc变换器的输入电流、输出电流、输入电压和输出电压及光伏逆变器中的dc-ac变换器的输出电流和输出电压等原始光伏电路参数对应的数字信号。本实施例对此不做任何限制。
具体的，本实施例中的与处理器200通过电源管理总线连接的光伏逆变器100的数量，可以由设计人员或用户根据实用场景自行设置，本实施例对此不做任何限制。对于处理器200通过电源管理总线与每个光伏逆变器100的具体连接方式，可以为处理器200通过电源管理总线与光伏逆变器100中的控制芯片连接，也就是，处理器200可以通过电源管理总线接收每个光伏逆变器100中的控制芯片发送的光伏电路参数。只要处理器200可以通过电源管理总线接收光伏逆变器100的光伏电路参数，对光伏逆变器100进行监控，本实施例对此不做任何限制。
对应的，本实施例中的光伏逆变器100，可以包括：将光能转化的不稳定的直流电转换成稳定的直流电的dc-dc变换器；与dc-dc变换器的输出端连接，将dc-dc变换器输出的稳定的直流电转换成交流电的dc-ac变换器；与dc-dc变换器的输入端和输出端及dc-ac变换器的输出端通过采样调理电路连接，采集原始光伏电路参数的控制芯片；其中，原始光伏电路参数包括光伏逆变器中的dc-dc变换器的输入电流、输出电流、输入电压和输出电压及光伏逆变器中的dc-ac变换器的输出电流和输出电压。
也就是说，光伏逆变器100中的控制芯片可以利用采样调理电路采集的原始光伏电路参数；对原始光伏电路参数进行数字信号处理，获取光伏电路参数，并利用电源管理总线将光伏电路参数发送到处理器200。对于光伏逆变器100中的控制芯片的具体类型，可以为对处理器200监控光伏逆变器100所需的电压和电流值进行检测和处理传输的数字信号处理器。本实施例对此不做任何限制。
其中，本实施所提供的系统还可以包括与光伏逆变器100中的dc-dc变换器的输入端相连，将光能转化为不稳定的直流电的光伏阵列。
可以理解的是，本实施所提供的系统还可以包括与处理器200连接，显示每个光伏逆变器100对应的工作参数的上位机，以方便用户可以直接通过上位机监控光伏逆变器100。对应的，本实施例所提供的系统中的处理器200还可以利用电源管理总线控制于其连接的光伏逆变器100，如通过电源管理总线向光伏逆变器100的控制芯片发送控制指令。对于具体的控制方式，也就是控制指令的具体获取方式，可以由处理器200根据接收的光伏电路参数或生成的光伏逆变器100的工作参数自动生成；也可以根据上位机发送的指令调用或生成对应的控制指令；还可以直接接收上位机发送的控制指令。只要处理器200可以通过电源管理总线向光伏逆变器100发送控制指令实现对光伏逆变器的控制，本实施例对此不做任何限制。
需要说明的是，对于控制指令的具体类型，也就是处理器200对光伏逆变器100的具体控制类型，可以由设计人员或用户自行设置，如可以包括输出电压控制指令和工作频率控制指令，以控制光伏逆变器100的输出电压、工作频率；也可以包括启动控制指令和关闭控制指令，以控制光伏逆变器100的使能和关断；还可以包括其他如系统软启动，过压、过流和过温等保护功能对应的控制指令，本实施例对此不做任何限制。
优选的，为了方便用户在远程监控光伏逆变器100，可以将本实施例所提供的系统中的上位机设置为ftp服务器。对应的，本实施例所提供的系统还可以包括：与上位机通过网络连接，通过访问所述ftp服务器，获取光伏逆变器100的工作参数的远程终端。同样的，将上位机与远程终端通过其他网络连接，使上位机可以将光伏逆变器100的工作参数发送到远程终端，也可以达到本实施例的目的，本实施例对此不做任何限制。
本实施例中，本发明实施例利用处理器200与每个光伏逆变器100通过电源管理总线的连接，使得处理器200可以对与其通过电源管理总线连接的光伏逆变器100进行监控，利用适用数字电源的电源管理总线协议，提高了对光伏逆变器100进行监控的可靠性与稳定性；同时，免除了对外部硬件监视器、监控器以及针对延迟的分立逻辑电路的需要，减少了硬件及人工成本。
请参考图3，图3为本发明实施例所提供的一种基于电源管理总线的光伏逆变器监控控制方法的流程图。该方法可以包括：
步骤101：处理器通过电源管理总线接收光伏逆变器的光伏电路参数；其中，光伏电路参数为数字信号。
其中，本实施例中的处理器可以为对于其通过电源管理总线连接的光伏逆变器进行监控的装置，对于处理器的具体类型，可以由设计人员或用户根据使用场景和用户需求自行设置，例如可以采用如控制芯片的微处理器，本实施例对此不做任何限制。本步骤中的光伏电路参数可以为如光伏逆变器中的dc-dc变换器的输入电流、输出电流、输入电压和输出电压及光伏逆变器中的dc-ac变换器的输出电流和输出电压等原始光伏电路参数对应的数字信号。
可以理解的是，本步骤的目的可以为处理器通过电源管理总线接收光伏逆变器的光伏电路参数，利用适用数字电源的电源管理总线协议，提高光伏逆变器中采集的原始光伏电路参数对应的数字信号(光伏电路参数)的传输的可靠性与稳定性。对于处理器通过电源管理总线接收光伏逆变器的光伏电路参数的具体方式，也就是，处理器通过电源管理总线与每个光伏逆变器的具体连接方式，可以为处理器通过电源管理总线接收光伏逆变器中的控制芯片发送的光伏电路参数，也就是，处理器通过电源管理总线与每个光伏逆变器中用于检测原始光伏电路参数，并对原始光伏电路参数进行数字信号处理的控制芯片连接。只要处理器可以通过电源管理总线接收光伏逆变器的光伏电路参数，本实施例对此不做任何限制。
对应的，本步骤之前还可以包括光伏逆变器中的控制芯片利用采样调理电路采集的原始光伏电路参数；对原始光伏电路参数进行数字信号处理，获取光伏电路参数，并利用电源管理总线将光伏电路参数发送到处理器的步骤。其中，原始光伏电路参数包括光伏逆变器中的dc-dc变换器的输入电流、输出电流、输入电压和输出电压及光伏逆变器中的dc-ac变换器的输出电流和输出电压。也就是说，控制芯片可以分别通过采样调理电路与dc-dc变换器的输入端和输出端及dc-ac变换器输出端相连。具体的，光伏逆变器中的控制芯片可以具体为对处理器监控光伏逆变器所需的电压和电流值进行检测和处理传输的数字信号处理器。
可以理解的是，本实施例所提供的方法是以处理器对与其通过电源管理总线连接的一个光伏逆变器的监控为例进行的展示，对于全部与处理器通过电源管理总线连接的光伏逆变器的监控，可以采用于本实施例相同或相似的方式进行设置，本实施例对此不做任何限制。对应的，对于全部光伏逆变器与处理器通过电源管理总线连接的具体连接线路，可以采用与图2相同或相似的方式，实现处理器(微控制器)与光伏逆变器的连接，本实施例对此同样不做任何限制。
具体的，对于处理器通过电源管理总线接收光伏逆变器的光伏电路参数的具体流程，可以采用如图4所示的方法，首先光伏逆变器监控控制系统上电，系统程序开始运行，初始化协议栈和中断程序，初始化协议栈包括端口初始化，相关寄存器初始化等。初始化后主程序等待中断，如果有中断就进入中断。图4中的主机指的是系统中电源管理总线中的主设备即处理器微控制器，从机指的是系统中的挂在电源管理总线上的光伏逆变器。主机空闲可以进行事务，电源管理总线将主机和从机事务分为写事务、读事务及联合读写事务。主机进入写事务即开始写数据和发送数据。主机进入读事务即开始读取从机发送过来的数据。数据读取完成后返回中断，执行下一个事务。若数据读取失败，进入数据故障处理程序。电源管理总线将数据故障分为数据传输故障和数据内容故障，数据传输故障分为受损数据，发送/读取位过少，主机发送/读取字节过少等，数据内容故障分为地址字节的不恰当置位，不受支持的命令代码等。不停的循环上述程序，即能实时的监控光伏逆变器。
步骤102：根据光伏电路参数生成光伏逆变器的工作参数；其中，工作参数包括电压输入输出、电流输入输出、占空比、温度和故障状态中至少一项。
其中，本步骤的目的可以为处理器根据接收的光伏逆变器的原始光伏电路参数对应的数字信号(光伏电路参数)，确定所监控的光伏逆变器的工作参数。对于处理器根据接收的光伏电路参数生成光伏逆变器的工作参数的具体过程及工作参数的具体内容，可以由设计人员根据实用场景和用户需求自行设置，本实施例对此不做任何限制。
可以理解的是，本步骤中处理器通过生成光伏逆变器的工作参数，可以对光伏逆变器进行监控；也可以通过步骤103将工作参数发送到上位机，方便用户通过上位机查看光伏逆变器的工作参数，实现对光伏逆变器的监控。优选的，处理器还可以根据接收的光伏电路参数或生成的光伏逆变器的工作参数，通过电源管理总线对光伏逆变器进行控制，实现如控制光伏逆变器的输出电压、工作频率；根据现实情况控制光伏逆变器的使能和关断；实现系统软启动，过压、过流和过温等保护功能。尽管以往也有相应的技术和控制方式可以实现上述控制光伏逆变器的功能，可是其编程工作量及控制方法上都太过繁重，本实施例所提供的方法通过电源管理总线只需要简单的指令就可以利用编程实现上述功能。
步骤103：将工作参数发送到上位机。
其中，本步骤中将工作参数发送到上位机可以在上位机中显示并保存该工作参数，以实现用户可以直接通过上位机对光伏逆变器进行监控；也可以由上位机将工作参数发送到远程终端，以实现用户可以通过远程终端对光伏逆变器进行监控；还可以将上位机设置成ftp服务器，由处理器将工作参数的传输到上位机的数据存储路径设置为访问ftp服务器的路径，也就是，直接在上位机中存储工作参数，以实现用户可以通过远程终端访问该ftp服务器，获取工作参数。本实施例对此不做任何限制。
优选的，上位机还可以向处理器发送被监控的光伏逆变器对应的控制指令，以实现对光伏逆变器的控制功能，对于上位机获取该控制指令的具体方式，可以由设计人员根据实用场景和用户需求自行设置，如可以根据用户的操作指令生成对应的控制指令；还可以根据接收的工作参数自动生成对应的控制指令，本实施例对此不做任何限制。
本实施例中，本发明实施例利用处理器通过电源管理总线接收光伏逆变器的光伏电路参数，使得处理器可以对与其通过电源管理总线连接的光伏逆变器进行监控，利用适用数字电源的电源管理总线协议，提高了对光伏逆变器进行监控的可靠性与稳定性；同时，免除了对外部硬件监视器、监控器以及针对延迟的分立逻辑电路的需要，减少了硬件及人工成本。
基于上一实施例，处理器还可以通过电源管理总线对与其光伏逆变器进行控制，以进一步提高用户体验。具体的，本实施例所提供的另一种基于电源管理总线的光伏逆变器监控控制方法，还可以包括：
处理器根据接收的工作参数，生成光伏逆变器对应的控制指令，通过电源管理总线控制光伏逆变器；或
处理器根据上位机发送的光伏逆变器对应的控制指令，通过电源管理总线控制光伏逆变器；其中，控制指令包括输出电压控制指令、工作频率控制指令、启动控制指令和关闭控制指令中至少一项。
可以理解的是，处理器可以通过电源管理总线向光伏逆变器发送控制指令实现对光伏逆变器的控制，对于控制指令的具体获取方式，可以由处理器根据接收的光伏电路参数或生成的光伏逆变器的工作参数自动生成；也可以直接接收上位机发送的控制指令。只要处理器可以通过电源管理总线向光伏逆变器发送控制指令实现对光伏逆变器的控制，本实施例对此不做任何限制。
需要说明的是，对于控制指令的具体类型，也就是处理器对光伏逆变器的具体控制类型，可以由设计人员或用户自行设置，如可以包括输出电压控制指令和工作频率控制指令，以控制光伏逆变器的输出电压、工作频率；也可以包括启动控制指令和关闭控制指令，以控制光伏逆变器的使能和关断；还可以包括其他如系统软启动，过压、过流和过温等保护功能对应的控制指令，本实施例对此不做任何限制。
本实施例中，本发明实施例通过处理器通过电源管理总线控制发送控制指令，实现利用电源管理总线对光伏逆变器的控制，进一步增加了用户体验。
说明书中各个实施例采用递进的方式描述，每个实施例重点说明的都是与其他实施例的不同之处，各个实施例之间相同相似部分互相参见即可。对于实施例公开的方法而言，由于其与实施例公开的系统相对应，所以描述的比较简单，相关之处参见方法部分说明即可。
专业人员还可以进一步意识到，结合本文中所公开的实施例描述的各示例的单元及算法步骤，能够以电子硬件、计算机软件或者二者的结合来实现，为了清楚地说明硬件和软件的可互换性，在上述说明中已经按照功能一般性地描述了各示例的组成及步骤。这些功能究竟以硬件还是软件方式来执行，取决于技术方案的特定应用和设计约束条件。专业技术人员可以对每个特定的应用来使用不同方法来实现所描述的功能，但是这种实现不应认为超出本发明的范围。
结合本文中所公开的实施例描述的方法或算法的步骤可以直接用硬件、处理器执行的软件模块，或者二者的结合来实施。软件模块可以置于随机存储器(ram)、内存、只读存储器(rom)、电可编程rom、电可擦除可编程rom、寄存器、硬盘、可移动磁盘、cd-rom、或技术领域内所公知的任意其它形式的存储介质中。
以上对本发明所提供的基于电源管理总线的光伏逆变器监控控制系统及方法进行了详细介绍。本文中应用了具体个例对本发明的原理及实施方式进行了阐述，以上实施例的说明只是用于帮助理解本发明的方法及其核心思想。应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理的前提下，还可以对本发明进行若干改进和修饰，这些改进和修饰也落入本发明权利要求的保护范围内。