光伏电站智能汇流箱数据无线传输系统的制作方法

文档序号:7836109
专利名称:光伏电站智能汇流箱数据无线传输系统的制作方法
技术领域
本实用新型涉及一种光伏电站智能汇流箱数据无线传输系统。
背景技术
随着经济的飞速发展,我国能源的消耗也大幅度增长,我国已成为世界上第二大能源消耗国太阳能作为清洁的可再生能源,越来越受到人们的重视,应用领域也越来越广泛。我们一般将光伏系统分为独立系统、并网系统和混合系统。从系统的应用形式、应用规模、负载类型,从系统的工作原理、特点进行深入的分析可知,光伏供电系统中并网系统的最大特点,就是光伏阵列产生的直流电经过并网逆变器转换成符合市电电网要求的交流电之后直接接入市电网络,并网系统中PV方阵所产生电力除了供给交流负载外,多余的电力反馈给电网。在阴雨天或夜晚,光伏阵列没有产生电能或者产生的电能不能满足负载需求时就由电网供电。这种系统通常能够并行使用市电和太阳能光伏组件阵列作为本地交流负载的电源,降低了整个系统的负载缺电率,而且并网PV系统可以对公用电网起到调峰作用。此外,由于并网系统直接将电能输入电网,免除配置蓄电池,省掉了蓄电池储能和释放的过程,可以充分利用PV方阵所发的电力从而减小了能量的损耗,并降低了系统的成本。 所以,大型和超大型的并网电站是世界各国未来可再生能源的重要发展方向。在光伏并网发电系统中,为了减少太阳能光伏组件与逆变器之间的连线,可以接入光伏汇流箱。我们可以将一定数量的光伏组件串联起来,组成一个个光伏串列,然后再将若干个光伏串列并联接入光伏汇流箱。为了提高系统的可靠性和实用性,我们可以在光伏汇流箱中配置防雷器,熔断器和断路器等,并随时监控各串电池组件的工作状态,使电站运行在最佳状态。这就是我们所说的光伏并网电站智能汇流箱。主流的智能汇流箱都采用RS485的通信方式,主要问题有通信布线成本高,施工麻烦,大量消耗人力,财力。同时,RS485这种通信方式一旦一台机器发生故障,出现短路情况,整个通信系统就进入瘫痪状态,如果系统较大,这种故障不容易排除。而且,RS485通信的方式随着从机数量的增加,各设备之间信号相互干扰,通信的可靠性大幅下降。

实用新型内容本实用新型克服了上述缺点,提供了一种通信成本低、可靠性高的光伏电站智能汇流箱数据无线传输系统。本实用新型解决其技术问题所采取的技术方案是一种光伏电站智能汇流箱数据无线传输系统,包括一个主机和多个从机,所述主机包括一个控制单元,所述控制单元分别连接有通信端口和无线数传模块,所述从机包括另一控制单元,所述从机的控制单元分别连接有与主机中无线数传模块相匹配的另一无线数传模块、信号检测单元。所述主机还可包括一个与所述主机的控制单元相连接的LED工作状态指示灯。所述信号检测单元可包括霍尔电流传感器和通过电压检测端口连接的电压检测电流。[0009]所述从机还可包括一个与所述从机的控制单元相连接的存储单元。所述从机还可包括一个与所述从机的控制单元相连接的模式选择开关。所述从机还可包括一个与所述从机的控制单元相连接的另一 LED工作状态指示灯。所述从机还可包括一个与所述从机的控制单元相连接的时钟单元。所述从机还可包括一个与所述从机的控制单元相连接的另一通信端口。所述存储单元可采用SD卡。所述主机和从机的无线数传模块可采用相匹配的RF905模块。本实用新型通过主机分别向各从机发出采集数据的命令,各从机根据收到的命令做出相应的响应,并将采集到的数据通过无线方式上传给主机,再由主机统一上传,本实用新型在安装过程中不用考虑布线问题,节约大量的通信成本,而且,各从机之间相互独立, 互不影响,统一由主机控制,一旦其中一台发生故障,不会影响其他从机工作,而且主机很容易定位到发生故障的机器。因此,本实用新型有效降低汇流箱通信方面施工难度,节约人力财力,系统稳定可靠。

图1为本实用新型的整体结构示意图;图2为本实用新型中主机的原理框图;图3为本实用新型中主机的工作流程图;图4为本实用新型中从机的原理框图;图5为本实用新型中从机的工作流程图。
具体实施方式
如图1中所示,本实用新型由一台主机和多台从机组成,其中主机通过有线方式 (例如RS232总线)与上位机连接,所述上位机可以是数据采集器等嵌入式系统,可以也为电脑。主机和从机通过射频无线信号连接,各从机之间相互独立,互不影响。系统的基本工作过程是,上位机通过RS232端口发送命令给所述主机,主机通过无线数传模块将命令发给相应的从机,收到命令的从机根据命令内容,做出应答,通过无线数传模块将数据回传主机,主机再把该数据传给上位机。下面分别就主机和从机的结构和工作过程加以详细介绍。所述主机如图2中所示,包括一个由单片机ATMEGA32构成的控制单元,所述控制单元作为控制核心分别连接有通信端口、无线数传模块和LED工作状态指示灯,所述通信端口为RS485或RS232端口,其中,通信端口用于和上位机通信,LED工作状态指示灯指示主机当前的工作状态,所述无线数传模块用于和从机通信,所述主机是连接从机和上位机的桥梁。如图3中所示,为主机的工作流程图,主机的工作完全由上位机决定,系统上电初始化之后,主机开始等待上位机传来的命令,上位机的命令可能有3种配置命令,组网命令和数据采集命令(具体传哪种命令由用户操作上位机软件决定)。主机根据上位机不同的命令,做出相应的反应。所述从机如图4中所示,包括由另一单片机构成的控制单元,所述从机的控制单元作为核心控制器件分别连接有与主机中无线数传模块相匹配的另一无线数传模块、信号检测单元、存储单元、模式选择开关、LED工作状态指示灯、时钟单元、通信端口。所述时钟单元为从机提供准确的时间,LED工作状态指示灯用于指示从机当前的工作状态,所述无线数传模块用于和主机通信,所述模式选择开关可以采用拨码开关,用来选择从机的工作模式, 所述存储单元可以采用SD卡,用来存储前端检测数据,通信故障时数据丢失,所述信号检测单元包括霍尔电流传感器和通过电压检测端口连接的电压检测电流,其中,利用8个霍尔电流传感器,可以分别监测8路(视电池组件个数而定)输入电流,电压检测电路用来检测电压,并通过电压检测端口传输给所述从机的控制单元,所述通信端口也可以采用RS232 或RS485端口,用来连接电脑,电脑通过所述通信端口对从机进行配置。从机的主要作用是根据主机的命令采集数据和上传数据。如图5中所示,为从机工作流程图,每个从机在接入系统之前都需要通过上位机配置,主要是对其地址进行配置(相当于起名字或者编号),以区别于其他从机。配置成功之后,从机可以接入系统。此时,所有从机完全听命于主机,进入等待命令状态,当某一从机接收到主机命令后,根据不同的命令做出相应的答复。所述从机采集的数据过程具体如下所述从机采集的数据包括各输入通道的8路电流,1路电压,以及原有智能汇流箱中的断路器状态和防雷器状态数据。所述霍尔传感器输入为电流信号,输出为电压信号,该电压信号输入到单片机的AD (模数转换)输入口,经单片机处理后变成数字量(和其他数据一起打包经无线模块发射出去);电压采集过程为,输入电压是直流400V-1000V,经电阻分压后变成0-5V电压,同样通过单片机转换为数字量;断路器状态和防雷器状态为开关量 (0和1,例如断路器打开为0,闭合为1,防雷器正常为0,失效为1)。单片机会把上述一次采集的数据打包到一起,经RF905无线模块发射出去,完成一次数据的上传。无论主机还是从机,其控制单元与无线数传模块都可采用SPI总线通信。所述无线数传模块可以采用RF905模块,其技术参数如下1) 433Mhz开放ISM频段免许可证;2)最高工作速率501cbpS,高效GFSK调制,抗干扰能力强,特别适合工业控制场合;3) 125频道,满足多点和跳频通信需要;4)内置硬件CRC检错和点对多点通信地址控制;5)低功耗,1. 9V-3. 6V工作,待机模式下状态为2. 5uA ;6)收发模式切换时间为650us ;7)模块可软件设地址,只有收到本机地址才会输出数据,可直接接单片机使用。所述主机和从机的通信协议,主机和从机之间采用一主多从的类MODBUS协议,发送命令时也是主机广播,广播中包含从机地址,当某从机发现该地址与自身地址匹配时,根据命令做出相应的答复。任何一个时刻最多只有一台机器处于发射状态,不会出现信道拥挤碰撞的情况。以上对本实用新型所提供的光伏电站智能汇流箱数据无线传输系统进行了详细介绍,本文中应用了具体个例对本实用新型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实用新型的方法及其核心思想;同时,对于本领域的一般技术人员,依据本实用新型的思想,在具体实施方式
及应用范围上均会有改变之处,综上所述,本说明书内容不应理解为对本实用新型的限制。
权利要求1.一种光伏电站智能汇流箱数据无线传输系统,其特征在于包括一个主机和多个从机,所述主机包括一个控制单元,所述控制单元分别连接有通信端口和无线数传模块,所述从机包括另一控制单元,所述从机的控制单元分别连接有与主机中无线数传模块相匹配的另一无线数传模块、信号检测单元。
2.根据权利要求1所述的光伏电站智能汇流箱数据无线传输系统,其特征在于所述主机还包括一个与所述主机的控制单元相连接的LED工作状态指示灯。
3.根据权利要求1所述的光伏电站智能汇流箱数据无线传输系统,其特征在于所述信号检测单元包括霍尔电流传感器和通过电压检测端口连接的电压检测电流。
4.根据权利要求1所述的光伏电站智能汇流箱数据无线传输系统,其特征在于所述从机还包括一个与所述从机的控制单元相连接的存储单元。
5.根据权利要求1所述的光伏电站智能汇流箱数据无线传输系统,其特征在于所述从机还包括一个与所述从机的控制单元相连接的模式选择开关。
6.根据权利要求1所述的光伏电站智能汇流箱数据无线传输系统,其特征在于所述从机还包括一个与所述从机的控制单元相连接的另一 LED工作状态指示灯。
7.根据权利要求1所述的光伏电站智能汇流箱数据无线传输系统,其特征在于所述从机还包括一个与所述从机的控制单元相连接的时钟单元。
8.根据权利要求1所述的光伏电站智能汇流箱数据无线传输系统,其特征在于所述从机还包括一个与所述从机的控制单元相连接的另一通信端口。
9.根据权利要求4所述的光伏电站智能汇流箱数据无线传输系统,其特征在于所述存储单元采用SD卡。
10.根据权利要求1所述的光伏电站智能汇流箱数据无线传输系统,其特征在于所述主机和从机的无线数传模块采用相匹配的RF905模块。
专利摘要本实用新型涉及一种光伏电站智能汇流箱数据无线传输系统,包括一个主机和多个从机,所述主机包括一个控制单元,所述控制单元分别连接有通信端口和无线数传模块,所述从机包括另一控制单元,所述从机的控制单元分别连接有与主机中无线数传模块相匹配的另一无线数传模块、信号检测单元。本实用新型通过主机分别向各从机发出采集数据的命令,各从机根据收到的命令做出相应的响应并将采集到的数据通过无线方式上传给主机,再由主机统一上传。本实用新型在安装过程中不用考虑布线问题,节约大量的通信成本,各从机之间相互独立,互不影响,统一由主机控制,一旦其中一台发生故障,不会影响其他从机工作,而且主机很容易定位到发生故障的机器。
文档编号H04L12/40GK202049598SQ20112009887
公开日2011年11月23日 申请日期2011年4月7日 优先权日2011年4月7日
发明者朱丹, 雷志奇 申请人:北京泰豪太阳能电源技术有限公司
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