电力载波通讯的光伏跟踪系统的制作方法

本实用新型涉及一种光伏跟踪系统，更具体地说，本实用新型涉及一种电力载波通讯的光伏跟踪系统。

背景技术：

随着经济的发展、社会的进步，人们对能源提出越来越高的要求，寻找新能源成为当前人类面临的迫切课题。新能源要同时符合两个条件：一是蕴藏丰富不会枯竭；二是安全、干净，不会威胁人类和破坏环境。在化石燃料日趋减少的情况下，太阳能已成为人类使用能源的重要组成部分，并不断得到发展。太阳能的利用有光热转换和光电转换两种方式，太阳能发电是一种新兴的可再生能源。照射在地球上的太阳能非常巨大，大约40分钟照射在地球上的太阳能，足以供全球人类一年能量的消费。可以说，太阳能是真正取之不尽、用之不竭的能源。而且太阳能发电绝对干净，不产生公害。所以太阳能发电被誉为是理想的能源。

太阳能具有以下特点：

①无枯竭危险；

②绝对干净(无公害)；

③不受资源分布地域的限制；

④可在用电处就近发电；

⑤能源质量高；

⑥使用者从感情上容易接受；

⑦获取能源花费的时间短。

当然，太阳能也有不足之处，其中包括：照射的能量分布密度小，即要占用巨大面积；获得的能源同四季、昼夜及阴晴等气象条件有关。但总的说来，瑕不掩瑜，作为新能源，太阳能具有极大优点，因此受到世界各国的重视。

从太阳能获得电力，需通过太阳电池进行光电变换来实现。它同以往其他电源发电原理完全不同，光伏发电是利用半导体界面的光生伏特效应而将光能直接转变为电能的一种技术。主要由太阳电池板(组件)、控制器和逆变器三大部分组成，主要部件由电子元器件构成。太阳能电池经过串联后进行封装保护可形成大面积的太阳电池组件，再配合上功率控制器等部件就形成了光伏发电装置。

在太阳能光伏应用方面，由于地球的自转，每天日升日落，太阳的光照角度时时刻刻都在变化，有效的保证太阳能电池板能够时刻正对太阳，让太阳光的光线随时垂直照射太阳能电池板的动力装置。采用太阳能跟踪系统能显著提高太阳能光伏组件的发电效率，因而在全球范围内被越来越广泛的使用。一般在一套跟踪系统中，控制箱是系统核心。正常运行时，由控制箱发出指令，控制支架运转。然而在光伏电站的实际运营中，需要人为控制支架的运行状态。例如在雨雪恶劣环境中，为了保护系统不被破坏，需要把系统调整到一个保护姿态。此时，一套连接控制箱的通讯系统就必不可少了。同时，通讯系统也能帮助实时了解电站的运行情况，整合各类监测数据，满足上一级电网调度系统的监控需求。

目前国内外太阳能跟踪系统通讯主要使用有线RS-485通讯方式。RS-485又名TIA-485-A,ANSI/TIA/EIA-485或TIA/EIA-485。RS485是一个定义平衡数字多点系统中的驱动器和接收器的电气特性的标准，该标准由电信行业协会和电子工业联盟定义。现在多采用的是两线制接线方式(485+和485-)，这种接线方式为总线式拓扑结构，在同一总线上最多可以挂接32个节点。在RS-485通信网络中一般采用的是主从通信方式，即一个主机带多个从机，以手拉手方式连接，如图1所示。

此时，仅需要对主机进行操作，命令即会通过RS-485通讯线传递给线路上的各个设备，实现控制目的。同时，监控信号也会通过RS-485传递给主机，实现监控目的。

而使用RS-485通讯存下列两个主要缺点：

1、485总线的通讯距离短：

根据485总线结构理论，在理想环境的前提下，485总线传输距离可以达到1200米。其条件是通讯线材优质达标，波特率为9600，只负载一台485设备，才能使得通讯距离达到1200米，所以通常485总线实际的稳定的通讯距离往往达不到1200米。如果负载485设备多，线材阻抗不合乎标准，线径过细，转换器品质不良，设备防雷保护复杂和波特率的提高等等因素都会降低通讯距离。然而光伏电站项目占地面积巨大，每兆瓦四套控制设备，占地约30亩，而电站对于布线要求也较高。所以一个光伏电站项目通常需要几条RS-485总线。减小了通讯效率；

2、RS-485总线施工要求高，成本贵：

在485总线系统施工时必须严格按照施工规范施工，485+和485－数据线一定要互为双绞，而且一定要用手牵手式的总线结构，坚决避免星型连接和分叉连接。然而光伏电站往往建设在荒郊野外，地形多样，施工环境复杂。大大增加了RS-485的手拉手布线难度与铺线成本。另外，为了避免干扰，485总线应避免和电力线走在一起。在光伏电站的应用中，与电力线分开布线，也额外增加了施工难度。

技术实现要素：

本实用新型的一个目的是解决至少上述问题，并提供至少后面将说明的优点。

本实用新型还有一个目的是提供一种电力载波通讯的光伏跟踪系统，使用现有电力线，通过载波方式将控制信号进行高速传输，以达到对太阳能跟踪系统的控制及监控，解决了光伏跟踪系统通讯距离短且成本高的技术问题。

为了实现根据本实用新型的这些目的和其它优点，提供了一种电力载波通讯的光伏跟踪系统，包括：

主机；

第一载波器，其第一端与所述主机连接，所述第一载波器的第二端连接电力线一端；

接线盒，其接入在所述电力线中，所述接线盒上设置有一引出端；

阻波器，其第一端与所述引出端连接；

第二载波器，其第一端与所述阻波器的第二端连接；

控制器，其输入端与第二载波器的第二端连接；以及

光伏跟踪执行机构，其与所述控制器的输出端连接。

优选的，所述第一载波器包括：

第一调制解调器，其第一端与所述主机连接；

第一滤波器，其第一端与所述第一调制解调器的第二端连接；

第一耦合器，其第一端与所述第一滤波器的第二端连接，所述第一耦合器的第二端接入所述电力线。

优选的，所述第一载波器中还包括有放大器，其连接在所述第一滤波器和所述第一耦合器之间。

优选的，所述第一载波器中还包括有第一混频器，其连接在所述第一滤波器和所述第一调制解调器之间。

优选的，所述第二载波器包括：

第二调制解调器，其第一端与所述控制器连接；

第二滤波器，其第一端与所述第二调制解调器的第二端连接；

第二耦合器，其第一端与所述第二滤波器的第二端连接，所述第二耦合器的第二端接入所述阻波器的第二端。

优选的，所述第二载波器中还包括有隔离变压器，其连接在所述第二滤波器和所述第二调制解调器之间。

优选的，所述第一耦合器和电力线之间通过电力载波接口连接，所述第二耦合器和接线盒之间通过电力载波接口连接。

优选的，所述第一滤波器和第二滤波器是带通滤波器。

优选的，所述隔离变压器与所述第二调制解调器之间还设置有第二混频器。

本实用新型至少包括以下有益效果：

1、本实用新型解决了RS-485总线的通讯距离短的问题，由于电力线载波是电力系统特有的通信方式，电力线载波通讯是指利用现有电力线，通过载波方式将模拟或数字信号进行高速传输的技术。最大特点是不需要重新架设网络，只要有电线，就能进行数据传递，电力线的敷设范围比其他通信网络都要广，其覆盖范围是别的线路网络无法比拟的；

2、节约了施工成本和时间，在光伏跟踪系统中，只要建设完成，系统具备上电运行条件，即可达到电力线载波通讯的要求，而不用额外铺设光纤，电缆等。使用现成的电力网即可直接通信，无需考虑其线路投资，省去了工时，减少了成本费用。

本实用新型的其它优点、目标和特征将部分通过下面的说明体现，部分还将通过对本实用新型的研究和实践而为本领域的技术人员所理解。

附图说明

图1为现有技术中太阳能跟踪系统使用RS-485通讯方式的连接示意图；

图2为本发明电力载波通讯的光伏跟踪系统的连接示意图；

图3为一种实施例中电力载波通讯光伏跟踪系统的连接示意图；

其中，图中1.主机；2.第一载波器；21.第一调制解调器；22.第一混频器；23.第一滤波器；24.放大器；25.第一耦合器；3.电力线；4.接线盒；5.阻波器；6.第二载波器；61.第二调制解调器；62.隔离变压器；63.第二滤波器；64第二耦合器；7.控制器；8.光伏跟踪执行机构。

具体实施方式

下面结合附图对本实用新型做进一步的详细说明，以令本领域技术人员参照说明书文字能够据以实施。

应当理解，本文所使用的诸如“具有”、“包含”以及“包括”术语并不配出一个或多个其它元件或其组合的存在或添加。

如图2-3所示，本实用新型提供一种电力载波通讯的光伏跟踪系统，包括：

主机1，其用于检测光伏跟踪系统的运行状态并向其发出控制指令，以实时控制太阳能跟踪系统的执行机构，保证太阳能电池板能够时刻正对太阳，让太阳光的光线随时垂直照射太阳能电池板的动力装置；

第一载波器2，其第一端与所述主机1连接，所述第一载波器的第二端连接电力线3一端，主机的控制信号通过第一载波器传送至电力线中，控制信号通过电力线传送至光伏跟踪系统；具体的，本实施例中，所述第一载波器包括：第一调制解调器21，其第一端与所述主机连接；第一滤波器23，其第一端与所述第一调制解调器的第二端连接，所述第一滤波器为带通滤波器；第一耦合器25，其第一端与所述第一滤波器的第二端连接，所述第一耦合器的第二端接入所述电力线，主机发出的控制信号通过第一调制解调器21调制后，经过第一滤波器滤波，排除其他噪声波段，最后将信号通过第一耦合器耦合到电力线中；

接线盒4，其接入在所述电力线中，每一个光伏跟踪系统通过一个接线盒接入到电力线中，接线盒为三通接线盒，其中两端连通在电力线中，所述接线盒上设置的第三端为引出端，用于与光伏跟踪系统连接；

阻波器5，其第一端与所述引出端连接，阻波器用于减小通讯信号的能量损耗，减少其耗散量，从而增加了信号传播的可靠性；

第二载波器6，其第一端与所述阻波器5的第二端连接，第二载波器6接收通讯信号后，传送到光伏跟踪系统；

控制器7，其输入端与第二载波器的第二端连接，控制器7接收控制信号，以执行对光伏跟踪系统的控制；以及

光伏跟踪执行机构8，其与所述控制器的输出端连接。

本实施例中，所述第二载波器包括：第二调制解调器61，其第一端与所述控制器连接；第二滤波器63，其第一端与所述第二调制解调器的第二端连接，第二滤波器是带通滤波器；第二耦合器64，其第一端与所述第二滤波器的第二端连接，所述第二耦合器的第二端接入所述阻波器的第二端。电力线中通讯信号通过接线盒引出，经过阻波器信号频率保护后传送至第二载波器中，第二耦合器将电力线中的通讯信号耦合到第二载波器中，经过第二滤波器滤波除噪后，通过第二调制解调器61解调后，最终将信号传送到控制器中，控制器接收信号后，以对光伏跟踪执行机构进行跟踪状态的调整。

本实用新型解决了RS-485总线的通讯距离短的问题，且通讯可靠性显著提高，通信信号的抗干扰能力强，最大特点是不需要重新架设网络，只要有电线，就能进行数据传递，电力线的敷设范围比其他通信网络都要广，其覆盖范围是别的线路网络无法比拟的；大幅度的节约了施工成本和时间，在光伏跟踪系统中，只要建设完成，系统具备上电运行条件，即可达到电力线载波通讯的要求，而不用额外铺设光纤，电缆等。使用现成的电力网即可直接通信，无需考虑其线路投资，省去了工时，减少了成本费用。

另一种实施例中，所述第一载波器中还包括有放大器24，其连接在所述第一滤波器和所述第一耦合器之间，放大器将主机生成的信号放大后传送至电力线中，以增加信号的发射强度，提高通讯可靠性。

另一种实施例中，所述第一载波器中还包括有第一混频器32，其连接在所述第一滤波器和所述第一调制解调器之间，第一混频器将主机产生的各个信号调频后，同时发送，以区分发送的各个信号，同时可以将各个信号同步发送，不影响通讯效率，各个光伏跟踪机构终端上的第二调制解调器对应接收控制信号后，解调到对应控制器上，以对各个光伏跟踪执行机构独立控制。

另一种实施例中，所述第二载波器中还包括有隔离变压器62，其连接在所述第二滤波器和所述第二调制解调器之间，用以确保工频电流不会传送到控制器中，起到整个系统的隔离保护作用。

另一种实施例中，所述第一耦合器和电力线之间以及所述第二耦合器和接线盒之间都是通过电力载波接口连接，以加强通讯可靠性和便捷性。

另一种实施例中，所述隔离变压器62与所述第二调制解调器61之间还设置有第二混频器，图中未示出，第二混频器用于将光伏跟踪系统的反馈信号调频后反向传送至主机。

尽管本实用新型的实施方案已公开如上，但其并不仅仅限于说明书和实施方式中所列运用，它完全可以被适用于各种适合本实用新型的领域，对于熟悉本领域的人员而言，可容易地实现另外的修改，因此在不背离权利要求及等同范围所限定的一般概念下，本实用新型并不限于特定的细节和这里示出与描述的图例。