一种基于光纤环网的光伏功率优化器的数据传输系统的制作方法

本实用新型涉及光伏监控领域，尤其涉及一种基于光纤环网的光伏功率优化器的数据传输系统。

背景技术：

光伏功率优化器能够优化每块光伏组件的输出功率，为每一个光伏组件独立执行最大功率点追踪(MPPT)，是光伏发电优化系统中的关键设备。它具有最大能量采集转换功能，数据采集功能和通讯功能，适合在不同规模的并网光伏发电系统中应用。

当前光伏功率优化器与箱变通信管理机之间的通信一般都是采用RS485或者无线通信进行的。光伏电站的主要设备之一是逆变器，逆变器在工作时会产生大量的高次谐波，对电网和空间会产生极大的电磁污染，严重影响RS485和无线通信，为准确可靠的监控带来通信上的风险。另外光伏电站生产区域在建设时因范围大而往往没有统一的地网，避雷措施也不完善，这也给通信带来了大的隐患，往往在雷电日会导致全网失联。

鉴于上述情况，迫切需要研发出一种解决上述问题的光伏功率优化器的数据传输系统。

技术实现要素：

本实用新型目的在于解决光伏生产区域光伏功率优化器的通信问题，提出一种基于光纤环网的光伏功率优化器的数据传输系统，该系统采用光纤进行通信，可有效避免其他电力设备的电磁干扰，防止雷击损坏电子器件，环网的配置还可作为通信信道冗余，提高可靠性。

为实现上述目的，本实用新型提供了一种基于光纤环网的光伏功率优化器的数据传输系统。该系统包括光伏功率优化器和箱变通信管理机，所述光伏功率优化器包括多个，各安装于对应光伏组件的背面，用于优化各光伏组件的输出功率；

所述箱变通信管理机安装于室外的箱变内，用于采集光伏功率优化的信息，实现协议转换；

其中，所述光伏功率优化器和所述箱变通信管理机各包括第一光纤模块和第二光纤模块，所述第一光纤模块和第二光纤模块通过光纤将各光伏功率优化器和箱变通信管理机首尾相连，以使各光伏功率优化器具有两条通信回路与箱变通信管理机相连。

进一步地，所述光伏功率优化器还包括：电流传感器，电压传感器，温湿度传感器，AD芯片，CPU芯片，DC-DC转换模块，开入光耦，显示器，按键和电源，

所述电流传感器、电压传感器和温湿度传感器分别与AD芯片相连，用于将光伏组件的电流、电压及环境温湿度信号转换为适合AD芯片读取的弱电压信号；

所述AD芯片与所述CPU芯片相连，用于将AD芯片读取的弱电压信号进行模数转换后发送至所述CPU芯片；

所述CPU芯片与开入光耦、按键、DC-DC转换模块和显示器分别相连，用于读取AD芯片、开入光耦、按键和DC-DC转换模块的数据信息，并通过显示器显示，通过第一光纤模块和第二光纤模块对外传输；同时运算输出占空比适中的PWM信号，由PWM信号控制DC-DC转换模块使其与光伏组件内阻阻抗匹配，以使系统输出功率最大；

所述电源与所述CPU芯片相连，用于向CPU芯片供电。

进一步地，所述光伏功率优化器中的第一光纤模块通过光纤与邻近的光伏功率优化器或箱变通信管理机中的第二光纤模块相连，所述箱变通信管理机中的第一光纤模块与邻近的光伏功率优化器中的第二光纤模块相连。

进一步地，所述光伏功率优化器中的第一光纤模块通过光纤与邻近的光伏功率优化器或箱变通信管理机中的第一光纤模块相连，所述光伏功率优化器中的第二光纤模块通过光纤与邻近的光伏功率优化器或箱变通信管理机中的第二光纤模块相连。

本实用新型提出的基于光纤环网的光伏功率优化器的数据传输系统，所达到的有益效果如下：

1、光纤通信不会收到其他电力设备的电磁干扰；

2、雷击通信线路时，过电压不会沿光纤传输至弱电设备；

3、通信速率远高于传统的RS485通信或无线通信；

4、环网的拓扑结构可避免某一通信线路的损坏不会导致设备失联；

5、光纤通信实现了设备间的电气隔离，单一设备的损坏不会影响其他设备的通信。

附图说明

图1是本实用新型基于光纤环网的光伏功率优化器的结构示意图；

图2是本实用新型一种基于光纤环网的光伏功率优化器的数据传输系统的结构框图；

图3是本实用新型另一种基于光纤环网的光伏功率优化器的数据传输系统的结构框图；

附图标记说明：

1-电流传感器，2-电压传感器，3-温湿度传感器，4-AD芯片，5-CPU芯片，6-开入光耦，7-DC-DC转换模块、8-按键，9-显示器，10-电源，11-第一光纤模块，12-第二光纤模块，13-光伏功率优化器，14-光伏功率优化器，15-光伏功率优化器，16-光伏功率优化器，17-光伏功率优化器，18-箱变通信管理机，19-光纤，20-光纤，21-光纤，22-光纤，23-光纤，24-光纤。

具体实施方式

为了使本技术领域的人员更好的理解本实用新型实施例中的技术方案，并使本实用新型实施例的上述目的、特征和优点能够更加明显易懂，下面通过附图和实施例，对本实用新型的技术方案做进一步的详细描述。基于本实用新型中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其它实施例，都属于本实用新型保护的范围。

图1是本实用新型实施例的基于光纤环网的光伏功率优化器的结构框图。

如图1所示，本实施例中的光伏功率优化器包括电流传感器1、电压传感器2、温湿度传感器3、AD芯片4、CPU芯片5、开入光耦6、DC-DC转换模块7、显示器8、按键9、电源10、第一光纤模块11和第二光纤模块12。

电流传感器1、电压传感器2、温湿度传感器3分别与AD芯片4相连，负责将光伏组件的电流、电压及环境温湿度信号转换为适合AD芯片4读取的弱电压信号。

AD芯片4与CPU芯片5相连，负责将AD芯片4读取的弱电压信号进行模数转换后发送至所述CPU芯片5。

开入光耦6、DC-DC转换模块7、显示器8、按键9、第一光纤模块11和第二光纤模块12分别与CPU芯片5相连，CPU芯片5负责读取AD芯片4、开入光耦6、DC-DC转换模块7和按键9的数据信息，并通过显示器8显示，通过第一光纤模块11和第二光纤模块12对外传输。同时CPU芯片5根据读取的数据运算输出占空比适中的PWM信号，由PWM信号控制DC-DC转换模块7使其与光伏组件内阻阻抗匹配，可以使因光伏组件的差异所造成的输出功率不一致性得到根本的解决，保证系统输出功率最大。

电源10与CPU芯片5相连，主要用来向CPU芯片5供电。

图2是本实用新型基于光纤环网的光伏功率优化器的数据传输系统的结构框图。

光伏功率优化器的数据传输系统包括光伏功率优化器和箱变通信管理机。光伏功率优化器包括多个，本实施例中包括4个，分别为光伏功率优化器13、光伏功率优化器14、光伏功率优化器15和光伏功率优化器16，各安装于光伏组件的背面，负责采集光伏组件电流、电压和温湿度信息。箱变通信管理机18安装于室外的箱变内，负责采集光伏功率优化器的信息，实现协议转换。其中，光伏功率优化器13、14、15、16和箱变通信管理机18各包括第一光纤模块11和第二光纤模块12，第一光纤模块11和第二光纤模块12用来组成光纤环网。第一光纤模块11和第二光纤模块12通过光纤将各光伏功率优化器与箱变通信管理机首尾相连，使各光伏功率优化器具有两条通信回路与箱变通信管理机相连。

具体地，本实施例中的光伏功率优化器中的第一光纤模块11通过光纤19、20、22、23与邻近的光伏功率优化器或箱变通信管理机中的第二光纤模块12相连，箱变通信管理机中的第一光纤模块11通过光纤21与邻近的光伏功率优化器中的第二光纤模块12相连。

正常通信时，与箱变通信管理机18中第二光纤模块12相连的光伏功率优化器16的数据从其内部的第二光纤模块12往外发送，其他光伏功率优化器13、14、15将各自内部的第一光纤模块11接收到的下级数据加上本机数据一起由各自内部的第二光纤模块12发出。当某处光纤异常时，例如光纤19损坏，光伏功率优化器13、14检测到损坏之后，光伏功率优化器13将本机数据从其内部连接完好的第一光纤模块11往外发送，光伏功率优化器14将本机数据从其内部连接完好的第二光纤模块12往外发送；此时，光伏功率优化器13通过光伏功率优化器16与箱变通信管理机18相连，光伏功率优化器14通过光伏功率优化器15与箱变通信管理机18相连，所有光伏功率优化器的数据不会丢失。

图3是本实用新型另一种基于光纤环网的光伏功率优化器的数据传输系统的结构框图。

如图3所示，本实用新型基于光纤环网的光伏功率优化器的数据传输系统包括光伏功率优化器和箱变通信管理机。光伏功率优化器包括多个，本实施例中包括5个，分别为光伏功率优化器13、光伏功率优化器14、光伏功率优化器15、光伏功率优化器16和光伏功率优化器17，各安装于光伏组件的背面，负责采集光伏组件的电流、电压和温湿度信息。箱变通信管理机18安装于室外的箱变内，负责采集光伏功率优化器的信息，实现协议转换。其中，光伏功率优化器13、14、15、16、17和箱变通信管理机18各包括第一光纤模块11和第二光纤模块12，第一光纤模块11和第二光纤模块12用来组成光纤环网。第一光纤模块11和第二光纤模块12通过光纤将各光伏功率优化器与箱变通信管理机首尾相连，使每个光伏功率优化器具有两条通信回路与箱变通信管理机相连。

具体地，本实施例中的光伏功率优化器中的第一光纤模块11通过光纤20、22、24与邻近的光伏功率优化器或箱变通信管理机中的第一光纤模块11相连，光伏功率优化器中的第二光纤模块12通过光纤19、21、23与邻近的光伏功率优化器或箱变通信管理机中的第二光纤模块12相连。

正常通信时，与箱变通信管理机18中第一光纤模块11通过光纤24相连的光伏功率优化器17的数据从其内部的第二光纤模块12通过光纤23发送至光伏功率优化器16的第二光纤模块12；光伏功率优化器16将内部第二光纤模块12接收到的下级数据加上本机数据一起由内部的第一光纤模块11通过光纤22发送至光伏功率优化器13的第一光纤模块11；光伏功率优化器13将内部第一光纤模块11接收到的下级数据加上本机数据一起由内部的第二光纤模块12通过光纤19发送至光伏功率优化器14的第二光纤模块12；光伏功率优化器14将内部第二光纤模块12接收到的下级数据加上本机数据一起由内部的第一光纤模块11通过光纤20发送至光伏功率优化器15的第一光纤模块11；光伏功率优化器15将内部第一光纤模块11接收到的下级数据加上本机数据一起由内部的第二光纤模块12通过光纤21发送至箱变通信管理机18的第二光纤模块12。

当某处光纤异常时，例如光纤19损坏，光伏功率优化器13、14检测到损坏之后，光伏功率优化器13将本机数据从其内部连接完好的第一光纤模块11往外发送，光伏功率优化器14将本机数据从其内部连接完好的第一光纤模块11往外发送；此时，光伏功率优化器13通过光伏功率优化器16、17与箱变通信管理机18相连，光伏功率优化器14通过光伏功率优化器15与箱变通信管理机18相连，所有光伏功率优化器的数据不会丢失。

综上所述，本实用新型采用光纤进行通信，可解决光伏生产区域光伏功率优化器与箱变通信管理机之间的通信问题，也可有效避免其他电力设备的电磁干扰，防止雷击损坏电子器件，环网的配置还可作为通信信道冗余，提高可靠性。

以上所述的具体实施方式，对本实用新型的目的、技术方案和有益效果进行了进一步详细说明，所应理解的是，以上所述仅为本实用新型的具体实施方式而已，并不用于限定本实用新型的保护范围，凡在本实用新型的精神和原则之内，所做的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本实用新型的保护范围之内。