一种基于LORA无线通信的光伏功率优化器及系统的制作方法

本实用新型涉及光伏监控领域，尤其涉及一种基于LORA无线通信的光伏功率优化器及系统。

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的数据采集一般采用RS485通信或现场总线传输方式。采用RS485通信的缺点是：由于光伏逆变器电磁干扰极强，往往通信不可靠。而采用现场总线传输方式传输距离有限，导致使用不方便。

鉴于上述情况，迫切需要研发出一种可解决上述问题的远距离数据传输光伏功率优化器及系统。

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LORA无线通信的光伏功率优化器及系统，该光伏功率优化器采用具有高抗干扰性能和扩频通讯功能的LORA无线通信模块进行通信，可提高数据传输的可靠性和远距离传输能力，降低功耗。

在第一方面，本实用新型提供了一种基于LORA无线通信的光伏功率优化器。该光伏功率优化器包括CPU芯片及与其连接的开入光耦，显示器和按键，所述光伏功率优化器还包括DC-DC转换模块、LORA无线通信模块和下列传感器中的一个或多个：

电流传感器、电压传感器和温湿度传感器，

所述电流传感器、电压传感器和温湿度传感器分别与CPU芯片相连，用于将分别测量到的光伏组件的电流、电压及环境温湿度信号传输至所述CPU芯片；

所述CPU芯片，用于读取开入光耦、按键、DC-DC转换模块和传感器的数据信息，并通过显示器显示，通过LORA无线通信模块对外传输，以及根据读取的数据生成脉宽调制信号；

所述DC-DC转换模块与所述CPU芯片相连，用于跟踪光伏组件的MPP，以及根据CPU芯片生成的脉宽调制信号调节光伏组件的输出电压/电流，以使系统输出功率最大。

进一步地，所述光伏功率优化器还包括AD转换模块，其分别与电流传感器、电压传感器和温湿度传感器和CPU芯片相连接，用于将传感器测量到的模拟数据转换成数字数据再送入所述CPU芯片。

进一步地，所述CPU芯片内集成AD转换模块，其与电流传感器、电压传感器和温湿度传感器分别相连接，用于将传感器测量到的模拟数据转换成数字数据。

进一步地，所述光伏功率优化器还包括电源，其与所述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还包括存储器，其与所述CPU芯片相连，用于存储光伏数据。

第二方面，本实用新型提供了一种基于LORA无线通信的光伏功率优化器的数据传输系统。该系统包括多个如上述所述的光伏功率优化器、LORA网关和LORA服务器，

所述多个光伏功率优化器分别与所述LORA网关通过LORA网络实现点对点通信，用于接收LORA服务器的命令和采集本机数据按照LORA协议将数据发送至LORA网关；

所述LORA网关与所述LORA服务器通过以太网相连，用于实现所述多个光伏功率优化器与所述LORA服务器之间的数据传输。

进一步地，所述系统还包括多个光伏组件，每个光伏组件对应一个功率优化器，每个功率优化器设在其对应的光伏组件的背面。

本实用新型提出的基于LORA无线通信的光伏功率优化器及系统，所达到的有益效果如下：

1、采用LORA无线通信模块进行数据传输，传输距离远，视距能达到10km，在光伏生产区域能够保证有效通信。

2、采用LORA无线通信模块进行数据传输，可节省电缆铺设成本。

3、LORA网关通过LORA无线网络与功率优化器实现点对点通信，可有效同步，保证数据有效性。

4、在每个光伏组件背面设置光伏功率优化器，通过光伏功率优化器对每个光伏组件进行独立式MPPT调节，可实现光伏组件的最大功率输出。

附图说明

图1是本实用新型的基于LORA无线通信的光伏功率优化器的结构示意图；

图2是本实用新型的基于LORA无线通信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转换模块，5-CPU芯片，6-开入光耦，7-DC-DC转换模块，8-显示器，9-按键，10-电源、11-存储器、12-LORA无线通信模块，21-光伏功率优化器，22-光伏组件，23-LORA网关，24-LORA服务器。

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是本实用新型的基于LORA无线通信的光伏功率优化器的结构示意图。

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转换模块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、存储器11、LORA无线通信模块12。

电流传感器1、电压传感器2、温湿度传感器3分别与AD转换模块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转换模块4读取的弱电压信号。

AD转换模块4与CPU芯片5相连，负责将AD转换模块4读取的弱电压信号进行模数转换后发送至CPU芯片5。应当理解，本实施例中的AD转换模块4还可以集成在CPU芯片5内。

开入光耦6、DC-DC转换模块7、显示器8、按键9、存储器11和LORA无线通信模块分别与CPU芯片5相连，CPU芯片5负责读取AD转换模块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，通过存储器11存储数据和通过LORA无线通信模块12对外传输。同时CPU芯片5根据读取的数据生成占空比适中的脉宽调制信号(PWM信号)，并将脉宽调制信号发送至DC-DC转换模块7。

DC-DC转换模块7负责跟踪光伏组件的MPP(最大功率点)，以及根据CPU芯片生成的脉宽调制信号调节光伏组件的输出电压/电流，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是本实用新型的基于LORA无线通信的光伏功率优化器的数据传输系统的结构框图。

如图2所示，本实用新型的基于LORA无线通信的光伏功率优化器的数据传输系统包括上述所述的多个光伏功率优化器21、光伏组件22、LORA网关23和LORA服务器24。

每个光伏组件22对应一个功率优化器21，每个功率优化器21设在其对应的光伏组件22的背面。

每个光伏功率优化器21分别通过LORA网络与LORA网关23实现点对点通信，负责接收LORA服务器24的命令和采集本机数据按照LORA协议将数据发送至LORA网关23，以及实现光伏组件的最大功率输出。

LORA网关23与LORA服务器24通过以太网相连，负责实现每个光伏功率优化器21与LORA服务器24之间的数据传输。

工作时，LORA服务器24定时通过LORA网关23向光伏功率优化器21发送召唤命令，召集光伏功率优化器21的数据。光伏功率优化器21接收到LORA服务器24的召唤命令后，同步采集本机数据按照LORA协议将数据发送至LORA网关23，由LORA网关23发送给LORA服务器24。

如上所述，根据本实用新型，由于LORA技术作为一种无线技术，基于Sub-GHz的频段使其更易以较低功耗远距离通信，可以使用电池供电或者其他能量收集的方式供电。较低的数据速率也延长了电池寿命和增加了网络的容量，另外LORA信号对建筑的穿透力也较强。因此本实用新型具有传输距离远、电缆铺设成本低、数据传输效率高、设备功耗低等优点。

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。