專利名稱：太陽能光伏電站系統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)通訊協(xié)議的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及太陽能光伏發(fā)電領(lǐng)域，尤其是一種使用太陽能光伏組件組網(wǎng)建站的網(wǎng)絡(luò)通訊協(xié)議。
背景技術(shù)：
傳統(tǒng)的太陽能光伏發(fā)電系統(tǒng)由許多太陽能光伏電池組件按照一定的組件布排規(guī)則組成太陽能光伏組件陣列并在陣列末端經(jīng)匯流箱匯流形成光伏發(fā)電系統(tǒng)。按照用電設(shè)備的需求，光伏發(fā)電系統(tǒng)可以分為直流獨立發(fā)電系統(tǒng)、交流獨立發(fā)電系統(tǒng)和(交流)并網(wǎng)發(fā)電系統(tǒng)。交流光伏發(fā)電系統(tǒng)須將每塊光伏組件產(chǎn)生的直流電經(jīng)逆變器轉(zhuǎn)換成交流電供交流用電設(shè)備使用。按照光伏組件電流匯流方式及其直流/交流逆變節(jié)點不同，用于交流光伏發(fā)電系統(tǒng)的光伏組件陣列可以分為光伏陣列集中逆變組網(wǎng)拓?fù)?、光伏陣列組串逆變組網(wǎng)拓?fù)浜凸夥嚵薪M件逆變組網(wǎng)拓?fù)淙N交流光伏發(fā)電組網(wǎng)拓?fù)洹?br> 處于自然環(huán)境下工作的光伏組件，組件局部陰影遮蔽、組件受光面灰層分布不均勻以及部分電池隱裂都將導(dǎo)致光伏組件功率降低甚至失效。在陣列集中逆變組網(wǎng)拓?fù)浜徒M串分層逆變組網(wǎng)拓?fù)涞慕Y(jié)構(gòu)中，單塊組件的功率降低和失效會導(dǎo)致整個發(fā)電系統(tǒng)功率的大幅降低。其中陣列集中逆變導(dǎo)致的系統(tǒng)整體功率損失大于組串分層逆變所致的系統(tǒng)整體功率降低。因此，采用光伏電站建站組網(wǎng)逆變單元的漸次最小化，可以有效的減少因個別光伏組件功率降低導(dǎo)致的系統(tǒng)整體功率的大幅降低，促成發(fā)電系統(tǒng)整體光伏資源利用率的提高。面向光伏組件的微型逆變器與組件的組合使用，達成了光伏交流發(fā)電系統(tǒng)逆變單元的最小化，因此基于微型逆變器的組件逆變光伏建站組網(wǎng)拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)是迄今為止通過組網(wǎng)拓?fù)涮岣吖夥Y源利用率最有效的一種方法。
基于微型逆變器的組件逆變組網(wǎng)拓?fù)洳粌H促成了太陽能電站光伏資源利用率的有效提高，而且客觀上要求在光伏電站主控室與所有最小逆變單元之間架構(gòu)行之有效的通訊網(wǎng)絡(luò)，藉以確保在太陽能光伏電站發(fā)電系統(tǒng)中，電站主控室對微型逆變器及其組件實施實時工況監(jiān)視、故障診斷及其調(diào)控管理。這種面向電站主控室、覆蓋太陽能光伏電站光伏陣列且通達光伏組件層級的智能通訊網(wǎng)絡(luò)應(yīng)當(dāng)滿足傳輸距離遠(yuǎn)、信息及信號傳輸可靠性高、 網(wǎng)絡(luò)運行故障率低且環(huán)境抗干擾強以及組網(wǎng)成本低的特點。
目前光伏微型逆變器通常采用的無線通訊(WIFI)或電力線載波通訊(PLC-Power Line Communication)方式具有如下特點
通訊方式fp息載體通訊協(xié)議抗干擾通訊協(xié)議復(fù)雜性直接傳輸距離傳輸數(shù)率數(shù)據(jù)傳輸可靠性硬件設(shè)備故障率器件投資成本施工周期終端設(shè)備戶外運行適應(yīng)性無線通訊 (WiFi)無線差復(fù)雜短低較差中等差電力載波通訊 (PLC)電力傳輸線較差復(fù)雜較短較低較差較高尚一般較好
其中無線通訊及其電力線載波通訊方式所采用的通訊協(xié)議的復(fù)雜性是造成器件成本較高的主要致因；在不采用中繼方式條件下，無線通訊及其電力線載波通訊方式的信號傳輸距離較短；無線通訊方式抗干擾能力較差，這在存在大量電磁干擾的環(huán)境下尤為突出。采用微型逆變器作為并網(wǎng)逆變最小單元的太陽能光伏組件陣列大量地使用了內(nèi)嵌式電感元件，這些電感元件所產(chǎn)生的電磁干擾，將直接導(dǎo)致基于無線通訊方式或是電力線載波通訊方式進行信號傳輸可靠性的急劇降低。此外，無線通訊和電力線載波通訊方式數(shù)據(jù)有效傳輸距離提升與附加硬件設(shè)備成本與功耗之間的矛盾，也是阻礙微型逆變器用于大型地面電站的一個重要致因。按照1.2平方米/100W的土地資源耗用量計算，IOMW地面光伏電站將耗用12萬平方米以上的土地資源，這是一個擁有5萬塊光伏組件、350X350平方米的巨大方陣。除了眾多電磁干擾源的存在和大量的信號傳輸中繼設(shè)備的投入、維護人員人力資源的增加，信號傳輸延遲也是必須考慮的問題。發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明要解決的技術(shù)問題是提出一種針對光伏電站組件陣列和電站主控室之間的通訊協(xié)議。
本發(fā)明所采用的技術(shù)方案為一種太陽能光伏組件網(wǎng)絡(luò)通訊協(xié)議，包括兩個或多個雙向接口電路，所述的兩個或多個雙向接口電路之間連接有一根公共接地線以及一根雙向信號傳送線，兩個或多個接口電路之間通過雙向信號線進行信號的傳輸。
具體的說，本發(fā)明所述的雙向信號線傳輸0和1的二進制信息，編碼使用"Manchester Code"，即所述的0的信息定義為電平由高變低，所述的1的信息定義為電平由低變高。信號線電平的高低可根據(jù)使用環(huán)境取通常的低壓邏輯電平如2. 5V，3. 3V或高壓電平從IlV到18V。
本發(fā)明所述的雙向接口電路為CMOS雙向接口電路、光電耦合電路或任一種可雙向傳送信號的接口電路。所述的雙向接口電路分別作為控制端和受控端，所述的控制端為中心控制室，受控端為光伏組件、帶有微型逆變器的光伏組件或者微型逆變器(合稱為最小受控單元)或者不帶有逆變器而僅有數(shù)據(jù)采集及通訊功能。每η個最小受控單元(簡稱受控端)組成一個組，m個組組成一個太陽能電站。所述的控制端發(fā)出尋址、控制指令和控制數(shù)據(jù)到受控端并接受受控端傳回的數(shù)據(jù)；所述的受控端接受控制端發(fā)來的指令或數(shù)據(jù)并按指令或數(shù)據(jù)的要求改變組件逆變器的設(shè)定或把本組件的運行數(shù)據(jù)通過同一根信號線反傳回到控制端。所述的信號傳輸模式包括前傳和回傳兩種，所述的信號前傳模式由啟動位、 地址選擇位、地址位、數(shù)據(jù)選擇位、數(shù)據(jù)位、校驗位和結(jié)束位組成；所述的信號回傳模式由啟動位、數(shù)據(jù)位、校驗位以及結(jié)束位組成。
本發(fā)明的有益效果是采用的通訊協(xié)議非常簡單，基于這樣的通訊協(xié)議的通訊器件成本低，并且抗干擾能力比較強，最小受控單元之間不會因為電磁的干擾而造成誤操作。


下面結(jié)合附圖和實施例對本發(fā)明進一步說明。
圖1是本發(fā)明的結(jié)構(gòu)示意圖2是光伏電站組件陣列通訊網(wǎng)絡(luò)圖3是前傳信號格式示意圖4是回傳信號格式示意圖5中a是由前傳向回傳過度時序圖；b是回傳向前傳過度和前傳到前傳過度時序圖。
具體實施方式
現(xiàn)在結(jié)合附圖和優(yōu)選實施例對本發(fā)明作進一步詳細(xì)的說明。這些附圖均為簡化的示意圖，僅以示意方式說明本發(fā)明的基本結(jié)構(gòu)，因此其僅顯示與本發(fā)明有關(guān)的構(gòu)成。
圖一中的雙向接口電路分別是控制端和受控端的通信接口，其為CMOS雙向接口電路。圖一中的控制端處于電站的中心控制室，控制端是通訊總線的主控者(Master)?？刂贫怂鼘ぶ沸畔?、控制指令和控制數(shù)據(jù)發(fā)送到受控端并接受受控端傳回的數(shù)據(jù)。受控端 (Slaver)是光伏電站陣列中的光伏組件或者連接光伏組件的逆變器。它接受控制端發(fā)來的指令和數(shù)據(jù)并按指令的要求改變組件或者逆變器的設(shè)定和工作狀態(tài)，或者將本組件的運行數(shù)據(jù)通過同一根信號線反傳回到控制端。圖二給出了一個光伏電站組件陣列通訊網(wǎng)絡(luò)連接圖。
控制端和受控端的信息交換格式或協(xié)議框架如圖三所示。一共有22位。下面列表說明
權(quán)利要求
1.一種太陽能光伏電站系統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)通訊協(xié)議，其特征在于包括兩個或多個雙向接口電路，所述的兩個或多個雙向接口電路之間連接有一根公共接地線以及一根雙向信號傳送線，兩個或多個接口電路之間通過雙向信號線進行信號的傳輸。
2.如權(quán)利要求1所述的太陽能光伏電站系統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)通訊協(xié)議，其特征在于所述的雙向信號線傳輸0和1的二進制信息，所述的0的信息定義為電平由高變低，所述的1的信息定義為電平由低變高。
3.如權(quán)利要求1所述的太陽能光伏電站系統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)通訊協(xié)議，其特征在于所述的兩個或多個雙向接口電路中有一個是作為控制端和其余的作為受控端，所述的控制端為中心控制室，受控端為光伏組件或者鏈接光伏組件的逆變器，所述的控制端發(fā)出尋址、控制指令和控制數(shù)據(jù)到受控端并接受受控端傳回的數(shù)據(jù)；所述的受控端接受控制端發(fā)來的指令或數(shù)據(jù)并按指令或數(shù)據(jù)的要求改變組件逆變器的設(shè)定或把本組件的運行數(shù)據(jù)通過同一根信號線反傳回到控制端。
4.如權(quán)利要求3所述的太陽能光伏電站系統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)通訊協(xié)議，其特征在于所述的光伏組件每η個組件組成一個組，m個組組成一個太陽能電站。
5.如權(quán)利要求1所述的太陽能光伏電站系統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)通訊協(xié)議，其特征在于所述的雙向接口電路為CMOS雙向接口電路、光電耦合電路或任一種可雙向傳送信號的接口電路。
6.如權(quán)利要求1所述的太陽能光伏電站系統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)通訊協(xié)議，其特征在于所述的信號傳輸模式包括前傳和回傳兩種，所述的信號前傳模式由啟動位、地址選擇位、地址位、數(shù)據(jù)選擇位、數(shù)據(jù)位、校驗位和結(jié)束位組成；所述的信號回傳模式由啟動位、數(shù)據(jù)位、校驗位以及結(jié)束位組成。
7.如權(quán)利要求1所述的太陽能光伏電站系統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)通訊協(xié)議，其特征在于所述光伏組件包含逆變器或不包含逆變器。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種太陽能光伏電站系統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)通訊協(xié)議，包括兩個或多個雙向接口電路，所述的兩個或多個雙向接口電路之間連接有一根公共接地線以及一根雙向信號傳送線，兩個或多個接口電路之間通過雙向信號線進行信號的傳輸。本發(fā)明采用的通訊協(xié)議非常簡單，器件成本低，并且抗干擾能力比較強，組件與組件之間不會因為電磁的干擾而造成誤操作。
文檔編號H02N6/00GK102546339SQ20121001697
公開日2012年7月4日 申請日期2012年1月19日 優(yōu)先權(quán)日2012年1月19日
發(fā)明者杜映紅, 王生洪, 馬和平 申請人:杜映紅, 王生洪