CN209709759U - 电源监控*** - Google Patents

Abstract

本实用新型提供了电源监控***，应用于包括至少两个电源模块的电源***中，该电源监控***包括至少一个电源监控装置及至少两个控制器，其中，每个电源监控装置与至少一个电源模块连接，每个控制器可以与至少一个电源监控装置通信连接；每个控制器均包括第一通信模块，且该控制器通过该第一通信模块与至少两个控制器中的其它控制器或通信主机通信连接。该电源监控***中的各个控制器之间能够进行通信，或者，各个控制器均能够与通信主机进行通信。通过各个控制器之间的通信功能实现控制器扩容。该***提高了控制器的利用率，以及提高了***设计的灵活性，降低了***整体成本。

Description

电源监控***

技术领域

本实用新型涉及光伏技术领域，尤其涉及电源监控***。

背景技术

光伏发电及储能技术作为一种可再生能源发电技术，已得到广泛应用。为了提高光伏组件或储能电池的功率控制颗粒度，组件级监控装置的应用不断扩大，例如优化器、关断器、监控器等，这些监控装置的输入级直接与电源模块(例如，光伏组件、储能电池等)连接，用于优化、关断、监控电源模块。

为了实现对这些单元的监控，***中还会设置控制器，与上述的监控装置之间进行通信。目前的控制器一般是通用产品，为了兼容绝大多数的应用场景，通常设计成支持最大路数，但不具备扩展功能。

实用新型内容

有鉴于此，本实用新型提供了电源监控***，以解决目前的监控***中无法对控制器进行扩展的技术问题。

本实用新型提供了一种电源监控***，应用于电源***中，该电源***包括至少两个电源模块，所述电源监控***包括：至少一个电源监控装置和至少两个控制器；

每个所述电源监控装置与至少一个所述电源模块连接；

每个所述控制器与至少一个所述电源监控装置通信连接；

每个所述控制器均包括第一通信模块，且该控制器通过该第一通信模块与所述至少两个控制器中的其它控制器或不同于所述控制器的通信主机通信连接。

可选地，所述至少两个控制器中的任意一个控制器为控制器主机，其它控制器均为控制器从机，所述控制器主机与每个所述控制器从机之间通过所述第一通信模块通信连接。

可选地，所述***还包括所述通信主机；

每个所述控制器均通过所述第一通信模块与所述通信主机通信连接。

可选地，所述第一通信模块包括数字输入/输出接口、RS485通信模块、电力载波通信模块、CAN通信模块和无线通信模块中的任意一种。

可选地，每个所述控制器与至少一个所述电源监控装置通过电力载波通信方式通信连接。

可选地，所述控制器包括至少一个功率输入接口、至少一个功率输出接口以及设置在所述功率输入接口与所述功率输出接口之间的电力载波通信模块，其中，所述功率输入接口连接所述电源模块的输出功率线，所述功率输出接口连接后级设备；

或者，所述控制器包括电力载波通信模块；

所述电源模块的输出功率线通过所述电力载波通信模块连接后级设备。

可选地，所述控制器包括数字输入接口和数字输出接口；

通过所述数字输入接口接收控制信号，通过所述数字输出接口输出所述控制器所连接的电源监控装置的状态信号。

可选地，所述控制器包括采样模块，通过该采样模块采集与该控制器连接的功率线上的电气参数。

可选地，所述控制器还包括功率控制模块，通过该功率控制模块对输入该控制器的功率进行控制。

可选地，所述电源模块为光伏组件、光伏组串、储能电池和储能电池串中的任意一种；

所述电源监控装置为功率优化器、关断器、监控器和电池管理***中的至少一种。

本实用新型提供的电源监控***，应用于包括至少两个电源模块的电源***中，该电源监控***包括至少一个电源监控装置及至少两个控制器，其中，每个电源监控装置与至少一个电源模块连接，每个控制器可以与至少一个电源监控装置通信连接；每个控制器均包括第一通信模块，且该控制器通过该第一通信模块与至少两个控制器中的其它控制器或不同于控制器的通信主机通信连接。该电源监控***中的各个控制器之间能够进行通信，或者，各个控制器均能够与所述通信主机进行通信。这样，每个控制器可以设置少量的功率输入接口，对于小容量***，只使用与***容量相匹配的数量个控制器(例如，1个)即可，避免使用功率输入接口较多的控制器造成接口或内部传感器的浪费；对于大容量***，可以使用多个控制器，通过各个控制器之间的通信功能实现控制器扩容。该***提高了控制器的利用率，以及提高了***设计的灵活性，降低了***整体成本。

附图说明

为了更清楚地说明本实用新型实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本实用新型的实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据提供的附图获得其他的附图。

图1是本实用新型提供的一种电源监控***的结构示意图；

图2是本实用新型提供的一种控制器的结构示意图；

图3是本实用新型提供的另一种控制器的结构示意图；

图4是本实用新型提供的另一种控制器的结构示意图；

图5是本实用新型提供的一种电源监控***的应用实例的结构示意图；

图6是本实用新型提供的另一种电源监控***的应用实例的结构示意图；

图7是本实用新型提供的又一种电源监控***的应用实例的结构示意图。

具体实施方式

目前，控制器与监控装置之间的通信方式通常采用电力载波通信(Power LineCommunication，PLC)技术，即通过功率线缆既实现功率传输也实现通信信号传输。当***中有多个电源模块时，每个电源模块都需要经过控制器连接至后级设备。由此可见，控制器需要支持多路PLC通信，而控制器通常是通用产品，为了兼容绝大部分的应用场景，往往设计成支持最多路数的控制器。例如，对于60kW***，需要最大支持12个PLC通信线路，如果实际***较小如只有20kW，则只需要利用其中的4个PLC通信线路，其余的PLC通信线路空闲，这将造成控制器的资源浪费。为了解决这个技术问题，本实用新型提供了一种电源监控***，控制器可以灵活组合，以便应用于不同容量的电源***中，降低资源浪费。

下面将结合本实用新型实施例中的附图，对本实用新型实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本实用新型一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本实用新型中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本实用新型保护的范围。

请参见图1，示出了本实用新型一种电源监控***的结构示意图，其中，该***应用于包括n个电源模块的电源***中。

如图1所示，该电源监控***包括n个控制器，以及至少一个电源监控装置(图1中未示出)，其中，n≥2且n为正整数。

电源模块用于产生电能或储能电能，其中，电源模块可以是光伏组件、光伏组串或储能电池中的至少一种。

一个电源监控装置与至少一个电源模块连接，电源监控装置用于监测或控制所连接的电源模块的运行参数。例如，运行参数包括：电流、电压、功率等。

每个控制器与至少一个电源监控装置通信连接，每个控制器用于依据自身所连接的电源监控模块采集的电源模块的运行参数监测或控制该电源模块的运行状态。

而且，每个控制器均包括第一通信模块，每个控制器通过该第一通信模块与其它控制器或不同于控制器的通信主机通信连接。从而实现各个控制器之间通信连接，或者，实现各个控制器与所述通信主机之间通信连接。

在一种可能的实现方式中，该电源监控装置可以是优化器、关断器、监控器和电池管理***中的至少一种。

其中，优化器用于对电源模块(如光伏组件)的输出功率进行优化控制，以实现最大功率输出。关断器用于依据接收到的关断指令关断所连接的电源模块，即控制电源模块不再输出功率。监控器用于检测所连接的电源模块的电气参数，并传输至与该监控器所连接的控制器。电池管理***用于监控电源***中的储能电池的电气参数并传输至控制器。

在一种可能的实现方式中，控制器与电源监控装置之间通过PLC(Power lineCommunication，电力载波通信)通信方式通信连接，PLC通信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。本申请中，电源监控装置通过目前***中已有的电力线，将监测到的电源模块的运行参数传输至对应的控制器。

在本申请一种应用场景中，控制器包括至少一组功率输入/输出接口，且每一组功率输入/输出接口之间设置有电力载波通信模块(即PLC通信模块)。每一个功率输入接口连接一个电源模块的输出功率线，功率输出接口连接后级设备。如图2所示，该控制器包括两组功率输入/输出接口，每一组功率输入/输出接口之间设置有一个PLC通信模块。

在控制器包括功率输入/输出接口的应用场景下，控制器的功率输入/输出接口的数量可以根据常用的电源***的容量设计，例如，至少包括一组功率输入/输出接口。

在本申请另一种应用场景中，如图3所示，控制器包括电力载波通信模块，电源模块的输出功率线通过控制器的电力载波通信模块连接后级设备。

在控制器不包括功率输入/输出接口的应用场景下，控制器内的电力载波通信模块的数量决定了该控制器的容量，因此，可以根据常用电源***的容量设计电力载波通信模块的数量。

其中，后级设备可以是功率变换器或负载，例如，功率变换器可以是逆变器或变流器等。

电力载波通信模块可以是磁环，当然，在其它实现方式中，电力载波通信模块还可以是其它能够实现PLC通信的任意模块。

在本申请的一种应用场景下，每个控制器内均设置有第一通信模块而且，n个控制器中一个控制器为控制器主机，其它控制器为控制器从机。控制器主机与控制器从机之间通过该第一通信模块进行通信。

其中，该第一通信模块包括DIDO(数字输入输出)接口、RS485通信模块、电力载波通信(PowerLineCommunication，PLC)模块、控制器局域网络(Controller Area Network，CAN)通信模块或无线通信模块(如移动网络通信模块或Wi-Fi模块)中的任意一种。

在此种应用场景下，各个电源监控装置将采集的电源模块的运行参数通过PLC通信方式传输至对应的控制器。其中，控制器从机将接收到的运行参数通过第一通信模块发送至控制器主机。由控制器主机控制各个电源模块的运行状态。

此种应用场景下，在本申请一种可能的实现方式中，控制器主机还可以与外部设备进行通信，例如，手机、服务器、上位机等。

例如，控制器主机可以将各个控制器从机发送的运行参数及自身接收到的电源监控模块发送的运行参数，即***中所有电源模块的运行参数发送至外部设备上以便相关工作人员查看。

又如，控制器主机可以接收外部设备发送的指令，例如，控制指令或查询指令。

对于控制指令，该控制器主机将该控制指令发送至相应的被控设备，同时，将该控制指令发送至其它控制器从机，再由其它控制器从机将接收到的控制指令发送至对应的被控设备。

对于查询指令，控制器主机可以直接响应，例如，获取该查询指令所要查询的数据(如，参数或状态等)并返回给所述外部设备。

此种应用场景下，控制器主机与外部设备的通信方式由外部设备类型决定，例如，外部设备为手机，则控制器主机与手机之间可以通过无线通信模块实现通信。如果第一通信模块能够实现控制器主机与外部设备之间的通信，则直接利用第一通信模块与外部设备通信；如果控制器主机与外部设备之间无法通过第一通信模块实现通信，则可以在控制器主机内设置其它能够实现与外部设备之间进行通信的通信模块。

此种应用场景下，只需在控制器主机上设置其它类型通信模块，无需在每个控制器上设置，因此降低了***成本。

在本申请的另一种应用场景下，该***还包括不同于控制器的通信主机，***中的所有控制器均设置为从机，每个控制器均通过第一通信模块与主机通信。其中，该通信主机可以是上位机，例如，PC机、服务器或其它设备。此种应用场景下，***中的所有控制器均可以与通信主机通信连接，因此，各个控制器之间无需进行通信。

此种应用场景，各个电源监控模块采集的电源模块的运行参数通过PLC通信方式传输至对应的控制器。各个控制器分别将接收到的运行参数通过第一通信模块发送至通信主机。然后，由通信主机控制各个电源模块的运行状态。

可选地，在本申请的其它实施例中，如图4所示，控制器还可以包括采样模块，其中，该采样模块包括电压采样模块21和电流采样模块22。

不同于电源监控装置监控一个电源模块(或光伏组件)的电信号，电压采集模块21采集该控制器所连接的电源串(或光伏组串)输出的电压信号。电流采样模块22采集该控制器所连接的电源串(或光伏组串)输出的电流信号。

其中，电源串是多个电源模块经过串联和/或并联后得到。同理，光伏组串是多个光伏组件经过串联和/或并联后得到。

可选地，如图4所示，控制器还可以包括功率控制模块23，该功率控制模块23可以对输入该控制器的功率进行变换，例如，改变输入功率的电压、电流的幅值，从而实现对输入功率的控制。

此外，本实施例中的各个控制器之间还可以连接有电源线，以实现其中一个控制器的电源模块为其它控制器供电；或者，每个控制器的电源模块分别连接供电电源，同时，各个控制器之间连接有电源线，即每个控制器均由两个供电电源供电，提高***供电的灵活性及供电可靠性。

本实用新型提供的电源监控***，应用于包括至少两个电源模块的电源***中，该电源监控***包括至少一个电源监控装置及至少两个控制器，其中，每个电源监控装置与至少一个电源模块连接，每个控制器可以与至少一个电源监控装置通信连接；每个控制器均包括第一通信模块，且该控制器通过该第一通信模块与至少两个控制器中的其它控制器或通信主机通信连接。该电源监控***中的各个控制器之间能够进行通信，或者，各个控制器均能够与通信主机进行通信。这样，每个控制器可以设置少量的功率输入接口，对于小容量***，只使用与***容量相匹配的数量个控制器(例如，1个)即可，避免使用功率输入接口较多的控制器造成接口或内部传感器的浪费；对于大容量***，可以使用多个控制器，通过各个控制器之间的通信功能实现控制器扩容。该***提高了控制器的利用率，以及提高了***设计的灵活性，降低了***整体成本。

请参见图5，示出了本实用新型提供的一种电源监控***具体应用实例的结构示意图，该监控***应用在光伏***中，光伏***中的电源模块为光伏组串(或光伏组件)，其中光伏组串由若干个光伏组件串联连接得到。

本实施例中，每个控制器具有两个功率输入接口，每个功率输入接口的功率限额为5kW，因此，每个控制器的功率限额为10kW，而光伏***的容量为20kW，因此，需要采用两个控制器实现。

如图5所示，这两个控制器之间可以通过RS485通信，当然也可以通过其它通信方式进行通信，本申请对此并不限定。

每个控制器的每个功率输入接口连接一个光伏组串，每个控制器的功率输出端均连接逆变器。

每个光伏组串连接一个组件监控装置(即前述的电源监控装置)，每个组件监控装置与连接该光伏组串的控制器之间通信连接。

本实施例中，两个控制器中的一个控制器为控制器主机，另一个控制器为控制器从机，且控制器主机上还设置有网络通信模块如移动网络通信模块，用于将各个光伏组串的运行参数上传至网络端，如服务器中。

本实施例中，控制器从机将接收到的组件监控装置采集的运行参数发送至控制器主机，再由控制器主机发送至外部设备。

例如，可以在控制器主机上设置网络通信模块，控制器主机通过该网络通信模块将各个电源模块的运行参数发送至外部设备。

可选地，本实施例中的两个控制器之间连接有电源线，以实现其中一个控制器的电源模块为另一个控制器供电；或者，两个控制器的电源模块分别连接供电电源，同时，两个控制器之间连接有电源线，即每个控制器均由两个供电电源，提高***供电的灵活性及供电可靠性。

在本申请一种可能的实现方式中，控制器可以集成于逆变器中，控制器可以直接利用逆变器的输入输出端子，不需要为控制器设置功率输入输出接口，进一步降低了***成本。

此外，在光伏***包括汇流箱的应用场景中，控制器还可以集成于汇流箱中，这样，直接利用汇流箱的输入输出端子，不需要单独为控制器设置功率输入输出接口，同样能够降低***成本。

本实施例提供的电源监控***应用于光伏***中，包括多个组件监控装置和多个控制器；每个组件监控装置连接一个光伏组串(或光伏组件)。每个控制器与一个组件监控装置通信连接，且多个控制器之间通信连接。每个组件监控装置监测所连接的光伏组串(或光伏组件)的运行参数，然后发送至与该组件监控装置所连接的控制器，若该控制器为控制器从机，则控制器从机将接收到的运行参数发送至控制器主机，由控制器主机依据运行参数进行下一步操作。每个控制器的功率输入接口数量较少，避免使用功率输入接口较多的控制器造成接口或内部传感器的浪费。对于容量较大的光伏***，可以多个控制组合使用实现对控制器的扩容。该***提高了控制器的利用率，以及提高了***设计的灵活性，降低了***整体成本。可以选择与***容量相匹配的控制器数量。

请参见图6，示出了本实用新型提供的另一种电源监控***的具体应用实例的结构示意图，该监控***同时应用于不同的电源***中，例如，电源***包括光伏***和储能***。光伏***中的电源模块为光伏组串(或光伏组件)，储能***中的电源模块为储能电池。

如图6所示，本实施例的监控***包括3个控制器，且每个控制器具有两个功率输入接口。

其中的2个控制器的功率输入接口均连接一个光伏组串(或光伏组件)，这两个控制器的功率输出接口均连接逆变器。每个光伏组串连接有组件监控装置，同一光伏组串连接的控制器及组件监控装置通信连接。

另一个控制器的每个功率输入接口均连接一个储能电池串，功率输出接口连接变流器。每个储能电池串连接有电池监控装置，同一储能电池串连接的控制器及电池监控装置通信连接。

各个控制器之间通过通信连接，本实施例中，控制器之间的通信连接方式为CAN通信方式，当然，在其它实施例中，还可以通过其它通信连接方式进行通信连接。

本实施例中的电源监控***的工作原理与前述电源监控***的工作原理相同，此处不再赘述。

本实施例提供的控制器还可以包括采样模块，采集输入接口所连接的功率线上的电气参数，此处不再赘述。

本实施例提供的电源监控***，包括多个控制器和多个电源监控装置；多个控制器可以分别设置在不同类型的电源***中，以实现对不同类型的电源***同时进行监控。

请参见图7，示出了本实用新型又一种电源监控***的应用实例的结构示意图，该监控***主要应用于光伏***中，且用于控制光伏***内的光伏组串(或光伏组件)。本实施例中电源模块为光伏组串或光伏组件，电源监控装置为组件关断装置。

如图7所示，该监控***包括2个控制器和多个组件关断装置，其中，图7中未体现组件关断装置。

每个控制器的功率输入接口连接一个光伏组串，功率输出接口连接逆变器。每个光伏组串连接一个组件关断装置，同一光伏组串连接的组件关断装置及控制器之间通信连接。每个控制器与逆变器之间也可以进行通信，以便控制器控制逆变器。

各个控制器之间也可以进行通信连接，例如，可以采用RS485通信方式，当然也可以采用其它的通信方式，此处不限定。

其中，一个控制器配置为控制器主机，该控制器主机获得关断指令后，将该关断指令发送给逆变器进行关机，以及将该关断指令发送至与该控制器主机相连接的组件关断装置进行关断。同时，控制器主机还将该关断指令发送至控制器从机，以使控制器从机控制相应的组件关断装置关断。

在本申请一种可能的实现方式中，控制器主机上还包括DI接口，可以通过该DI接口接收外部触发的关断指令。例如，该DI接口连接的外部控制部件(如，停止按钮或复位按钮等)，当接收到外部控制部件的相应操作后产生控制指令。又如，控制器主机通过该DI接口接收外部设备发送的控制指令。

在本申请的其它实现方式中，控制器主机可以检测***中的异常，当检测到异常后自动产生关断指令。

可选地，控制器还可以包括DO接口，该DO接口连接指示装置，例如，LED、蜂鸣器等，通过指示装置指示监控***的状态。

需要说明的是，该DIDO接口可以作为第一通信模块实现各个控制器之间的通信。

本实施例提供的电源监控***，应用于光伏***中，对于小容量***，只使用与***容量相匹配的数量个控制器(例如，1个)即可，避免使用功率输入接口较多的控制器造成接口或内部传感器的浪费；对于大容量***，可以使用多个控制器，通过各个控制器之间的通信功能实现控制器扩容。该***提高了控制器的利用率，以及提高了***设计的灵活性，降低了***整体成本。而且，该监控***可以用于光伏组件的监测和关断，丰富了监控***的功能，扩大了应用范围。

此外，如图5-图7所示的应用场景中，后级设备是功率变换器如逆变器、变流器等，则控制器可以集成于功率变换器中。这样，可以直接利用功率变换器的输入输出端子与电源模块连接，不需要为控制器设置单独的功率输入输出接口，进一步降低了***成本。

本实用新型书中各个实施例采用递进的方式描述，每个实施例重点说明的都是与其他实施例的不同之处，各个实施例之间相同相似部分互相参见即可。对于实施例公开的装置而言，由于其与实施例公开的方法相对应，所以描述的比较简单，相关之处参见方法部分说明即可。

对所公开的实施例的上述说明，使本领域专业技术人员能够实现或使用本实用新型。对这些实施例的多种修改对本领域的专业技术人员来说将是显而易见的，本文中所定义的一般原理可以在不脱离本实用新型的精神或范围的情况下，在其它实施例中实现。因此，本实用新型将不会被限制于本文所示的这些实施例，而是要符合与本文所公开的原理和新颖特点相一致的最宽的范围。

Claims (10)

1.一种电源监控***，其特征在于，应用于电源***中，该电源***包括至少两个电源模块，所述电源监控***包括：至少一个电源监控装置和至少两个控制器；

每个所述电源监控装置与至少一个所述电源模块连接；

每个所述控制器与至少一个所述电源监控装置通信连接；

每个所述控制器均包括第一通信模块，且该控制器通过该第一通信模块与所述至少两个控制器中的其它控制器或不同于所述控制器的通信主机通信连接。

2.根据权利要求1所述的***，其特征在于，所述至少两个控制器中的任意一个控制器为控制器主机，其它控制器均为控制器从机，所述控制器主机与每个所述控制器从机之间通过所述第一通信模块通信连接。

3.根据权利要求1所述的***，其特征在于，所述***还包括所述通信主机；

每个所述控制器均通过所述第一通信模块与所述通信主机通信连接。

4.根据权利要求1-3任一项所述的***，其特征在于，所述第一通信模块包括数字输入/输出接口、RS485通信模块、电力载波通信模块、CAN通信模块和无线通信模块中的任意一种。

5.根据权利要求1所述的***，其特征在于，每个所述控制器与至少一个所述电源监控装置通过电力载波通信方式通信连接。

6.根据权利要求5所述的***，其特征在于，所述控制器包括至少一个功率输入接口、至少一个功率输出接口以及设置在所述功率输入接口与所述功率输出接口之间的电力载波通信模块，其中，所述功率输入接口连接所述电源模块的输出功率线，所述功率输出接口连接后级设备；

或者，所述控制器包括电力载波通信模块；

所述电源模块的输出功率线通过所述电力载波通信模块连接后级设备。

7.根据权利要求1所述的***，其特征在于，所述控制器包括数字输入接口和数字输出接口；

通过所述数字输入接口接收控制信号，通过所述数字输出接口输出所述控制器所连接的电源监控装置的状态信号。

8.根据权利要求1所述的***，其特征在于，所述控制器包括采样模块，通过该采样模块采集与该控制器连接的功率线上的电气参数。

9.根据权利要求1所述的***，其特征在于，所述控制器还包括功率控制模块，通过该功率控制模块对输入该控制器的功率进行控制。

10.根据权利要求1所述的***，其特征在于，所述电源模块为光伏组件、光伏组串、储能电池和储能电池串中的任意一种；

所述电源监控装置为功率优化器、关断器、监控器和电池管理***中的至少一种。