[发明专利]基于PLC/ZigBee的微型逆变器的复合通信系统及其复合通信方式

说明书

技术领域

本发明涉及一种微型逆变器的通信技术，具体的说一种基于PLC/ZigBee的微型逆变器的复合通信系统及其复合通信方式。

背景技术

近些年来，随着社会的高速发展，人们对能源的效率性和安全性越来越重视，而可再生能源光伏并网逆变技术也逐渐成为研究的热点。微型太阳能光伏逆变器能够很好地利用可再生能源太阳能，把太阳能转为电能。这一技术需要DC-DC直流升压电路对光伏板产生的直流电压Vpv(28V～44V)升高(最高可达400V)。这其中为了提高太阳能的利用效率，采用了MPPT(最大功率点跟踪)技术。这就需要实时采集微型逆变器的输入电压Vpv与输入电流Ipv。而升压后又经过DC-AC单相全桥逆变电路，把直流电变换成交流电220V。在把交流电220V并入电网时，要保证微型逆变器的逆变输出的电压频率与相位和大电网保持一致。而这些数据的采集与通信需要保证实时性和可靠性。

当前的太阳能光伏微型逆变器的通信方式比较单一，一般都是采用有线通信方法电力线载波PLC通信，或无线通信方法ZigBee技术。电力线载波PLC利用的是现有的电力线进行通信，省去了有线通信重新架构网络的问题，只要有电线，就能传递数据，节约成本，而且使用方便，即插即用，接上电源就接上网络。但是电力线通信PLC存在不稳定的问题，家用电器产生的电磁波对通信产生干扰，时常会发生一些不可预知的错误，而且会有信号衰减问题，这就可能使得微型逆变器在由于通信延时或者通信错误导致工作效率低甚至损坏微型逆变器，进而导致微型逆变器无法工作。

而无线通信ZigBee技术体积小，性能强，环境适应力强，适合于在户外工作，实时通信效率高，稳定性好。但是单一的ZigBee技术缺乏可靠性，ZigBee模块大多数采用锂电池供电，这使得需要定时更换电池，因此不适合ZigBee长时间工作在通信状态，另一方面ZigBee信号的穿透障碍物的能力比较差，容易受到墙壁等障碍物的遮挡。而为了能够提高数据传输的可靠性，必须通过增加路由节点来保障，进而增加了成本。

TI公司的张凌岚等介绍了基于C2000的集成电力线载波通信功能(PLC)光伏逆变系统。通过在微型逆变器系统上通过SPI/SCI等通信手段与电力线载波PLC模块相连接，并利用已有的电力线网络作为通信介质，可以把微型逆变器系统的数据传输到外部网络，实现远程监控和管理。但是，这种单一的通信技术存在弊端，缺乏很高的可靠性和实时性，一旦电力线载波PLC模块出现故障或损坏，通信就中断，导致微型逆变器的瘫痪，就无法正常工作。

华南理工大学的薛家祥等介绍了一种基于无线传感网络的微逆变器的监控系统(华南理工大学论文，2014，“基于无线传感网络的微逆变器的监控系统”)。通过ZigBee无线网络通信模块对采集的微型逆变器的一些信号进行收发，并通过手持移动终端显示设备实时监控微型逆变器的数据，配合上位机实现智能化监控和控制。但是此技术并没有很好的可靠性，一旦ZigBee无线网络通信模块有损坏或存在通信错误就可能导致整个微型逆变器系统瘫痪甚至损坏。

发明内容

本发明是为避免上述现有技术所存在的不足之处，提供一种基于PLC/ZigBee的微型逆变器的复合通信系统及其复合通信方式，以期能解决传统微型逆变器的单一通信方式带来的不足和缺点，保证微型逆变器的实时的正常工作，从而提高系统的效率，稳定性和可靠性。

为解决上述的问题，本发明采用的技术方案为：

本发明一种基于PLC/ZigBee的微型逆变器的复合通信系统的特点是包括一个上位机、一个集中器和n个微逆单元；所述n个微逆单元任意第i个微逆单元包括：第i个微型逆变器、第i个电力线载波PLC模块、第i个无线通信ZigBee模块；

所述第i个微型逆变器分别与第i个电力线载波PLC模块分别负载在电力线上；

所述上位机通过n个无线通信ZigBee模块分别与n个第i个微型逆变器进行通信；

所述第i个微型逆变器通过SPI与第i个电力线载波PLC模块进行通信，并通过串口与第i个无线通信ZigBee模块进行通信；

所述集中器通过网线与所述上位机进行通信，并通过电力线与n个第i个微型逆变器进行通信；以所述集中器作为主节点设备，以所述n个电力线载波PLC模块作为从节点设备；

所述从节点设备按照与所述集中器的距离大小的升序分为m组；第1组通过电力线与所述集中器进行直接通信；第j组分别通过前j组依次传递至第1组后与所述集中器进行间接通信；