本實用新型涉及光伏系統(tǒng)監(jiān)控技術(shù)領(lǐng)域，尤其涉及一種光伏電站用監(jiān)控器及光伏系統(tǒng)。

背景技術(shù)：

隨著太陽能光伏技術(shù)的快速發(fā)展，屋頂光伏電站市場呈爆發(fā)式增長?，F(xiàn)有的光伏電站經(jīng)常會存在某些光伏組件被遮擋或朝向等問題，造成光伏電站內(nèi)出現(xiàn)各光伏組件輸出電能不一致現(xiàn)象。

現(xiàn)有技術(shù)中，為了對光伏組件輸出情況進(jìn)行監(jiān)控，一般會對光伏電站配置監(jiān)控器，利用監(jiān)控器(尤其是外掛式單輸入監(jiān)控器)來實時監(jiān)控光伏組件的工作狀態(tài)并在出現(xiàn)異常時，快速關(guān)斷光伏電站，使得屋頂光伏系統(tǒng)既安全又便于維護(hù)。其中，目前市場上常用的監(jiān)控器的接入端的數(shù)量為一個，一個監(jiān)控器只能接一個光伏組件的兩根正負(fù)電極引出線，一次只能監(jiān)控一個光伏組件，使其性價比很低，在光伏電站內(nèi)光伏組件數(shù)量較多時，則需要大量的此類監(jiān)控器，造成用戶投入較大。

技術(shù)實現(xiàn)要素：

本實用新型所解決的技術(shù)問題在于提供一種光伏電站用監(jiān)控器及光伏系統(tǒng)，其可解決現(xiàn)有技術(shù)中的監(jiān)控器性價比低的問題。

為解決上述技術(shù)問題，本實用新型提供了一種光伏電站用監(jiān)控器，用于監(jiān)控光伏系統(tǒng)，所述光伏系統(tǒng)包括組件集合，所述組件集合包括至少兩個相互串聯(lián)的光伏組件，所述監(jiān)控器具有連接所述光伏組件的接入端及向外傳輸光伏組件電流的引出端，所述接入端的數(shù)量大于引出端的數(shù)量。

更進(jìn)一步的，所述接入端的數(shù)量大于等于2，每一接入端包括正極端和負(fù)極端，且一一對應(yīng)接入所述組件集合內(nèi)的每個光伏組件的兩個引出線。

更進(jìn)一步的，每相鄰的兩個所述接入端串聯(lián)。

更進(jìn)一步的，所述引出端與接入端之間連接有與所述接入端數(shù)量相同的電壓采樣單元，所述電壓采樣單元用于采集所述組件集合內(nèi)各光伏組件的輸出電壓。

更進(jìn)一步的，每個所述電壓采樣單元單獨并聯(lián)在組件集合內(nèi)的單個光伏組件兩端。

更進(jìn)一步的，各個電壓采樣單元的一端共同接入所述組件集合的一端，各個電壓采樣單元的另一端分別接入各光伏組件的正極端。

更進(jìn)一步的，還包括：

開關(guān)單元，串聯(lián)于所述組件集合的供電線路上；

控制單元，電性連接所述開關(guān)單元以及電壓采樣單元，并將所述電壓采樣單元采樣到各光伏組件的輸出電壓作為控制導(dǎo)通和斷開所述開關(guān)單元的依據(jù)之一。

更進(jìn)一步的，還包括：位于所述組件集合的供電線路上的電流采樣單元，所述電流采樣單元與所述控制單元電性連接，所述控制單元將所述電流采樣單元采集的電流作為控制導(dǎo)通和斷開所述開關(guān)單元的依據(jù)之一。

更進(jìn)一步的，還包括：連接所述控制單元的溫度傳感單元，其用于采集所述光伏組件的溫度，所述控制單元將采集到的溫度作為控制導(dǎo)通和斷開所述開關(guān)單元的依據(jù)之一。

更進(jìn)一步的，還包括：連接所述控制器的無線傳輸單元，所述無線傳輸單元用于將所述電壓采樣單元、電流采樣單元以及溫度傳感單元所采集到的數(shù)據(jù)傳送至數(shù)據(jù)采集裝置。

更進(jìn)一步的，所述無線傳輸單元包括Zigbee單元、配合所述Zigbee單元的外置天線、連接所述Zigbee單元與外置天線的發(fā)射功率放大單元，所述控制單元將所述Zigbee單元接收到的指令作為導(dǎo)通和斷開所述開關(guān)單元的依據(jù)之一。

更進(jìn)一步的，還包括：設(shè)于所述控制單元與開關(guān)單元之間的驅(qū)動單元。

更進(jìn)一步的，還包括：與所述組件集合并聯(lián)設(shè)置的電源單元，所述電源單元分別連接所述控制單元與驅(qū)動單元，以將所述組件集合的輸出電壓調(diào)整為可供所述控制單元與驅(qū)動單元的工作電壓。

更進(jìn)一步的，所述電源單元輸出至所述控制單元的工作電壓為3.3伏，所述電源單元輸出至所述驅(qū)動單元的工作電壓為12伏。

更進(jìn)一步的，所述電源單元采用反激拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)。

更進(jìn)一步的，還包括輸出旁路二極管，其與所述組件集合并聯(lián)。

本實用新型還提供了一種光伏系統(tǒng)，包括組件集合，所述組件集合包括至少兩個相互串聯(lián)的光伏組件，其采用至少一個所述的光伏電站用監(jiān)控器以及與所述光伏電站用監(jiān)控器配合的數(shù)據(jù)采集裝置。

與現(xiàn)有技術(shù)相比，本實用新型的光伏電站用監(jiān)控器采用接入端數(shù)量大于引出端，能夠同時監(jiān)控由至少兩個光伏組件組成的組件集合，使得一個監(jiān)控器能夠針對多個光伏組件使用，降低了監(jiān)控器的數(shù)量，有效控制了成本。

附圖說明

圖1為本實用新型實施例一提供一種光伏電站用監(jiān)控器的電路示意圖；

圖2為本實用新型實施例一提供一種光伏電站用監(jiān)控器的另一電路示意圖；

圖3為本實用新型實施例二提供的光伏電站用監(jiān)控器的電路示意圖；

圖4為本實用新型實施例二提供的光伏電站用監(jiān)控器的另一電路示意圖；

圖5為本實用新型實施例三提供的光伏系統(tǒng)的示意圖。

具體實施方式

下面詳細(xì)描述本實用新型的實施方式，所述實施方式的示例在附圖中示出，其中自始至終相同或類似的標(biāo)號表示相同或類似的元件或具有相同或類似功能的元件。下面通過參考附圖描述的實施例是示例性的，旨在用于解釋本實用新型，而不能理解為對本實用新型的限制。

如圖1所示，本實用新型實施例一提供了一種光伏電站用監(jiān)控器100，其應(yīng)用于光伏系統(tǒng)且可用于監(jiān)控光伏系統(tǒng)中的組件集合的工作狀態(tài)，組件集合可以包括至少兩個光伏組件，在實施例一中，組件集合內(nèi)可以包括2個光伏組件，例如是第一光伏組件201及第二光伏組件202，上述第一光伏組件201與第二光伏組件202經(jīng)由監(jiān)控器100的內(nèi)部實現(xiàn)串聯(lián)。

光伏電站用監(jiān)控器100(雙輸入監(jiān)控器)包括監(jiān)控器具有連接第一光伏組件201及第二光伏組件202的接入端及向外傳輸光伏組件電流的引出端，接入端的數(shù)量為2個，引出端的數(shù)量為1個。每一接入端包括正極端和負(fù)極端，且分別對應(yīng)于第一光伏組件201、第二光伏組件202的兩個引出線。每相鄰的兩個接入端串聯(lián)。

所述監(jiān)控器100還包括開關(guān)單元6、電壓采樣單元、電流采樣單元7以及控制單元1。其中，開關(guān)單元6串聯(lián)于組件集合的供電線路上；電壓采樣單元與組件集合并聯(lián)設(shè)置，用于采集組件集合內(nèi)各光伏組件的輸出電壓(采樣方法參后述)；控制單元1，電性連接開關(guān)單元以及電壓采樣單元，所述控制單元1將電壓采樣單元所采樣到的各光伏組件的輸出電壓、電流采集單元采集到的各光伏組件的輸出電流作為控制所述開關(guān)單元導(dǎo)通和斷開的依據(jù)之一。所述光伏電站用監(jiān)控器100還能夠同時監(jiān)控由兩個光伏組件組成的組件集合，使得一個光伏電站用監(jiān)控器100能夠針對2個光伏組件使用，降低了監(jiān)控器的數(shù)量，有效控制了成本。

所述開關(guān)單元6也可以串聯(lián)在第一光伏組件201與第二光伏組件202的供電線路上，其用于開通、關(guān)斷第一光伏組件201與第二光伏組件202的供電線路。開關(guān)單元6可以采用MOSFET，其受控于控制單元1。其中，控制單元1根據(jù)采樣到第一光伏組件201與第二光伏組件202的輸出電壓，或下述電流采樣單元7采集到的電流，以及控制單元內(nèi)部的采樣溫度和無線Zigbee傳輸單元接收到的后臺命令來導(dǎo)通和斷開開關(guān)單元6。

所述電壓采樣單元可以包括：連接在第一光伏組件201兩端的第一電壓采樣單元3、連接在第一光伏組件201及第二光伏組件202兩端的第二電壓采樣單元4。電壓采樣單元采用電阻分壓法或差分采樣方式均可。

如圖1所示，兩個光伏組件的電壓采用如下方法得到：

第一光伏組件201電壓＝第一電壓采樣單元3采樣電壓。

第二光伏組件202電壓＝第二電壓采樣單元4采樣電壓-第一電壓采樣單元3采樣電壓。

或者也可以如圖2所示，此時，

第一光伏組件201電壓＝第一電壓采樣單元3采樣電壓。

第二光伏組件202電壓＝第二電壓采樣單元4采樣電壓。

所述電流采樣單元7與第一光伏組件201連接，用于采集流過第一光伏組件201及第二光伏組件202的電流。所述控制單元1獲取電流采樣單元7的數(shù)據(jù)。所述控制單元1將采樣到的第一光伏組件201與第二光伏組件202的電流作為控制導(dǎo)通和斷開所述開關(guān)單元6的依據(jù)之一。其中，所述兩個光伏組件的電流采用如下方法得到：

第一光伏組件201電流＝第二光伏組件202電流＝電流采樣單元7采集電流。

所述控制單元1包括微控制單元(Micro Controller Unit，MCU)、運算放大器、A/D采樣單元、溫度傳感單元、無線傳輸單元。

所述微控制單元MCU是整個監(jiān)控器的控制和調(diào)度中心。

所述電流采樣單元7經(jīng)控制單元1中的運算放大器將信號放大，然后再將處理結(jié)果送入控制單元1中的A/D采樣單元。第一電壓采樣單元3、第二電壓采樣單元4經(jīng)控制單元1中的A/D采樣單元處理后就得到了采樣所需電壓，并分別經(jīng)MCU單元處理后得到的結(jié)果就是采樣電流和采樣電壓。

所述溫度傳感單元(圖中未示出)用于采集組件集合的溫度，其連接控制單元1。其中，控制單元1獲取溫度傳感單元的數(shù)據(jù)?？刂茊卧?根據(jù)采樣到的溫度來導(dǎo)通和斷開開關(guān)單元6。

所述無線傳輸單元(圖中未示出)包括Zigbee單元和外置天線9，用于將電壓采樣單元、電流采樣單元以及溫度傳感單元所采集到的數(shù)據(jù)傳送至數(shù)據(jù)采集裝置(Gateway)。無線傳輸單元與控制單元1中的MCU通信連接。

所述光伏電站用監(jiān)控器100還包括驅(qū)動單元5、電源單元2、輸出旁路二極管8。

所述驅(qū)動單元5設(shè)于控制單元1與開關(guān)單元6之間。所述控制單元1通過所述驅(qū)動單元5來控制所述開關(guān)單元6的導(dǎo)通和斷開。電源單元2分別連接控制單元1與驅(qū)動單元5，以將組件集合的輸出電壓調(diào)整為可供控制單元1與驅(qū)動單元5的工作電壓。所述電源單元2并聯(lián)在第一光伏組件201及第二光伏組件202的兩端，且所述電源單元2采用反激拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)，其輸出電壓的一路為3.3V且用于給控制單元1供電，另一路為12V的驅(qū)動電源單元且用于給驅(qū)動單元5供電。

所述輸出旁路二極管8并聯(lián)在第一光伏組件201及第二光伏組件202的兩端，用于當(dāng)光伏電站用監(jiān)控器失效后，供所述光伏系統(tǒng)的電流流過，從而不影響系統(tǒng)正常發(fā)電。

如圖3、4所示，本實用新型實施例二的一種光伏電站用監(jiān)控器300用于監(jiān)控光伏系統(tǒng)中的組件集合，組件集合包括至少四個光伏組件，在實施例二中，組件集合內(nèi)可以包括四個光伏組件，不僅包括實施例一中的第一光伏組件201、第二光伏組件202，還包括第三光伏組件203、第四光伏組件204。

相較于上述實施例一，本實用新型實施例二提供了另一種光伏電站用監(jiān)控器300(四輸入監(jiān)控器)，包括：具有分別連接第一光伏組件201、第二光伏組件202、第三光伏組件203、第四光伏組件204的接入端及向外傳輸光伏組件電流的引出端，接入端的數(shù)量為4個，引出端的數(shù)量為1個。每一接入端包括正極端和負(fù)極端，且分別對應(yīng)于第一光伏組件201、第二光伏組件202、第三光伏組件203、第四光伏組件204的兩個引出線。每相鄰的兩個接入端串聯(lián)。

本實施例所述光伏電站用監(jiān)控器300還包括：開關(guān)單元6、電壓采樣單元、電流采樣單元7以及控制單元1。其中，開關(guān)單元6串聯(lián)于組件集合的供電線路上；電壓采樣單元與組件集合并聯(lián)設(shè)置，用于采集組件集合內(nèi)各光伏組件的輸出電壓；控制單元1，電性連接開關(guān)單元以及電壓采樣單元，所述控制單元1將電壓采樣單元所采樣到的各光伏組件的輸出電壓、電流采集單元7采集到的各光伏組件的輸出電流作為控制所述開關(guān)單元導(dǎo)通和斷開的依據(jù)之一。所述光伏電站用監(jiān)控器300能夠同時監(jiān)控由四個光伏組件組成的組件集合，使得一個光伏電站用監(jiān)控器300能夠針對4個光伏組件使用，降低了監(jiān)控器的數(shù)量，有效控制了成本。

所述電壓采樣單元可以包括：連接在第一光伏組件201兩端的第一電壓采樣單元3、連接在第一光伏組件201及第二光伏組件202兩端的第二電壓采樣單元，連接在第一光伏組件201及第三光伏組件203兩端的第三電壓采樣單元10、連接在第一光伏組件201及第四光伏組件204兩端的第四電壓采樣單元11。所述各個光伏組件的電壓通過如下方法得到：

第一光伏組件201電壓＝第一電壓采樣單元3采樣電壓；

第二光伏組件202電壓＝第二電壓采樣單元4采樣電壓-第一電壓采樣單元3采樣電壓；

第三光伏組件203電壓＝第三電壓采樣單元10采樣電壓-第二電壓采樣單元4采樣電壓；

第四光伏組件204電壓＝第四電壓采樣單元11采樣電壓-第三電壓采樣單元10采樣電壓。

同樣的，也可以參照實施例一中的差分采樣方式，分別將第一電壓采樣單元3并聯(lián)在第一光伏組件201兩端采集其電壓，第二電壓采樣單元4并聯(lián)在第二光伏組件202兩端采集其電壓，第三電壓采樣單元10并聯(lián)在第三光伏組件203兩端采集其電壓，第四電壓采樣單元11并聯(lián)在第四光伏組件204兩端采集其電壓。

所述電流采樣單元7與第一光伏組件201連接，電流采樣單元7采集的光伏組件的電流即為流過第一光伏組件201、第二光伏組件202、第三光伏組件203、第四光伏組件204的電流。其中，控制單元1獲取電流采樣單元7的數(shù)據(jù)。采樣到的第一光伏組件201、第二光伏組件202、第三光伏組件203、第四光伏組件204的電流，將作為所述控制單元1控制所述開關(guān)單元導(dǎo)通和斷開的依據(jù)之一。所述各個光伏組件的電流通過如下方法得到：

第一光伏組件201電流＝第二光伏組件202電流＝第三光伏組件203電流＝第四光伏組件204電流＝采樣單元7采集電流。

所述控制單元1包括微控制單元(Micro Controller Unit，MCU)、運算放大器、A/D采樣單元、溫度傳感單元、無線傳輸單元。

所述微控制單元MCU是整個監(jiān)控器的控制和調(diào)度中心。

所述電流采樣單元7經(jīng)控制單元1中的運算放大器將信號放大，然后再將處理結(jié)果送入控制單元1中的A/D采樣單元。第一電壓采樣單元3、第二電壓采樣單元4、第三電壓采樣單元10、第四電壓采樣單元11經(jīng)控制單元1中的A/D采樣單元處理后就得到了采樣所需電壓。分別經(jīng)MCU單元處理后得到的結(jié)果就是采樣電流和采樣電壓。

所述溫度傳感單元(圖中未示出)用于采集組件集合的溫度，其連接控制單元1。其中，控制單元1獲取溫度傳感單元的數(shù)據(jù)。所述溫度傳感單元所采樣到的溫度，將作為所述控制單元1控制所述開關(guān)單元6導(dǎo)通和斷開的依據(jù)之一。

所述無線傳輸單元(圖中未示出)包括Zigbee單元和外置天線9，用于將電壓采樣單元、電流采樣單元以及溫度傳感單元所采集到的數(shù)據(jù)傳送至數(shù)據(jù)采集裝置(Gateway)。所述無線傳輸單元與控制單元1中的MCU通信連接。

所述光伏電站用監(jiān)控器300還包括驅(qū)動單元5、電源單元2、輸出旁路二極管8、射頻功率放大器(PA)12。

所述驅(qū)動單元5設(shè)于控制單元1與開關(guān)單元6之間。

所述電源單元2分別連接控制單元1與驅(qū)動單元5，以將組件集合的輸出電壓調(diào)整為可供控制單元1與驅(qū)動單元5的工作電壓。電源單元2并聯(lián)在第一光伏組件201、第二光伏組件202、第三光伏組件203及第四光伏組件204的兩端。電源單元2采用反激拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)，其輸出電壓的一路為3.3V且用于給控制單元1供電，另一路為12V的驅(qū)動電源單元且用于給驅(qū)動單元5供電。

所述輸出旁路二極管8(即輸出旁路二極管D)并聯(lián)在第一光伏組件201及第四光伏組件204的兩端，用于當(dāng)光伏電站用監(jiān)控器300失效后，供所述光伏系統(tǒng)的電流流過，從而不影響系統(tǒng)正常發(fā)電。

所述射頻功率放大器(PA)12設(shè)于外置天線9與控制單元1之間，其作用為放大無線發(fā)射功率，這樣就可以通過外置天線將無線信號發(fā)射到更遠(yuǎn)更大的范圍。

如圖5所示，本實用新型實施例三還提供了一種光伏系統(tǒng)，包括：

組件集合，其包括12個光伏組件，分為三組組件集合21、22、23，每組組件集合都包含四個組件。

采用三個實施例二中的四輸入監(jiān)控器301、302、303，分別電連接三組組件集合21、22、23。

數(shù)據(jù)采集裝置41和服務(wù)器44之間通過無線Wi-Fi或以太網(wǎng)與服務(wù)器44進(jìn)行通信，數(shù)據(jù)采集裝置41與四輸入光伏電站用監(jiān)控器301、302、303之間采樣無線Zigbee通信連接。其中，四輸入光伏電站用監(jiān)控器301、302、303將采樣到的每個光伏組件數(shù)據(jù)經(jīng)過無線Zigbee傳輸給數(shù)據(jù)采集裝置41，數(shù)據(jù)采集裝置41再將數(shù)據(jù)以無線Wi-Fi或以太網(wǎng)方式發(fā)送給服務(wù)器44。

因特網(wǎng)43與數(shù)據(jù)采集裝置41之間還包括路由器42，以及與組件集合21、22、23的供電線路連接的供電系統(tǒng)45，該供電系統(tǒng)45包括逆變器和電網(wǎng)，逆變器將高壓直流轉(zhuǎn)換為交流電，最后將交流電并入電網(wǎng)。

上述雙輸入/四輸入監(jiān)控器相對于現(xiàn)有技術(shù)中的外掛式單輸入監(jiān)控器的優(yōu)勢詳見下表1：

表1

本實用新型的光伏電站用監(jiān)控器采用接入端數(shù)量大于引出端，能夠同時監(jiān)控由至少兩個光伏組件組成的組件集合，使得一個監(jiān)控器能夠針對多個光伏組件使用，降低了監(jiān)控器的數(shù)量，有效控制了成本。采用組件級實時監(jiān)控，方便系統(tǒng)維護(hù)，便于及早發(fā)現(xiàn)故障組件，減少發(fā)電量損失。并且，可以滿足NEC2014(690.12)要求，具有快速關(guān)斷功能，便于滅火和安裝維護(hù)。

以上所述，僅是本實用新型的最佳實施例而已，并非對本實用新型作任何形式上的限制，任何熟悉本領(lǐng)域的技術(shù)人員，在不脫離本實用新型技術(shù)方案范圍情況下，利用上述揭示的方法內(nèi)容對本實用新型技術(shù)方案做出許多可能的變動和修飾，均屬于權(quán)利要求保護(hù)的范圍。