專利名稱：光伏陣列匯流測控裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實用新型涉及一種光伏陣列匯流測控裝置。
背景技術(shù)：
經(jīng)濟的發(fā)展，能源的緊缺，以及環(huán)境的污染使得人們越來越重視新能源的開發(fā)與應(yīng)用，太陽能光伏并網(wǎng)發(fā)電已成為新能源開發(fā)利用領(lǐng)域的一個重要方向。隨著太陽能發(fā)電在能源中的比例的提升，必將出現(xiàn)越來越多的太陽能電站。由于單體光伏電池的輸出電壓、 電流和功率都很小，一般只有0.5V左右，因而不能滿足作為電源應(yīng)用的要求。為了提高輸出功率，需要將多個單體電池合理的串、并聯(lián)后封裝成組件，再將多個組件組成方陣，以提供數(shù)值更大的電流、電壓的輸出。為了節(jié)約電纜，簡化系統(tǒng)結(jié)構(gòu)，提高可靠性和可維護性等原因，實際安裝工程中需要把多路陣列匯成一路再輸入到逆變器。由于光伏陣列區(qū)域特性受眾多因素影響，光伏組件以及陣列的標定參數(shù)往往與實際情況有很大的出入，因此單靠廠家提供的太陽電池特性參數(shù)不能準確反映光伏陣列的實際工作情況，在實現(xiàn)應(yīng)用中，光伏陣列的電流受溫度、日照強度等環(huán)境因素影響較大，因此有必要對光伏陣列輸出電流進行精確地測量與監(jiān)控，為光伏陣列性能評估、檢修及太陽能電站的運行提供重要的依據(jù)。同時對提高光伏發(fā)電效率，降低成本具有重要的意義。目前常見的匯流測控裝置一般較為簡單，存在檢測精度不夠高等問題，同時在光伏串列故障時缺乏報警功能，給光伏陣列的維護與檢修帶來了不便，而且維護成本較大。所以發(fā)明一種光伏陣列匯流測控裝置對于太陽能光伏并網(wǎng)發(fā)電的應(yīng)用具有重要的現(xiàn)實意義。

實用新型內(nèi)容本實用新型的目的是提供一種光伏陣列匯流測控裝置，能實時監(jiān)測光伏陣列的運行狀態(tài)并顯示各光伏串列實際電流值，同時能準確快速的判斷出光伏陣列是否故障，實現(xiàn)現(xiàn)場維護和遠程監(jiān)控。本實用新型所述的一種光伏陣列匯流測控裝置主要包括電流檢測模塊、檢測顯示模塊、通訊模塊、聲光報警模塊及其電源模塊，整個裝置由微處理器協(xié)調(diào)控制實現(xiàn)。所述的微處理器為單片機(MCU)。其特征在于電流檢測模塊、檢測顯示模塊和聲光報警模塊均與微處理器I/O 口相連接，通訊模塊與微處理器串口相連接，而電源模塊則與微處理器電源端連接。本實用新型的技術(shù)內(nèi)容為光伏陣列匯流測控裝置，其特征在于所述的微處理器為單片機(MCU)。具體型號為STC89C58RD+。本實用新型的進一步技術(shù)內(nèi)容為光伏陣列匯流測控裝置，其特征在于電流檢測模塊每一路均包括一個電流傳感器，能同時實現(xiàn)M路光伏電池串列的測量。

圖1為本實用新型的系統(tǒng)硬件電路結(jié)構(gòu)框圖。[0008]圖2為本實用新型的電流檢測電路原理圖。圖3為本實用新型的系統(tǒng)程序流程圖。
具體實施方式
以下將結(jié)合附圖和具體實施過程對本實用新型作進一步詳細說明實施例參見圖1，一種光伏陣列匯流測控裝置，主要包括電流檢測模塊、檢測顯示模塊、通訊模塊、聲光報警模塊及其電源模塊，整個裝置由微處理器協(xié)調(diào)控制實現(xiàn)。所述的微處理器為單片機(MCU)。MCU具體型號為STC89C58RD+。參見圖2，光伏電池串列電流檢測的具體過程為首先光伏電池串列經(jīng)測量孔通過霍爾傳感器，然后經(jīng)運算放大器將信號放大為符合要求的值后與⑶4052BCM相連，再經(jīng)經(jīng)過A/D轉(zhuǎn)換器與單片機PO 口相連，最后由單片機來處理并保存數(shù)據(jù)。該設(shè)計電路體積小、 功耗低、數(shù)據(jù)采集速度快、精度高，抗干擾能力強。因此，該電路能很好的完成電流檢測的目的。根據(jù)上述原理，設(shè)計了一種光伏陣列匯流測控裝置，本裝置的核心是單片機 (MCU)，如圖1所示，光伏陣列匯流測控裝置包括電流檢測模塊、檢測顯示模塊、通訊模塊、 聲光報警模塊及其電源模塊。以MCU芯片為控制電路的核心，通過控制接口電路時序， 對采樣數(shù)據(jù)進行處理并與主機通信，將結(jié)果送于PC機處理。控制電路主要包括單片機 STC89C58RD+U2位串行A/D轉(zhuǎn)換器TLC2M3以及雙路四選一選擇開關(guān)CD4052BCM ；電流檢測電路包括霍爾傳感器TBC25D、運算放大器TL084D及其電阻、電容等元器件等組成，系統(tǒng)包括串行通信接口一個，通訊方式為RS485，還包括液晶顯示器(IXD)。上述芯片的連接描述如下電流檢測電路光伏電池串列電流通過霍爾傳感器TBC25D采樣后經(jīng)TL084D將信號放大后與CD4052BCM相連。主控制電路以單片機(MCU)為核心，通過將傳感器采集的電流數(shù)據(jù)經(jīng)A/D轉(zhuǎn)換器 TLC2543 與單片機 STC89C58RD+ 的 PO 口相連。通訊電路通信接口設(shè)計中把PC機作為上位機，單片機作為下位機，單片機通過芯片MAX485CPA把采集的數(shù)據(jù)傳給PC機，以便進行處理。聲光報警電路報警裝置采用報警燈與蜂鳴器實現(xiàn)。鍵盤電路帶有4只按鍵的外擴鍵盤與MCU的I/O 口相連。顯示電路液晶顯示器與單片機的顯示驅(qū)動口連接。軟件的核心是通過對光伏電池串列電流信號的采集和處理，并通過IXD模塊顯示，整個系統(tǒng)的軟件要求實現(xiàn)的功能包括i初始化，讀取A/D轉(zhuǎn)換的數(shù)據(jù)。ii根據(jù)A/D轉(zhuǎn)換的數(shù)據(jù)，通過單片機處理并與上位機通信，實現(xiàn)遠程監(jiān)控。iii液晶顯示器顯示參數(shù)，方便現(xiàn)場維護。為了實現(xiàn)這些功能，將軟件分為三大功能模塊采樣模塊、數(shù)據(jù)處理模塊、通訊及顯示模塊。其中，采樣模塊是完成對各光伏電池串列電流的采集。數(shù)據(jù)處理模塊完成讀數(shù)據(jù)的操作并將所得到的數(shù)據(jù)送入RAM進行一系列的處理。通訊及顯示模塊主要實現(xiàn)與上位\
機通信并實時顯示各路光伏電池串列實際電流值。本裝置的工作程序用C語言編寫。程序結(jié)構(gòu)框圖見圖3。本實用新型的工作過程光伏電池串列輸出的直流通過測量孔接入以霍爾傳感器為主的電流檢測模塊，將所采集的數(shù)據(jù)經(jīng)A/D轉(zhuǎn)換器并送入單片機處理，通過IXD實時顯示所測的各路光伏串列電流值，進而方便現(xiàn)場維護；同時單片機通過MAX485CPA將采集的數(shù)據(jù)傳給PC機，通過上位機界面實時顯示各路光伏電池串列的電流值，從而實現(xiàn)遠程監(jiān)控。當光伏串列故障時，則通過聲光報警電路報警，于是工作人員則可通過測控裝置的地址定位，準確快速的判斷出故障的光伏陣列。整個系統(tǒng)的控制由MCU芯片協(xié)調(diào)完成。實例為了驗證這種光伏陣列匯流測控裝置的可行性，通過現(xiàn)場長期運行試驗，其測量結(jié)果精度達到0. 5%，當某路光伏串列電流值超過閥值時便觸發(fā)電路報警，工作人員則可以通過測控裝置的地址定位，準確快速的判斷出故障的光伏電池陣列，及時對其進行檢修或更換，基本達到工程實際運行的要求。本實用新型的特定方案已經(jīng)對本實用新型進行了詳細描述，對于本領(lǐng)域的技術(shù)人員來說，在不背離本實用新型的精神和范圍的情況下對它進行的各種顯而易見的改變都在本實用新型的保護范圍之內(nèi)。
權(quán)利要求1.一種光伏陣列匯流測控裝置，包括電流檢測模塊、檢測顯示模塊、通訊模塊、聲光報警模塊及其電源模塊，其特征在于電流檢測模塊、檢測顯示模塊和聲光報警模塊均與微處理器I/O 口相連接，通訊模塊與微處理器串口相連接，而電源模塊則與微處理器電源端連接。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的光伏陣列匯流測控裝置，其特征在于所述的微處理器為單片機，具體型號為STC89C58RD+。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的光伏陣列匯流測控裝置，其特征在于電流檢測模塊每一路均包括一個電流傳感器，能同時實現(xiàn)M路光伏電池串列的測量。
專利摘要本實用新型公開了一種光伏陣列匯流測控裝置，包括電流檢測模塊、檢測顯示模塊、通訊模塊、聲光報警模塊及其電源模塊，整個裝置由微處理器協(xié)調(diào)控制實現(xiàn)。所述的微處理器為單片機(MCU)。本實用新型能實時準確測量太陽能光伏電池串列的各路電流，監(jiān)控光伏電池串列的運行狀態(tài)，通過與上位機通信將測量數(shù)據(jù)實時顯示并保存，同時具備故障報警功能，能夠方便的用于太陽能光伏并網(wǎng)發(fā)電系統(tǒng)工程應(yīng)用。
文檔編號G01R19/25GK202171616SQ201120142550
公開日2012年3月21日 申請日期2011年5月9日 優(yōu)先權(quán)日2011年5月9日
發(fā)明者唐衛(wèi)波, 夏向陽, 孟慶輝 申請人:長沙理工大學(xué)