本發(fā)明屬于太陽能光伏發(fā)電組件的實(shí)時(shí)檢測(cè)領(lǐng)域，針對(duì)光伏發(fā)電系統(tǒng)的電壓、電流進(jìn)行實(shí)時(shí)監(jiān)控并上傳數(shù)據(jù)，第一時(shí)間了解光伏組件的運(yùn)行狀態(tài)；尤其是一種基于霍爾傳感器的太陽能光伏系統(tǒng)的檢測(cè)裝置及工作方法。主要涉及霍爾傳感器對(duì)光伏發(fā)電系統(tǒng)輸出電壓、電流的實(shí)時(shí)檢測(cè)和CAN總線數(shù)據(jù)傳輸技術(shù)。

(二)

背景技術(shù)：
：

隨著現(xiàn)代工業(yè)化建設(shè)的持續(xù)發(fā)展，太陽能作為一種清潔無污染的可再生能源，可以被持續(xù)利用，在國家新能源政策的推動(dòng)下，中國太陽能光伏產(chǎn)品產(chǎn)量和產(chǎn)能不斷增加。與此同時(shí)，對(duì)于光伏發(fā)電組件的檢測(cè)與維護(hù)也成為首要問題。

目前，光伏發(fā)電系統(tǒng)大多采用直流電源，實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)表明，在所有光伏組件的參數(shù)之中，光伏組件的輸出電壓、電流最能體現(xiàn)光伏組件的當(dāng)前狀況?？梢愿鶕?jù)輸出端電壓、電流判斷光伏組件的發(fā)電情況，當(dāng)前電壓、電流是否超出允許的極限。還可以判斷光伏組件的均一性好壞等。因此，對(duì)光伏組件的輸出端電壓、電流的測(cè)量十分重要。

太陽能電池板工作狀態(tài)的監(jiān)測(cè)關(guān)鍵在于太陽能電池板輸出電壓、電流信號(hào)的采集。由于串聯(lián)太陽能電池板的數(shù)量較多，整組電壓、電流很高，而且每個(gè)太陽能電池板之間都有電位聯(lián)系，因此直接測(cè)量比較困難。在研究太陽能電池板監(jiān)測(cè)系統(tǒng)過程中，人們提出了許多測(cè)量串聯(lián)電池板電壓、電流的方法。

現(xiàn)有電壓測(cè)量技術(shù)主要包括共模測(cè)量法、差模測(cè)量法、繼電器切換提取電壓、V/F轉(zhuǎn)換無觸點(diǎn)采樣提取電壓、浮動(dòng)地技術(shù)測(cè)量電池端電壓。

與現(xiàn)有的光伏組件電壓監(jiān)測(cè)系統(tǒng)相比，本發(fā)明的優(yōu)點(diǎn)是選擇霍爾電壓傳感器測(cè)量電壓，與共模測(cè)量法相比霍爾電壓測(cè)量精度高，在工作溫度區(qū)內(nèi)精度優(yōu)于1％，該精度適合于任何波形的測(cè)量，能有效改善共模測(cè)量法精度不高的弊端；與差模測(cè)量法相比，霍爾電壓測(cè)量范圍大，電壓測(cè)量可達(dá)6400V，很大程度上優(yōu)于差模測(cè)量法，解決了差模測(cè)量法測(cè)量范圍小的問題；相比之下，繼電器切換提取電壓方法使精度趨低，而且電容充放電時(shí)間及晶體管和隔離芯等器件動(dòng)作延遲采樣時(shí)間長(zhǎng)等缺點(diǎn)也非常明顯；采用V/F轉(zhuǎn)換作為A/D轉(zhuǎn)換器的缺點(diǎn)是響應(yīng)速度慢，在小信號(hào)范圍內(nèi)線性度差，精度低，而霍爾電壓測(cè)量方法線性度好，優(yōu)于0.1％；浮動(dòng)地技術(shù)測(cè)量電池端電壓，地電位經(jīng)常受現(xiàn)場(chǎng)干擾發(fā)生變化，影響整個(gè)系統(tǒng)的測(cè)量精度，與之相比霍爾電壓測(cè)量法基于霍爾效應(yīng)對(duì)電壓進(jìn)行測(cè)量，不受外界環(huán)境因素影響，保證測(cè)量精度不會(huì)發(fā)生變化。

現(xiàn)有電流測(cè)量技術(shù)主要包括直放式LEM傳感器、分流測(cè)量方法、直接檢測(cè)法、羅氏線圈測(cè)量方法、電磁式電流互感器測(cè)量方法、TMR電流傳感器測(cè)量方法、分流器測(cè)量方法。

與現(xiàn)有的光伏組件電流監(jiān)測(cè)系統(tǒng)相比，本發(fā)明的優(yōu)點(diǎn)是選擇霍爾電流傳感器測(cè)量電流。同霍爾傳感器相比直放式LEM傳感器，存在零點(diǎn)飄移問題，并且目前市場(chǎng)上多為雙電源，單電源數(shù)量少而且價(jià)格高且易發(fā)生磁化問題，霍爾傳感器可采用單電源供電且價(jià)格相對(duì)較低；分流測(cè)量方法的缺點(diǎn)在于高的工作溫度和分流電阻中的溫差將對(duì)增益和偏移誤差產(chǎn)生負(fù)面影響，霍爾電流測(cè)量法基于霍爾效應(yīng)對(duì)電流進(jìn)行測(cè)量，不受外界環(huán)境因素影響，保證測(cè)量精度不會(huì)發(fā)生變化；直接檢測(cè)法是把直流電流表，直接串入被測(cè)量回路，這種方法破壞了原有系統(tǒng)的完整性，霍爾傳感器只需把導(dǎo)線穿過感應(yīng)孔即可，不影響原有電路；霍爾傳感器解決了羅氏線圈測(cè)量法不能測(cè)量直流分量的弊端；電磁式電流互感器測(cè)量方法絕緣難度大，特別是500kV以上，因絕緣而使互感器的體積、質(zhì)量、價(jià)格均提高，動(dòng)態(tài)范圍小，電流較大時(shí)，CT會(huì)出現(xiàn)飽和現(xiàn)象，飽和會(huì)使二次保護(hù)不能正確識(shí)別故障現(xiàn)象，互感器輸出信號(hào)需敷設(shè)電纜到二次設(shè)備，還要二次轉(zhuǎn)換成數(shù)字量，CT開路會(huì)產(chǎn)生高壓，危及人身和設(shè)備安全，相比之下霍爾傳感器絕緣度好，隔離電壓可達(dá)9600Vrms，體積小，重量輕可直接放置于電路板，霍爾傳感器二次側(cè)允許開路，不會(huì)產(chǎn)生高電壓，使用安全；分流器測(cè)量法存在的最大問題是輸入與輸出之間沒有電隔離。此外，用分流器檢測(cè)高頻或大電流時(shí)，不可避免地帶有電感性，因此分流器的接入既影響被測(cè)電流波形，也不能真實(shí)傳遞非正弦波形，而霍爾傳感器原邊電路與副邊電路之間有良好的電氣隔離，隔離電壓可達(dá)9600Vrms，并且可以測(cè)量任意波形的電流，甚至對(duì)瞬態(tài)峰值的測(cè)量，副邊電流忠實(shí)地反應(yīng)原邊電流的波形，不會(huì)影響被測(cè)電流的波形。

現(xiàn)有檢測(cè)方案只是單一的電壓測(cè)量或者電流測(cè)量，而且現(xiàn)有檢測(cè)方案不能做到數(shù)據(jù)的實(shí)時(shí)共享，使用繁瑣，不適合光伏發(fā)電系統(tǒng)現(xiàn)場(chǎng)作業(yè)。與現(xiàn)有光伏發(fā)電檢測(cè)系統(tǒng)相比本發(fā)明的一大優(yōu)勢(shì)在于采用霍爾傳感器同時(shí)檢測(cè)電壓和電流；另一個(gè)優(yōu)勢(shì)在于數(shù)據(jù)可以實(shí)時(shí)上傳，本發(fā)明采用CAN總線數(shù)據(jù)傳輸方式，可以將數(shù)據(jù)實(shí)時(shí)上傳至上位機(jī)。這兩大優(yōu)勢(shì)是其他單一的光伏發(fā)電監(jiān)控系統(tǒng)無法比擬的。

考慮到光伏發(fā)電系統(tǒng)的特殊性，結(jié)合現(xiàn)有測(cè)量方法的優(yōu)缺點(diǎn)，本發(fā)明采用霍爾傳感器測(cè)量串聯(lián)電池板組電壓、電流，霍爾傳感器是根據(jù)霍爾效應(yīng)制作的一種磁場(chǎng)傳感器。

(三)

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：
：

本發(fā)明的目的在于提供一種基于霍爾傳感器的太陽能光伏系統(tǒng)的檢測(cè)裝置及工作方法，它可以克服現(xiàn)有技術(shù)的不足，是一種結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、操作方便，且可以實(shí)時(shí)監(jiān)控太陽能光伏系統(tǒng)中光伏組件工作狀態(tài)的裝置，且工作方法簡(jiǎn)單、可靠。

本發(fā)明的技術(shù)方案：一種基于霍爾傳感器的太陽能光伏系統(tǒng)的檢測(cè)裝置，包括實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)光伏組件運(yùn)行狀態(tài)的數(shù)據(jù)處理計(jì)算機(jī)，其特征在于它包括穩(wěn)壓電路單元、信號(hào)采集電路單元、數(shù)據(jù)處理電路單元、撥碼開關(guān)單元和CAN總線數(shù)據(jù)傳輸電路單元；其中所述信號(hào)采集電路單元是由電壓信號(hào)采集電路模塊和電流信號(hào)采集電路模塊構(gòu)成；所述電壓信號(hào)采集電路模塊和電流信號(hào)采集電路模塊的輸入端分別采集太陽能電池板的電壓信號(hào)和電流信號(hào)，其輸出端與數(shù)據(jù)處理電路單元的輸入端連接；所述CAN總線數(shù)據(jù)傳輸電路單元的輸入端連接數(shù)據(jù)處理電路單元的輸出端，其輸出端通過CAN總線與實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)光伏組件運(yùn)行狀態(tài)的數(shù)據(jù)處理計(jì)算機(jī)連接；所述穩(wěn)壓電路單元為信號(hào)采集電路單元、數(shù)據(jù)處理電路單元和CAN總線數(shù)據(jù)傳輸電路單元提供穩(wěn)定電源；所述撥碼開關(guān)單元與數(shù)據(jù)處理電路單元的輸入端連接。

所述信號(hào)采集電路單元至少為1個(gè)，與太陽能光伏系統(tǒng)中太陽能光伏陣列的個(gè)數(shù)對(duì)應(yīng)；所述太陽能光伏陣列是N*M維，其中，N是相互串聯(lián)的太陽能電池板的數(shù)量，M是并列支路的個(gè)數(shù)；則信號(hào)采集電路單元的個(gè)數(shù)即為M個(gè)；所述每個(gè)信號(hào)采集電路單元中的電壓信號(hào)采集電路模塊由X個(gè)電壓信號(hào)采集電路構(gòu)成；所述每個(gè)信號(hào)采集電路單元中的電流信號(hào)采集電路模塊由1個(gè)電流信號(hào)采集電路構(gòu)成；所述X為大于等于1的正整數(shù)；X的取值與相互串聯(lián)的太陽能電池板的數(shù)量N相對(duì)應(yīng)；當(dāng)N＝1時(shí)，X＝1；若N>1時(shí)，則X＝N+1；所述N*M維太陽能光伏陣列一共包括N*M+M個(gè)電壓信號(hào)采集電路和M+1個(gè)電流信號(hào)采集電路。

所述電壓信號(hào)采集電路是由電壓霍爾傳感器、電阻R、電容C和接線端子J構(gòu)成；其中所述電壓霍爾傳感器有1管腳、3管腳、4管腳、5管腳、6管腳和8管腳；所述接線端子J的兩個(gè)端子分別連接與霍爾傳感器1管腳和霍爾傳感器8管腳之間；所述電阻R的一端與霍爾傳感器6管腳連接，其另一端與電容C的一端連接，同時(shí)連接數(shù)據(jù)處理電路單元的輸入端；所述電容C的另一端接地；所述霍爾傳感器3管腳連接15V電源；所述霍爾傳感器4管腳置空；所述霍爾傳感器5管腳接地；

所述電流信號(hào)采集電路是由電流霍爾傳感器、電阻R、電容C構(gòu)成；其中所述霍爾傳感器有1管腳、2管腳、3管腳、4管腳；所述電阻R的一端與霍爾傳感器4管腳連接，其另一端與電容C的一端連接，同時(shí)連接數(shù)據(jù)處理電路單元的輸入端；所述電容C的另一端接地；所述霍爾傳感器3管腳連接5V電源；所述霍爾傳感器2管腳置空；所述霍爾傳感器1管腳接地。

所述太陽能光伏陣列是6*4維，即6個(gè)太陽能電池板相互串聯(lián)成一支路，一共4條支路，即N＝6，M＝4，X＝7，則信號(hào)采集電路單元的個(gè)數(shù)即為4個(gè)，對(duì)應(yīng)太陽能光伏陣列的4條支路；所述每個(gè)信號(hào)采集電路單元中的電流信號(hào)采集電路模塊是由7個(gè)電壓信號(hào)采集電路構(gòu)成；所述每個(gè)信號(hào)采集電路單元中的電流信號(hào)采集電路模塊由1個(gè)電流信號(hào)采集電路構(gòu)成；7個(gè)電壓信號(hào)采集電路分別記為電壓信號(hào)采集電路I、電壓信號(hào)采集電路II、電壓信號(hào)采集電路III、電壓信號(hào)采集電路IV、電壓信號(hào)采集電路V、電壓信號(hào)采集電路VI和電壓信號(hào)采集電路VII；其中，所述電流信號(hào)采集電路采集所在支路總的電流信號(hào)；所述電壓信號(hào)采集電路I、電壓信號(hào)采集電路II、電壓信號(hào)采集電路III、電壓信號(hào)采集電路IV、電壓信號(hào)采集電路V、電壓信號(hào)采集電路VI分別采集6塊太陽能光伏電池板的電壓信號(hào)；所述電壓信號(hào)采集電路VII則采集所在支路兩端總的電壓信號(hào)。

所述電流信號(hào)采集電路是由電流霍爾傳感器H8、電阻R108、電容C108構(gòu)成；所述電阻R108的一端與霍爾傳感器H8的4管腳連接，其另一端與電容C108的一端連接，同時(shí)連接數(shù)據(jù)處理電路單元的輸入端；所述電容C108的另一端接地；所述霍爾傳感器H8的3管腳連接5V電源；所述霍爾傳感器H8的2管腳置空；所述霍爾傳感器H8的1管腳接地；

所述電流霍爾傳感器H8是型號(hào)為NHA-01的電流霍爾傳感器。

所述電壓信號(hào)采集電路I是由電壓霍爾傳感器H1、接線端子J5、電阻R101、電容C101構(gòu)成；所述接線端子J5的兩個(gè)端子分別連接與霍爾傳感器H1有1管腳和霍爾傳感器H1的8管腳之間；所述電阻R101的一端與霍爾傳感器H1的6管腳連接，其另一端與電容C101的一端連接，同時(shí)連接數(shù)據(jù)處理電路單元的輸入端；所述電容C101的另一端接地；所述霍爾傳感器H1的3管腳連接15V電源；所述霍爾傳感器H1的4管腳置空；所述霍爾傳感器H1的5管腳接地；

所述電壓信號(hào)采集電路II是由電壓霍爾傳感器H2、接線端子J6、電阻R102、電容C102構(gòu)成；所述接線端子J6的兩個(gè)端子分別連接與霍爾傳感器H2有1管腳和霍爾傳感器H2的8管腳之間；所述電阻R102的一端與霍爾傳感器H2的6管腳連接，其另一端與電容C102的一端連接，同時(shí)連接數(shù)據(jù)處理電路單元的輸入端；所述電容C102的另一端接地；所述霍爾傳感器H2的3管腳連接15V電源；所述霍爾傳感器H2的4管腳置空；所述霍爾傳感器H2的5管腳接地；

所述電壓信號(hào)采集電路III是由電壓霍爾傳感器H3、接線端子J7、電阻R103、電容C103構(gòu)成；所述接線端子J7的兩個(gè)端子分別連接與霍爾傳感器H3有1管腳和霍爾傳感器H3的8管腳之間；所述電阻R103的一端與霍爾傳感器H3的6管腳連接，其另一端與電容C103的一端連接，同時(shí)連接數(shù)據(jù)處理電路單元的輸入端；所述電容C103的另一端接地；所述霍爾傳感器H3的3管腳連接15V電源；所述霍爾傳感器H3的4管腳置空；所述霍爾傳感器H3的5管腳接地；

所述電壓信號(hào)采集電路IV是由電壓霍爾傳感器H4、接線端子J8、電阻R104、電容C104構(gòu)成；所述接線端子J8的兩個(gè)端子分別連接與霍爾傳感器H4有1管腳和霍爾傳感器H4的8管腳之間；所述電阻R104的一端與霍爾傳感器H4的6管腳連接，其另一端與電容C104的一端連接，同時(shí)連接數(shù)據(jù)處理電路單元的輸入端；所述電容C104的另一端接地；所述霍爾傳感器H4的3管腳連接15V電源；所述霍爾傳感器H4的4管腳置空；所述霍爾傳感器H4的5管腳接地；

所述電壓信號(hào)采集電路V是由電壓霍爾傳感器H5、接線端子J9、電阻R105、電容C105構(gòu)成；所述接線端子J9的兩個(gè)端子分別連接與霍爾傳感器H5有1管腳和霍爾傳感器H5的8管腳之間；所述電阻R105的一端與霍爾傳感器H5的6管腳連接，其另一端與電容C105的一端連接，同時(shí)連接數(shù)據(jù)處理電路單元的輸入端；所述電容C105的另一端接地；所述霍爾傳感器H5的3管腳連接15V電源；所述霍爾傳感器H5的4管腳置空；所述霍爾傳感器H5的5管腳接地；

所述電壓信號(hào)采集電路VI是由電壓霍爾傳感器H6、接線端子J10、電阻R106、電容C106構(gòu)成；所述接線端子J10的兩個(gè)端子分別連接與霍爾傳感器H6有1管腳和霍爾傳感器H6的8管腳之間；所述電阻R106的一端與霍爾傳感器H6的6管腳連接，其另一端與電容C106的一端連接，同時(shí)連接數(shù)據(jù)處理電路單元的輸入端；所述電容C106的另一端接地；所述霍爾傳感器H6的3管腳連接15V電源；所述霍爾傳感器H6的4管腳置空；所述霍爾傳感器H6的5管腳接地。

所述電壓霍爾傳感器H1、電壓霍爾傳感器H2、電壓霍爾傳感器H3、電壓霍爾傳感器H4、電壓霍爾傳感器H5、電壓霍爾傳感器H6是型號(hào)為NHS01的電壓霍爾傳感器。

所述電壓信號(hào)采集電路VII是由電壓霍爾傳感器H7、接線端子J11、電阻R107、電容C107構(gòu)成；所述霍爾傳感器H7有1管腳、5管腳、6管腳、7管腳、9管腳和10管腳；所述接線端子J11的兩個(gè)端子分別連接與霍爾傳感器H7有1管腳和霍爾傳感器H7的5管腳之間；所述電阻R107的一端與霍爾傳感器H7的9管腳連接，其另一端與電容C107的一端連接，同時(shí)連接數(shù)據(jù)處理電路單元的輸入端；所述電容C107的另一端接地；所述霍爾傳感器H7的10管腳連接15V電源；所述霍爾傳感器H7的6管腳置空；所述霍爾傳感器H7的7管腳接地。

所述電壓霍爾傳感器H7是型號(hào)為IHV001的霍爾傳感器。

所述數(shù)據(jù)處理電路是由單片機(jī)U1、電阻R28、電阻R1、電阻R5、電容C10、電容C1、電容C2、電容C3、晶振Y1、LED燈L2、接線端子J1構(gòu)成；其中，所述電容C10的一端與單片機(jī)U1連接，其另一端接地；所述電容C1和電容C2一端同時(shí)接地，而另一端則分別與晶振Y1的兩端相連；所述晶振Y1的兩端還分別與單片機(jī)U1連接；所述電阻R28的一端與單片機(jī)U1連接，其另一端連接接線端子J1；所述電容C3的一端連接接線端子J1；其另一端接地；所述電阻R1的一端連接接線端子J1；其另一端接電源VCC；所述接線端子J1還與電源VCC連接；所述電阻R5的一端與單片機(jī)U1連接，其另一端與LED燈L2的一端連接；所述LED燈L2的另一端接地；所述接線端子J1依編程線與實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)光伏組件運(yùn)行狀態(tài)的數(shù)據(jù)處理計(jì)算機(jī)的USB口連接。

所述單片機(jī)U1是PIC18F25K80單片機(jī)芯片，共28個(gè)引腳，從MCLR/RE3引腳起逆時(shí)針順序編號(hào)，依次記作1號(hào)引腳～28號(hào)引腳；所述接線端子J1是單片機(jī)編程接口且用于調(diào)試程序用的接線端子，有6個(gè)引腳，標(biāo)號(hào)記作1號(hào)接口～6號(hào)接口；所述單片機(jī)U1的2號(hào)引腳、3號(hào)引腳、4號(hào)引腳、5號(hào)引腳、7號(hào)引腳、21號(hào)引腳、22號(hào)引腳和25號(hào)引腳分別連接電壓信號(hào)采集電路I中電阻R101、電壓信號(hào)采集電路II中電阻R102、電壓信號(hào)采集電路III中電阻R103、電壓信號(hào)采集電路IV中電阻R104、電壓信號(hào)采集電路V中電阻R105、電壓信號(hào)采集電路VI中電阻R106、電壓信號(hào)采集電路VII中電阻R107、電流信號(hào)采集電路中電阻R108；所述單片機(jī)U1的6號(hào)引腳與電容C10的一端連接；所述單片機(jī)U1的8號(hào)引腳接地；所述單片機(jī)U1的9號(hào)引腳和10號(hào)引腳連接分別與晶振Y1的兩端連接；所述單片機(jī)1號(hào)引腳與電阻R28的一端連接；所述接線端子J1的1號(hào)接口與電阻R28的另一端連接；所述接線端子J1的1號(hào)接口與電容C3的一端連接；所述接線端子J1的1號(hào)接口與電阻R1的一端連接；所述接線端子J1的2號(hào)接口連接電源VCC；其3號(hào)接口接地，4號(hào)接口接單片機(jī)U1的28引腳，5號(hào)接口接單片機(jī)U1的27號(hào)引腳；所述單片機(jī)U1的26號(hào)引腳與電阻R5的一端連接；所述單片機(jī)U1的19號(hào)引腳接地；所述單片機(jī)U1有輸入輸出引腳，即2號(hào)～5號(hào)引腳、7號(hào)引腳、21號(hào)～28號(hào)引腳、11號(hào)～18號(hào)引腳，其中11號(hào)～18號(hào)引腳分別與撥碼開關(guān)單元手動(dòng)選擇開關(guān)連接。

所述晶振Y1晶振選擇16MHz，構(gòu)成單片機(jī)最小系統(tǒng)。

所示穩(wěn)壓電路單元是由電容C4、電容C5、電容CV2、電容CV3、二極管D1、二極管D2、接線端子J2、接線端子J4、電源芯片MC7805和電源芯片MC7815構(gòu)成；所述電容C4正極端連接電源VCC，負(fù)極端接地；所述電容C5正極端連接+15V電源，負(fù)極端接地；所述電容CV2正極端連接+24V直流電源，負(fù)極端接地；所述電容CV3正極端連接連接+24V直流電源，負(fù)極端接地；所述二極管D1的負(fù)極與電源芯片MC7805的電壓輸入口Vin端子連接，其正極端與接口端子J2連接；所述二極管D2的負(fù)極與電源芯片MC7815的電壓輸入口Vin端子連接，其正極端與接口端子J2連接；所述接線端子J2的端子還與地、單片機(jī)U1連接；所述接線端子J2的端子還有兩個(gè)置空的端子；所述接線端子J4的端子分別與接線端子J2的非置空端子連接；所述電源芯片MC7805電壓輸出口Vout輸出+5V電壓，其GND口接地；所述電源芯片MC7815的電壓輸出口Vout輸出+15V電壓，其GND口接地。

所述撥碼開關(guān)單元為8位手動(dòng)選擇開關(guān)，由8位獨(dú)立開關(guān)組成，每一位手動(dòng)選擇開關(guān)分別與單片機(jī)U1的8個(gè)I/O引腳相連，即連接單片機(jī)U1的11號(hào)～18號(hào)引腳。

所述數(shù)據(jù)傳輸電路包括通訊收發(fā)芯片U6、分壓電阻R2、分壓電阻R3、共模濾波電感L3、CAN總線濾波放大電路、瞬態(tài)抑制二極管Z1、瞬態(tài)抑制二極管Z2、保險(xiǎn)F1和保險(xiǎn)F2構(gòu)成；所述分壓電阻R2的兩端分別與通訊收發(fā)芯片U6和單片機(jī)U1連接；所述分壓電阻R3的兩端分別與通訊收發(fā)芯片U6和單片機(jī)U1連接；所述通訊收發(fā)芯片U6與共模濾波電感L3連接；所述CAN總線濾波放大電路的輸入端與共模濾波電感L3連接，其輸出端分別與瞬態(tài)抑制二極管Z1、瞬態(tài)抑制二極管Z2、保險(xiǎn)F1和保險(xiǎn)F2連接。

所述CAN總線濾波放大電路是由電容C6、電容C7、電容C8、電阻R10、電阻R11、電阻R12和電阻R13構(gòu)成；所述通訊收發(fā)芯片U6是型號(hào)為TJA1040的通訊芯片；所述TJA1040通訊芯片與單片機(jī)PIC18F25K80的通訊接口之間是CAN總線通訊方式連接；所述通訊收發(fā)芯片U6有8個(gè)管腳，分別記作1號(hào)管腳～8號(hào)管腳；所述分壓電阻R2的兩端分別與通訊收發(fā)芯片U6的1號(hào)管腳和單片機(jī)U1的23號(hào)引腳連接；所述分壓電阻R3的兩端分別與通訊收發(fā)芯片U6的4號(hào)管腳和單片機(jī)U1的24號(hào)引腳連接；所述通訊收發(fā)芯片U6的2號(hào)管腳接地，3號(hào)管腳接電源VCC，8號(hào)管腳接地；所述通訊收發(fā)芯片U6的6號(hào)引腳和7號(hào)引腳分別與共模濾波電感L3連接；所述電容C6的一端與共模濾波電感L3連接，其另一端接地；所述電容C7一端與共模濾波電感L3連接，其另一端接地；所述電阻R10一端與共模濾波電感L3連接，其另一端與電容C8的一端連接，電容C8另一端接地；所述R11一端與共模濾波電感L3連接，其另一端與電容C8的一端連接；所述R12的一端與共模濾波電感L3連接，其另一端與瞬態(tài)抑制二極管Z1的一端連接，瞬態(tài)抑制二極管Z1的另一端接地；所述R13的一端與共模濾波電感L3連接，其另一端與瞬態(tài)抑制二極管Z2的一端連接，瞬態(tài)抑制二極管Z2的另一端接地；所述保險(xiǎn)F1的一端與瞬態(tài)抑制二極管Z1連接，其另一端接接線端子J2；所述保險(xiǎn)F2的與瞬態(tài)抑制二極管Z2連接，其另一端接接線端子J2。

所述共模濾波電感L3有4個(gè)端子，分別記作1號(hào)端子～4號(hào)端子；所述共模濾波電感L3的1號(hào)端子、2號(hào)端子、3號(hào)端子、4號(hào)端子分別與通訊收發(fā)芯片U6的7號(hào)管腳、電容C6、電容C7、通訊收發(fā)芯片U6的6號(hào)管腳連接；所述共模濾波電感L3的2號(hào)端子和3號(hào)端子還分別與電阻R10和電阻R11連接；所述共模濾波電感L3的2號(hào)端子和3號(hào)端子還分別與電阻R12和電阻R13連接。

一種基于霍爾傳感器的太陽能光伏系統(tǒng)的檢測(cè)裝置的工作方法，其特征在于它包括以下步驟：

①將外部+24V直流電源通過穩(wěn)壓電路單元接入接線端子J2的一端，接線端子J2一端與電源芯片MC7805和MC7815相連，MC7805將24V電源轉(zhuǎn)化為+5V，MC7815將24V電源轉(zhuǎn)化為+15V；+5V直流電源用于為單片機(jī)和電流霍爾傳感器供電，+15V直流電源用于為電壓霍爾傳感器供電，電源部分為通用電路；

②由電壓信號(hào)采集電路單元中的電壓霍爾傳感器采集太陽能光伏陣列的每條支路的每塊太陽能電池板的電壓信號(hào)和支路兩端的電壓信號(hào)；由電流霍爾傳感器采集太陽能光伏陣列的每條支路的電流信號(hào)；電壓霍爾傳感器采集太陽能電池板的電壓后內(nèi)部產(chǎn)生霍爾效應(yīng)，得到0-5V的電壓信號(hào)；太陽能光伏陣列支路的輸出電流導(dǎo)線穿過電流霍爾傳感器的電流感應(yīng)孔，內(nèi)部產(chǎn)生霍爾效應(yīng)，得到0-2.5V的電壓信號(hào)，得到的兩個(gè)電壓信號(hào)流向數(shù)據(jù)處理電路中的單片機(jī)U1，在U1與每個(gè)霍爾傳感器之間放置有分壓電阻，起到分壓作用，防止出現(xiàn)過高的感應(yīng)電壓損壞單片機(jī)。

③數(shù)據(jù)處理電路單元中的單片機(jī)U1接收到霍爾傳感器輸出的電壓信號(hào)，單片機(jī)U1內(nèi)部A/D模塊對(duì)其進(jìn)行數(shù)模轉(zhuǎn)換，將模擬信號(hào)轉(zhuǎn)換成數(shù)字信號(hào)，并通過單片機(jī)U1的內(nèi)部程序按照如下公式進(jìn)行數(shù)據(jù)計(jì)算和相應(yīng)分析處理：

被測(cè)電壓＝((ad結(jié)果采樣)*基準(zhǔn))/AD位數(shù)，8位AD位數(shù)＝256

被測(cè)電流＝((ad結(jié)果采樣)*基準(zhǔn))/AD位數(shù)，8位AD位數(shù)＝256

上述算法得到的結(jié)果即電壓數(shù)據(jù)和電流數(shù)據(jù)，電壓數(shù)據(jù)和電流數(shù)據(jù)存儲(chǔ)至單片機(jī)U1的內(nèi)部寄存器，再由其內(nèi)部的ECAN模塊將檢測(cè)結(jié)果通過CAN總線技術(shù)輸出給CAN總線數(shù)據(jù)傳輸電路單元；單片機(jī)U1內(nèi)部的ECAN模塊引腳通過CAN總線數(shù)據(jù)傳輸電路單元中的分壓電阻R2、分壓電阻R3與通訊收發(fā)芯片U6相連；所述數(shù)據(jù)處理電路單元中的LED燈L2可分辨單片機(jī)的工作狀態(tài)，當(dāng)單片機(jī)處于工作狀態(tài)時(shí)指示燈L2會(huì)閃爍；所述接線端子J1依編程線與實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)光伏組件運(yùn)行狀態(tài)的數(shù)據(jù)處理計(jì)算機(jī)的USB接口連接，可以通過計(jì)算機(jī)實(shí)現(xiàn)對(duì)單片機(jī)U1的程序下載、編寫和運(yùn)行調(diào)試；

④通過撥碼開關(guān)設(shè)置每個(gè)基于霍爾傳感器的太陽能光伏發(fā)電檢測(cè)系統(tǒng)的站號(hào)，撥碼開關(guān)的每一位與單片機(jī)U1的I/O引腳相連，每一位有開/關(guān)兩種狀態(tài)，手動(dòng)向上撥即為開向單片機(jī)寫1，手動(dòng)向下?lián)芗礊殛P(guān)向單片機(jī)寫0，撥碼開關(guān)的輸出相當(dāng)于一個(gè)8位2進(jìn)制數(shù)，即0000 0000-1111 1111，手動(dòng)調(diào)節(jié)撥碼開關(guān)的8個(gè)開關(guān)觸點(diǎn)，生成一個(gè)8位2進(jìn)制數(shù)，即一個(gè)檢測(cè)系統(tǒng)的站號(hào)，每個(gè)單獨(dú)的電流檢測(cè)系統(tǒng)在CAN總線中相當(dāng)于一個(gè)節(jié)點(diǎn)，每個(gè)節(jié)點(diǎn)都有一個(gè)不同的站號(hào)，以此在總線系統(tǒng)里區(qū)分各個(gè)節(jié)點(diǎn)的身份；

⑤數(shù)據(jù)傳輸電路單元得到的電壓數(shù)據(jù)和電流數(shù)據(jù)經(jīng)過分壓電阻R2和分壓電阻R3流向通訊收發(fā)芯片U6，通訊收發(fā)芯片U6自帶CAN總線通訊協(xié)議，在接收到單片機(jī)U1傳輸?shù)碾妷簲?shù)據(jù)和電流數(shù)據(jù)后對(duì)其進(jìn)行通訊協(xié)議轉(zhuǎn)化，轉(zhuǎn)化后的電壓數(shù)據(jù)和電流數(shù)據(jù)信號(hào)流向共模濾波電感L3，濾除掉信號(hào)中的干擾成分，并經(jīng)過電阻R12和電阻R13的分壓保護(hù)，經(jīng)過瞬態(tài)抑制二極管Z1和瞬態(tài)抑制二極管Z2后流向保險(xiǎn)F1和保險(xiǎn)F2，最終通過接線端子J2和外部CAN總線相連，并通過CAN總線將測(cè)量得到的電壓數(shù)據(jù)和電流數(shù)據(jù)上傳至實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)光伏組件運(yùn)行狀態(tài)的數(shù)據(jù)處理計(jì)算機(jī)，完成整個(gè)檢測(cè)流程。

本發(fā)明工作原理：本發(fā)明是基于霍爾電壓傳感器和霍爾電流傳感器發(fā)明的電壓、電流檢測(cè)系統(tǒng)，霍爾傳感器是根據(jù)霍爾效應(yīng)制作的一種磁場(chǎng)傳感器?；魻栃?yīng)是磁電效應(yīng)的一種，這一現(xiàn)象是在研究金屬的導(dǎo)電機(jī)構(gòu)時(shí)發(fā)現(xiàn)的。后來發(fā)現(xiàn)半導(dǎo)體、導(dǎo)電流體等也有這種效應(yīng)，而半導(dǎo)體的霍爾效應(yīng)比金屬強(qiáng)得多，利用這現(xiàn)象制成的各種霍爾元件，廣泛地應(yīng)用于工業(yè)自動(dòng)化技術(shù)、檢測(cè)技術(shù)及信息處理等方面。

霍爾傳感器進(jìn)行電壓檢測(cè)在使用中與其他現(xiàn)有方法相比具有以下優(yōu)點(diǎn)：1、霍爾傳感器可以測(cè)量任意波形的電流和電壓，如：直流、交流、脈沖波形等，甚至對(duì)瞬態(tài)峰值的測(cè)量。副邊電流忠實(shí)地反應(yīng)原邊電流的波形。而普通互感器則是無法與其比擬的，它一般只適用于測(cè)量50Hz正弦波；2、原邊電路與副邊電路之間有良好的電氣隔離，隔離電壓可達(dá)9600Vrms；3、精度高：在工作溫度區(qū)內(nèi)精度優(yōu)于1％，該精度適合于任何波形的測(cè)量；4、線性度好：優(yōu)于0.1％；5、寬帶寬：高帶寬的電流傳感器上升時(shí)間可小于1μs；但是，6400Vrms的高壓電壓傳感器上升時(shí)間約500uS，帶寬約700Hz；6、測(cè)量范圍：霍爾傳感器為系列產(chǎn)品，電流測(cè)量可達(dá)50KA，電壓測(cè)量可達(dá)6400V。

而CAN是ControlIerAreaNetwork的縮寫，即“局域網(wǎng)控制器”的意思,可以歸屬于工業(yè)現(xiàn)場(chǎng)總線的范疇，CAN總線以廣播的方式從一個(gè)節(jié)點(diǎn)向另一個(gè)節(jié)點(diǎn)發(fā)送數(shù)據(jù)，當(dāng)一個(gè)節(jié)點(diǎn)發(fā)送數(shù)據(jù)時(shí)，該節(jié)點(diǎn)的CPU把將要發(fā)送的數(shù)據(jù)和標(biāo)識(shí)符發(fā)送給本節(jié)點(diǎn)的CAN芯片，并使其進(jìn)入準(zhǔn)備狀態(tài)；一旦該CAN芯片收到總線分配，就變?yōu)榘l(fā)送報(bào)文狀態(tài)，該CAN芯片將要發(fā)送的數(shù)據(jù)組成規(guī)定的報(bào)文格式發(fā)出。此時(shí)，網(wǎng)絡(luò)中其他的節(jié)點(diǎn)都處于接收狀態(tài)，所有節(jié)點(diǎn)都要先對(duì)其進(jìn)行接收，通過檢測(cè)來判斷該報(bào)文是否是發(fā)給自己的。

CAN總線在數(shù)據(jù)通信方面具有高可靠性、實(shí)時(shí)性和靈活性，其應(yīng)用領(lǐng)域廣泛。在本發(fā)明中之所以選擇CAN總線傳輸方式是因?yàn)榭紤]到CAN總線在實(shí)際應(yīng)用中具有以下特點(diǎn)：(1)多主機(jī)方式工作：網(wǎng)絡(luò)上任意節(jié)點(diǎn)可在任意時(shí)刻向其他節(jié)點(diǎn)發(fā)送數(shù)據(jù)，通信方式靈活；(2)網(wǎng)絡(luò)上每個(gè)節(jié)點(diǎn)都有不同的優(yōu)先級(jí)，可以滿足實(shí)時(shí)性的要求；(3)采用非破壞性仲裁總線結(jié)構(gòu)，當(dāng)兩個(gè)節(jié)點(diǎn)同時(shí)向網(wǎng)絡(luò)上傳送信息時(shí)，優(yōu)先級(jí)高的優(yōu)先傳送；(4)傳送方式有點(diǎn)對(duì)點(diǎn)、點(diǎn)對(duì)多點(diǎn)、點(diǎn)對(duì)全局廣播三種；(5)通信距離可達(dá)6km；通信速率可達(dá)1MB/s；節(jié)點(diǎn)數(shù)可達(dá)110個(gè)；(6)采用的是短幀結(jié)構(gòu)，每幀有8個(gè)有效字節(jié)；(7)具有可靠的檢錯(cuò)機(jī)制，使得數(shù)據(jù)的出錯(cuò)率極低；(8)當(dāng)發(fā)送的信息遭到破壞后，可自動(dòng)重發(fā)；(9)節(jié)點(diǎn)在嚴(yán)重錯(cuò)誤時(shí)，會(huì)自動(dòng)切斷與總線聯(lián)系，以免影響總線上其他操作。

本發(fā)明的優(yōu)越性：1、霍爾電壓測(cè)量精度高，在工作溫度區(qū)內(nèi)精度優(yōu)于1％，該精度適合于任何波形的測(cè)量；2、霍爾電壓測(cè)量范圍大，電壓測(cè)量可達(dá)6400V，解決了差模測(cè)量法測(cè)量范圍小的問題；3、本發(fā)明系統(tǒng)測(cè)量電壓響應(yīng)速度快；4、霍爾電壓、電流測(cè)量方法線性度好，優(yōu)于0.1％；5、霍爾電壓測(cè)量法和霍爾電流測(cè)量法基于霍爾效應(yīng)對(duì)電壓、電流進(jìn)行測(cè)量，不受外界環(huán)境因素影響，保證測(cè)量精度不會(huì)發(fā)生變化；6、原邊電路與副邊電路之間有良好的電氣隔離，隔離電壓可達(dá)9600Vrms，并且可以測(cè)量任意波形的電流，甚至對(duì)瞬態(tài)峰值的測(cè)量，副邊電流忠實(shí)地反應(yīng)原邊電流的波形，不會(huì)影響被測(cè)電流的波形；7、光伏組件的故障檢測(cè)，針對(duì)串聯(lián)連接的光伏發(fā)電系統(tǒng)，通過對(duì)單塊太陽能電池板輸出電壓、整組太陽能電池板輸出電壓以及整組太陽能電池板輸出電流的集中分析，光伏組件的工作情況便可實(shí)時(shí)上傳至上位機(jī)，實(shí)時(shí)監(jiān)控光伏系統(tǒng)中各個(gè)組件的工作狀態(tài)，可在第一時(shí)間發(fā)現(xiàn)故障點(diǎn)的具體位置，并發(fā)出警報(bào)，工作人員可以及時(shí)維護(hù)，使光伏發(fā)電系統(tǒng)工作效率得以保證。

(四)附圖說明：

圖1為本發(fā)明所涉一種基于霍爾傳感器的太陽能光伏系統(tǒng)的檢測(cè)裝置的整體結(jié)構(gòu)框圖。

圖2為本發(fā)明所涉一種基于霍爾傳感器的太陽能光伏系統(tǒng)的檢測(cè)裝置的整體電路結(jié)構(gòu)示意圖。

圖3為本發(fā)明所涉一種基于霍爾傳感器的太陽能光伏系統(tǒng)的檢測(cè)裝置中信號(hào)采集電路單元的電路結(jié)構(gòu)示意圖。

圖4為本發(fā)明所涉一種基于霍爾傳感器的太陽能光伏系統(tǒng)的檢測(cè)裝置中數(shù)據(jù)處理電路單元的電路結(jié)構(gòu)示意圖。

圖5為本發(fā)明所涉一種基于霍爾傳感器的太陽能光伏系統(tǒng)的檢測(cè)裝置中CAN總線數(shù)據(jù)傳輸電路單元的電路結(jié)構(gòu)示意圖。

圖6為本發(fā)明所涉一種基于霍爾傳感器的太陽能光伏系統(tǒng)的檢測(cè)裝置中CAN總線濾波放大電路示意圖

(五)具體實(shí)施方式：

實(shí)施例：一種基于霍爾傳感器的太陽能光伏系統(tǒng)的檢測(cè)裝置(見圖1、圖2)，包括實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)光伏組件運(yùn)行狀態(tài)的數(shù)據(jù)處理計(jì)算機(jī)，其特征在于它包括穩(wěn)壓電路單元、信號(hào)采集電路單元、數(shù)據(jù)處理電路單元、撥碼開關(guān)單元和CAN總線數(shù)據(jù)傳輸電路單元；其中所述信號(hào)采集電路單元是由電壓信號(hào)采集電路模塊和電流信號(hào)采集電路模塊構(gòu)成；所述電壓信號(hào)采集電路模塊和電流信號(hào)采集電路模塊的輸入端分別采集太陽能電池板的電壓信號(hào)和電流信號(hào)，其輸出端與數(shù)據(jù)處理電路單元的輸入端連接；所述CAN總線數(shù)據(jù)傳輸電路單元的輸入端連接數(shù)據(jù)處理電路單元的輸出端，其輸出端通過CAN總線與實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)光伏組件運(yùn)行狀態(tài)的數(shù)據(jù)處理計(jì)算機(jī)連接；所述穩(wěn)壓電路單元為信號(hào)采集電路單元、數(shù)據(jù)處理電路單元和CAN總線數(shù)據(jù)傳輸電路單元提供穩(wěn)定電源；所述撥碼開關(guān)單元與數(shù)據(jù)處理電路單元的輸入端連接。

所述信號(hào)采集電路單元至少為1個(gè)，與太陽能光伏系統(tǒng)中太陽能光伏陣列的個(gè)數(shù)對(duì)應(yīng)；所述太陽能光伏陣列是N*M維，其中，N是相互串聯(lián)的太陽能電池板的數(shù)量，M是并列支路的個(gè)數(shù)；則信號(hào)采集電路單元的個(gè)數(shù)即為M個(gè)；所述每個(gè)信號(hào)采集電路單元中的電壓信號(hào)采集電路模塊由X個(gè)電壓信號(hào)采集電路構(gòu)成；所述每個(gè)信號(hào)采集電路單元中的電流信號(hào)采集電路模塊由1個(gè)電流信號(hào)采集電路構(gòu)成；所述X為大于等于1的正整數(shù)；X的取值與相互串聯(lián)的太陽能電池板的數(shù)量N相對(duì)應(yīng)；當(dāng)N＝1時(shí)，X＝1；若N>1時(shí)，則X＝N+1；所述N*M維太陽能光伏陣列一共包括N*M+M個(gè)電壓信號(hào)采集電路和M+1個(gè)電流信號(hào)采集電路。

所述電壓信號(hào)采集電路(見圖3)是由電壓霍爾傳感器、電阻R、電容C和接線端子J構(gòu)成；其中所述電壓霍爾傳感器有1管腳、3管腳、4管腳、5管腳、6管腳和8管腳；所述接線端子J的兩個(gè)端子分別連接與霍爾傳感器1管腳和霍爾傳感器8管腳之間；所述電阻R的一端與霍爾傳感器6管腳連接，其另一端與電容C的一端連接，同時(shí)連接數(shù)據(jù)處理電路單元的輸入端；所述電容C的另一端接地；所述霍爾傳感器3管腳連接15V電源；所述霍爾傳感器4管腳置空；所述霍爾傳感器5管腳接地；

所述電流信號(hào)采集電路(見圖3)是由電流霍爾傳感器、電阻R、電容C構(gòu)成；其中所述霍爾傳感器有1管腳、2管腳、3管腳、4管腳；所述電阻R的一端與霍爾傳感器4管腳連接，其另一端與電容C的一端連接，同時(shí)連接數(shù)據(jù)處理電路單元的輸入端；所述電容C的另一端接地；所述霍爾傳感器3管腳連接5V電源；所述霍爾傳感器2管腳置空；所述霍爾傳感器1管腳接地。

所述太陽能光伏陣列是6*4維，即6個(gè)太陽能電池板相互串聯(lián)成一支路，一共4條支路，即N＝6，M＝4，X＝7，則信號(hào)采集電路單元的個(gè)數(shù)即為4個(gè)，對(duì)應(yīng)太陽能光伏陣列的4條支路；所述每個(gè)信號(hào)采集電路單元(見圖3)中的電壓信號(hào)采集電路模塊是由7個(gè)電壓信號(hào)采集電路構(gòu)成；所述每個(gè)信號(hào)采集電路單元中的電流信號(hào)采集電路模塊由1個(gè)電流信號(hào)采集電路構(gòu)成；7個(gè)電壓信號(hào)采集電路分別記為電壓信號(hào)采集電路I、電壓信號(hào)采集電路II、電壓信號(hào)采集電路III、電壓信號(hào)采集電路IV、電壓信號(hào)采集電路V、電壓信號(hào)采集電路VI和電壓信號(hào)采集電路VII；其中，所述電流信號(hào)采集電路采集所在支路總的電流信號(hào)；所述電壓信號(hào)采集電路I、電壓信號(hào)采集電路II、電壓信號(hào)采集電路III、電壓信號(hào)采集電路IV、電壓信號(hào)采集電路V、電壓信號(hào)采集電路VI分別采集6塊太陽能光伏電池板的電壓信號(hào)；所述電壓信號(hào)采集電路VII則采集所在支路兩端總的電壓信號(hào)。

所述電流信號(hào)采集電路(見圖3)是由電流霍爾傳感器H8、電阻R108、電容C108構(gòu)成；所述電阻R108的一端與霍爾傳感器H8的4管腳連接，其另一端與電容C108的一端連接，同時(shí)連接數(shù)據(jù)處理電路單元的輸入端；所述電容C108的另一端接地；所述霍爾傳感器H8的3管腳連接5V電源；所述霍爾傳感器H8的2管腳置空；所述霍爾傳感器H8的1管腳接地；

所述電流霍爾傳感器H8是型號(hào)為NHA-01的電流霍爾傳感器。

所述電壓信號(hào)采集電路I(見圖3)是由電壓霍爾傳感器H1、接線端子J5、電阻R101、電容C101構(gòu)成；所述接線端子J5的兩個(gè)端子分別連接與霍爾傳感器H1有1管腳和霍爾傳感器H1的8管腳之間；所述電阻R101的一端與霍爾傳感器H1的6管腳連接，其另一端與電容C101的一端連接，同時(shí)連接數(shù)據(jù)處理電路單元的輸入端；所述電容C101的另一端接地；所述霍爾傳感器H1的3管腳連接15V電源；所述霍爾傳感器H1的4管腳置空；所述霍爾傳感器H1的5管腳接地；

所述電壓信號(hào)采集電路II(見圖3)是由電壓霍爾傳感器H2、接線端子J6、電阻R102、電容C102構(gòu)成；所述接線端子J6的兩個(gè)端子分別連接與霍爾傳感器H2有1管腳和霍爾傳感器H2的8管腳之間；所述電阻R102的一端與霍爾傳感器H2的6管腳連接，其另一端與電容C102的一端連接，同時(shí)連接數(shù)據(jù)處理電路單元的輸入端；所述電容C102的另一端接地；所述霍爾傳感器H2的3管腳連接15V電源；所述霍爾傳感器H2的4管腳置空；所述霍爾傳感器H2的5管腳接地；

所述電壓信號(hào)采集電路III(見圖3)是由電壓霍爾傳感器H3、接線端子J7、電阻R103、電容C103構(gòu)成；所述接線端子J7的兩個(gè)端子分別連接與霍爾傳感器H3有1管腳和霍爾傳感器H3的8管腳之間；所述電阻R103的一端與霍爾傳感器H3的6管腳連接，其另一端與電容C103的一端連接，同時(shí)連接數(shù)據(jù)處理電路單元的輸入端；所述電容C103的另一端接地；所述霍爾傳感器H3的3管腳連接15V電源；所述霍爾傳感器H3的4管腳置空；所述霍爾傳感器H3的5管腳接地；

所述電壓信號(hào)采集電路IV(見圖3)是由電壓霍爾傳感器H4、接線端子J8、電阻R104、電容C104構(gòu)成；所述接線端子J8的兩個(gè)端子分別連接與霍爾傳感器H4有1管腳和霍爾傳感器H4的8管腳之間；所述電阻R104的一端與霍爾傳感器H4的6管腳連接，其另一端與電容C104的一端連接，同時(shí)連接數(shù)據(jù)處理電路單元的輸入端；所述電容C104的另一端接地；所述霍爾傳感器H4的3管腳連接15V電源；所述霍爾傳感器H4的4管腳置空；所述霍爾傳感器H4的5管腳接地；

所述電壓信號(hào)采集電路V(見圖3)是由電壓霍爾傳感器H5、接線端子J9、電阻R105、電容C105構(gòu)成；所述接線端子J9的兩個(gè)端子分別連接與霍爾傳感器H5有1管腳和霍爾傳感器H5的8管腳之間；所述電阻R105的一端與霍爾傳感器H5的6管腳連接，其另一端與電容C105的一端連接，同時(shí)連接數(shù)據(jù)處理電路單元的輸入端；所述電容C105的另一端接地；所述霍爾傳感器H5的3管腳連接15V電源；所述霍爾傳感器H5的4管腳置空；所述霍爾傳感器H5的5管腳接地；

所述電壓信號(hào)采集電路VI(見圖3)是由電壓霍爾傳感器H6、接線端子J10、電阻R106、電容C106構(gòu)成；所述接線端子J10的兩個(gè)端子分別連接與霍爾傳感器H6有1管腳和霍爾傳感器H6的8管腳之間；所述電阻R106的一端與霍爾傳感器H6的6管腳連接，其另一端與電容C106的一端連接，同時(shí)連接數(shù)據(jù)處理電路單元的輸入端；所述電容C106的另一端接地；所述霍爾傳感器H6的3管腳連接15V電源；所述霍爾傳感器H6的4管腳置空；所述霍爾傳感器H6的5管腳接地。

所述電壓霍爾傳感器H1、電壓霍爾傳感器H2、電壓霍爾傳感器H3、電壓霍爾傳感器H4、電壓霍爾傳感器H5、電壓霍爾傳感器H6是型號(hào)為NHS01的電壓霍爾傳感器。

所述電壓信號(hào)采集電路VII(見圖3)是由電壓霍爾傳感器H7、接線端子J11、電阻R107、電容C107構(gòu)成；所述霍爾傳感器H7有1管腳、5管腳、6管腳、7管腳、9管腳和10管腳；所述接線端子J11的兩個(gè)端子分別連接與霍爾傳感器H7有1管腳和霍爾傳感器H7的5管腳之間；所述電阻R107的一端與霍爾傳感器H7的9管腳連接，其另一端與電容C107的一端連接，同時(shí)連接數(shù)據(jù)處理電路單元的輸入端；所述電容C107的另一端接地；所述霍爾傳感器H7的10管腳連接15V電源；所述霍爾傳感器H7的6管腳置空；所述霍爾傳感器H7的7管腳接地。

所述電壓霍爾傳感器H7是型號(hào)為IHV001的霍爾傳感器。

所述數(shù)據(jù)處理電路(見圖4)是由單片機(jī)U1、電阻R28、電阻R1、電阻R5、電容C10、電容C1、電容C2、電容C3、晶振Y1、LED燈L2、接線端子J1構(gòu)成；其中，所述電容C10的一端與單片機(jī)U1連接，其另一端接地；所述電容C1和電容C2一端同時(shí)接地，而另一端則分別與晶振Y1的兩端相連；所述晶振Y1的兩端還分別與單片機(jī)U1連接；所述電阻R28的一端與單片機(jī)U1連接，其另一端連接接線端子J1；所述電容C3的一端連接接線端子J1；其另一端接地；所述電阻R1的一端連接接線端子J1；其另一端接電源VCC；所述接線端子J1還與電源VCC連接；所述電阻R5的一端與單片機(jī)U1連接，其另一端與LED燈L2的一端連接；所述LED燈L2的另一端接地；所述接線端子J1依編程線與實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)光伏組件運(yùn)行狀態(tài)的數(shù)據(jù)處理計(jì)算機(jī)的USB口連接。

所述單片機(jī)U1(見圖4)是PIC18F25K80單片機(jī)芯片，共28個(gè)引腳，從MCLR/RE3引腳起逆時(shí)針順序編號(hào)，依次記作1號(hào)引腳～28號(hào)引腳；所述接線端子J1是單片機(jī)編程接口且用于調(diào)試程序用的接線端子，有6個(gè)引腳，標(biāo)號(hào)記作1號(hào)接口～6號(hào)接口；所述單片機(jī)U1的2號(hào)引腳、3號(hào)引腳、4號(hào)引腳、5號(hào)引腳、7號(hào)引腳、21號(hào)引腳、22號(hào)引腳和25號(hào)引腳分別連接電壓信號(hào)采集電路I中電阻R101、電壓信號(hào)采集電路II中電阻R102、電壓信號(hào)采集電路III中電阻R103、電壓信號(hào)采集電路IV中電阻R104、電壓信號(hào)采集電路V中電阻R105、電壓信號(hào)采集電路VI中電阻R106、電壓信號(hào)采集電路VII中電阻R107、電流信號(hào)采集電路中電阻R108；所述單片機(jī)U1的6號(hào)引腳與電容C10的一端連接；所述單片機(jī)U1的8號(hào)引腳接地；所述單片機(jī)U1的9號(hào)引腳和10號(hào)引腳連接分別與晶振Y1的兩端連接；所述單片機(jī)1號(hào)引腳與電阻R28的一端連接；所述接線端子J1的1號(hào)接口與電阻R28的另一端連接；所述接線端子J1的1號(hào)接口與電容C3的一端連接；所述接線端子J1的1號(hào)接口與電阻R1的一端連接；所述接線端子J1的2號(hào)接口連接電源VCC；其3號(hào)接口接地，4號(hào)接口接單片機(jī)U1的28引腳，5號(hào)接口接單片機(jī)U1的27號(hào)引腳；所述單片機(jī)U1的26號(hào)引腳與電阻R5的一端連接；所述單片機(jī)U1的19號(hào)引腳接地；所述單片機(jī)U1有輸入輸出引腳，即2號(hào)～5號(hào)引腳、7號(hào)引腳、21號(hào)～28號(hào)引腳、11號(hào)～18號(hào)引腳，其中11號(hào)～18號(hào)引腳分別與撥碼開關(guān)單元手動(dòng)選擇開關(guān)連接。

所述晶振Y1晶振選擇16MHz，構(gòu)成單片機(jī)最小系統(tǒng)。

所示穩(wěn)壓電路單元(見圖2)是由電容C4、電容C5、電容CV2、電容CV3、二極管D1、二極管D2、接線端子J2、接線端子J4、電源芯片MC7805和電源芯片MC7815構(gòu)成；所述電容C4正極端連接電源VCC，負(fù)極端接地；所述電容C5正極端連接+15V電源，負(fù)極端接地；所述電容CV2正極端連接+24V直流電源，負(fù)極端接地；所述電容CV3正極端連接連接+24V直流電源，負(fù)極端接地；所述二極管D1的負(fù)極與電源芯片MC7805的電壓輸入口Vin端子連接，其正極端與接口端子J2連接；所述二極管D2的負(fù)極與電源芯片MC7815的電壓輸入口Vin端子連接，其正極端與接口端子J2連接；所述接線端子J2的端子還與地、單片機(jī)U1連接；所述接線端子J2的端子還有兩個(gè)置空的端子；所述接線端子J4的端子分別與接線端子J2的非置空端子連接；所述電源芯片MC7805電壓輸出口Vout輸出+5V電壓，其GND口接地；所述電源芯片MC7815的電壓輸出口Vout輸出+15V電壓，其GND口接地。

所述撥碼開關(guān)單元(見圖2)為8位手動(dòng)選擇開關(guān)，由8位獨(dú)立開關(guān)組成，每一位手動(dòng)選擇開關(guān)分別與單片機(jī)U1的8個(gè)I/O引腳相連，即連接單片機(jī)U1的11號(hào)～18號(hào)引腳。

所述數(shù)據(jù)傳輸電路(見圖5)包括通訊收發(fā)芯片U6、分壓電阻R2、分壓電阻R3、共模濾波電感L3、CAN總線濾波放大電路、瞬態(tài)抑制二極管Z1、瞬態(tài)抑制二極管Z2、保險(xiǎn)F1和保險(xiǎn)F2構(gòu)成；所述分壓電阻R2的兩端分別與通訊收發(fā)芯片U6和單片機(jī)U1連接；所述分壓電阻R3的兩端分別與通訊收發(fā)芯片U6和單片機(jī)U1連接；所述通訊收發(fā)芯片U6與共模濾波電感L3連接；所述CAN總線濾波放大電路的輸入端與共模濾波電感L3連接，其輸出端分別與瞬態(tài)抑制二極管Z1、瞬態(tài)抑制二極管Z2、保險(xiǎn)F1和保險(xiǎn)F2連接。

所述CAN總線濾波放大電路是由電容C6、電容C7、電容C8、電阻R10、電阻R11、電阻R12和電阻R13構(gòu)成(見圖5、圖6)；所述通訊收發(fā)芯片U6是型號(hào)為TJA1040的通訊芯片(見圖5)；所述TJA1040通訊芯片與單片機(jī)PIC18F25K80的通訊接口之間是CAN總線通訊方式連接；所述通訊收發(fā)芯片U6有8個(gè)管腳，分別記作1號(hào)管腳～8號(hào)管腳；所述分壓電阻R2的兩端分別與通訊收發(fā)芯片U6的1號(hào)管腳和單片機(jī)U1的23號(hào)引腳連接；所述分壓電阻R3的兩端分別與通訊收發(fā)芯片U6的4號(hào)管腳和單片機(jī)U1的24號(hào)引腳連接；所述通訊收發(fā)芯片U6的2號(hào)管腳接地，3號(hào)管腳接電源VCC，8號(hào)管腳接地；所述通訊收發(fā)芯片U6的6號(hào)引腳和7號(hào)引腳分別與共模濾波電感L3連接；所述電容C6的一端與共模濾波電感L3連接，其另一端接地；所述電容C7一端與共模濾波電感L3連接，其另一端接地；所述電阻R10一端與共模濾波電感L3連接，其另一端與電容C8的一端連接，電容C8另一端接地；所述R11一端與共模濾波電感L3連接，其另一端與電容C8的一端連接；所述R12的一端與共模濾波電感L3連接，其另一端與瞬態(tài)抑制二極管Z1的一端連接，瞬態(tài)抑制二極管Z1的另一端接地；所述R13的一端與共模濾波電感L3連接，其另一端與瞬態(tài)抑制二極管Z2的一端連接，瞬態(tài)抑制二極管Z2的另一端接地；所述保險(xiǎn)F1的一端與瞬態(tài)抑制二極管Z1連接，其另一端接接線端子J2；所述保險(xiǎn)F2的與瞬態(tài)抑制二極管Z2連接，其另一端接接線端子J2(見圖2)。

所述共模濾波電感L3有4個(gè)端子，分別記作1號(hào)端子～4號(hào)端子；所述共模濾波電感L3的1號(hào)端子、2號(hào)端子、3號(hào)端子、4號(hào)端子分別與通訊收發(fā)芯片U6的7號(hào)管腳、電容C6、電容C7、通訊收發(fā)芯片U6的6號(hào)管腳連接；所述共模濾波電感L3的2號(hào)端子和3號(hào)端子還分別與電阻R10和電阻R11連接；所述共模濾波電感L3的2號(hào)端子和3號(hào)端子還分別與電阻R12和電阻R13連接(見圖5)。

一種基于霍爾傳感器的太陽能光伏系統(tǒng)的檢測(cè)裝置的工作方法，其特征在于它包括以下步驟：

①將外部+24V直流電源通過穩(wěn)壓電路單元接入接線端子J2的一端，接線端子J2一端與電源芯片MC7805和MC7815相連，MC7805將24V電源轉(zhuǎn)化為+5V，MC7815將24V電源轉(zhuǎn)化為+15V；+5V直流電源用于為單片機(jī)和電流霍爾傳感器供電，+15V直流電源用于為電壓霍爾傳感器供電，電源部分為通用電路；

②由電壓信號(hào)采集電路單元中的電壓霍爾傳感器采集太陽能光伏陣列的每條支路的每塊太陽能電池板的電壓信號(hào)和支路兩端的電壓信號(hào)；由電流霍爾傳感器采集太陽能光伏陣列的每條支路的電流信號(hào)；電壓霍爾傳感器采集太陽能電池板的電壓后內(nèi)部產(chǎn)生霍爾效應(yīng)，得到0-5V的電壓信號(hào)；太陽能光伏陣列支路的輸出電流導(dǎo)線穿過電流霍爾傳感器的電流感應(yīng)孔，內(nèi)部產(chǎn)生霍爾效應(yīng)，得到0-2.5V的電壓信號(hào)，得到的兩個(gè)電壓信號(hào)流向數(shù)據(jù)處理電路中的單片機(jī)U1(見圖4)，在U1與每個(gè)霍爾傳感器之間放置有分壓電阻(見圖3)，起到分壓作用，防止出現(xiàn)過高的感應(yīng)電壓損壞單片機(jī)。

③數(shù)據(jù)處理電路單元中的單片機(jī)U1接收到霍爾傳感器輸出的電壓信號(hào)，單片機(jī)U1內(nèi)部A/D模塊對(duì)其進(jìn)行數(shù)模轉(zhuǎn)換，將模擬信號(hào)轉(zhuǎn)換成數(shù)字信號(hào)，并通過單片機(jī)U1的內(nèi)部程序按照如下公式進(jìn)行數(shù)據(jù)計(jì)算和相應(yīng)分析處理：

被測(cè)電壓＝((ad結(jié)果采樣)*基準(zhǔn))/AD位數(shù)，8位AD位數(shù)＝256

被測(cè)電流＝((ad結(jié)果采樣)*基準(zhǔn))/AD位數(shù)，8位AD位數(shù)＝256

上述算法得到的結(jié)果即電壓數(shù)據(jù)和電流數(shù)據(jù)，電壓數(shù)據(jù)和電流數(shù)據(jù)存儲(chǔ)至單片機(jī)U1的內(nèi)部寄存器，再由其內(nèi)部的ECAN模塊將檢測(cè)結(jié)果通過CAN總線技術(shù)輸出給CAN總線數(shù)據(jù)傳輸電路單元；單片機(jī)U1內(nèi)部的ECAN模塊引腳通過CAN總線數(shù)據(jù)傳輸電路單元中的分壓電阻R2、分壓電阻R3與通訊收發(fā)芯片U6相連(見圖5)；所述數(shù)據(jù)處理電路單元中的LED燈L2可分辨單片機(jī)的工作狀態(tài)，當(dāng)單片機(jī)處于工作狀態(tài)時(shí)指示燈L2會(huì)閃爍；所述接線端子J1依編程線與實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)光伏組件運(yùn)行狀態(tài)的數(shù)據(jù)處理計(jì)算機(jī)的USB接口連接，可以通過計(jì)算機(jī)實(shí)現(xiàn)對(duì)單片機(jī)U1的程序下載、編寫和運(yùn)行調(diào)試；

④通過撥碼開關(guān)設(shè)置每個(gè)基于霍爾傳感器的太陽能光伏發(fā)電檢測(cè)系統(tǒng)的站號(hào)，撥碼開關(guān)的每一位與單片機(jī)U1的I/O引腳相連，每一位有開/關(guān)兩種狀態(tài)，手動(dòng)向上撥即為開向單片機(jī)寫1，手動(dòng)向下?lián)芗礊殛P(guān)向單片機(jī)寫0，撥碼開關(guān)的輸出相當(dāng)于一個(gè)8位2進(jìn)制數(shù)，即0000 0000-1111 1111，手動(dòng)調(diào)節(jié)撥碼開關(guān)的8個(gè)開關(guān)觸點(diǎn)，生成一個(gè)8位2進(jìn)制數(shù)，即一個(gè)檢測(cè)系統(tǒng)的站號(hào)，每個(gè)單獨(dú)的電流檢測(cè)系統(tǒng)在CAN總線中相當(dāng)于一個(gè)節(jié)點(diǎn)，每個(gè)節(jié)點(diǎn)都有一個(gè)不同的站號(hào)，以此在總線系統(tǒng)里區(qū)分各個(gè)節(jié)點(diǎn)的身份；

⑤數(shù)據(jù)傳輸電路單元(見圖4、圖5)得到的電壓數(shù)據(jù)和電流數(shù)據(jù)經(jīng)過分壓電阻R2和分壓電阻R3流向通訊收發(fā)芯片U6，通訊收發(fā)芯片U6自帶CAN總線通訊協(xié)議，在接收到單片機(jī)U1傳輸?shù)碾妷簲?shù)據(jù)和電流數(shù)據(jù)后對(duì)其進(jìn)行通訊協(xié)議轉(zhuǎn)化，轉(zhuǎn)化后的電壓數(shù)據(jù)和電流數(shù)據(jù)信號(hào)流向共模濾波電感L3，濾除掉信號(hào)中的干擾成分，并經(jīng)過電阻R12和電阻R13的分壓保護(hù)，經(jīng)過瞬態(tài)抑制二極管Z1和瞬態(tài)抑制二極管Z2后流向保險(xiǎn)F1和保險(xiǎn)F2，最終通過接線端子J2和外部CAN總線相連，并通過CAN總線將測(cè)量得到的電壓數(shù)據(jù)和電流數(shù)據(jù)上傳至實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)光伏組件運(yùn)行狀態(tài)的數(shù)據(jù)處理計(jì)算機(jī)，完成整個(gè)檢測(cè)流程。

本發(fā)明以一個(gè)實(shí)際太陽能光伏系統(tǒng)為例，該太陽能光伏系統(tǒng)是由6*4維光伏陣列構(gòu)成，共有相互并列的4條支路，每條支路由6個(gè)太陽能電池板相互串聯(lián)構(gòu)成一組。每一個(gè)太陽能電池板有一個(gè)電壓采集電路對(duì)兩端電壓信號(hào)進(jìn)行采集，沒條支路還需要一個(gè)電壓采集電路對(duì)該支路兩端電壓信號(hào)進(jìn)行采集；對(duì)于電流信號(hào)，則需要對(duì)每條支路的電流進(jìn)行采集，同時(shí)對(duì)4條支路的匯合總電流進(jìn)行采集；即改系統(tǒng)中共用到28個(gè)電壓采集電路和5個(gè)電流采集電路。

每塊太陽能電池板額定輸出電壓為50伏，串聯(lián)后每組額定輸出電壓為300伏。本檢測(cè)系統(tǒng)檢測(cè)單塊太陽能板的輸出電壓、整組太陽能板的輸出電壓以及整組太陽能板的輸出電流，通過單片機(jī)對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行分析處理得知每個(gè)光伏組件的運(yùn)行狀態(tài)，并對(duì)每塊太陽能板進(jìn)行編號(hào)，通過CAN總線將數(shù)據(jù)結(jié)果上傳至上位機(jī)，可以清楚地了解光伏系統(tǒng)中的故障位置。

本發(fā)明電路原理圖如圖2所示，電路有三個(gè)主要部分組成：

1、信號(hào)采集電路單元

信號(hào)采集電路單元(如圖3)由8個(gè)霍爾傳感器組成，(圖3中H1-H7為電壓霍爾傳感器，H8為電流霍爾傳感器)。其中電壓霍爾傳感器H1、電壓霍爾傳感器H2、電壓霍爾傳感器H3、電壓霍爾傳感器H4、電壓霍爾傳感器H5、電壓霍爾傳感器H6檢測(cè)單塊太陽能電池板電壓，電壓霍爾傳感器H7檢測(cè)串聯(lián)后的支路兩端總電壓，電流霍爾傳感器H8檢測(cè)串聯(lián)后的太陽能電池板支路的總電流；電壓霍爾傳感器(H1-H7)信號(hào)輸入端連接有接線端子J，接線端子J直接和太陽能電池板相連，霍爾傳感器H(H1-H7)額定輸出0-5伏直流電壓；電流霍爾傳感器H8帶有電流感應(yīng)孔，將太陽能電池板輸出電流導(dǎo)線穿過電流霍爾傳感器H8電流感應(yīng)孔，電流霍爾傳感器H8額定輸出0-2.5伏直流電壓；霍爾傳感器輸出端鏈接一個(gè)電阻R，達(dá)到保護(hù)電路的目的，霍爾傳感器輸出信號(hào)經(jīng)電阻連接到單片機(jī)的A/D引腳，電壓霍爾傳感器(H1-H7)使用+15V直流電源供電，電流霍爾傳感器H8使用+5V直流電源供電。

2、數(shù)據(jù)處理電路單元

上述數(shù)據(jù)處理部分主要由單片機(jī)U1構(gòu)成(見圖4)，單片機(jī)U1的1號(hào)引腳用于連接編程器，外接分壓電阻R28和5V電源，單片機(jī)U1采用+5V電源供電，由MC7805電源芯片提供。單片機(jī)U1的28號(hào)引腳、27號(hào)引腳連接至接線端子J1用于程序編寫，單片機(jī)U1的26號(hào)引腳接LED燈L2用于系統(tǒng)運(yùn)行指示，單片機(jī)U1的2號(hào)引腳、3號(hào)引腳、4號(hào)引腳、5號(hào)引腳、7號(hào)引腳、21號(hào)引腳、22號(hào)引腳、25號(hào)引腳是單片機(jī)A/D引腳。單片機(jī)U1的2號(hào)引腳連接電壓霍爾傳感器H1、單片機(jī)U1的3號(hào)引腳連接電壓霍爾傳感器H2、單片機(jī)U1的4號(hào)引腳連接電壓霍爾傳感器H3、單片機(jī)U1的5號(hào)引腳連接電壓霍爾傳感器H4、單片機(jī)U1的7號(hào)引腳連接電壓霍爾傳感器H5、單片機(jī)U1的21號(hào)引腳連接電壓霍爾傳感器H6、單片機(jī)U1的22號(hào)引腳連接電壓霍爾傳感器H7、單片機(jī)U1的25號(hào)引腳連接電流霍爾傳感器H8。單片機(jī)U1的9號(hào)引腳、單片機(jī)U1的10號(hào)引腳連接晶振Y1構(gòu)成單片機(jī)最小系統(tǒng)，單片機(jī)U1的23號(hào)引腳連接數(shù)據(jù)傳輸電路中的分壓電阻R2，單片機(jī)U1 24號(hào)引腳連接數(shù)據(jù)傳輸電路中的分壓電阻R3。

3、CAN總線數(shù)據(jù)傳輸電路單元

CAN總線數(shù)據(jù)傳輸部分電路原理(見圖5)，本部分電路主要圍繞通訊收發(fā)芯片U6、分壓電阻R2、分壓電阻R3、共模濾波電感L3、CAN總線濾波放大電路、瞬態(tài)抑制二極管Z1、瞬態(tài)抑制二極管Z2、保險(xiǎn)F1和保險(xiǎn)F2構(gòu)成，通訊收發(fā)芯片U6用于CAN總線協(xié)議的轉(zhuǎn)換，上述U6 1號(hào)管腳和4號(hào)管腳為TX和RX,用于和單片機(jī)U1之間的數(shù)據(jù)交互，分壓電阻R2、分壓電阻R3連接在通訊收發(fā)芯片U6和單片機(jī)U1之間，起到保護(hù)電路的作用。通訊收發(fā)芯片U6的6號(hào)管腳、7號(hào)管腳為CAN總線數(shù)據(jù)連接引腳，在U6的6號(hào)管腳、7號(hào)管腳外部鏈接共模濾波電感L3，共模濾波電感L3在電路中起到抗干擾的作用，如圖6所示，這部分電路在CAN總線傳輸電路中對(duì)輸入信號(hào)進(jìn)行濾波放大，上述瞬態(tài)抑制二極管Z1、瞬態(tài)抑制二極管Z2是一種限壓型的過電壓保護(hù)器件,在電路中把過高的電壓限制在一個(gè)安全范圍之內(nèi)，從而起到保護(hù)后面電路的作用。保險(xiǎn)F1和保險(xiǎn)F2防止過高的電壓從外部涌入電路，用來保護(hù)電路中其他電子器件。OCANH、OCANL為CAN總線與外部連接端，連接至接線端子J2，用來進(jìn)行和上位機(jī)之間的通訊。

具體檢測(cè)方法如下：

①將外部+24V直流電源通過穩(wěn)壓電路單元接入接線端子J2的一端，接線端子J2一端與電源芯片MC7805和MC7815相連(見圖2)，MC7805將24V電源轉(zhuǎn)化為+5V，MC7815將24V電源轉(zhuǎn)化為+15V；+5V直流電源用于為單片機(jī)和電流霍爾傳感器供電，+15V直流電源用于為電壓霍爾傳感器供電，電源部分為通用電路(見圖2)；

②將太陽能電池板輸出電壓接至電壓霍爾傳感器(H1、H2、H3、H4、H5、H6、H7)的輸入端接線端子，單塊太陽能電池板電壓分別鏈接至上述電壓信號(hào)采集電路、電壓信號(hào)采集電路II、電壓信號(hào)采集電路III、電壓信號(hào)采集電路IV、電壓信號(hào)采集電路V、電壓信號(hào)采集電路VI，太陽能電池板串聯(lián)后總電壓鏈接至電壓信號(hào)采集電路VII；電壓信號(hào)采集電路中的電壓霍爾傳感器(H1、H2、H3、H4、H5、H6、H7)通過接線端子J(J5、J6、J7、J8、J9、J10、J11)與太陽能電池板相連(見圖3)，霍爾傳感器(H1、H2、H3、H4、H5、H6、H7)得到太陽能電池板的電壓后內(nèi)部產(chǎn)生霍爾效應(yīng)，得到0-5V的電壓信號(hào)；太陽能電池板輸出電流導(dǎo)線穿過電流霍爾傳感器H8的電流感應(yīng)孔，太陽能電池板總電流穿過上述電流信號(hào)采集電路；電流霍爾傳感器H8得到太陽能電池板的電流后內(nèi)部產(chǎn)生霍爾效應(yīng)，得到0-2.5V的電壓信號(hào)；上述電壓信號(hào)流向數(shù)據(jù)處理電路中的單片機(jī)U1(見圖4)，在U1與霍爾傳感器之間放置有分壓電阻R(R101、R102、R103、R104、R105、R106、R107、R108)(見圖3)，電阻R起到分壓作用，防止出現(xiàn)過高的感應(yīng)電壓損壞單片機(jī)；

③數(shù)據(jù)處理電路單元中的單片機(jī)U1接收到霍爾傳感器H輸出的電壓信號(hào)，單片機(jī)U1內(nèi)部A/D模塊對(duì)其進(jìn)行數(shù)模轉(zhuǎn)換，將模擬信號(hào)轉(zhuǎn)換成數(shù)字信號(hào)，并通過單片機(jī)U1的內(nèi)部程序按照如下公式進(jìn)行數(shù)據(jù)計(jì)算和相應(yīng)分析處理：

被測(cè)電壓(電流)＝((ad結(jié)果采樣)*基準(zhǔn))/AD位數(shù)，8位AD位數(shù)＝256

得到的檢測(cè)結(jié)果存儲(chǔ)至單片機(jī)U1的內(nèi)部寄存器，再由其內(nèi)部的ECAN模塊將檢測(cè)結(jié)果通過CAN總線技術(shù)輸出給CAN總線數(shù)據(jù)傳輸電路單元；單片機(jī)U1內(nèi)部的ECAN模塊引腳通過CAN總線數(shù)據(jù)傳輸電路單元中的分壓電阻R2、分壓電阻R3與通訊收發(fā)芯片U6相連(見圖5)；所述數(shù)據(jù)處理電路單元中的LED燈L2可分辨單片機(jī)的工作狀態(tài)，當(dāng)單片機(jī)處于工作狀態(tài)時(shí)指示燈L2會(huì)閃爍；所述接線端子J1依編程線與實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)光伏組件運(yùn)行狀態(tài)的數(shù)據(jù)處理計(jì)算機(jī)的USB接口連接，可以通過計(jì)算機(jī)實(shí)現(xiàn)對(duì)單片機(jī)U1的程序下載、編寫和運(yùn)行調(diào)試；

④通過撥碼開關(guān)設(shè)置每個(gè)基于霍爾傳感器的太陽能光伏發(fā)電檢測(cè)系統(tǒng)的站號(hào)，撥碼開關(guān)的每一位與單片機(jī)U1的I/O引腳，即21號(hào)～28號(hào)引腳相連，每一位有開/關(guān)兩種狀態(tài)，手動(dòng)向上撥即為開向單片機(jī)寫1，手動(dòng)向下?lián)芗礊殛P(guān)向單片機(jī)寫0，撥碼開關(guān)的輸出相當(dāng)于一個(gè)8位2進(jìn)制數(shù)，即0000 0000-1111 1111，手動(dòng)調(diào)節(jié)撥碼開關(guān)的8個(gè)開關(guān)觸點(diǎn)，生成一個(gè)8位2進(jìn)制數(shù)，即一個(gè)檢測(cè)系統(tǒng)的站號(hào)，每個(gè)單獨(dú)的電壓、電流檢測(cè)系統(tǒng)在CAN總線中相當(dāng)于一個(gè)節(jié)點(diǎn)，每個(gè)節(jié)點(diǎn)都有一個(gè)不同的站號(hào)，以此在總線系統(tǒng)里區(qū)分各個(gè)節(jié)點(diǎn)的身份；

⑤數(shù)據(jù)傳輸電路單元(見圖5、圖6)得到的電壓、電流數(shù)據(jù)經(jīng)過分壓電阻R2和分壓電阻R3流向通訊收發(fā)芯片U6，通訊收發(fā)芯片U6自帶CAN總線通訊協(xié)議，在接收到單片機(jī)U1傳輸?shù)碾妷?、電流?shù)據(jù)后對(duì)其進(jìn)行通訊協(xié)議轉(zhuǎn)化，轉(zhuǎn)化后的電壓、電流數(shù)據(jù)信號(hào)流向共模濾波電感L3，濾除掉信號(hào)中的干擾成分，并經(jīng)過電阻R12和電阻R13的分壓保護(hù)，經(jīng)過瞬態(tài)抑制二極管Z1和瞬態(tài)抑制二極管Z2后流向保險(xiǎn)F1和保險(xiǎn)F2，最終通過接線端子J2和外部CAN總線相連，并通過CAN總線將測(cè)量得到的電壓、電流數(shù)據(jù)上傳至實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)光伏組件運(yùn)行狀態(tài)的數(shù)據(jù)處理計(jì)算機(jī)，完成整個(gè)檢測(cè)流程。

本電路可根據(jù)光伏組件的實(shí)際數(shù)量做出具體調(diào)整，可以第一時(shí)間發(fā)現(xiàn)光伏發(fā)電系統(tǒng)的故障節(jié)點(diǎn)，實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)光伏系統(tǒng)的發(fā)電效率，以方便工作人員及時(shí)維護(hù)，從而提高光伏發(fā)電效率，在光伏發(fā)電系統(tǒng)中有著重要作用。