[實(shí)用新型]一種基于霍爾電壓傳感器的太陽(yáng)能光伏發(fā)電檢測(cè)系統(tǒng)

有效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201620851718.6
• 申請(qǐng)日: 2016-08-05
• 公開(kāi)（公告）號(hào): CN206135816U
• 公開(kāi)（公告）日: 2017-04-26
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 徐曉寧;馬鴻旺;尚立成;曹珍珍;張海潮;蔣樂(lè);閆培斌
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 天津理工大學(xué)
• 主分類號(hào): H02S50/00
• 分類號(hào): H02S50/00
• 代理公司: 天津天麓律師事務(wù)所12212
• 代理人: 王里歌

(一)技術(shù)領(lǐng)域：

本實(shí)用新型用于太陽(yáng)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電壓傳感器的太陽(yáng)能光伏發(fā)電檢測(cè)系統(tǒng)；主要涉及霍爾傳感器對(duì)光伏發(fā)電系統(tǒng)輸出電壓的實(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(yáng)能作為一種清潔無(wú)污染的可再生能源，可以被持續(xù)利用，在國(guó)家新能源政策的推動(dòng)下，中國(guó)太陽(yáng)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(wèn)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最能體現(xiàn)光伏組件的當(dāng)前狀況。可以根據(jù)輸出端電壓判斷光伏組件的發(fā)電情況，當(dāng)前電壓是否超出允許的極限電壓。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的測(cè)量十分重要。

太陽(yáng)能電池板工作狀態(tài)的監(jiān)測(cè)關(guān)鍵在于太陽(yáng)能電池板輸出電壓信號(hào)的采集。由于串聯(lián)太陽(yáng)能電池板的數(shù)量較多，整組電壓很高，而且每個(gè)太陽(yáng)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(yáng)能電池板監(jiān)測(cè)系統(tǒng)過(guò)程中，人們提出了許多測(cè)量串聯(lián)電池板組單只電池板端電壓的方法。

現(xiàn)有測(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(wú)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，本實(shí)用新型的優(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(wèn)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。

此外，現(xiàn)有電壓檢測(cè)方案只是單一的電壓測(cè)量，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)有電壓檢測(cè)系統(tǒng)相比本實(shí)用新型的另一個(gè)優(yōu)勢(shì)在于數(shù)據(jù)可以實(shí)時(shí)上傳，本實(shí)用新型采用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)，這是其他單一的電壓監(jiān)控系統(tǒng)無(wú)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)，本實(shí)用新型采用霍爾電壓傳感器測(cè)量串聯(lián)電池板組電壓，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)實(shí)用新型內(nèi)容：

本實(shí)用新型的目的在于提供一種基于霍爾電壓傳感器的太陽(yáng)能光伏發(fā)電檢測(cè)系統(tǒng)，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)控光伏組件工作狀態(tài)的系統(tǒng)。

本實(shí)用新型的技術(shù)方案：一種基于霍爾電壓傳感器的太陽(yáng)能光伏發(fā)電檢測(cè)系統(tǒng)，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、電壓信號(hào)采集電路單元、數(shù)據(jù)處理電路單元、撥碼開(kāi)關(guān)單元和CAN總線數(shù)據(jù)傳輸電路單元；其中所述電壓信號(hào)采集電路單元的輸入端采集太陽(yáng)能電池板的電壓信號(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(guò)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)壓電路單元為電壓信號(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(kāi)關(guān)單元與數(shù)據(jù)處理電路單元的輸入端連接。

所述電壓信號(hào)采集電路單元包括N個(gè)電壓信號(hào)采集電路；N為大于等于1的正整數(shù)；N的取值與需要檢測(cè)的連接的太陽(yáng)能光伏陣列中電池板的數(shù)量相對(duì)應(yīng)；所述太陽(yáng)能光伏陣列是X*Y維陣列，其中，X是相互串聯(lián)的太陽(yáng)能電池板個(gè)數(shù)；由X個(gè)太陽(yáng)能電池板構(gòu)成一條支路；Y是相互并聯(lián)的支路的個(gè)數(shù)；所述電壓信號(hào)采集電路單元的個(gè)數(shù)N＝Y(jié)；所述每個(gè)電壓信號(hào)采集電路單元中電壓信號(hào)采集電路的個(gè)數(shù)為X+1；所述光伏陣列中需要的電壓信號(hào)采集電路的個(gè)數(shù)N＝X*Y+Y。