CN104836524A - 用于太阳能发电系统的电池采样电路 - Google Patents
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Abstract
用于太阳能发电系统的电池采样电路，包括运算放大器、滑动变阻器、电阻R5、电阻R6、电阻R7、电阻R8、第一ADC转换器ADC0、第二ADC转换器ADC1；光伏电池的负极通过电阻R6接地、正极连接输入电源Vo；滑动变阻器与电阻R5串联后滑动变阻器连接光伏电池的正极，电阻R5接地；运算放大器F的同相输入端连接光伏电池的负极，反相输入端通过电阻R7接地，输出端与第一ADC转换器ADC0的输入端相连；电阻R8连接在运算放大器的输出端和反相输入端之间；第二ADC转换器ADC1的输入端连接在电阻R5和滑动变阻器R4之间。本发明电路结构简单，可与单片机配合，简单、方便地实现电池的电流和电压采样，成本低。
Description
技术领域
本发明涉及采样电路领域，具体地，涉及一种用于太阳能发电系统的电池采样电路。
背景技术
光伏电池（也叫PV电池），是太阳能光伏电池的简称，它是通过光电效应或者光化学效应直接把光能转化成电能的装置，是太阳能发电系统的常用装置。
PV电池的直流电流-电压（I-V）测量可以利用直流I-V曲线图对PV电池进行评测，I-V曲线图通常表示太阳能电池产生的电流与电压的函数关系。电池能够产生的最大功率（PMAX）出现在最大电流（IMAX）和电压（VMAX）点，曲线下方的面积表示不同电压下电池能够产生的最大输出功率。生成这种I-V曲线图需要对光伏电池进行采样，以准确测量电流和电压。
现有技术中，一般利用专门的测量工具（例如安培计和电压源），或者集成了电源和测量功能的仪器（例如数字源表或者源测量单元），生成这种I-V曲线图。为了适应这类应用的需求，测试设备必须能够在PV电池测量可用的量程范围内提供电压源并吸收电流，同时，提供分析功能以准确测量电流和电压，使用设备较多、成本较高。
发明内容
本发明的目的就在于克服上述现有技术的缺点和不足，提供一种结构简单、使用方便、成本低的用于太阳能发电系统的电池采样电路。
本发明解决上述问题所采用的技术方案是：
用于太阳能发电系统的电池采样电路，包括运算放大器F、滑动变阻器R4、电阻R5、电阻R6、电阻R7、电阻R8、第一ADC转换器ADC0、第二ADC转换器ADC1；光伏电池的负极通过电阻R6接地、正极连接输入电源Vo；滑动变阻器R4与电阻R5串联后滑动变阻器R4连接光伏电池的正极，电阻R5接地；所述运算放大器F的同相输入端连接光伏电池的负极，反相输入端通过电阻R7接地，输出端与第一ADC转换器ADC0的输入端相连；所述电阻R8连接在运算放大器F的输出端和反相输入端之间；第二ADC转换器ADC1的输入端连接在电阻R5和滑动变阻器R4之间。
作为本发明的进一步改进，上述用于太阳能发电系统的电池采样电路还包括滤波电容C2，滤波电容C2一端连接输入电源Vo，另一端接地。
优选的，所述滤波电容C2的容值为200μF。
优选的，所述电阻R6的阻值为0.1Ω。
作为本发明的又一改进，上述用于太阳能发电系统的电池采样电路还包括两个低通滤波电路，第一个低通滤波电路由电阻R1和电容C1构成，电阻R1一端连接第一ADC转换器ADC0的输入端、另一端连接运算放大器F的输出端，电容C1一端连接第一ADC转换器ADC0的输入端、另一端接地；第二个低通滤波电路由电阻R2和电容C3构成，电阻R2一端连接第二ADC转换器ADC1的输入端、另一端连接在电阻R5和滑动变阻器R4之间，电容C3一端连接第二ADC转换器ADC1的输入端、另一端接地。
综上，本发明的有益效果是：本发明的采样电路的电路结构简单，可以与单片机配合，简单、方便地实现光伏电池的电流和电压采样，无需使用其他的传感器和复杂的设备，成本低。
附图说明
图1是本发明的电路原理图。
具体实施方式
下面结合实施例及附图，对本发明作进一步地的详细说明，但本发明的实施方式不限于此。
实施例1：
如图1所示，用于太阳能发电系统的电池采样电路，包括运算放大器F、滑动变阻器R4、电阻R5、电阻R6、电阻R7、电阻R8、第一ADC转换器ADC0、第二ADC转换器ADC1、滤波电容C2；光伏电池的负极通过电阻R6接地、正极连接输入电源Vo；滑动变阻器R4与电阻R5串联后滑动变阻器R4连接光伏电池的正极，电阻R5接地；所述运算放大器F的同相输入端连接光伏电池的负极，反相输入端通过电阻R7接地，输出端与第一ADC转换器ADC0的输入端相连，电源端连接+5V直流电源，接地端接地；所述电阻R8连接在运算放大器F的输出端和反相输入端之间；第二ADC转换器ADC1的输入端连接在电阻R5和滑动变阻器R4之间；滤波电容C2一端连接输入电源Vo，另一端接地。第一ADC转换器ADC0、第二ADC转换器ADC1为用于数据的模数转换的模数转换器。输入电源Vo来自外部电路，可用于对光伏电池充电。
本发明中对光伏电池的电流采样不外加传感器，通过1个传感电阻R6把流过光伏电池的电流转换成电压后，再进行ADC转换取样。电压采样直接通过改变滑动变阻器R4的大小，使输出电压在额定范围，再传送到ADC转换器的进行数据转换。本发明的采样电路可以与单片机配合，简单、方便地实现光伏电池的电流和电压采样，而且电路结构简单、成本低。
由于流过光伏电池的电流可能会很大(超过1 A)，如果电阻R6取得较大，那么就会产生较大的电压降，消耗的功率太大，就会产生较多的热量。本发明中使R6=0.1Ω，用LM358运算放大器把电压放大后再传送到ADC转换器中。
本实施例中，所述滤波电容C2的容值为200μF。
实施例2：
在实施例1的基础上，为了抑制串入ADC转换器输入信号上的干扰，还进行RC低通滤波，在两个ADC转换器的输入端钱设置两个低通滤波电路，第一个低通滤波电路由电阻R1和电容C1构成，电阻R1一端连接第一ADC转换器ADC0的输入端、另一端连接运算放大器F的输出端，电容C1一端连接第一ADC转换器ADC0的输入端、另一端接地；第二个低通滤波电路由电阻R2和电容C3构成，电阻R2一端连接第二ADC转换器ADC1的输入端、另一端连接在电阻R5和滑动变阻器R4之间，电容C3一端连接第二ADC转换器ADC1的输入端、另一端接地。
以上仅是本发明的优选实施方式，本发明的保护范围并不仅局限于上述实施例，凡属于本发明思路下的技术方案均属于本发明的保护范围。应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理前提下的若干改进和润饰，应视为本发明的保护范围。
Claims (5)
1.用于太阳能发电系统的电池采样电路，其特征在于，包括运算放大器F、滑动变阻器R4、电阻R5、电阻R6、电阻R7、电阻R8、第一ADC转换器ADC0、第二ADC转换器ADC1；光伏电池的负极通过电阻R6接地、正极连接输入电源Vo；滑动变阻器R4与电阻R5串联后滑动变阻器R4连接光伏电池的正极，电阻R5接地；所述运算放大器F的同相输入端连接光伏电池的负极，反相输入端通过电阻R7接地，输出端与第一ADC转换器ADC0的输入端相连；所述电阻R8连接在运算放大器F的输出端和反相输入端之间；第二ADC转换器ADC1的输入端连接在电阻R5和滑动变阻器R4之间。
2.根据权利要求1所述的用于太阳能发电系统的电池采样电路，其特征在于，还包括滤波电容C2，滤波电容C2一端连接输入电源Vo，另一端接地。
3.根据权利要求2所述的用于太阳能发电系统的电池采样电路，其特征在于，所述滤波电容C2的容值为200μF。
4.根据权利要求1至3任一所述的用于太阳能发电系统的电池采样电路，其特征在于，所述电阻R6的阻值为0.1Ω。
5.根据权利要求1至3任一所述的用于太阳能发电系统的电池采样电路，其特征在于，还包括两个低通滤波电路，第一个低通滤波电路由电阻R1和电容C1构成，电阻R1一端连接第一ADC转换器ADC0的输入端、另一端连接运算放大器F的输出端，电容C1一端连接第一ADC转换器ADC0的输入端、另一端接地；第二个低通滤波电路由电阻R2和电容C3构成，电阻R2一端连接第二ADC转换器ADC1的输入端、另一端连接在电阻R5和滑动变阻器R4之间，电容C3一端连接第二ADC转换器ADC1的输入端、另一端接地。
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