CN106026341B - 光伏系统蓄电池电压监控设备 - Google Patents
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Abstract
一种光伏系统蓄电池电压监控设备，包括：衰减器、模数转换模块、微处理器以及显示设备，所述衰减器的输入端与光伏系统蓄电池连接、输出端与所述模数转换模块的输入端连接，所述模数转换模块的输出端与所述微处理器连接，所述微处理器与所述显示设备连接；所述衰减器对所述光伏系统蓄电池的输出电压进行衰减后，按比例呈线性输送至所述模数转换模块，由所述模数转换模块进行模数转换获得蓄电池电压数字量传输至所述微处理器，所述微处理器对所述蓄电池电压数字量进行预定换算处理，并将换算处理后的蓄电池电压信息在所述显示设备上进行显示。本发明实施例实现了对光伏系统蓄电池电压的结构可视化的监控。
Description
技术领域
本发明涉及光伏系统监控技术，特别是涉及光伏系统蓄电池电压监控设备。
背景技术
蓄电池电压监控系统是太阳能光伏阵列和铅酸蓄电池(储能单元)的关键控制部分，也是整个光伏系统的智能核心，它不仅控制整个系统的工作状态，还为系统的可靠运行提供保障。由于太阳能光伏阵列工作状态和蓄电池充放电的工作状态与自身系统和外界环境有关，尤其是不适当的监控策略将导致储能蓄电池的使用寿命短于预期。因此，合理的蓄电池电压监控系统对提高光伏蓄电池的使用寿命与光伏系统的配置有很大的研究作用。目前还没有一种较为理想的对蓄电池电压进行监控的方案。
发明内容
基于此，本发明实施例的目的在于提供一种光伏系统蓄电池电压监控设备。
为达到上述目的，本发明实施例采用以下技术方案：
一种光伏系统蓄电池电压监控设备，包括：衰减器、模数转换模块、微处理器以及显示设备，所述衰减器的输入端与光伏系统蓄电池连接、输出端与所述模数转换模块的输入端连接，所述模数转换模块的输出端与所述微处理器连接，所述微处理器与所述显示设备连接；
所述衰减器对所述光伏系统蓄电池的输出电压进行衰减后，按比例呈线性输送至所述模数转换模块，由所述模数转换模块进行模数转换获得蓄电池电压数字量传输至所述微处理器，所述微处理器对所述蓄电池电压数字量进行预定换算处理，并将换算处理后的蓄电池电压信息在所述显示设备上进行显示。
根据如上所述的本发明实施例的方案，其微处理器通过模数转换模块、衰减器与光伏系统蓄电池连接，光伏系统蓄电池的输出电压可以通过衰减器衰减成线性电压输出至模数转换模块，供模数转换模块进行模数转换为数字量后给到微处理器，由微处理器对该蓄电池电压数字量进行预定换算处理后在显示设备上显示，从而实现了对光伏系统蓄电池电压的结构可视化的监控。
附图说明
图1是一个实施例中本发明的光伏系统蓄电池电压监控设备的结构示意图；
图2是一个具体示例中本发明的光伏系统蓄电池电压监控设备的电路电气结构示意图；
图3在一个具体应用示例中对光伏系统蓄电池电压监控设备进行设计和仿真得到的结构及仿真结果示意图；
图4是图3所示的具体应用实例中蓄电池高压低级别控制与监控系统运行状况的示意图；
图5是图3所示的具体应用实例中蓄电池高级别控制与监控系统运行状况的示意图；
图6是图3所示的具体应用实例中蓄电池欠压控制与监控系统运行状况的示意图；
图7是在一个具体的工程项目中的配置安装的示意图。
具体实施方式
为使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本发明进行进一步的详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施方式仅仅用以解释本发明，并不限定本发明的保护范围。
图1中示出了一个实施例中本发明的光伏系统蓄电池电压监控设备的结构示意图。如图1所示，本发明的光伏系统蓄电池电压监控设备包括：衰减器、模数转换模块、微处理器以及显示设备，所述衰减器的输入端与光伏系统蓄电池连接、输出端与所述模数转换模块的输入端连接，所述模数转换模块的输出端与所述微处理器连接，所述微处理器与所述显示设备连接。
工作时，衰减器对光伏系统蓄电池的输出电压进行衰减后，按比例呈线性输送至模数转换模块，由模数转换模块进行模数转换获得蓄电池电压数字量传输至微处理器，微处理器对所述蓄电池电压数字量进行预定换算处理，并将换算处理后的蓄电池电压信息在所述显示设备上进行显示。
根据如上所述的本发明实施例的方案，其微处理器通过模数转换模块、衰减器与光伏系统蓄电池连接，光伏系统蓄电池的输出电压可以通过衰减器衰减成线性电压输出至模数转换模块，供模数转换模块进行模数转换为数字量后给到微处理器，由微处理器对该蓄电池电压数字量进行预定换算处理后在显示设备上显示，从而实现了对光伏系统蓄电池电压的结构可视化的监控。
在一个具体示例中，上述换算处理后的蓄电池电压信息可以包括：所述蓄电池电压数字量、所述蓄电池电压数字量占所述蓄电池总容量的比例的图形图量、所述蓄电池电压数字量占蓄电池总容量的百分比比例值中的任意一项或者任意组合。
在此情况下，蓄电池电压数字量可以直接在显示设备上进行显示，蓄电池电压数字量占蓄电池总容量的比例的图形图量可以以电量图形的方式在显示设备上进行显示，在显示时，电量图形可以采用±10％的模型显示表示方式来显示，蓄电池电压数字量占蓄电池总容量的百分比比例值可以通过百分比的显示方式在显示设备上进行显示，在显示时，百分比电量可以采用±10％的显示表示方式来显示，从而使得对光伏系统蓄电池的监控更为直观和形象。
在其中一个具体示例中，如图1所示，上述光伏系统蓄电池是通过线性电流传感器与太阳能光伏板连接，线性电流传感器的输入端与太阳能光伏板连接，线性电流传感器的输出端与、光伏系统蓄电池连接。
在此情况下，太阳能光伏板对光伏系统蓄电池的充电电压可以通过线性电流传感器与光伏系统蓄电池连接。太阳能光伏板对光伏系统蓄电池的充电电压通过电阻衰减器再经模数转换电路进行模数转换后输入到微处理器。从而，微处理器可以结合光伏系统蓄电池的输出电压、输入电压进行综合分析，以实现对光伏系统蓄电池的电压的全面监控。
此外，如图1所示，本实施例的光伏系统蓄电池电压监控设备还可以包括有：与所述微处理器连接的控制电路，所述微处理器通过所述控制电路对外部控制对象进行控制。
在此情况下，微处理器可以不仅可以实现对光伏系统蓄电池的电压的监控，还可以基于监控到的电压对外部控制对象进行控制。这里的外部控制对象可以是太阳能光伏板，也可以是其他的负载，例如电器负载。
在一个具体示例中，在上述外部控制对象包括太阳能光伏板时，微处理器可以在模数转换模块的输出电压大于或者等于第一充电电压阈值、且控制电路的负载小于负载阈值时，控制所述控制电路断开至少一路光伏板对所述光伏系统蓄电池的充电回路。
从而，在光照度很强、并且系统负载比较轻的情况下，通过选择断开一路或一路以上光伏板对蓄电池的充电回路，而保留其它支路通过逆变器对蓄电池进行浮充方式，可以避免蓄电池处于过充现象，影响蓄电池的使用寿命。
在另一个具体示例中，在上述外部控制对象包括电器负载时，微处理器可以在检测到所述模数转换模块的输出电压大于或者等于第二充电电压阈值时，启动所述控制电路，通过所述控制电路对电器负载进行控制。
从而，当蓄电池的充电电压达到规定的上限值时，通过启动控制电路对其它电器负载的控制，例如电热水器、抽水电泵(植物灌溉或水循环处理)等，可以充分提高太阳能的使用效率。
其中，上述微处理器还可以将所述控制电路的闭合、断开的状态在所述显示设备上进行显示。
如图1所示，在一个具体示例中，本发明实施例的光伏系统蓄电池电压监控设备还可以包括与所述微处理器连接的无线传输模块，所述微处理器将所述蓄电池电压数字量通过所述无线传输模块传输给用户终端。这里的用户终端可以是用户的移动终端、智能平板、个人计算机等任何终端设备，便于将监控的光伏电池蓄电池的电压的信息通知到用户，实现人机交互的智能控制。可视化参数可以使用户更加直观地了解系统的应用情况，其中包括现场监控与远程终端监控。
上述无线传输模块可以为Zigbee(一种基于IEEE802.15.4标准的低功耗局域网协议，是一种短距离、低功耗的无线通信技术)无线传输模块。
在一个具体示例中，如图1所示，本实施例中的光伏系统蓄电池电压监控设备还可以包括时间设置模块。此时，上述微处理器根据时间设置模块设置的时间间隔将所述蓄电池电压数字量通过所述无线传输模块传输给用户终端。
在一个具体示例中，上述微处理器还可以将所述蓄电池电压数字量分别与欠压阈值、过压阈值进行比较，并在所述蓄电池电压数字量小于所述欠压阈值时，在所述显示设备上进行欠压告警显示，在所述蓄电池电压大于所述过压阈值时，在所述显示设备上进行过压告警显示。在欠压告警显示、过压告警显示时，可以通过警示灯等各种可能的告警方式来进行告警。另一方面，微处理器还可以控制在显示设备进行欠压告警显示、过压告警显示的同时，将蓄电池动态电压值、过压时的蓄电池过压值、欠压时的蓄电池欠压值通过无线传输模块传送给用户终端进行显示。
其中，上述微处理器还可以是在上述蓄电池电压大于所述过压阈值时或者所述蓄电池电压大于所述过压阈值时，将所述蓄电池电压数字量通过所述无线通信模块发送给用户终端。
另一方面，上述微处理器，还可以在所述蓄电池电压数字量小于所述欠压阈值时，将记录的欠压次数加1，在所述蓄电池电压大于所述过压阈值时，将记录的过压次数加1，并将记录的欠压次数、过压次数在所述显示设备上显示，并在每天的0时，将记录的所述欠压次数、所述过压次数清零。以便于记录每天的过压、欠压的次数，便于对光伏系统蓄电池的电压做综合的评估。
如图1所示，在一个具体示例中，本发明实施例的光伏系统蓄电池电压监控设备还可以包括与所述微处理器连接的时钟电路，所述微处理器可以检测所述时钟电路的时间，并将检测到的时间信息在所述显示设备进行显示。另一方面，微处理器也可以基于时钟电路的时间来实现对其他模块的控制，例如基于时钟电路的时间定时对显示设备的显示内容进行刷新等等。
此外，如图1所示，在一个具体示例中，本发明实施例的光伏系统蓄电池电压监控设备还可以包括节能控制模块，该节能控制模块与所述微处理器连接，所述显示设备在所述节能控制模块监测到人体靠近距离小于预设节能控制距离时，点亮所述显示设备的背光灯，并持续预定延时时间后，关闭所述背光灯。从而，在人体靠近该监控设备时，该监控设备将自动点亮显示设备的背光灯，例如LCD液晶背光灯，并持续预定延时时间后，再自动关闭背光灯，起到节能的控制作用。该预定延时时间可以结合实际需要进行设置，例如可以设置为10秒至20秒。
如图1所示，在一个具体示例中，本发明实施例的光伏系统蓄电池电压监控设备还可以包括与所述微处理器连接的电压阀值设置模块。用户根据需要，通过电压阀值设置可以设定两种以上的过压及久压阀值，可更好的实现交互式灵活应用。
此外，如图1所示，在一个具体示例中，本发明实施例的光伏系统蓄电池电压监控设备还可以包括与所述光伏系统蓄电池连接的DC-DC开关电源，该DC-DC开关电源的输入端与所述光伏系统蓄电池连接。DC-DC电源的输出端输出的电源给其他各电源供电。从而，供电电源由光伏系统蓄电池经DC-DC开关电源提供，其输入电压范围较宽,能满足蓄电池电压波动的需求。
基于如上所述的实施例，图2中示出了一个具体示例中本发明的光伏系统蓄电池电压监控设备的电路电气结构示意图。
如图2所示，在图2所示的具体示例中，衰减器可以是由电阻矩阵组成的线性衰减器，其输出的电压值按比例呈线性送至模数转换电路。上述模数转换电路可以为ADC0831转换器。ADC0831转换器作为8脚双列直插式单通道A/D转换器，能对模拟信号实现模—数转换，其采用串行通信方式，进行串行数据输出。上述微处理器可以为AT89S52处理器。AT89S52处理器是一种低功耗、高性能CMOS 8位微处理器，具有8K在系统可编程Flash存储器。上述显示设备可以采用LCD(Liquid Crystal Display)液晶显示屏，例如LM4229液晶显示器，LM4229是一种图形点阵液晶显示器，它主要由行驱动器/列驱动器及240×128全点阵液晶显示器组成，可完成图形和汉字的显示，且终端字体大小可以选择。上述时钟装置可以包括DS1302时钟芯片，其可以实现对秒、分钟、小时、月、星期、年的计数。且其有31*8位的额外数据暂存寄存器，最少的I/O引脚传输。DC-DC开关电源可以采用WD10-110S05B1电源模块。
结合图2中所示的示例，以下对本发明实施例的光伏系统蓄电池电压监控设备进行仿真实验和测试。
在一个具体应用示例中，基于Proteus ISIS现代电子系统仿真软件，对光伏系统蓄电池电压监控设备进行设计和仿真，得到的结构及仿真结果如图3所示。参考图3所示，蓄电池电压在86V-114V正常运行时，三个继电器处于吸合状态,即接通二路光伏板(1号和2号)对蓄电池充电,同时也接通负载(3号)。
在图3所示的监控器屏幕上，V表示电压单位(伏，Volt，缩写为V)，TSC表示系统控制器(Triton System Controller，缩写为TSC),HV表示高(电)压(HighVoltage，缩写为HV)，LV表示低压(Low Voltage，缩写为LV)，UI表示用户接口(User Interface，缩写为UI)，CF表示复原(Carriage Return，缩写为CF)，CU表示计数单元(Counting Unit，缩写CU)。
其中：
(1)HV1表示蓄电池电压大于等于118V，系统控制器将断开控制对象(光伏板)，开关模型显示“OFF”；当蓄电池电压等于小于114V，接通断开控制对象(光伏板)，开关模型显示“ON”，实现蓄电池高压高级别控制；
(2)HV2表示蓄电池电压大于等于114V，系统控制器将断开控制对象(光伏板)，开关模型显示“OFF”；当蓄电池电压等于小于108V，接通断开控制对象(光伏板)，开关模型显示“ON”，实现蓄电池高压低级别控制；
(3)LV表示蓄电池电压系于等于86V，系统控制器将断开控制对象(负载)，开关模型显示“OFF”；当蓄电池电压等于大于96V，接通断开控制对象(负载)，开关模型显示“ON”，实现蓄电池欠压控制；
(4)UI表示蓄电池电压为某一值时，由用户决定控制对象(预留扩展口)，实现个性需求；
(5)CF表示蓄电池电压欠压后，蓄电池电压恢复到该值时，重新自动接通开控制对象(负载)，从而提高系统效率；
(6)CU表示当天蓄电池电压过压或欠压次数的统计量，便于分析系统设计的匹配性。
图4示出了上述具体应用实例中蓄电池高压低级别控制与监控系统运行状况的示意图，如图4所示,当蓄电池电压为114V时,自动控制系统断开2号继电器(释放)，即断开其中一路光伏板。
图5示出了上述具体应用实例中蓄电池高级别控制与监控系统运行状况的示意图，如图5所示，当蓄电池电压为118V时，自动控制系统分别断开1号和2号继电器(释放)，即断开其中二路光伏板,同时警灯报警。
图6示出了上述具体应用实例中蓄电池欠压控制与监控系统运行状况的示意图。如图6所示，当蓄电池电压为86V或以下V时，自动控制系统断开3号继电器(释放)，即断开负载供电，同时警灯报警。
在实际应用到工程项目中时，上述本发明实施例的光伏系统蓄电池电压监控设备可以包括有多个，如图7所示。
以上所述实施例的各技术特征可以进行任意的组合，为使描述简洁，未对上述实施例中的各个技术特征所有可能的组合都进行描述，然而，只要这些技术特征的组合不存在矛盾，都应当认为是本说明书记载的范围。
以上所述实施例仅表达了本发明的几种实施方式，其描述较为具体和详细，但并不能因此而理解为对发明专利范围的限制。应当指出的是，对于本领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明构思的前提下，还可以做出若干变形和改进，这些都属于本发明的保护范围。因此，本发明专利的保护范围应以所附权利要求为准。
Claims (9)
1.一种光伏系统蓄电池电压监控设备，其特征在于，包括：衰减器、模数转换模块、微处理器以及显示设备，所述衰减器的输入端与光伏系统蓄电池连接、输出端与所述模数转换模块的输入端连接，所述模数转换模块的输出端与所述微处理器连接，所述微处理器与所述显示设备连接；
所述衰减器对所述光伏系统蓄电池的输出电压进行衰减后，按比例呈线性输送至所述模数转换模块，由所述模数转换模块进行模数转换获得蓄电池电压数字量传输至所述微处理器，所述微处理器对所述蓄电池电压数字量进行预定换算处理，并将换算处理后的蓄电池电压信息在所述显示设备上进行显示；
还包括与所述微处理器连接的控制电路，所述微处理器通过所述控制电路对外部控制对象进行控制。
2.根据权利要求1所述的光伏系统蓄电池电压监控设备，其特征在于，所述外部控制对象包括太阳能光伏板，所述微处理器在所述模数转换模块的输出电压大于或者等于第一充电电压阈值、且所述控制电路的负载小于负载阈值时，控制所述控制电路断开至少一路光伏板对所述光伏系统蓄电池的充电回路。
3.根据权利要求1所述的光伏系统蓄电池电压监控设备，其特征在于，所述外部控制对象包括电器负载，所述微处理器在检测到所述模数转换模块的输出电压大于或者等于第二充电电压阈值时，启动所述控制电路，通过所述控制电路对电器负载进行控制。
4.根据权利要求1所述的光伏系统蓄电池电压监控设备，其特征在于，还包括与所述微处理器连接的无线传输模块，所述微处理器将所述蓄电池电压数字量通过所述无线传输模块传输给用户终端。
5.根据权利要求1所述的光伏系统蓄电池电压监控设备，其特征在于，所述微处理器，还将所述蓄电池电压数字量分别与欠压阈值、过压阈值进行比较，并在所述蓄电池电压数字量小于所述欠压阈值时，在所述显示设备上进行欠压告警显示，在所述蓄电池电压大于所述过压阈值时，在所述显示设备上进行过压告警显示。
6.根据权利要求5所述的光伏系统蓄电池电压监控设备，其特征在于，所述微处理器，还在所述蓄电池电压数字量小于所述欠压阈值时，将记录的欠压次数加1，在所述蓄电池电压大于所述过压阈值时，将记录的过压次数加1，并将记录的欠压次数、过压次数在所述显示设备上显示，并在每天的0时，将记录的所述欠压次数、所述过压次数清零。
7.根据权利要求1所述的光伏系统蓄电池电压监控设备，其特征在于，还包括时钟电路、DC-DC开关电源，所述时钟电路与所述微处理器连接，所述DC-DC开关电源的输入端与所述光伏系统蓄电池连接。
8.根据权利要求1所述的光伏系统蓄电池电压监控设备，其特征在于，还包括节能控制模块,所述节能控制模块与所述微处理器连接，所述显示设备在所述节能控制模块监测到人体靠近距离小于预设节能控制距离时，点亮所述显示设备的背光灯，并持续预定延时时间后，关闭所述背光灯。
9.根据权利要求1所述的光伏系统蓄电池电压监控设备，其特征在于，所述换算处理后的蓄电池电压信息包括所述蓄电池电压数字量、所述蓄电池电压数字量占所述蓄电池总容量的比例的图形图量、所述蓄电池电压数字量占蓄电池总容量的百分比比例值中的任意一项或者任意组合。
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- 2016-06-21 CN CN201610466262.6A patent/CN106026341B/zh not_active Expired - Fee Related
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