CN106301210B - 太阳能光伏组件电子监控芯片及太阳能光伏组件监测系统 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种太阳能光伏组件电子监控芯片及太阳能光伏组件监测系统。采样模块电气连接至太阳能光伏组件，在第一预设周期内对所述太阳能光伏组件的电参数进行采样。存储模块存储所述太阳能光伏组件的累计总发电量。处理模块处理所述采样模块采样所得的电参数以计算得出所述太阳能光伏组件在所述第一预设周期内的发电量，而且将其与所述发电量存储器中所存储的累计总发电量进行累加以得到最新的累计总发电量，并将所述最新的累计总发电量更新存储至所述存储模块。输出模块将所述存储模块中存储的累计总发电量以第二预设周期主动发送至问询设备，或者应答于问询设备的预设问询请求而将所述存储模块中存储的累计总发电量发送至问询设备。

Description

太阳能光伏组件电子监控芯片及太阳能光伏组件监测系统

技术领域

本发明涉及太阳能光伏发电领域，尤其涉及一种太阳能光伏组件电子监控芯片以及太阳能光伏组件监测系统。

背景技术

众所周知，目前太阳能光伏发电系统都是由一块或者多块太阳电池组件组成的。安装完成以后，再想检查每一块太阳电池组件的质量就非常困难。

因此，本领域的技术人员致力于开发一种能够在太阳电池组件安装完成以后对太阳电池组件的工作情况进行有效监控的技术方案。

发明内容

有鉴于现有技术的上述缺陷，本发明所要解决的技术问题是提供一种能够记录太阳能光伏组件发电量的电子标签芯片及其应用系统。

为实现上述目的，本发明提供了一种太阳能光伏组件电子监控芯片，包括：采样模块，其电气连接至太阳能光伏组件，用于在第一预设周期内对所述太阳能光伏组件的电参数进行采样；存储模块，其用于存储所述太阳能光伏组件的累计总发电量；处理模块，其用于处理所述采样模块采样所得的电参数以计算得出所述太阳能光伏组件在所述第一预设周期内的发电量，并将其与所述发电量存储器中所存储的累计总发电量进行累加以得到最新的累计总发电量，而且将所述最新的累计总发电量更新存储至所述存储模块；输出模块，其用于将所述存储模块中存储的累计总发电量以第二预设周期主动发送至问询设备，或者应答于问询设备的预设问询请求而将所述存储模块中存储的累计总发电量发送至问询设备。

在本发明的较佳实施方式中，太阳能光伏组件电子监控芯片还包括：稳压模块，其并联连接到太阳能光伏组件，用于将所述太阳能光伏组件的大于预设电压的输出电压稳定输出为预设电压。

在本发明的较佳实施方式中，所述处理模块在所述太阳能光伏组件的所述输出电压小于所述预设电压时停止计算所述太阳能光伏组件的输出功率。

在本发明的较佳实施方式中，太阳能光伏组件电子监控芯片还包括：串联连接在所述太阳能光伏组件和采样模块之间的采样电阻及放大器；其中放大器用于将所述采样电阻的采样电流进行放大处理。

在本发明的较佳实施方式中，所述输出模块为RFID电子标签，而且所述RFID电子标签包括相互电连接的标签芯片和标签天线，所述标签天线基于RFID读取器的读取请求信号产生工作电源，所述标签芯片通过所述工作电源将所述存储模块中所存储的累计总发电量发送给RFID读取器。

为实现上述目的，本发明还提供了一种太阳能光伏组件监测系统，其特征在于包括：问询设备以及上述太阳能光伏组件电子监控芯片。

在本发明的较佳实施方式中，所述太阳能光伏组件电子监控芯片设置在所述太阳能光伏组件的接线盒中。

在本发明的较佳实施方式中，问询设备包括：数据读取器以及用于控制数据读取器的控制单元。

在本发明的较佳实施方式中，问询设备包括手柄，而且控制单元布置在手柄上。

在本发明的较佳实施方式中，数据读取器是RFID读取器。

以下将结合附图对本发明的构思、具体结构及产生的技术效果作进一步说明，以充分地了解本发明的目的、特征和效果。

附图说明

图1是根据本发明优选实施例的太阳能光伏组件电子监控芯片的示意框图。

图2是根据本发明另一优选实施例的太阳能光伏组件电子监控芯片的示意框图。

图3是根据本发明优选实施例的太阳能光伏组件监测系统的示意框图。

具体实施方式

在本发明的优选实施例中，可以在每一块太阳能光伏组件里面安装一个能够计量这块太阳能光伏组件发电量的太阳能光伏组件电子监控芯片。这个太阳能光伏组件电子监控芯片可以记录对应的太阳能光伏组件在使用寿命期间内的总发电量。太阳能光伏组件电子监控芯片的主要功能有两个：

第一，太阳能光伏组件方阵是由太阳电池串联以后再并联组成的，只要其中任意一块太阳电池组件出现质量问题，就会对系统发电量造成不良影响。本装置可以用简单的方法找出性能不好的组件。

第二，可以客观评价每一块太阳能光伏组件的质量。

图1是根据本发明优选实施例的太阳能光伏组件电子监控芯片的示意框图。

如图1所示，根据本发明优选实施例的太阳能光伏组件电子监控芯片200包括:采样模块10、存储模块20、处理模块30以及输出模块40。

具体地，采样模块10电气连接至太阳能光伏组件100，用于在第一预设周期内对所述太阳能光伏组件的电参数进行采样。

存储模块20用于存储所述太阳能光伏组件的累计总发电量。

处理模块30用于处理所述采样模块采样所得的电参数以计算得出所述太阳能光伏组件在所述第一预设周期内的发电量，并将其与所述发电量存储器中所存储的累计总发电量进行累加以得到最新的累计总发电量，并将所述最新的累计总发电量更新存储至所述存储模块。

输出模块40用于将所述存储模块中存储的累计总发电量以第二预设周期主动发送至问询设备300，或者应答于问询设备300的预设问询请求而将所述存储模块中存储的累计总发电量发送至问询设备300。

图2是根据本发明另一优选实施例的太阳能光伏组件电子监控芯片的示意框图。图2与图1的不同之处在于在于，除了图1所示的组件之外，图2所示的太阳能光伏组件电子监控芯片还可以包括：

稳压模块50，其并联连接到太阳能光伏组件100，用于将所述太阳能光伏组件100的大于预设电压的输出电压稳定输出为预设电压(例如5V)。而且，所述处理模块30在所述太阳能光伏组件100的所述输出电压小于所述预设电压时停止计算所述太阳能光伏组件的输出功率。这样，能够避免在太阳能光伏组件100工作情况不正常的情况下仍错误地累加太阳能光伏组件100的输出功率。

串联连接在所述太阳能光伏组件100和采样模块10之间的采样电阻60以及放大器70；其中放大器70用于将所述采样电阻60的采样电流进行放大处理。这样，处理模块30可基于第一预设周期、经放大处理的放大电流、所述预设电压和所述发电量存储器中所存储的累计总发电量计算得出最新的累计总发电量的处理单元，由此可以提高计算精度，提高监控稳定性。

为了芯片系统的工作不增加光伏组件的负载，通常取样电阻的阻值非常小，所以电流取样信号需要经过电压放大器放大以后再送到单片机里与组件的工作电压相乘，得到的发电量与历史上的发电量相加放在累加器里，等待诸如无线收发器之类的输出模块被唤醒，将累加器里的数据发送出去。

在优选实施例中，所述处理模块30为单片机。所述单片机的A/D(数模转换)大于或等于10位。

在优选实施例中，例如，采样模块10每300秒采样电压和电流一次，每次连续采样5组数据，处理模块30清除一个最大和最小的数据以后将剩余的3个数据取平均数以后，将该平均数与存储的历史数据相加后存在累加器中作为更新后的数据。

在优选实施例中，所述输出模块40为RFID电子标签，所述RFID电子标签包括相互电连接的标签芯片和标签天线，所述标签天线基于RFID读取器的读取请求信号产生工作电源，所述标签芯片通过所述工作电源将所述存储模块中所存储的累计总发电量发送给RFID读取器。

进一步地，在优选实施例中，所述RFID读取器可以通过电力载波形式或者使用Zigbee无线传输的方式传输到诸如电站的管理中心之类控制中心，实现光伏组件物联网。

在优选实施例中，为了使得电力载波传输简单可靠，可以将组件信息读取时间定在晚上太阳电池不发电的时候，这时将要传输信息的组件与负载断开，原来的输电线路系统成为系统的数据传输总线。

在优选实施例中，所述监测系统还可以设置溯源数据存储器，用于存储制造商的名称、生产日期、安装日期等需要追溯的内容。

图3是本发明优选实施例的太阳能光伏组件监测系统的示意框图。

如图3所示，本发明优选实施例的太阳能光伏组件监测系统包括：太阳能光伏组件电子监控芯片100和问询设备300。其中，太阳能光伏组件电子监控芯片100可以是图1或图2所示的太阳能光伏组件电子监控芯片100。

在所示优选实施例中，所述太阳能光伏组件电子监控芯片100设置在所述太阳能光伏组件100的接线盒101中。

问询设备300包括：RFID读取器33以及用于控制RFID读取器33的控制单元32。例如，问询设备300包括手柄31，控制单元32布置在手柄31上。

本发明能够有效降低生产成本。安装在接线盒里面的部分尽量简单；例如，存储的发电量可转换成机器码表示。译码和显示均由发电量读取器完成，发电量读取器读取的数据可以发送到上位机进行分析。本系统还可以设计为载波模式，在这个模式通常是利用晚上光伏方阵不发电的情况下，将方阵的负载断开，这样原来的电力线路系统就成为系统的数据传输总线，特别可靠，电路特别简单。

图3实际上示出了手工读取发电量示意图，在手柄上的控制单元32为一个按钮，按钮接通以后，诸如RFID读取器33之类的数据读取器就向太阳能光伏组件电子监控芯片100发出唤醒脉冲以唤醒其数据发送功能，太阳能光伏组件电子监控芯片100的数据发送功能被唤醒后，立刻将采集到的发电量的信息发送到数据读取器。例如，太阳能光伏组件电子监控芯片100发出信息以后，可以立刻发出“嘟”的响声，通知手工操作者，这块组件检查结束。同时，太阳能光伏组件电子监控芯片100的数据发送功能又回到睡眠状态。

下面将描述本发明的具体示例

由于近年来并网组件的功率和端电压一直在增加和提高，目前光伏电站的主流光伏组件是300W，30V/10A的组件。它的主要技术指标是Voc＝30v，Isc＝10A。根据太阳电池组件的这些技术参数，可以决定发电量芯片的技术参数。取样电阻的阻值例如为10毫欧/1W，如果此时Isc＝10A,取样电压只有100mv，这个电压显然太低了，需要将它送到放大器4进行放大50-100倍以后，和经过压缩过的电压信号一起送到单片机里面，与电流信号相乘,结果以2进制机器代码的格式放在一个10位累加寄存器里面。这个累加寄存器存储着系统的地址编码和系统最后一次采集的组件发电量和历史上发电量的总和。太阳能光伏组件电子监控芯片里面具有无线收发功能的发送模块，在其接收到外部采集器的激发信号以后，系统被激活，累加寄存器里面的数据以串行的方式发出，外部采集器在接收到累加寄存的地址编码、总发电量以及校验码后发出“嘟”的声音，表示太阳能光伏方阵里面的某块组件的总发电量已经采集到，本次工作结束。

在具体示例中，通过采用RF-MEMS技术,将太阳能光伏组件电子监控芯片的所有组件中的多个或所有封装在一个集成电路里面，可以用T0-220或者其它具有例如3个接线端子的封装型式将其封装在一起，通常它安装在接线盒中央位置以便于外部无线采集器将存储在太阳能光伏组件电子监控芯片里面的发电量和该组件的地址码取出来，译码以后通过笔记本电脑对数据进行分析，找出有故障的组件。

而且可以看出，本系统可以有三种工作方式：(1)手工读取方式，适合于现场检测有故障的组件。检测人员手持数据读取器的手柄图3所示，如图进行现场操作。(2)用载波的方式将芯片里面的数据发送到汇流箱里。(3)增加芯片的发射功率，将数据读取器的接收灵敏度提高，使得芯片的信息在20-50米内可以稳定可靠接收到。

上述说明示出并描述了本发明的优选实施例，如前所述，应当理解本发明并非局限于本文所披露的形式，不应看作是对其他实施例的排除，而可用于各种其他组合、修改和环境，并能够在本文所述发明构想范围内，通过上述教导或相关领域的技术或知识进行改动。而本领域人员所进行的改动和变化不脱离本发明的精神和范围，则都应在本发明所附权利要求的保护范围内。

Claims (8)

1.一种太阳能光伏组件电子监控芯片，其特征在于包括：

采样模块，其电气连接至太阳能光伏组件，用于在第一预设周期内对所述太阳能光伏组件的电参数进行采样；

存储模块，其用于存储所述太阳能光伏组件的累计总发电量；

处理模块，其用于处理所述采样模块采样所得的电参数以计算得出所述太阳能光伏组件在所述第一预设周期内的发电量，并将其与所述存储模块中所存储的累计总发电量进行累加以得到最新的累计总发电量，而且将所述最新的累计总发电量更新存储至所述存储模块；

输出模块，其用于将所述存储模块中存储的累计总发电量以第二预设周期主动发送至问询设备，或者应答于问询设备的预设问询请求而将所述存储模块中存储的累计总发电量发送至问询设备；所述问询设备包含RFID读取器，所述输出模块为RFID电子标签，而且所述RFID电子标签包括相互电连接的标签芯片和标签天线，所述标签天线基于RFID读取器的读取请求信号产生工作电源，所述标签芯片通过所述工作电源将所述存储模块中所存储的累计总发电量发送给RFID读取器。

2.如权利要求1所述的太阳能光伏组件电子监控芯片，其特征在于还包括：稳压模块，其并联连接到太阳能光伏组件，用于将所述太阳能光伏组件的大于预设电压的输出电压稳定输出为预设电压。

3.如权利要求2所述的太阳能光伏组件电子监控芯片，其特征在于，所述处理模块在所述太阳能光伏组件的所述输出电压小于所述预设电压时停止计算所述太阳能光伏组件的输出功率。

4.如权利要求1或2所述的太阳能光伏组件电子监控芯片，其特征在于还包括：串联连接在所述太阳能光伏组件和采样模块之间的采样电阻及放大器；其中放大器用于将所述采样电阻的采样电流进行放大处理。

5.一种太阳能光伏组件监测系统，其特征在于包括：问询设备以及根据权利要求1至4之一所述的太阳能光伏组件电子监控芯片。

6.如权利要求5所述的太阳能光伏组件监测系统，其特征在于，所述太阳能光伏组件电子监控芯片设置在所述太阳能光伏组件的接线盒中。

7.如权利要求5或6所述的太阳能光伏组件监测系统，其特征在于，问询设备包括：RFID读取器以及用于控制RFID读取器的控制单元。

8.如权利要求5或6所述的太阳能光伏组件监测系统，其特征在于，问询设备包括手柄，而且控制RFID读取器的控制单元布置在手柄上。