CN108981961A - 一种三温度数字式温度传感器的控制方法及逆变器 - Google Patents

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Abstract

本发明属于光伏发电技术领域，公开了一种三温度数字式温度传感器的控制方法及逆变器，所述三温度数字式温度传感器的控制方法包括以下步骤：转换电流至内部温度二极管，通过模拟多路器和反向偏置滤波器一方面传输至状态寄存器，通过SMBUS接口输出，另一方面传输至11‑13位delta sigma ADC；11‑13位delta sigma ADC将接收到的数据一方面传输至状态寄存器通过SMBUS接口输出，读出温度，另一方面传输至内部温度寄存器；SMBUS接口与配置寄存器、数字多路服用器和字节互锁及状态寄存器将数据相互传输，配置寄存器将寄存的数据传输至11‑13位delta sigma ADC，再次循环。

Description

一种三温度数字式温度传感器的控制方法及逆变器
技术领域
本发明属于光伏发电技术领域，尤其涉及一种三温度数字式温度传感器的控制方法及逆变器。
背景技术
一般的光伏电站都是建设在条件比较恶劣的地方，经常要经受高温严寒的考验。急剧的温度变化可能会暂时或永久的影响设备的正常工作，引起爬电、不同材料的收缩或膨胀率不同、绝缘保护失效等。光伏逆变器内外温差大，湿度过高非常容易引起控制设备内部发生凝露，甚至温度过高引发逆变器温度故障。机壳等位置形成凝露，可能会引起漏电或短路故障，烧坏电缆和功率器件。通常温度变化慢、气密性变差或泄漏，可诱发部件的变形或破裂，可能会出现膨胀系数。一般的光伏电站都是建设在户外，经常要经受高温严寒的考验。急剧的温度变化可能会暂时或永久的影响设备的正常工作，引起爬电、不同材料的收缩或膨胀率不同、绝缘保护失效等。光伏逆变器内外温差大，湿度过高非常容易引起控制设备内部发生凝露。甚至温度过高引发逆变器温度故障，机壳等位置形成凝露，起到了良好的效果和作用，烧坏电缆和功率器件。通常温度变化慢、气密性变差或泄漏，可诱发部件的变形或破裂，可能会出现膨胀系数。IGBT模块和散热器之间的热不匹配，更能够在未来电站再融资市场上获得更好的估值，面对温差变化。该产品已经成功应用于光伏逆变器行业通常光伏逆变器室内安装比较少，数量已经超过千台，影响不明显。同时温度的快速变化。从而有效地监测光伏逆变器内的温湿度，特别是一些大型光伏电站逆变器的工作环境都是在室外，这样才能保证设备长期稳定运行。现有逆变器温度监控做得比较粗糙，常用的有：用NCT热敏电阻测温、PT100测温模块，测得的是模拟量，不利于发挥mcu的强大的数字处理能力，同时监测点单一，不利于形成监测温度的网络。在逆变器中引进先进的EMC1043三点位置温度传感器，是一项重大改错。此温度传感器有很高的灵敏度，同时可以监测三个不同位置的温度，两个外部延伸传感头测温并且可以进行温差比较，结合MCU的温度处理功能，可根据运算结果驱动散热风扇。利用zigbee的无线网络功能，可以上传温度数据到服务器，实现远程监测。该产品已试运行光伏逆变器中，效果明显。同时能应对温度的快速变化，有效地监测光伏逆变器内的温度，确保设备能长期稳定运行。
综上所述，主要解决的问题有：目前市场上测温一般采用DS18B20或AM2321温湿度传感器，都必须靠传感器自身接触测量，并且只能测试一个点，采用有线传输。
发明内容
针对现有技术存在的问题，本发明提供了一种三温度数字式温度传感器的控制方法及逆变器。
本发明是这样实现的，一种三温度数字式温度传感器的控制方法，所述的三温度数字式温度传感器的控制方法包括：
步骤一：转换电流至内部温度二极管，通过模拟多路器和反向偏置滤波器一方面传输至状态寄存器，通过SMBUS接口输出，另一方面传输至11-13位delta sigma ADC。
步骤二：11-13位delta sigma ADC将接收到的数据一方面传输至状态寄存器通过SMBUS接口输出，读出温度，另一方面传输至内部温度寄存器。
步骤三：SMBUS接口与配置寄存器、数字多路服用器和字节互锁及状态寄存器将数据相互传输，配置寄存器将寄存的数据传输至11-13位delta sigma ADC，再次循环。
进一步，温度寄存器共设置有三个，分别为内部温度寄存器、远程温度寄存器1和远程温度寄存器2。
本发明的另一目的在于提供的三温度数字式温度传感器的控制方法的实现包括：
(2)发送一个字节；
通过开始后进入i＝7模块，取出发送数据的最后一位，延时4us后SCL发送下降沿信号，检查8位是否发送完毕，如果发送完毕则结束，如果没有发送完毕则再次回到i＝7模块再次进行。
(2)读一个字节；
通过开始后，Mcu发送启动信号给温度模块，发送访问模块的从地址的偶地址，进行检查应答信号，发送要读取的寄存器地址，再次检查应答信号，重启温度模块后发送访问模块从地址的奇地址，最后见擦应答信号读取寄存器的值后结束。
(3)接收一个字节；
通过开始后进入定义变量i，Byte模块，然后释放数据总线(SDA)，延时4us后输出SCL＝1，读取一个位，编入Byte后输出SCL＝0，如果8位接收完毕则返回Byte，如果没有接收完毕则再次回到释放数据总线(SDA)之后循环进行。
本发明的另一目的在于提供一种使用所述三温度数字式温度传感器的控制方法的逆变器。
本发明的优点及积极效果为：本发明采用emc1043做为核心传感器件，通过外部延伸传感头对所需测量部位的温度测量，采用不同封装的NPN，对传感部位的空间要求不高，更灵活。通过zigbee单片机cc2530一次读取三个点的温度值，再通过其RF模块传实现无线数据传输。采用11位的数字式温度传感器，有更高的分辨率和测量精度。支持旁路oneshot模式，即从睡眠模式唤醒，完成一次温度采集，实现超低功耗。
附图说明
图1是本发明实施例提供的三温度数字式温度传感器的控制方法流程图。
图2是本发明实施例提供的三温度数字式温度传感器的控制方法实现流程图。
图3和图4是本发明实施例提供的EMC1043(SMSC)结构示意图。
图5是本发明实施例提供的三温度传感器的操作流程图。
图6是本发明实施例提供的EMC1043温度传感器结构示意图。
图7是本发明实施例提供的三温度数字式温度传感器的主流程图；
图8是本发明实施例提供的温度寄存器的方法流程图。
图9是本发明实施例提供的读取温度寄存器值的方法流程图。
图10是本发明实施例提供的发送一个字节数据方法流程图。
图11是本发明实施例提供的接收一个字节数据方法流程图。
具体实施方式
为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合实施例，对本发明进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。
下面结合附图对本发明的应用原理作详细的描述。
如图1所示，本发明实施例提供的三温度数字式温度传感器的控制方法包括以下步骤：
S101：转换电流至内部温度二极管，通过模拟多路器和反向偏置滤波器一方面传输至状态寄存器，通过SMBUS接口输出，另一方面传输至11-13位delta sigma ADC。
S102：11-13位delta sigma ADC将接收到的数据一方面传输至状态寄存器通过SMBUS接口输出，读出温度，另一方面传输至内部温度寄存器。
S103：SMBUS接口与配置寄存器、数字多路服用器和字节互锁及状态寄存器将数据相互传输，配置寄存器将寄存的数据传输至11-13位delta sigma ADC，再次循环。
本发明实施例提供的温度寄存器共设置有三个，分别为内部温度寄存器、远程温度寄存器1和远程温度寄存器2。
如图2所示，本发明实施例提供的三温度数字式温度传感器的控制方法的实现具体包括：
(1)发送一个字节
通过开始后进入i＝7模块，取出发送数据的最后一位，延时4us后SCL发送下降沿信号，检查8位是否发送完毕，如果发送完毕则结束，如果没有发送完毕则再次回到i＝7模块再次进行，如表1。
表1
(2)读一个字节
通过开始后，Mcu发送启动信号给温度模块，发送访问模块的从地址的偶地址，进行检查应答信号，发送要读取的寄存器地址，再次检查应答信号，重启温度模块后发送访问模块从地址的奇地址，最后见擦应答信号读取寄存器的值后结束，如表2所示。
表2
(3)接收一个字节
通过开始后进入定义变量i，Byte模块，然后释放数据总线(SDA)，延时4us后输出SCL＝1，读取一个位，编入Byte后输出SCL＝0，如果8位接收完毕则返回Byte，如果没有接收完毕则再次回到释放数据总线(SDA)之后循环进行，如表3所示。
表3
如图3和图4所示，本发明实施例的EMC1043(SMSC)是一种系统管理总线(SMBus)温度传感器，能同时监测三个点的温度，两个外部的和一个内部的。其内部电路完成对测量晶体管的Beta补偿，通过内部电阻校正和理想因子配置可以消除大部分的温度测量误差。外部测量温度范围为0℃～127℃，内部测量温度范围为-64℃～191℃。另外一个很重要的功能是，EMC1043(SMSC)可以自动进行两个外部温度的比较，得出哪个温度更高的结果。
1、EMC1043(SMSC)是一种系统管理总线(SMBus)温度传感器，能同时监测三个点的温度，两个外部的和一个内部的。其内部电路完成对测量晶体管的Beta补偿，通过内部电阻校正和理想因子配置可以消除大部分的温度测量误差。外部测量温度范围为0℃～127℃，内部测量温度范围为-64℃～191℃。另外一个很重要的功能是，EMC1043(SMSC)可以自动进行两个外部温度的比较，得出哪个温度更高的结果。
表4
Table 1.1 Pin Description
PIN PIN NO. DESCRIPTION
DP1 1 Positive Analog Input for Remote Temperature Diode 1
DN1 2 Negative Analog Input for Remote Temperature Diode 1
DP2 3 Positive Analog Input for Remote Temperature Diode 2
DN2 4 Negative Analog Input for Remote Temperature Diode 2
GND 5 Ground
VDD 6 Supply Voltage
SMDATA 7 System Management Bus Data Input/Output，open drain output
SMCLK 8 System Management Bus Clock Input
2、温度传感器的操作
发送一个字节
通过开始后进入i＝7模块，取出发送数据的最后一位，延时4us后SCL发送下降沿信号，检查8位是否发送完毕，如果发送完毕则结束，如果没有发送完毕则再次回到i＝7模块再次进行。如表5所示。
表5
读一个字节
通过开始后，Mcu发送启动信号给温度模块，发送访问模块的从地址的偶地址，进行检查应答信号，发送要读取的寄存器地址，再次检查应答信号，重启温度模块后发送访问模块从地址的奇地址，最后见擦应答信号读取寄存器的值后结束。如表6所示。
表6
接收一个字节
通过开始后进入定义变量i，Byte模块，然后释放数据总线(SDA)，延时4us后输出SCL＝1，读取一个位，编入Byte后输出SCL＝0，如果8位接收完毕则返回Byte，如果没有接收完毕则再次回到释放数据总线(SDA)之后循环进行。如表7所示。
表7
2、减少内外的温差、过热降温、过寒保温，EMC1043温度传感器能同时监测三个点的温度：自己芯片本身的温度和两个外部温度传感头，可以采用普通的三极管3N3904代替，用胶粘合剂粘贴在被测核心部位，逆变器的关键核心部位一般是IGBT节点温度、大功率升压三极管温度。通过制作设置箱体，一端抽风、另一端送风模式，在核心部位采用氧化铝陶瓷片做为散热器，进一步增加散热效果。
如图7所示，通过开始进入使能温度模块，打开转换通道，以每秒8次的转换速率进行转换，进入温度模块忙闲测验，如果温度模块处于忙的状态则重新进行检测，如果温度模块处于闲的状态则继续进入到读取三点的温度值，将读取的温度值结果分析并进行处理，之后温度值通过cc2530无线发送，则装置再次恢复至使能温度模块，循环使用。
如图8所示，温度寄存器的方法流程为：通过开始后，由Mcu发送启动信号给温度模块，发送访问模块的从地址，进行检查应答信号，然后发送要读取的寄存器地址，再次检查应答信号，发送具体数值，最后检查应答信号后结束。
本发明的三温度数字式温度传感器减少了内外的温差、过热降温、过寒保温；EMC1043温度传感器能同时监测三个点的温度：芯片本身的温度和两个外部温度传感头，可以采用普通的三极管3N3904代替，用胶粘合剂粘贴在被测核心部位。
以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (4)

1.一种三温度数字式温度传感器的控制方法，其特征在于，所述三温度数字式温度传感器的控制方法包括以下步骤：
步骤一：转换电流至内部温度二极管，通过模拟多路器和反向偏置滤波器一方面传输至状态寄存器，通过SMBUS接口输出，传输至11-13位delta sigma ADC；
步骤二：11-13位delta sigma ADC将接收到的数据一方面传输至状态寄存器通过SMBUS接口输出，读出温度，传输至内部温度寄存器；
步骤三：SMBUS接口与配置寄存器、数字多路服用器和字节互锁及状态寄存器将数据相互传输，配置寄存器将寄存的数据传输至11-13位delta sigma ADC，再次循环。
2.如权利要求1所述的三温度数字式温度传感器的控制方法，其特征在于，所述温度寄存器共设置有三个，分别为内部温度寄存器、远程温度寄存器1和远程温度寄存器2。
3.如权利要求1所述的三温度数字式温度传感器的控制方法，其特征在于，所述三温度数字式温度传感器的控制方法包括：
(1)发送一个字节；
通过开始后进入i＝7模块，取出发送数据的最后一位，延时4us后SCL发送下降沿信号，检查8位是否发送完毕，如果发送完毕则结束，如果没有发送完毕则再次回到i＝7模块再次进行；
(2)读一个字节；
通过开始后，Mcu发送启动信号给温度模块，发送访问模块的从地址的偶地址，进行检查应答信号，发送要读取的寄存器地址，再次检查应答信号，重启温度模块后发送访问模块从地址的奇地址，最后见擦应答信号读取寄存器的值后结束；
(3)接收一个字节；
通过开始后进入定义变量i，Byte模块，然后释放数据总线，延时4us后输出SCL＝1，读取一个位，编入Byte后输出SCL＝0，如果8位接收完毕则返回Byte，如果没有接收完毕则再次回到释放数据总线之后循环进行。
4.一种应用权利要求1～3任意一项所述三温度数字式温度传感器的控制方法的逆变器。
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