CN111208377A - 一种光伏优化器校验装置及其工作方法 - Google Patents

一种光伏优化器校验装置及其工作方法 Download PDF

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Abstract

本发明公开的一种光伏优化器校验装置及其工作方法，属于太阳能光伏发电技术领域。包括电路板定位治具、压板、控制及检测模块、通讯模块、外部直流光伏模拟电源、外部直流负载和电压电流检测单元。通过电路板定位治具和压板能够对光伏优化器电路板准确可靠的进行定位，快速批量的校验光伏优化器的电压电流功率精度，减小最大功率点追踪偏差，提高光伏优化器效率，以及MPPT功能是否正常，能够明显缩短校验时间，提高生产效率；通过连接上位机，能够快速实现校验装置的控制和所的数据的分析比对。实现了光伏优化器批量、精准的校验，减少了人力成本，为光伏组件的正常使用提供质量保证。

Description

一种光伏优化器校验装置及其工作方法
技术领域
本发明属于太阳能光伏发电技术领域，具体涉及一种光伏优化器校验装置及其工作方法。
背景技术
光伏优化器能够对每一个光伏组件实现最大功率点追踪(MPPT)，保证光伏系统中每个光伏模块都可以最大限度地输出电能。由于光伏优化器在批量生产中采购电子元件精度具有偏差，烧入程序为初始状态，直接使用时光伏优化器不能得到精准的电压电流功率值，光伏优化器的最大功率点追踪功率会产生偏差导致效率降低；光伏优化器不能向外通讯精准的数据。
发明内容
为了解决上述现有技术中存在的缺陷，本发明的目的在于提供一种光伏优化器校验装置及其工作方法，能够方便快捷的对光伏优化器进行校验，准确度高、效率高。
本发明通过以下技术方案来实现：
本发明公开了一种光伏优化器校验装置，包括电路板定位治具、压板、控制及检测模块、通讯模块、外部直流光伏模拟电源、外部直流负载和电压电流检测单元；
压板上设有若干触头和与控制及检测模块连接的接口，触头与外部直流光伏模拟电源正负极的接线、触头与外部直流负载正负极的接线均分别与电压电流检测单元连接；
通讯模块设在触头与外部直流负载正负极的接线之间；通讯模块、外部直流光伏模拟电源、外部直流负载和电压电流检测单元均分别与控制及检测模块连接；
使用时，电路板定位治具将光伏优化器电路板固定在压板上，光伏优化器电路板的输入端正负极和输出端正负极分别与压板上的触头连接，光伏优化器电路板的初始化端口与压板上的接口连接；控制及检测模块与上位机连接。
优选地，压板上的触头包括第一圆形触头、第二圆形触头、第三圆形触头、第四圆形触头，接口为10pin针脚接口；电压电流检测单元包括第一电压表、第一电流表、第二电压表和第二电流表；
第一圆形触头与外部直流光伏模拟电源负极连接，第二圆形触头与外部直流光伏模拟电源正极连接，第一电压表设在第一圆形触头与第二圆形触头之间，第一电流表设在第二圆形触头与外部直流光伏模拟电源正极之间；第三圆形触头与外部直流负载正极连接，第四圆形触头与外部直流负载负极连接，第二电压表设在第三圆形触头与第四圆形触头之间，第二电流表设在第三圆形触头与外部直流负载正极；第一电压表、第一电流表、第二电压表和第二电流表均分别于控制及检测模块连接。
优选地，电路板定位治具包括底座、扳手、连接机构和压紧板；底座与扳手连接，扳手通过连接机构与压紧板连接，压紧板上设有若干压针。
优选地，控制及检测模块包括单片机以及与单片机连接的第一接口、第二接口、第三接口和第四接口；第一接口与压板上的接口连接，第二接口与外部直流光伏模拟电源连接，第三接口与外部直流负载连接，第四接口与上位机连接；单片机与通讯模块和电压电流检测单元连接。
进一步优选地，单片机为搭建有LABview开发环境的stm32F4xx。
优选地，通讯模块与光伏优化器电路板上的通讯模块相匹配。
本发明公开了上述光伏优化器校验装置的工作方法，包括：
操作电路板定位治具将光伏优化器电路板固定在压板上，光伏优化器电路板的输入端正负极和输出端正负极分别与压板上的触头连接，光伏优化器电路板的初始化端口与压板上的接口连接，上位机通过压板上的接口向光伏优化器电路板烧入固件；
上位机通过控制及检测模块控制外部直流光伏模拟电源为恒压模式，控制外部直流负载为空载模式；控制及检测模块读取电压电流检测单元测得的光伏优化器电路板的输入输出电压，控制及检测模块通过压板上的接口设定光伏优化器电路板的第一输入输出电压初始值，使其与电压电流检测单元测得的光伏优化器电路板的输入输出电压一致，设定完后更改外部直流光伏模拟电源电压值，重复上述步骤得到第二输入输出电压初始值；上位机通过控制及检测模块控制外部直流光伏模拟电源为恒流模式，控制外部直流负载为恒压模式；控制及检测模块读取电压电流检测单元测得的光伏优化器电路板的输入输出电流，控制及检测模块通过压板上的接口设定光伏优化器电路板的第一输入输出电流初始值，使其与电压电流检测单元测得的光伏优化器电路板的输入输出电流一致，设定完后更改外部直流光伏模拟电源电流值，重复上述步骤得到第二输入输出电流初始值；通过比较控制及检测模块从通讯模块读取的光伏优化器电路板的第一输入输出电压初始值、第一输入输出电流初始值、第二输入输出电压初始值和第二输入输出电流初始值，以及从压板上的接口读取的第一输入输出电压初始值、第一输入输出电流初始值、第二输入输出电压初始值和第二输入输出电流初始值，判断光伏优化器电路板的通讯功能是否正常；
控制及检测模块从上位机读取预存的某个光伏组件的IV曲线，控制及检测模块控制外部直流光伏模拟电源按照IV曲线在预设时间内改变电压电流，从而改变光伏优化器电路板的输入输出电压电流值；控制及检测模块控制外部直流负载为恒压模式，控制及检测模块根据IV曲线的电压电流值得到功率值，与从电压电流检测单元得到的光伏优化器电路板的输入输出功率比较，判断最大功率跟踪跟踪效率值和电气效率值是否准确。
与现有技术相比，本发明具有以下有益的技术效果：
本发明公开的一种光伏优化器校验装置，通过电路板定位治具和压板能够对光伏优化器电路板准确可靠的进行定位，通过控制及检测模块、通讯模块、外部直流光伏模拟电源、外部直流负载和电压电流检测单元能够方便快捷的完成光伏优化器各项功能的校验；通过连接上位机，能够快速实现校验装置的控制和所的数据的分析比对。实现了光伏优化器批量、精准的校验，减少了人力成本，为光伏组件的正常使用提供质量保证。
本发明公开的上述光伏优化器校验装置的工作方法，能够快速批量的校验光伏优化器的电压电流功率精度，减小最大功率点追踪偏差，提高光伏优化器效率，以及MPPT功能是否正常，能够明显缩短校验时间，提高生产效率。
附图说明
图1为本发明的光伏优化器校验装置的整体结构示意图；
图2为本发明的压板的俯视示意图；
图3为本发明的控制及检测模块的连接原理图。
图中：1-电路板定位治具、11-底座、12-扳手、13-连接机构、14-压紧板、15-压针；2-压板、21-第一圆形触头、22-第二圆形触头、23-第三圆形触头、24-第四圆形触头、25-10pin针脚接口；3-控制及检测模块、31-第一接口、32-第二接口、33-第三接口、34-第四接口、35-单片机；4-通讯模块；5-外部直流光伏模拟电源、51-外部直流光伏模拟电源负极、52-外部直流光伏模拟电源正极；6-外部直流负载、61-外部直流负载正极、62-外部直流负载负极；7-电压电流检测单元、71-第一电压表、72-第一电流表、73-第二电压表、74-第二电流表。
具体实施方式
下面结合附图和具体实施例对本发明做进一步详细描述，其内容是对本发明的解释而不是限定：
如图1，本发明的光伏优化器校验装置，包括电路板定位治具1、压板2、控制及检测模块3、通讯模块4、外部直流光伏模拟电源5、外部直流负载6和电压电流检测单元7；电路板定位治具1包括底座11、扳手12、连接机构13和压紧板14；底座11与扳手12连接，扳手12通过连接机构13与压紧板14连接，压紧板14上设有若干压针15。可以将控制及检测模块3、通讯模块4、外部直流光伏模拟电源5、外部直流负载6和电压电流检测单元7设置在底座11内部。
如图2，压板2上的触头包括第一圆形触头21、第二圆形触头22、第三圆形触头23、第四圆形触头24，接口为10pin针脚接口25；电压电流检测单元7包括第一电压表71、第一电流表72、第二电压表73和第二电流表74；第一圆形触头21与外部直流光伏模拟电源负极51连接，第二圆形触头22与外部直流光伏模拟电源正极52连接，第一电压表71设在第一圆形触头21与第二圆形触头22之间，第一电流表72设在第二圆形触头22与外部直流光伏模拟电源正极52之间；第三圆形触头23与外部直流负载正极61连接，第四圆形触头24与外部直流负载负极62连接，通讯模块4设在触头与外部直流负载6正负极的接线之间；第二电压表73设在第三圆形触头23与第四圆形触头24之间，第二电流表74设在第三圆形触头23与外部直流负载正极61。
通讯模块4与光伏优化器电路板上的通讯模块相匹配，当光伏优化器电路板上的通讯模块采用目前比较常用的PLC通讯模块时，通讯模块4也为PLC通讯模块，主要包括载波变压器、载波发生器和发达器，具有发送和接收功能。单片机35通过串口发出信息，信号与通讯模块4内的载波发生器产生的基频信号合在一起，经过功率放大，通过载波变压器在电力线上产生高频信号传送到光伏优化器电路板上的PLC通讯模块。
如图3，控制及检测模块3包括单片机35以及与单片机35连接的第一接口31、第二接口32、第三接口33和第四接口34，第二接口32、第三接口33和第四接口34为com口；第一接口31与压板2上的接口连接，第二接口32与外部直流光伏模拟电源5连接，第三接口33与外部直流负载6连接，第四接口34与上位机连接。单片机35与通讯模块4、第一电压表71、第一电流表72、第二电压表73和第二电流表74均连接。单片机35可以采用搭建有LABview开发环境的stm32F4xx。
使用时，电路板定位治具1将光伏优化器电路板背面紧靠在压板2上，光伏优化器电路板的输入端正负极和输出端正负极分别与第一圆形触头21、第二圆形触头22、第三圆形触头23和第四圆形触头24连接，光伏优化器电路板的初始化端口与10pin针脚接口25连接。
上述光伏优化器校验装置在工作时：
操作电路板定位治具1将光伏优化器电路板固定在压板2上，光伏优化器电路板的输入端正负极和输出端正负极分别与压板2上的触头连接，光伏优化器电路板的初始化端口与压板2上的接口连接，上位机通过压板2上的接口向光伏优化器电路板烧入固件；
上位机通过控制及检测模块3控制外部直流光伏模拟电源5为恒压模式，控制外部直流负载6为空载模式；控制及检测模块3读取电压电流检测单元7测得的光伏优化器电路板的输入输出电压，控制及检测模块3通过压板2上的接口设定光伏优化器电路板的第一输入输出电压初始值，使其与电压电流检测单元7测得的光伏优化器电路板的输入输出电压一致，设定完后更改外部直流光伏模拟电源5电压值，重复上述步骤得到第二输入输出电压初始值；上位机通过控制及检测模块3控制外部直流光伏模拟电源5为恒流模式，控制外部直流负载6为恒压模式；控制及检测模块3读取电压电流检测单元7测得的光伏优化器电路板的输入输出电流，控制及检测模块3通过压板2上的接口设定光伏优化器电路板的第一输入输出电流初始值，使其与电压电流检测单元7测得的光伏优化器电路板的输入输出电流一致，设定完后更改外部直流光伏模拟电源5电流值，重复上述步骤得到第二输入输出电流初始值；通过比较控制及检测模块3从通讯模块4读取的光伏优化器电路板的第一输入输出电压初始值、第一输入输出电流初始值、第二输入输出电压初始值和第二输入输出电流初始值，以及从压板2上的接口读取的第一输入输出电压初始值、第一输入输出电流初始值、第二输入输出电压初始值和第二输入输出电流初始值，判断光伏优化器电路板的通讯功能是否正常；由于电压电流均为线性关系，因此电压电流均测试两组数据。
控制及检测模块3从上位机读取预存的某个光伏组件的IV曲线，控制及检测模块3控制外部直流光伏模拟电源5按照IV曲线在一段时间内改变电压电流，从而改变光伏优化器电路板的输入输出电压电流值；控制及检测模块3控制外部直流负载6为恒压模式，控制及检测模块3根据IV曲线的电压电流值得到功率值，与从电压电流检测单元7得到的光伏优化器电路板的输入输出功率比较，判断最大功率跟踪跟踪效率值和电气效率值是否准确。为了提高校验准确度，可以分别利用低负载IV曲线和高负载IV曲线来判断最大功率跟踪跟踪效率值和电气效率值是否准确。
需要说明的是，以上所述仅为本发明实施方式的一部分，根据本发明所描述的系统所做的等效变化，均包括在本发明的保护范围内。本发明所属技术领域的技术人员可以对所描述的具体实例做类似的方式替代，只要不偏离本发明的结构或者超越本权利要求书所定义的范围，均属于本发明的保护范围。

Claims (7)

1.一种光伏优化器校验装置，其特征在于，包括电路板定位治具(1)、压板(2)、控制及检测模块(3)、通讯模块(4)、外部直流光伏模拟电源(5)、外部直流负载(6)和电压电流检测单元(7)；
压板(2)上设有若干触头和与控制及检测模块(3)连接的接口，触头与外部直流光伏模拟电源(5)正负极的接线、触头与外部直流负载(6)正负极的接线均分别与电压电流检测单元(7)连接；
通讯模块(4)设在触头与外部直流负载(6)正负极的接线之间；通讯模块(4)、外部直流光伏模拟电源(5)、外部直流负载(6)和电压电流检测单元(7)均分别与控制及检测模块(3)连接；
使用时，电路板定位治具(1)将光伏优化器电路板固定在压板(2)上，光伏优化器电路板的输入端正负极和输出端正负极分别与压板(2)上的触头连接，光伏优化器电路板的初始化端口与压板(2)上的接口连接；控制及检测模块(3)与上位机连接。
2.根据权利要求1所述的光伏优化器校验装置，其特征在于，压板(2)上的触头包括第一圆形触头(21)、第二圆形触头(22)、第三圆形触头(23)、第四圆形触头(24)，接口为10pin针脚接口(25)；电压电流检测单元(7)包括第一电压表(71)、第一电流表(72)、第二电压表(73)和第二电流表(74)；
第一圆形触头(21)与外部直流光伏模拟电源负极(51)连接，第二圆形触头(22)与外部直流光伏模拟电源正极(52)连接，第一电压表(71)设在第一圆形触头(21)与第二圆形触头(22)之间，第一电流表(72)设在第二圆形触头(22)与外部直流光伏模拟电源正极(52)之间；第三圆形触头(23)与外部直流负载正极(61)连接，第四圆形触头(24)与外部直流负载负极(62)连接，第二电压表(73)设在第三圆形触头(23)与第四圆形触头(24)之间，第二电流表(74)设在第三圆形触头(23)与外部直流负载正极(61)；第一电压表(71)、第一电流表(72)、第二电压表(73)和第二电流表(74)均分别于控制及检测模块(3)连接。
3.根据权利要求1所述的光伏优化器校验装置，其特征在于，电路板定位治具(1)包括底座(11)、扳手(12)、连接机构(13)和压紧板(14)；底座(11)与扳手(12)连接，扳手(12)通过连接机构(13)与压紧板(14)连接，压紧板(14)上设有若干压针(15)。
4.根据权利要求1所述的光伏优化器校验装置，其特征在于，控制及检测模块(3)包括单片机(35)以及与单片机(35)连接的第一接口(31)、第二接口(32)、第三接口(33)和第四接口(34)；第一接口(31)与压板(2)上的接口连接，第二接口(32)与外部直流光伏模拟电源(5)连接，第三接口(33)与外部直流负载(6)连接，第四接口(34)与上位机连接；单片机(35)与通讯模块(4)和电压电流检测单元(7)连接。
5.根据权利要求4所述的光伏优化器校验装置，其特征在于，单片机(35)为搭建有LABview开发环境的stm32F4xx。
6.根据权利要求1所述的光伏优化器校验装置，其特征在于，通讯模块(4)与光伏优化器电路板上的通讯模块相匹配。
7.根据权利要求1～6任意一项所述光伏优化器校验装置的工作方法，其特征在于，包括：
操作电路板定位治具(1)将光伏优化器电路板固定在压板(2)上，光伏优化器电路板的输入端正负极和输出端正负极分别与压板(2)上的触头连接，光伏优化器电路板的初始化端口与压板(2)上的接口连接，上位机通过压板(2)上的接口向光伏优化器电路板烧入固件；
上位机通过控制及检测模块(3)控制外部直流光伏模拟电源(5)为恒压模式，控制外部直流负载(6)为空载模式；控制及检测模块(3)读取电压电流检测单元(7)测得的光伏优化器电路板的输入输出电压，控制及检测模块(3)通过压板(2)上的接口设定光伏优化器电路板的第一输入输出电压初始值，使其与电压电流检测单元(7)测得的光伏优化器电路板的输入输出电压一致，设定完后更改外部直流光伏模拟电源(5)电压值，重复上述步骤得到第二输入输出电压初始值；上位机通过控制及检测模块(3)控制外部直流光伏模拟电源(5)为恒流模式，控制外部直流负载(6)为恒压模式；控制及检测模块(3)读取电压电流检测单元(7)测得的光伏优化器电路板的输入输出电流，控制及检测模块(3)通过压板(2)上的接口设定光伏优化器电路板的第一输入输出电流初始值，使其与电压电流检测单元(7)测得的光伏优化器电路板的输入输出电流一致，设定完后更改外部直流光伏模拟电源(5)电流值，重复上述步骤得到第二输入输出电流初始值；通过比较控制及检测模块(3)从通讯模块(4)读取的光伏优化器电路板的第一输入输出电压初始值、第一输入输出电流初始值、第二输入输出电压初始值和第二输入输出电流初始值，以及从压板(2)上的接口读取的第一输入输出电压初始值、第一输入输出电流初始值、第二输入输出电压初始值和第二输入输出电流初始值，判断光伏优化器电路板的通讯功能是否正常；
控制及检测模块(3)从上位机读取预存的某个光伏组件的IV曲线，控制及检测模块(3)控制外部直流光伏模拟电源(5)按照IV曲线在预设时间内改变电压电流，从而改变光伏优化器电路板的输入输出电压电流值；控制及检测模块(3)控制外部直流负载(6)为恒压模式，控制及检测模块(3)根据IV曲线的电压电流值得到功率值，与从电压电流检测单元(7)得到的光伏优化器电路板的输入输出功率比较，判断最大功率跟踪跟踪效率值和电气效率值是否准确。
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