CN203117714U - 一种光伏汇流箱监控电路 - Google Patents

Abstract

一种光伏汇流箱监控电路，属于监测技术领域，其技术方案是，它包括微处理器、电流电压监测电路、开关量输入模块、模拟量输入模块、继电器输出模块，所述电流电压监测电路的输出端接微处理器的输入端口；所述开关量输入模块的输入端接汇流箱内部元器件状态监测信号，输出端接微处理器的输入端口；所述模拟量输入模块的输入端接环境参数传感器，输出端接微处理器的输入端口；所述继电器输出模块的输入端接微处理器的输出端口，输出端控制汇流箱的输出电路。本实用新型在对各光伏电池组件串列的工作电流和汇流后的电压进行在线监测的同时，还可对汇流箱内部元器件及现场环境参数进行监测，因而可及时发现和排除事故隐患，确保光伏发电系统正常运行。

Description

一种光伏汇流箱监控电路

技术领域

本实用新型涉及一种用于对光伏发电系统中使用的汇流箱进行在线监测和控制的电路，属于监测技术领域。

背景技术

光伏发电系统利用由数量庞大的电池组件组成的光伏电池阵列将光能转化为直流电能，为了减少光伏电池阵列与逆变器之间的连线，需要在光伏组件与逆变器之间加装光伏汇流箱。首先将光伏电池组件串联连接成多个电池组件串列，然后将这些电池组件串列通过光伏汇流箱并接在一起后再连接到逆变器。光伏汇流箱除具有最基本的汇流功能外，还应具有过电流保护、防反接保护、防雷击保护及投切保护功能（参看图1）。为了及时了解光伏汇流箱的运行状况，部分汇流箱还安装了在线监控装置，但现有的光伏汇流箱监控装置功能单一，只能对每路光伏电池组件串列的工作电流和汇流后的电压进行在线监测，而不能对汇流箱内部元器件（防雷器、直流断路器等）及现场环境参数（辐照、温度、风速等）进行监测，也不能对输出进行控制。由于光伏汇流箱内部各种元器件的使用寿命普遍低于光伏组件的使用寿命，若元器件出现故障后不能及时发现和排除，就会影响整个光伏发电系统的正常运行，甚至会损坏昂贵的电池组件，造成重大经济损失。

实用新型内容

本实用新型的目的在于针对现有技术之弊端，提供一种功能齐全的光伏汇流箱监控电路，以及时发现和排除事故隐患，确保光伏发电系统正常运行。

本实用新型所述问题是以下述技术方案实现的：

一种光伏汇流箱监控电路，它包括微处理器、电流电压监测电路、开关量输入模块、模拟量输入模块、继电器输出模块，所述电流电压监测电路的输出端接微处理器的输入端口；所述开关量输入模块的输入端接汇流箱内部元器件状态监测信号，输出端接微处理器的输入端口；所述模拟量输入模块的输入端接环境参数传感器，输出端接微处理器的输入端口；所述继电器输出模块的输入端接微处理器的输出端口，输出端控制汇流箱的输出电路。

上述光伏汇流箱监控电路，所述开关量输入模块包括第一光耦合器、第一电感、隔离电源和两个电阻，被监测元器件的辅助接点与电感、隔离电源和第一电阻串联连接后接于第一光耦合器的发光二极管两端，第一光耦合器的光电管的发射极接地，集电极接微处理器的输入端口并经第二电阻接电源正极。

上述光伏汇流箱监控电路，所述模拟量输入模块包括电位器、瞬态电压抑制器、两个运算放大器和三个电阻，环境参数传感器输出的电信号经第三电阻和第四电阻分压后接于第一运算放大器的同相输入端，第一运算放大器的反相输入端经第五电阻接地并经电位器接其输出端，第二运算放大器接成电压跟随器，该电压跟随器的输入端接第一运算放大器的输出端，输出端接微处理器的输入端口，所述瞬态电压抑制器一端接地，一端接第一运算放大器的同相输入端。

上述光伏汇流箱监控电路，所述继电器输出模块包括继电器、第二电感、第二光耦合器和第六电阻，第二光耦合器的发光二极管的正极经第六电阻接电源正极，负极接微处理器的输出端口，第二光耦合器的光电管的发射极接地，集电极经接继电器的控制线圈接电源正极，所述继电器的常开触点控制光伏汇流箱的直流断路器。

上述光伏汇流箱监控电路，所述电流电压监测电路包括多路选择器、多个霍尔电流传感器、三个电阻和线性光耦合器，多个霍尔电流传感器分别接在多路光伏电池组件串列的输入线上，它们的输出端分别接多路选择器的不同输入通道，多路选择器的输出端接微处理器的P1.3端口，多路光伏电池组件串列汇流后的输出电压经第七电阻和第八电阻分压后接线性光耦合器，线性光耦合器输出连接到微处理器的P1.4端口。

上述光伏汇流箱监控电路，所述开关量输入模块设置两个，它们的输入端分别接防雷器的遥信接点和直流断路器的辅助接点；所述模拟量输入模块设置三个，它们的输入端分别接辐照传感器、温度传感器和风速传感器。

本实用新型在传统光伏汇流箱监控装置的基础上增设了开关量输入模块、模拟量输入模块和继电器输出模块，在对各光伏电池组件串列的工作电流和汇流后的电压进行在线监测的同时，还可对汇流箱内部元器件（防雷器、直流断路器等）及现场环境参数（辐照、温度、风速等）进行监测，而且能对输出进行控制，因而可及时发现和排除事故隐患，确保光伏发电系统正常运行。

附图说明

下面结合附图对本实用新型作进一步说明。

图1是光伏汇流箱的电原理图；

图2是监控电路的电原理图。

图中各标号清单为：1、正极输入熔断器阵列，2、负极输入熔断器阵列，3、监控单元，4、防反接二极管阵列，5、防雷器，6、直流断路器，U1、微处理器，U2、多路选择器，U3、第一光耦合器，U4、第二光耦合器，F1、第一运算放大器，F2、第二运算放大器，W、电位器，J、继电器，L1、第一电感，L2、第二电感，S、隔离电源，B1～B16、第一霍尔电流传感器～第十六霍尔电流传感器，R1～R8、第一电阻～第八电阻，TVS、瞬态电压抑制器。

具体实施方式

参看图2，开关量输入模块包括第一光耦合器U3、第一电感L1、隔离电源S、第一电阻R1和第二电阻R2，开关信号接入后，由第一电感L1、第一电阻R1、第一光耦合器U3的发光二极管和隔离电源S构成的回路闭合，第一光耦合器U3的发光二极管导通，第一光耦合器U3的光电管导通，其集电极电位由高变低，开关量信号送入微处理器U1。

开关量输入模块可实现直流断路器动作状态监测，当直流断路器6主触点闭合时，所带辅助接点也闭合；直流断路器主触点断开时，所带辅助接点也断开，辅助接点可反应直流断路器的动作状态。

开关量输入模块还可实现防雷器故障监测。防雷器5上带有遥信接点，当防雷器发生故障时，输出故障告警信号。监控电路监视防雷器状态，并把防雷器故障状态上传到中心控制室。图2中只画出了一个开关量输入模块，具体实施时应根据所需监测开关量的个数而定。

模拟量输入模块包括电位器W、瞬态电压抑制器TVS、两个运算放大器和三个电阻，模拟量信号接入后先经过第三电阻R3、第四电阻R4分压后，先由第一运算放大器F1放大，再经第二运算放大器F2构成的电压跟随器送入微处理器U1的输入端口。模拟量输入模块的输入端接环境参数传感器，可测量环境辐照、温度或风速等。图2中只画出了一个模拟量输入模块，具体实施时应根据所需监测开关量的个数而定。若需监测环境辐照、温度和风速，则设置三个模拟量输入模块。

继电器输出模块包括继电器J、第二电感L2，第二光耦合器U4和第六电阻R6，当微处理器U1发出开出信号时，微处理器U1的I/O接口P2.4为低电平，第二光耦合器U4的一次侧导通，二次侧接通24V继电器J的线圈回路，继电器J的常开触点闭合，接通外部回路。继电器输出模块可用于驱动直流断路器6的自动分合闸。

图2中B1～B16是十六个霍尔电流传感器，U2为多路选择器，十六路光伏电池组件串列的电流分别经过B1～B16的测量，经U2后传给微处理器U1。

电压监测电路包括第七电阻R7、第八电阻R8、第九电阻R9、线性光耦合器U5，多路光伏电池组件串列汇流后的输出电压经第七电阻R7和第八电阻R8分压后接线性光耦合器U5，线性光耦合器输出连接到微处理器的P1.4端口。

Claims (6)

1.一种光伏汇流箱监控电路，其特征是，它包括微处理器(U1)、电流电压监测电路、开关量输入模块、模拟量输入模块、继电器输出模块，所述电流电压监测电路的输出端接微处理器(U1)的输入端口；所述开关量输入模块的输入端接汇流箱内部元器件状态监测信号，输出端接微处理器(U1)的输入端口；所述模拟量输入模块的输入端接环境参数传感器，输出端接微处理器(U1)的输入端口；所述继电器输出模块的输入端接微处理器(U1)的输出端口，输出端控制汇流箱的输出电路。

2.根据权利要求1所述的一种光伏汇流箱监控电路，其特征是，所述开关量输入模块包括第一光耦合器(U3)、第一电感(L1)、隔离电源(S)和两个电阻，被监测元器件的辅助接点与第一电感(L1)、隔离电源(S)和第一电阻(R1)串联连接后接于第一光耦合器(U3)的发光二极管两端，第一光耦合器(U3)的光电管的发射极接地，集电极接微处理器(U1)的输入端口并经第二电阻(R2)接电源正极。

3.根据权利要求1或2所述的一种光伏汇流箱监控电路，其特征是，所述模拟量输入模块包括电位器(W)、瞬态电压抑制器(TVS)、两个运算放大器和三个电阻，环境参数传感器输出的电信号经第三电阻(R3)和第四电阻(R4)分压后接于第一运算放大器(F1)的同相输入端，第一运算放大器(F1)的反相输入端经第五电阻(R5)接地并经电位器(W)接其输出端，第二运算放大器(F2)接成电压跟随器，该电压跟随器的输入端接第一运算放大器(F1)的输出端，输出端接微处理器(U1)的输入端口，所述瞬态电压抑制器(TVS)一端接地，一端接第一运算放大器(F1)的同相输入端。

4.根据权利要求3所述的一种光伏汇流箱监控电路，其特征是，所述继电器输出模块包括继电器(J)、第二电感（L2）、第二光耦合器(U4)和第六电阻(R6)，第二光耦合器(U4)的发光二极管的正极经第六电阻(R6)接电源正极，负极接微处理器(U1)的输出端口，第二光耦合器(U4)的光电管的发射极接地，集电极经接继电器(J)的控制线圈接电源正极，所述继电器(J)的常开触点控制光伏汇流箱的直流断路器(6)。

5.根据权利要求4所述的一种光伏汇流箱监控电路，其特征是，所述电流电压监测电路包括多路选择器(U2)、多个霍尔电流传感器、三个电阻和线性光耦合器，多个霍尔电流传感器分别接在多路光伏电池组件串列的输入线上，它们的输出端分别接多路选择器(U2)的不同输入通道，多路选择器(U2)的输出端接微处理器(U1)的P1.3端口，多路光伏电池组件串列汇流后的输出电压经第七电阻(R7)和第八电阻(R8)分压后接线性光耦合器（U5），线性光耦合器（U5）输出连接到微处理器（U1）的P1.4端口。

6.根据权利要求5所述的一种光伏汇流箱监控电路，其特征是，所述开关量输入模块设置两个，它们的输入端分别接防雷器(5)的遥信接点和直流断路器(6)的辅助接点；所述模拟量输入模块设置三个，它们的输入端分别接辐照传感器、温度传感器和风速传感器。

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