CN203479980U - 一种太阳能电池输出特性监测装置 - Google Patents
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Abstract
一种太阳能电池输出特性监测装置包括与输入端连接的电压测量电路A、电流测量电路和状态切换电路；状态切换电路与反激升压电路连接；反激升压电路与电压测量电路B和输出端连接；微控制单元与状态切换电路、反激升压电路、电压测量电路A、电流测量电路、电压测量电路B、温度测量信号输入电路、串口信号输出电路和LED电路分别连接；电源电路与状态切换电路、反激升压电路、电压测量电路A、电流测量电路、电压测量电路B、微控制单元、温度测量信号输入电路、串口信号输出电路和LED电路分别连接并为其供电。具有可长时间、连续地、精确地监测太阳能电池的输出特性，并将得到的数据实时地通过串口输出的特点。
Description
技术领域
本实用新型涉及一种太阳能电池监测装置，特别涉及一种太阳能电池输出特性监测装置。
背景技术
太阳能电池的输出特性会随着光照强度和工作温度的变化而产生非线性变化。在实际应用中，为了提高太阳能电池的发电效率，需要获取太阳能电池的功率输出特性。现有太阳能电池输出特性的研究主要集中于理论建模，缺少大量真正的实验数据来进行验证。
发明内容
为解决上述现有技术存在的问题，本实用新型提出了一种太阳能电池输出特性监测装置，可灵活、精确地对太阳能电池的输出特性进行长期监测，并将采集到的实验数据实时地通过串口进行输出。
为实现上述目的，本实用新型的技术方案为：
一种太阳能电池输出特性监测装置，包括与输入端连接的电压测量电路A、电流测量电路1和状态切换电路2；状态切换电路2与反激升压电路3连接；反激升压电路3与电压测量电路B和输出端连接；微控制单元4与状态切换电路2、反激升压电路3、电压测量电路A、电流测量电路1、电压测量电路B、温度测量信号输入电路5、串口信号输出电路6和LED电路7分别连接；电源电路8与状态切 换电路2、反激升压电路3、电压测量电路A、电流测量电路1、电压测量电路B、微控制单元4、温度测量信号输入电路5、串口信号输出电路6和LED电路7分别连接并为其供电。
所述的状态切换电路2包括可被微控制单元4控制其开关的MOSFET1和MOSFET2，及TC4427A驱动电路和三极管放大驱动电路。
所述反激升压电路3有一可被微控制单元4灵活调节其PWM占空比的MOSFET3驱动电路。
本实用新型的有益效果是：可长时间、连续地、精确地监测太阳能电池的输出特性，并将得到的数据实时地通过串口输出。
附图说明
图1为太阳能电池输出特性监测装置结构框图。
图2为状态切换电路结构示意图。
图3为反激升压电路结构示意图。
图4为电源电路结构示意图。
具体实施方式
下面结合附图对本实用新型的结构原理及工作原理做进一步详细说明。
如图1所示，本实用新型的结构原理为：
一种太阳能电池输出特性监测装置包括与输入端连接的电压测量电路A、电流测量电路1和状态切换电路2；状态切换电路2与反激升压电路3连接；反激升压电路3与电压测量电路B和输出端连 接；微控制单元4与状态切换电路2、反激升压电路3、电压测量电路A、电流测量电路1、电压测量电路B、温度测量信号输入电路5、串口信号输出电路6和LED电路7分别连接；电源电路8与状态切换电路2、反激升压电路3、电压测量电路A、电流测量电路1、电压测量电路B微控制单元4、温度测量信号输入电路5、串口信号输出电路6和LED电路7分别连接并为其供电。
所述的状态切换电路2包括可被微控制单元4控制其开关的MOSFET1和MOSFET2，及TC4427A驱动电路和三极管放大驱动电路。
所述反激升压电路3有一可被微控制单元4灵活调节其PWM占空比的MOSFET3驱动电路。
本实用新型的工作原理为：
如图2所示，状态切换电路2，包括MOSFET1、MOSFET2、TC4427A驱动电路和三极管放大驱动电路。输入端接MOSFET1和MOSFET2，TC4427A驱动电路接MOSFET2，三极管放大驱动电路接MOSFET1，MOSFET1接输出端。MOSFET1是P沟道MOSFET，采用IRF5210，并通过两个三极管组成的驱动电路对来自微控制单元4的控制信号进行放大。MOSFET2是N沟道MOSFET，采用IRFS4321，并采用MCP14E4芯片进行驱动。微控制器单元4通过控制MOSFET驱动电路，间接控制MOSFET1和MOSFET2使电路处于短路、开路和正常导通状态。当MOSFET1关断，MOSFET2导通时，电路处于短路状态，电流测量电路1将测得太阳能电池的短路电 流，并传给微控制单元4；当MOSFET1关断，MOSFET2关断时，电路处于开路状态，电压测量电路A将测得太阳能电池的开路电压，同样传给微控制单元4；当MOSFET1导通，MOSFET2关断时，电路处于正常导通状态。
图3为反激升压电路结构示意图，包括MOSFET3，变压器L1，二极管D1、MCP14E4驱动电路和电容C1，输入端接L1，L1接MOSFET3、D1、C1和接地，MOSFET3接MCP14E4驱动电路和接地，D1接C1和输出端。MOSFET3是N沟道MOSFET，采用IRFS4321，并采用TC4427A进行驱动。变压器L1采用AK4823-BL，D1采用C3D10060，具有600V的耐压能力和10A的导通能力。微控制器单元4通过控制MOSFET驱动电路间接地控制MOSFET3，从最大占空比到最小占空比逐渐调节反激升压电路3的输出电压，这个过程中，电压测量电路A、电流测量电路1和电压测量电路B分别将测得0到3.3V的模拟信号传给微控制单元4。
电流测量电路1采用ACS712ELCTR-20A-T霍尔电流测量芯片，可以将被测电流精确地转换成0到3.3V的电压信号，并传给微控制单元4。
电压测量电路A和电压测量电路B采用千欧级分压电路，并带有超限电压保护，将被测电压转换成0到3.3V的电压信号，并传给微控制单元4。
温度测量信号输入电路5通过12C接口把数字信号输入微控制单元4。
串口信号输出电路6采用MAX3232，将数字信号从微控制单元4输出。
微控制单元4采用dsPIC33FJ16GS504，为16位MCU，具有10位高速A/D转换电路。微控制单元4将电压测量电路A、电压测量电路B和电流测量电路1测得的0到3.3V的电流模拟信号都转换成数字信号，会同通过温度测量信号输入电路5接收到的温度信号一起，进行数据处理。通过串口信号输出电路6将监测数据输出。
LED电路7通过四个LED不同的亮灭状态指示系统不同的运行状态。
图4为电源电路结构示意图，包括LM1117-5和LM1117-3.3。使用12V直流电源供电，采用LM1117-5芯片将12V直流电转换成5V直流电；采用LM1117-3.3芯片将5V直流电转换成3.3V直流电。电源电路8分别为微控制单元4、电压测量电路A、电流测量电路1、MOSFET驱动电路、电压测量电路B、温度测量信号输入电路5、串口信号输出电路6和LED电路7提供3.3V电源，为反激升压电路3提供12V电源，为状态切换电路2提供5V和12V电源。
以上所述，仅为本实用新型较佳的具体实施方式，本实用新型的保护范围不限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本实用新型披露的技术范围内，可显而易见地得到的技术方案的简单变化或等效替换均落入本实用新型的保护范围内。
Claims (3)
1.一种太阳能电池输出特性监测装置，其特征在于：包括与输入端连接的电压测量电路A、电流测量电路(1)和状态切换电路(2)；状态切换电路(2)与反激升压电路(3)连接；反激升压电路(3)与电压测量电路B和输出端连接；微控制单元(4)与状态切换电路(2)、反激升压电路(3)、电压测量电路A、电流测量电路(1)、电压测量电路B、温度测量信号输入电路(5)、串口信号输出电路(6)和LED电路(7)分别连接；电源电路(8)与状态切换电路(2)、反激升压电路(3)、电压测量电路A、电流测量电路(1)、电压测量电路B、微控制单元(4)、温度测量信号输入电路(5)、串口信号输出电路(6)和LED电路(7)分别连接并为其供电。
2.如权利要求1所述的一种太阳能电池输出特性监测装置，其特征在于：所述的状态切换电路(2)包括可被微控制单元(4)控制其开关的MOSFET1和MOSFET2，及TC4427A驱动电路和三极管放大驱动电路。
3.如权利要求1所述的一种太阳能电池输出特性监测装置，其特征在于：所述的反激升压电路(3)还包括一可被微控制单元(4)灵活调节其PWM占空比的MOSFET3驱动电路。
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Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN109510591A (zh) * | 2017-09-14 | 2019-03-22 | 南京优珈特新能源有限公司 | 一种光伏直流发电阵列的在线测试系统及其控制方法 |
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