CN204681316U - 光伏汇流箱监控系统 - Google Patents
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Abstract
本实用新型提供了一种光伏汇流箱监控系统，包括：电流采样电路、微处理器和通信电路；所述电流采样电路与所述微处理器相连，用于采样至少一路的电流信号并输入到微处理器；所述微处理器，与所述通信电路相连，用于将所述电流采样电路采样的电流信号通过所述通信电路发送。本实用新型提供的光伏汇流箱监控系统，可以通过电流采样电路对光伏汇流箱内的电流信号进行实时采样并通过通信电路上报。
Description
技术领域
本实用新型涉及光电技术领域，尤其涉及一种光伏汇流箱监控系统。
背景技术
光伏发电过程中，多个光伏电池组件共同工作进行发电。但各个光伏电池组件产生的电流较小，因此，各个光伏电池组件产生的电流需要先经过光伏汇流箱进行汇流，然后提供给客户，进而满足客户用电的需求。
而通常光伏发电系统每隔一段时间进行一次检修，一般为每半年一次。在这期间，当光伏汇流箱其中一个或多个光伏串列发生故障时，用户并不能及时发现光伏串列的故障，从而会造成大量电力流失，且检修工作复杂。
实用新型内容
本实用新型的一个目的在于提供一种能够实现对光伏汇流箱进行实时监控的光伏汇流箱监控系统。
第一方面，本实用新型提供了一种光伏汇流箱监控系统，包括：电流采样电路、微处理器和通信电路；所述电流采样电路与所述微处理器相连，用于采样至少一路的电流信号并输入到所述微处理器；
所述微处理器，与所述通信电路相连，用于将所述电流采样电路采样的电流信号通过所述通信电路发送。
可选的，所述电流采样电路包括至少一个采样支路；每一个采样支路包括一个插接器和一个线选器；
所述插接器与所述线选器相连，用于采样多路的电流信号，并将每一路电流信号通过一个接口输入到所述线选器的一个电流输入接口；
所述线选器与所述微处理器相连，用于根据所述微处理器输出的控制信号将输入到各个电流输入接口的电流信号分时输出到所述微处理器。
可选的，每一个采样支路还包括一个射极跟随器，所述射极跟随器连接在所述线选器的输出端与所述微处理器之间，用于将所述线选器的输出的电流信号放大后输出到所述微处理器。
可选的，每一个采样支路还包括一个滤波电路，所述滤波电路连接在所述射极跟随器与所述微处理器之间，用于将所述射极跟随器输出的信号滤波后输出到微处理器。
可选的，每一个采样支路还包括一个钳位保护电路；所述钳位保护电路与所属的采样支路的输出端相连，用于防止所属的采样支路的输出端的电压超过预设值。
可选的，所述钳位保护电路为BAS70-04芯片。
可选的，所述采样支路的数目为多个，所述微处理器中与不同的采样支路的输出端相连接的采样电流输入端不同，与不同的采样支路中线选器的控制端所连接的控制信号输出端相同。
可选的，所述插接器为header 10X2芯片。
可选的，所述选线器为U5CD4051B芯片。
可选的，还包括电压采样电路，所述电压采样电路与所述微处理器相连，用于采样光伏汇流箱内的电压信号并输出到所述微处理器；
所述微处理器还用于将所述电压采样电路采样到的电压信号通过所述通信电路发送。
可选的，还包括：防雷监测电路，所述防雷监测电路与所述微处理器相连，用于采样防雷信号并输入到所述微处理器；
所述微处理器还用于将防雷检测电路采样到的防雷信号通过所述通信电路发送。
可选的，还包括：数码显示电路，所述数码显示电路与所述微处理器相连，用于将所述微处理器接收的采样信号显示。
可选的，所述数码显示电路包括两个ULN2803A芯片和一个XSM-S2351A芯片；其中，第一ULN2803A芯片的输入端连接所述微处理器，输出端连接所述XSM-S2351A芯片，用于对所述微处理器输出的采样信号进行反相并输出到所述XSM-S2351A芯片的数据信号输入端；第二ULN2803A芯片的输入端连接所述微处理器，输出端连接所述XSM-S2351A芯片，用于对所述微处理器输出的控制信号进行反相并输出到所述XSM-S2351A芯片的控制信号输入端。
可选的，还包括辅助电源，所述辅助电源与所述微处理器相连，用于为所述微处理器提供工作电压。
可选的，所述通信电路包括一个ADM2483芯片和一个与所述ADM2483芯片相连的防雷保护电路。
可选的，所述微处理器为STM32F030R8T6芯片。
本实用新型提供的光伏汇流箱监控系统，包括：电流采样电路、微处理器和通信电路；所述电流采样电路与所述微处理器相连，用于采样至少一路的电流信号并输入到微处理器；所述微处理器，与所述通信电路相连，用于将所述电流采样电路采样的电流信号通过所述通信电路发送。本实用新型提供的光伏汇流箱监控系统，可以通过电流采样电路对光伏汇流箱内的电流信号进行实时采样并通过通信电路上报。
附图说明
图1为本实用新型实施例提供的一种光伏汇流箱监控系统的结构示意图；
图2为图1中的电流采样电路10的一种可能的结构示意图；
图3为图1中的电压采样电路40的一种可能的结构示意图；
图4为图1中的通信电路30的一种可能的结构示意图；
图5为图1中的数码显示电路60的一种可能的结构示意图；
图6为图1中的微处理器20的一种可能的结构示意图。
具体实施方式
为使本实用新型实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本实用新型实施例中的附图，对本实用新型实施例中的技术方案进行清楚、完整的描述，显然，所描述的实施例仅仅是本实用新型一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本实用新型的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他的实施例，都属于本实用新型保护的范围。
本实用新型提供了一种光伏汇流箱监控系统，如图1所示，该光伏汇流箱监控系统包括：电流采样电路10、微处理器20和通信电路30；其中，电流采样电路10与微处理器20相连，用于采样至少一路的电流信号并输入到微处理器20；
微处理器20，与通信电路30相连，用于将电流采样电路采样的电流信号通过所述通信电路30发送。
本实用新型提供的光伏汇流箱监控系统，可以通过电流采样电路对光伏汇流箱内的电流信号进行实时采样并通过通信电路上报。
在具体实施时，这里的电流采样电路10的具体结构可以为多种，下面结合图2对其中一种可能的结构进行说明。如图2所示，该电流采样电路可以包括两个相同的采样支路L1和L2，每一个采样支路包括一个插接器(该插接器可以具体为header 10X2芯片，为了便于区分，采样支路L1中的插接器标识为P3，采样支路L2中的插接器标识为P4)、一个线选器(这里的线选器可以具体为CD4501B芯片，为了便于区分，采样支路L1中的线选器标识为U5，L2中的线选器标识为U7)、一个射极跟随器(这里的射极跟随器可以为LM258D芯片，为了便于区分，L1中的射极跟随器标识为U8B，L2中的射极跟随器标识为U8A)、一个滤波电路(L1中的滤波电路包括电阻为0R、标识为R21的电阻和电容值为1pF、标识为C11的电容，L2中的滤波电路包括标识为R28的电阻和标识为C17的电容，规格与L1中相应元件规格的相同)以及一个钳位电路(该钳位电路可以具体为BAS70-04芯片，为了便于区分，图2中L1中的钳位电路表示为D1，L2中的钳位电路表示为D2)。采样支路L1和L2所包含的元器件的种类和对应的元器件的规格完全相同，为了便于描述，以下以其中的采样支路L1的具体结构进行说明。如图2所示，在采样支路L1中，插接器P3的2号、4号、6号、8号、10号、12号、14号、16号、18号共8个管脚连接到接地端GND，插接器P3的1号、3号、5号、7号、9号、11号、13号、15号共8个管脚一对一连接线选器U5的13号、14号、15号、12号、1号、5号、4号、2号的8个管脚。在使用时，插接器P3的19号、20号管脚连接5V的电压。
线选器U5的11号、10号、9号管脚一对一连接微处理器20的三个电流采样控制信号输出管脚(假设为PA4、PA5和PA6)；线选器U5的6、7和8号管脚连接接地端GND。
在使用时，线选器U5的16号管脚接入5V电压，微处理器20通过PA4、PA5和PA6共3个管脚输出相应的控制信号使线圈器的3号管脚分时与13号、14号、15号、12号、1号、5号、4号、2号管脚中的分别导通，使得插接器P3采样得到的8路电流信号分时经线选器U5的3号管脚输出到射极跟随器U8B的5号管脚。
射极跟随器U8B将对插接器P3的3号管脚输出的电流信号放大后经射极跟随器U8B的7号管脚输出到一个由零欧姆(0R)电阻R21和一个电容值为1000nF(102)的电容C11组成的滤波电路。
滤波电路的输出端与该采样支路L1的输出端IPV1相连(在L2中，输出端表示为IPV2)，该采样支路L1的输出端IPV1与微处理器20的一个电流信号输入管脚(假设为L1的输出端IPV1连接到微处理器20的PA1管脚，L2的输出端IPV2连接到到微处理器20的PA2管脚)。采样支路L1中的钳位电路D1连接采样支路L1的输出端IPV1，采样支路L2中的钳位电路D2连接采样支路L1的输出端IPV2，用于防止输入滤波电路输出端的电压超过预设值。
同样结合采样支路L1说明图2所述的电流采样电路的工作流程：插接器P3和P4接收插入到插接器的电流传感器所输出的电流信号，并通过8个管脚输出一对一输出到线选器U5的8个输入管脚，线选器U5通过11号、10号、9号三个管脚(三个管脚的电平共8种开启状态)接收来自微处理器20的控制信号，并根据三个管脚的电平所对应的8中开启状态分时将线选器U5的各个输入管脚与线选器U5的3号管脚相连，使在一个时刻通过3号管脚输出一个电流信号到射极跟随器U8B的正极端，经射极跟随器U8B放大后输出到由R21和C11组成的滤波电路，经滤波后的电流信号输入到微控制器20的PA1管脚。至此完成了电流信号的采样。
另外，如图2所示，在L1支路中还包括一个电阻值10K的电阻R24，电阻R24的一端连接接地端，另一端连接L1支路中的射极跟随器的正极端(5号管脚)。相应的，在L2支路中也包括一个电阻值10K的电阻R29，电阻R29的一端连接接地端，另一端连接L2支路中的射极跟随器的正极端(3号管脚)。这样能够分流一部分应进入到射极跟随器的正极端的电流，从而保护射极跟随器。
图2中所示的电流采样电路能够采样16路的电流信号，并且结构简单紧凑。另外，图2中所示的电路采样电路仅通过三个管脚(PA4、PA5和PA6)即可实现相应的控制，控制易于实现。不难理解的是，图2中设置射极跟随器的目的是为了放大线选器输出的电流信号，从而便于获取到清晰的信号，如果仅就为了实现本实用新型的基本目的而言，这里的射极跟随器并不是必然设置的结构，相应的技术方案也应该落入本实用新型的保护范围。
同样的，这里设置滤波电路是为了提高电流信号的信噪比，设置钳位保护电路是为了防止过电压损坏微处理器，仅就为了实现本实用新型的基本目的而言，这里的滤波电路和钳位保护电路也不是必然设置的结构，相应的技术方案也应该落入本实用新型的保护范围。
在具体实施时，如图1所示，本实施例所提供的光伏汇流箱监控系统还可以包括一个电压采样电路40，该电压采样电路40与微处理器20相连。此时该微处理器20还用于将电压采样电路40采样得到的电压信号通过所述通信电路40发送。
本实用新型实施例中，设置电压采样电路40还可以实现对光伏汇流箱内的电压信号的采样和实时上报。
在具体实施时，这里的电压采样电路40可以如图3所示，其中，两个插接器P1和P2(型号为Header 2)，两个限流电路(第一限流电路包括串联在一起的电阻R4、R5、R6、R7和R8，第二限流电路包括串联在一起的电阻R13、R14、R15、R16和R17，限流电路中电阻的电阻值均为510K)，三个滤波电路(电阻值47欧(470R)的电阻R3和电容值0.1μF的电容C3构成第一滤波电路，电阻值47欧(470R)的电阻R12和电容值0.1μF(104)的电容C6构成第二滤波电路，零欧姆(0R)的电阻R9和电容值为0.1μF(104)的电容C4构成第三滤波电路)、一个隔离运放电路U2(可以具体为AMC1200芯片)、一个射极跟随器(这里的射极跟随器可以为LM258D芯片，为了便于区分，这里的射极跟随器标识为U1B)，还包括电容值为0.1μF(104)的电容C5、C1和C2、电阻值为10K的电阻R10和R11、电阻值15K的电阻R2。插接器P1的两个管脚连接在一起，并依次经过第一限流电路和第一滤波电路连接到隔离运放电路U2的2号管脚，插接器P2的两个接口连接在一起，并依次经过第二限流电路和第二滤波电路连接到隔离运放电路U2的3号管脚，电容C5连接在第一滤波电路和第二滤波电路之间。
U2的8号管脚连接电容C1的一极，在使用时接入5V的电压，U2的1号管脚连接电容C2的一极，4号和5号管脚连接接地端GND，U2的6号管脚经过电阻R11连接到U1B的负极端(6号管脚)和输出端(7号管脚)，隔离运放电路U2的7号管脚经过电阻R10连接到U1B的5号管脚，隔离运放电路U2的7号管脚经过第三滤波电路连接到输出端VDC，该输出端VDC连接微处理器20的采样电压信号输入管脚(假设为PA3)。
另外，如图3所示，该电压采样电路40中还包括一个与U2的1号管脚相连的外围电路(与1号管脚共同连接VCC2)，该外围电路包括一个IF0505S-1W芯片(图中标识为U4)和一个电容值为0.1μF(104)的电容C8以及额定值为33μF/16V的电容C7，该外围电路中，电容C8和C7并联连接在F0505S-1W电路的4号和6号管脚之间，在使用时，F0505S-1W电路的1号管脚接入5V电压，2号管脚接地。
在具体实施时，如图1所示，本实施例所提供的光伏汇流箱监控系统还可以包括一个防雷监测电路50，所述防雷监测电路50与所述微处理器20相连，用于采样防雷信号并输入到所述微处理器20；所述微处理器20还用于将防雷检测电路50采样到的防雷信号通过所述通信电路30发送。
本实用新型实施例中，设置防雷监测电路50还可以实现对光伏汇流箱内的防雷信号的采样和实时上报。
在具体实施时，上述的通信电路30可以如图4所示，包括一个收发器U15(具体可以为ADM2483芯片)和一个与所述ADM2483芯片相连的防雷保护电路以及相应的外围电路(包括容值为0.1μF的电容C34和C33、电阻值为10K的电阻R69、电阻值为10K的电阻R70)，该防雷保护电路具体由气体放电管GDT1和GDT2(型号均为GDT2031)、场效应管F1和F2(型号均为TBU-CA065-200-WH)、瞬态抑制二极管TV1和TV2以及一个插接器P7(型号为Header 2)共同组成，AMD2483芯片的1号和16号管脚分别对应连接电容C33和电容C34的一个极端，2号、8号、9号和15号管脚连接接地端GND，1号管脚还连接工作电压端VDD、7号管脚经过阻值为10K的电阻R70连接7号管脚；6号管脚连接微处理器的发送管脚(假设为PA9)，3号管脚连接微处理器的接收管脚(假设为PA10管脚)，4号和5号管脚连接微处理器的控制信号输出管脚(假设为PA11管脚)，12号和13号管脚连接防雷保护电路；其中，气体放电管GDT1和GDT2的各有一端连接接地端GND-1，GDT2的另一端连接AMD2483的12号管脚，GDT2的另一端连接AMD2483的13号管脚，P7的两个管脚中的管脚2经过F1连接到13号管脚，管脚1经过F2连接到12号管脚。
在具体实施时，如图1所示，上述的系统还可以包括数码显示电路60，所述数码显示电路60与所述微处理器20相连，用于将所述微处理器20接收的采样信号显示。
具体实施时，如图5所示，这里的数码显示电路60可以具体包括：两个ULN2803A芯片(图中分别表示为U9和U10)和一个XSM-S2351A芯片(图中表示为U11)，其中，ULN2803A电路U9的多个输入端(1号、2号、3号、4号和5号管脚)连接微处理器的多个数据信号输出管脚(假设为DIG1、DIG2、DIG3、DIG4和DIG5共5个管脚)，输出端(14号、15号、16号、17号和18号管脚)一对一连接XSM-S2351A芯片的数据信号输入管脚(14号、11号、10号、6号和8号管脚)；ULN2803A电路U11的多个输入管脚(1号、2号、3号、4号、5号、6号、7号和8号管脚)连接微处理器的显示控制信号输出管脚(假设为PC0、PC1、PC2、PC3、PC4、PC5、PC6和PC7)，输出管脚(11号、12号、13号、14号、15号、16号、17号和18号管脚)一对一连接XSM-S2351A电路的控制信号输入管脚(13号、9号、4号、3号、1号、12号、5号和3号管脚)。
在具体实施时，如图1所示，该光伏汇流箱监控系统还可以包括一个辅助电源70，辅助电源70与微处理器20相连，用于为微处理器20提供工作电压。
在具体实施时，这里的微处理器可以为STM32F030R8T6处理器，如图6所示，该微处理器具有64个管脚，其中20号管脚、21号管脚、22号管脚对应作为PA4、PA5和PA6连接图2中所示的电流采样电路中的线选器U5和U7的11号、10号、9号管脚。15号和16号管脚对应作为IPV2和IPV1连接电流采样电路的两个输出端。18号、19号、28号、27号和26号管脚作为DIG1、DIG2、DIG3、DIG4、DIG5对应连接通信电路中的U9的5号、4号、3号、2号和1号管脚，8号、9号、10号、11号、24号、25号、37号和38号管脚对应作为控制信号输出管脚(PC0、PC1、PC2、PC3、PC4、PC5、PC6和PC7)连接通信电路中的U11的1号、2号、3号、4号、5号、6号、7号和8号管脚，42号、43号和44号管脚对应作为PA10、PA11和PA12连接通信电路中的U15的6号、4号和5号、3号管脚。
微处理器采用STM32F030R8T6处理器能够降低整个系统的制作成本。
在具体实施时，如图6所示，微处理器20除了包括STM32F030R8T6处理器之外，还可以包括连接在STM32F030R8T6处理器之上的外围电路(包括连接在接地端GND和STM32F030R8T6处理器的60号管脚之间的10K的电阻，串联后连接在60号管脚和63号管脚之间的阻值为470R的电阻R19和阻值为0R的电阻R20、连接在64号管脚和接地端GND之间的、容值为1μF的电容C9、连接节点复位端RESET和工作电压端VDD之间的阻值100K的电阻R25，连接复位端RESET和接地端GND之间的、容值为0.1uF的电容C9、连接在第一节点1和5号管脚之间的0R的电阻R26、连接在第二节点2与5号管脚之间的0R的电阻R27，连接在第一节点1和第二节点2之间的频率为8MHz晶振管X1，以及连接在第一节点1和接地端GND之间的，容值为20pF的电容C15，连接在第一节点2和接地端GND之间的，容值为20pF的电容C16，并联连接在工作电压输入端VDD与接地端GND之间的、容值均为1μF的电容C13和C14)。
不难理解的是，在具体实施时，上述的各个元件的具体型号和参数并不会影响本实用新型的实施，相应的技术方案也均应该落入本发明的保护范围。
以上所述，仅为本实用新型的具体实施方式，但是，本实用新型的保护范围不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本实用新型揭露的技术范围内，可轻易想到的变化或替代，都应涵盖在本实用新型的保护范围之内。因此，本实用新型的保护范围应以所述权利要求的保护范围为准。
Claims (15)
1.一种光伏汇流箱监控系统，其特征在于，包括：电流采样电路、微处理器和通信电路；所述电流采样电路与所述微处理器相连，用于采样至少一路的电流信号并输入到所述微处理器；
所述微处理器，与所述通信电路相连，用于将所述电流采样电路采样的电流信号通过所述通信电路发送；
其中，所述电流采样电路包括至少一个采样支路；每一个采样支路包括一个插接器和一个线选器；
所述插接器与所述线选器相连，用于采样多路的电流信号，并将每一路电流信号通过一个接口输入到所述线选器的一个电流输入接口；
所述线选器与所述微处理器相连，用于根据所述微处理器输出的控制信号将输入到各个电流输入接口的电流信号分时输出到所述微处理器。
2.如权利要求1所述的系统，其特征在于，每一个采样支路还包括一个射极跟随器，所述射极跟随器连接在所述线选器的输出端与所述微处理器之间，用于将所述线选器的输出的电流信号放大后输出到所述微处理器。
3.如权利要求2所述的系统，其特征在于，每一个采样支路还包括一个滤波电路，所述滤波电路连接在所述射极跟随器与所述微处理器之间，用于将所述射极跟随器输出的信号滤波后输出到微处理器。
4.如权利要求1所述的系统，其特征在于，每一个采样支路还包括一个钳位保护电路；所述钳位保护电路与所属的采样支路的输出端相连，用于防止所属的采样支路的输出端的电压超过预设值。
5.如权利要求4所述的系统，其特征在于，所述钳位保护电路为BAS70-04芯片。
6.如权利要求2-5任一项所述的系统，其特征在于，所述采样支 路的数目为多个，所述微处理器中与不同的采样支路的输出端相连接的采样电流输入端不同，与不同的采样支路中线选器的控制端所连接的控制信号输出端相同。
7.一种如权利要求2-5任一项所述的系统，其特征在于，所述插接器为header 10X2芯片。
8.如权利要求2-5任一项所述的系统，其特征在于，所述线选器为U5CD4051B芯片。
9.如权利要求1所述的系统，其特征在于，还包括电压采样电路，所述电压采样电路与所述微处理器相连，用于采样光伏汇流箱内的电压信号并输出到所述微处理器；
所述微处理器还用于将所述电压采样电路采样到的电压信号通过所述通信电路发送。
10.如权利要求1所述的系统，其特征在于，还包括：防雷监测电路，所述防雷监测电路与所述微处理器相连，用于采样防雷信号并输入到所述微处理器；
所述微处理器还用于将防雷检测电路采样到的防雷信号通过所述通信电路发送。
11.如权利要求1、9或10所述的系统，其特征在于，还包括：数码显示电路，所述数码显示电路与所述微处理器相连，用于将所述微处理器接收的采样信号显示。
12.如权利要求11所述的系统，其特征在于，所述数码显示电路包括两个ULN2803A芯片和一个XSM-S2351A芯片；其中，第一ULN2803A芯片的输入端连接所述微处理器，输出端连接所述XSM-S2351A芯片，用于对所述微处理器输出的采样信号进行反相并输出到所述XSM-S2351A芯片的数据信号输入端；第二ULN2803A芯片的输入端连接所述微处理器，输出端连接所述XSM-S2351A芯片，用于对所述微处理器输出的控制信号进行反相并输出到所述XSM-S2351A芯片的控制信号输入端。
13.如权利要求1所述的系统，其特征在于，还包括辅助电源，所述辅助电源与所述微处理器相连，用于为所述微处理器提供工作电压。
14.如权利要求1所述的系统，其特征在于，所述通信电路包括一个ADM2483芯片和一个与所述ADM2483芯片相连的防雷保护电路。
15.如权利要求1所述的系统，其特征在于，所述微处理器为STM32F030R8T6芯片。
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