CN206178054U - 一种光伏电能质量检测装置 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种光伏电能质量检测装置，属于电能质量检测领域，主要由交流信号处理单元、交流模/数转换单元、直流信号处理单元、直流模/数转换单元、中央处理单元构成，所述交流信号处理单元与所述交流模/数转换单元相连接，所述直流信号处理单元与所述直流模/数转换单元相连接，所述中央处理单元分别与所述交流模/数转换单元、所述直流模/数转换单元、人机交互单元相连接，本实用新型不仅能对光伏发电系统常规数据进行采集，还能有效监测光伏发电系统谐波、功率因数、谐波畸变率等电能质量参数进行分析。

Description

一种光伏电能质量检测装置

技术领域

本实用新型属于电能质量检测领域，特别涉及一种光伏电能质量检测装置。

背景技术

光伏发电系统是将光伏电池发出的直流电经过逆变器转变为与电网电压同频同相的交流电，该电能既可以向负载直接供电,也可以向电网供电。光伏并网系统一般由光伏阵列、并网逆变器、滤波电路、控制电路等组成，光伏发电系统由于自身的特性，会对现有的电网产生一系列电能质量影响。光伏阵列是产生电能的部件，是整个系统的重要组成部分，但它很容易受到如光照、温度等外界环境的影响，当外界环境发生较大变化时，光伏电池的发电能力就会出现间歇性和随机性，从而会影响整个系统的稳定输出，导致并入电网的电压发生波动，同时，对于非隔离型的光伏并网系统而言，由于光伏电池对地会存在寄生电容，这些寄生电容与滤波电路发生谐振时就会产生共模电流影响整个系统的电能质量。

并网逆变器是光伏并网系统的关键部分，但由于逆变器一般是由电力电子器件组成，会产生大量谐波，对于逆变器不经变压器并网时，还会向电网注入直流分量；另外，由于光伏发电经逆变器接入电网，对于功率的变化有着较快的响应速度，在一定条件下能够满足抑制电压暂降的要求。光伏发电大量并入电网，对电网带来的影响也越来越大，特别是对电网产生的电能质量问题尤其突出。因此，有必要对整个光伏发电系统的运行状况及并网点参数进行监测。通过对监测数据采集、分析、处理、查询，掌握发电系统的当前运行状况，及时发现异常情况并采取有效措施。

实用新型内容

为解决上述问题，本实用新型提供了一种光伏电能质量检测装置。

本实用新型解决其技术问题采取以下技术方案实现：

一种光伏电能质量检测装置，包括：交流信号处理单元、交流模/数转换单元、直流信号处理单元、直流模/数转换单元、中央处理单元，其特征在于：

所述交流信号处理单元与所述交流模/数转换单元相连接，所述直流信号处理单元与所述直流模/数转换单元相连接，所述中央处理单元分别与所述交流模/数转换单元、所述直流模/数转换单元以及人机交互单元相连接。

优选的，所述交流信号处理单元主要由传感器和信号调理电路组成，用于将采集到的模拟信号经过滤波、放大以及调理成适当的幅值然后输送到所述交流模/数转换单元。

优选的，所述交流模/数转换单元主要由AD7608模数转换芯片构成，用于将输入的模拟信号转换成数字信号然后传送给所述中央处理单元。

优选的，所述中央处理单元主要由LPC2368组成。

优选的，所述人机交互单元主要由触摸屏组成。

本实用新型不仅能对光伏发电系统常规数据进行采集，还能有效监测光伏发电系统谐波、功率因数、谐波畸变率等电能质量参数进行分析。

附图说明

图1是本实用新型结构示意图；

图2是本实用新型实施例信号调理电路图；

图3是本实用新型实施例信号放大电路图；

图4是本实用新型实施例接口电路图。

具体实施方式

以下结合附图对本实用新型实施例做进一步详述：

一种光伏电能质量检测装置，如图1所示，主要由交流信号处理单元、交流模/数转换单元、直流信号处理单元、直流模/数转换单元、中央处理单元以及人机交互单元组成，交流信号处理单元与交流模/数转换单元相连接，直流信号处理单元与直流模/数转换单元相连接，中央处理单元分别与交流模/数转换单元、直流模/数转换单元、人机交互单元相连接。

交流信号处理单元主要由传感器和信号调理电路组成，交流模/数转换单元主要由AD7608模数转换芯片构成；信号调理电路主要功能是将模拟信号经过滤波、放大等环节将采集到的模拟信号调理至AD7608输入所要求的范围。对测量结果影响最大的是采样精度，AD7608芯片在内部硬件上保证了信号的采样精度，其数字滤波器的加入进一步提高了芯片的测量精度。为了消除外部传感器非线性和精度对测量结果的影响，本实施例采用电阻分压网络实现对电压信号采样，采样电阻采用高稳定、温漂小的精密电阻，并设计RC抗混叠滤波器对信号进行滤波处理，电压信号通道如图2所示，图2中输出电压信号的幅值为：该电压信号幅值小于AD7608最大输入信号幅值0.5V，满足要求。抗混叠低通滤波器根据转折频率值设置为8kHz，根据计算选取低通滤波器电阻值R=1kΩ， C=22nF。TVS为过压保护防止电网瞬间高压对电路造成损害，磁珠用于吸收来自电网的高频干扰。电流通道采用锰铜片对电流信号进行采样，电流信号被锰铜采样为电压信号经放大后输入到AD7608电流通道，如图3所示。本实施例中锰铜采样电阻采用1毫欧，精密放大电路对信号进行6倍放大后，经过后续的抗混叠滤波处理输入到AD7608的电流通道，磁珠用于吸收来自电网的高频干扰。

中央处理单元主要由LPC2368组成，与AD7608构成的交流信号处理单元连接接口如图4所示，AD7608提供两种接口选项：并行接口和高速串行接口。所需接口模式可通过PAR/SER SEL引脚来选择，使用一个CONVST x信号便可控制两个CONVST x输入，此公用CONVST x信号的上升沿启动对所有模拟输入通道的同步采样。AD7608内置一个片内振荡器用于转换，所有ADC通道的转换时间为tCONV，BUSY信号告知用户正在进行转换，因此当施加CONVST x上升沿时，BUSY变为逻辑高电平，在整个转换过程结束时变为低电平，BUSY信号下降沿用来使所有八个采样保持放大器返回跟踪模式，BUSY下降沿还表示，现在可以从并行总线(DB[15:0])或DOUTA和DOUTB串行数据线路读取新数据。AD7608还允许模拟输入通道分两组进行同步采样，这可以用在电力线保护和测量系统中，以补偿PT和CT变压器所引入的相位差。在50 Hz系统，它可以提供最多9°的相位补偿；在60 Hz系统中，它可以提供最多10°的相位补偿。通过脉冲独立激活两个CONVST x引脚，并且只有在不使用过采样时，才可实现这种采样方式。CONVST A用来启动对第一组通道的同步采样(V1至V4)；CONVST B用来启动对第二组模拟输入通道的同步采样(V5至V8)。在CONVST A上升沿时，第一组通道的采样保持放大器进入保持模式。在CONVST B上升沿时，第二组通道的采样保持放大器进入保持模式。当两个CONVST x均已达到上升沿时，转换过程开始，因此在后一CONVST x信号的上升沿时，BUSY变为高电平。时间t5表示CONVST x采样点之间的最大容许时间。使用两个独立的CONVST x信号时，数据读取过程不变，将所有不使用的模拟输入通道接AGND，不使用通道的结果仍会包括在所读取的数据中，因为始终会转换所有通道。

人机交互单元主要由触摸屏组成，用于显示系统采集并处理后的信息以及接收操作人员的指令。

系统对光伏电能质量检测时分成以下几个步骤：

步骤1、通过交流信号处理单元对逆变器逆变侧的电压电流信号进行处理变成交流模/数转换单元所能接受的输入范围；

步骤2、通过直流信号处理单元对逆变器的直流侧的电压电流信号进行处理然后送入直流模/数转换单元；

步骤3、分别控制交流模/数转换单元和直流模/数转换单元进行模拟/数字转换；

步骤4、将交流模/数转换单元和直流模/数转换单元转换好的数据传送到中央处理单元；

步骤5、经中央处理单元处理后的数据传送到人机交互单元；

中央处理单元根据交流模/数转换单元和直流模/数转换单元输送来的电压、电流等信号进行谐波、功率因数、谐波畸变率等电能质量参数进行分析，然后将处理后的数据发送给人机交互单元进行显示。

步骤6、人机交互单元将中央处理单元送来的信息进行显示。

本实用新型不仅能对光伏发电系统常规数据进行采集，还能有效监测光伏发电系统谐波、功率因数、谐波畸变率等电能质量参数进行分析。

Claims (5)

1.一种光伏电能质量检测装置，包括交流信号处理单元、交流模/数转换单元、直流信号处理单元、直流模/数转换单元、中央处理单元，其特征在于：

所述交流信号处理单元与所述交流模/数转换单元相连接，所述直流信号处理单元与所述直流模/数转换单元相连接，所述中央处理单元分别与所述交流模/数转换单元、所述直流模/数转换单元以及人机交互单元相连接。

2.根据权利要求1所述的检测装置，其特征在于：所述交流信号处理单元主要由传感器和信号调理电路组成，用于将采集到的模拟信号经过滤波、放大以及调理成适当的幅值然后输送到所述交流模/数转换单元。

3.根据权利要求1所述的检测装置，其特征在于：所述交流模/数转换单元主要由AD7608模数转换芯片构成，用于将输入的模拟信号转换成数字信号，然后传送给所述中央处理单元。

4.根据权利要求1所述的检测装置，其特征在于：所述中央处理单元主要由LPC2368组成。

5.根据权利要求1所述的检测装置，其特征在于：所述人机交互单元主要由触摸屏组成。