CN209913783U - 一种基于光伏组件的电学性能测试仪 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种基于光伏组件的电学性能测试仪，包括用于控制光伏组件进行逐日运动的运动控制模块、用于为电学性能测试仪提供稳定工作电源的供电系统模块和用于切换电学性能测试仪工作模式和显示所检测数据的可视化操作模块；所述供电系统模块分别与运动控制模块和可视化操作模块连接，所述可视化操作模块与运动控制模块连接；本实用新型所公开的基于光伏组件的电学性能测试仪，可根据光伏组件上各点的光强变化调节光伏组件的倾角，采集环境数据为工作人员提供参考电压、参考电流、参考组串方式等数据，实现光伏电站设计施工的标准化，减少人为因素的影响，提高光伏电站的设计、安装效率。

Description

一种基于光伏组件的电学性能测试仪

技术领域

本实用新型涉及太阳能光伏系统应用技术领域，特别涉及一种基于光伏组件的电学性能测试仪。

背景技术

中国的一次能源储量远低于世界的平均水平，大约只占世界能源总储量的10％；太阳能作为一种可再生能源，具有充分的清洁性、相对的广泛性、确实的长寿命和免维护性、资源的充足性及潜在的经济性等优点，在长期的能源战略中具有重要地位。

现有的光伏电站由于各种各样的原因，在设计、安装和运维过程中，会出现各种各样的故障问题，降低了光伏电站的设计、安装效率，增加了光伏项目的施工时间。

目前，可采用双轴舵机机构带动光伏组件运动；授权公告号为 CN204017363U，专利名称为“双轴舵机结构”中公开了一种双轴舵机机构；舵机包括舵机壳和舵轴，舵轴包括两根同轴设置、且对称地布置于舵机壳外侧的输出轴。

可见，现有技术还有待改进和提高。

实用新型内容

鉴于上述现有技术的不足之处，本实用新型的目的在于提供一种基于光伏组件的电学性能测试仪，可根据光伏组件上各点的光强变化调节光伏组件的倾角，采集环境数据为工作人员提供参考电压、参考电流、参考组串方式等数据，实现光伏电站设计施工的标准化。

为了达到上述目的，本实用新型采取了以下技术方案：

一种基于光伏组件的电学性能测试仪，包括：

用于控制光伏组件进行逐日运动的运动控制模块；

用于为电学性能测试仪提供稳定工作电源的供电系统模块；

用于切换电学性能测试仪工作模式和显示所检测数据的可视化操作模块；

所述供电系统模块分别与运动控制模块和可视化操作模块连接，所述可视化操作模块与运动控制模块连接；

所述运动控制模块包括：

用于确定各点光源强度的光源定位模块；

用于处理数据并发送相应控制指令的控制中心；

用于控制光伏组件运动的运动模块；

用于采集太阳能的光伏组件；

所述光源定位模块设置于光伏组件上，所述运动模块与光伏组件传动连接，所述控制中心的输出端连接于运动模块的输入端，所述控制中心的输入端连接光源定位模块的输出端。

所述的基于光伏组件的电学性能测试仪中，所述控制中心包括PLC控制系统、单片机和中央控制系统，所述PLC控制系统和单片机的输入端连接光源定位模块，所述PLC控制系统的输出端分别连接单片机和运动模块的输入端，所述单片机的输出端连接中央控制系统的输入端。

所述的基于光伏组件的电学性能测试仪中，所述运动控制模块还包括用于将模拟信号转化为数字信号的数据传输模块，所述数据传输模块的输入端连接光源定位模块的输出端，所述数据传输模块的输出端连接PLC控制系统的输入端。

所述的基于光伏组件的电学性能测试仪中，所述可视化操作模块包括用于切换电学性能测试仪工作模式的按钮面板和用于显示电学性能测试仪所收集的数据的液晶显示屏；所述按钮面板的输出端连接PLC控制系统的输入端，所述液晶显示屏的输入端连接中央控制系统的输出端。

所述的基于光伏组件的电学性能测试仪中，所述供电系统模块包括用于切换电学性能测试仪供电模式的供电切换模块、采用市电进行供电的市电供电模块、采用蓄电池进行供电的蓄电池供电模块和采用光伏组件所转化的电能进行供电的光伏组件供电模块。

所述的基于光伏组件的电学性能测试仪中，所述按钮面板包括用于控制电学性能测试仪开启和关闭的开关按钮、用于切换电学性能测试仪供电模式的第一切换按钮、第二切换按钮和第三切换按钮；所述开关按钮、第一切换按钮、第二切换按钮和第三切换按钮均为自锁按钮；所述第一切换按钮将供电模式切换至市电供电模块，所述第二切换按钮将供电模式切换至蓄电池供电模块，所述第三切换按钮将供电模式切换至光伏组件供电模块。

所述的基于光伏组件的电学性能测试仪中，所述光源定位模块包括4 个分别设置于光伏组件四角位置的光线传感器，所述光线传感器将所收集的光信号传输至数据传输模块和单片机。

所述的基于光伏组件的电学性能测试仪中，所述按钮面板还包括用于切换电学性能测试仪工作状态的自动按钮和手动按钮，所述自动按钮和手动按钮均为自锁按钮。

有益效果：

本实用新型提供了一种基于光伏组件的电学性能测试仪，可根据光伏组件上各点的光强变化调节光伏组件的倾角，采集环境数据为工作人员提供参考电压、参考电流、参考组串方式等数据；在光伏电站安装过程中，协助工作人员对光伏电站的各种数据进行检测和校准，实现光伏电站设计施工的标准化，减少人为因素的影响，提高光伏电站的设计、安装效率；而标准化设计施工的光伏电站，可减少光伏组件在发电过程中的发电损耗。

附图说明

图1为本实用新型提供的光伏组件电学性能测试仪的系统结构图；

图2为本实用新型提供的运动控制模块的系统结构图；

图3为本实用新型提供的控制中心的系统结构图；

图4为本实用新型提供的供电系统模块的系统结构图；

图5为本实用新型提供的供电切换模块的电路结构图；

图6为本实用新型提供的可视化操作模块的系统结构图；

图7为本实用新型提供的可视化操作模块的结构示意图；

图8为本实用新型提供的运动控制模块的结构示意图。

具体实施方式

本实用新型提供了一种基于光伏组件的电学性能测试仪，为使本实用新型的目的、技术方案及效果更加清楚、明确，以下参照附图并举实施例对本实用新型进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅用以解释本实用新型，并不用于限定本实用新型的保护范围。

在本实用新型的描述中，需要理解的是，术语“四角”等指示的方位或位置关系为本实用新型基于附图的方位或位置关系，仅是为了便于描述本实用新型和简化描述。另外，术语“第一”、“第二”、“第三”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或隐含指明所指示的技术特征的数量。

实施例1

请参阅图1和图8，本实用新型提供了一种基于光伏组件的电学性能测试仪，包括运动控制模块、供电系统模块和可视化操作模块，所述供电系统模块分别与运动控制模块和可视化操作模块连接，所述可视化操作模块与运动控制模块连接。

运动控制模块，所述运动控制模块用于控制光伏组件进行逐日运动。

供电系统模块，所述供电系统模块用于为电学性能测试仪提供稳定工作电源。

可视化操作模块，所述可视化操作模块用于切换电学性能测试仪的工作模式以及显示所检测的各种数据。

进一步地，请参阅图2和图8，所述运动控制模块包括光源定位模块1、控制中心、运动模块2和光伏组件3。

光源定位模块1，所述光源定位模块用于确定光伏组件上各点所接受的光源强度，所述光源定位模块设置于光伏组件上；在本实施例中，所述光源定位模块可以但不限于是光线传感器。

控制中心，所述控制中心用于处理数据并发送控制指令至相应模块执行下一步的控制动作；所述控制中心的输出端连接于运动模块的输入端，所述控制中心的输入端连接光源定位模块的输出端。

运动模块2，所述运动模块用于控制光伏组件作逐日运动，所述运动模块与光伏组件传动连接；在本实施例中，所述运动模块可以但不限于是双轴运动舵机或步进电机；所述双轴舵机的型号可以但不限于是LD-220MG。

光伏组件3，所述光伏组件用于采集太阳能，并将所采集的太阳能转化为电能；在本实施例中，所述光伏组件可以但不限于是1.2KW双面双玻太阳能组件、1.2KW柔性光伏组件或1.2KW单晶封装光伏组件。

进一步地，请参阅图3，所述控制中心包括PLC控制系统、单片机和中央控制系统，所述PLC控制系统和单片机的输入端连接光源定位模块，所述PLC控制系统的输出端分别连接单片机和运动模块的输入端，所述单片机的输出端连接中央控制系统的输入端；PLC控制系统将光源定位模块所收集的信息进行处理并发送控制指令至运动模块等执行下一步的控制动作；单片机负责将光源定位模块和PLC控制系统所传输来的数据进行整理并传输至中央控制系统，完成数据的收集；在本实施例中，所述PLC控制系统为西门子PLCS7-200SMART，所述单片机为STM系列单片机；在其他实施例中，所述PLC控制系统与单片机亦可替换为ARM控制系统。

所述运动控制模块的工作原理如下：光源定位模块感应光伏组件上各点的光强，当光伏组件上某一侧所感受到的光强较强时，发送信号至PLC 控制系统和单片机，PLC控制系统将控制信号转为PWM(脉宽调制)信号，并将PWM信号输出至运动模块，运动模块带动光伏组件作逐日运动；单片机将PLC控制系统以及光源定位模块所收集的数据传输至中央控制系统，进行数据的存储与处理。

进一步地，请参阅图2和图3，所述运动控制模块还包括用于将模拟信号转化为数字信号的数据传输模块，所述数据传输模块的输入端连接光源定位模块的输出端，所述数据传输模块的输出端连接PLC控制系统的输入端；所述光源定位模块采集环境中的光信号，并将光信号转化为模拟信号，输出模拟信号至数据传输模块，数据传输模块将模拟信号转化为数字信号并输出至PLC控制系统，PLC控制系统将所接收的数据进行类型转化和计算处理。

进一步地，请参阅图6和图7，所述可视化操作模块包括按钮面板和液晶显示屏，所述按钮面板的输出端连接PLC控制系统的输入端，所述液晶显示屏的输入端连接中央控制系统的输出端。

按钮面板，所述按钮面板用于切换电学性能测试仪工作模式。

液晶显示屏，所述液晶显示屏用于显示电学性能测试仪所收集的数据，所收集的数据包括参考电压、参考电流等。

进一步地，请参阅图4，所述供电系统模块包括供电切换模块、市电供电模块、蓄电池供电模块和光伏组件供电模块。

供电切换模块，所述供电切换模块用于切换电学性能测试仪供电模式，其电路结构如图5所示。

市电供电模块，所述市电供电模块是指当电学性能测试仪处于室内或任何可实现市电连接的地方工作时，可采用有线连接的市电的方式进行供电，市电供电模块推动负载进行工作时，可同时将电能送往蓄电池供电模块进行存储。

蓄电池供电模块，所述蓄电池采集模块是指电学性能测试仪采用蓄电池进行供电，当电学性能测试仪在没有市电供电的情况下或光伏组件由于天气原因无法正常工作时，可采用蓄电池供电模块进行供电，保证电学性能测试仪的稳定运行；在本实施例中，所述蓄电池可以但不限于是锂电池组或铅蓄电池组。

所述光伏组件供电模块是指电学性能测试仪采用光伏组件所转化的电能进行供电，光伏组件供电模块推动负载进行工作时，可同时将所转化的电能送往蓄电池供电模块进行存储。

进一步地，所述按钮面板包括开关按钮、第一切换按钮、第二切换按钮和第三切换按钮，所述开关按钮、第一切换按钮、第二切换按钮和第三切换按钮均为自锁按钮。

开关按钮，所述开关按钮用于控制电学性能测试仪开启和关闭；第一次按下开关按钮时，开关接通并保持，第二次按下开关按钮后，开关断开，同时开关按钮弹出来。

第一切换按钮、第二切换按钮和第三切换按钮，所述第一切换按钮、第二切换按钮和第三切换按钮用于切换电学性能测试仪的供电模式；所述第一切换按钮将供电模式切换至市电供电模块，所述第二切换按钮将供电模式切换至蓄电池供电模块，所述第三切换按钮将供电模式切换至光伏组件供电模块；当第一切换按钮、第二切换按钮和第三切换按钮其中某一按钮处于导通状态时，其他两个按钮处于断开状态，避免个供电模块同时导通导致电源的损坏。

请参阅图5，所述供电切换模块包括第一切换按钮S1、第二切换按钮 S2、第三切换按钮S3、市电供电模块V1、蓄电池供电模块V2、光伏组件供电模块V3和负载R；所述第一切换按钮S1的一端连接负载R，另一端连接市电供电模块V1，市电供电模块V1的另一端连接负载R；所述第二切换按钮S2的一端连接负载R，另一端连接蓄电池供电模块V2，蓄电池供电模块V2的另一端连接负载R；所述第三切换按钮S3的一端连接负载R，另一端连接光伏组件供电模块V3，光伏组件供电模块的另一端连接负载R；当按下相应的切换模块时，电学性能测试仪采用不同的供电模式进行供电，为测试提供基础电源，保证电学性能测试仪的稳定运行。

进一步地，所述光源定位模块包括4个分别设置于光伏组件四角位置的光线传感器，所述光线传感器将所收集的光信号转化为模拟信号并传输至数据传输模块和单片机；设置于光伏组件四角位置的光线传感器相互配合，可将光伏组件区分为上侧、下侧、左侧和右侧四侧，当某一侧的光线传感器(即某两个光线传感器)所感受的光较多时，光线传感器将模拟信号送往数据传输模块和单片机，数据传输模块再将信号送往PLC控制系统， PLC控制系统根据所收集的信号发出下一步的控制指令。

本实用新型提供的基于光伏组件的电学性能测试仪可采集环境数据为工作人员提供参考电压、参考电流、参考组串方式等数据；在光伏电站安装过程中，协助工作人员对光伏电站的各种数据进行检测和校准，实现光伏电站设计施工的标准化；以下举几个例子说明本实用新型如何测量数据。

参考电压：将两个或以上的光伏组件并联，慢慢提升工作电压，中央控制系统采集升压过程中的电压变化值，取数据最大值为最佳电压值(参考电压)。

参考电流：将两个或以上的光伏组件串联，慢慢提升工作电流，中央控制系统采集该过程中的电流变化值，取数据最大值为最佳电流值(参考电流)。

参考组串方式：通过所测得的参考电压和参考电流以及输入至中央控制系统内的单块光伏组件的额定电压和额定电流，选择最接近参考电压和参考电流比例的光伏组件的串并联方式。

实施例2

请参阅图7，本实施例与实施例1的主要区别在于：所述按钮面板还包括用于切换电学性能测试仪工作状态的自动按钮和手动按钮，所述自动按钮和手动按钮均为自锁按钮；当按下自动按钮时，光伏组件自动逐日，即光源定位模块将光强信息反馈至控制中心，控制中心控制运动模块带动光伏组件进行逐日运动；当按下手动按钮时，光伏组件固定不动，即相当于固定式光伏电站，可用于协助施工人员针对固定式安装的光伏电站进行设计，即光伏组件固定不动，检测各个时间点的电流值和电压值等数据。

可以理解的是，对本领域普通技术人员来说，可以根据本实用新型的技术方案及其实用新型构思加以等同替换或改变，而所有这些改变或替换都应属于本实用新型的保护范围。

Claims (8)

1.一种基于光伏组件的电学性能测试仪，其特征在于，包括：

用于控制光伏组件进行逐日运动的运动控制模块；

用于为电学性能测试仪提供稳定工作电源的供电系统模块；

用于切换电学性能测试仪工作模式和显示所检测数据的可视化操作模块；

所述供电系统模块分别与运动控制模块和可视化操作模块连接，所述可视化操作模块与运动控制模块连接；所述运动控制模块包括：

用于确定各点光源强度的光源定位模块；

用于处理数据并发送相应控制指令的控制中心；

用于控制光伏组件运动的运动模块；

用于采集太阳能的光伏组件；

所述光源定位模块设置于光伏组件上，所述运动模块与光伏组件传动连接，所述控制中心的输出端连接于运动模块的输入端，所述控制中心的输入端连接光源定位模块的输出端。

2.根据权利要求1所述的一种基于光伏组件的电学性能测试仪，其特征在于，所述控制中心包括PLC控制系统、单片机和中央控制系统，所述PLC控制系统和单片机的输入端连接光源定位模块，所述PLC控制系统的输出端分别连接单片机和运动模块的输入端，所述单片机的输出端连接中央控制系统的输入端。

3.根据权利要求2所述的一种基于光伏组件的电学性能测试仪，其特征在于，所述运动控制模块还包括用于将模拟信号转化为数字信号的数据传输模块，所述数据传输模块的输入端连接光源定位模块的输出端，所述数据传输模块的输出端连接PLC控制系统的输入端。

4.根据权利要求2所述的一种基于光伏组件的电学性能测试仪，其特征在于，所述可视化操作模块包括用于切换电学性能测试仪工作模式的按钮面板和用于显示电学性能测试仪所收集的数据的液晶显示屏；所述按钮面板的输出端连接PLC控制系统的输入端，所述液晶显示屏的输入端连接中央控制系统的输出端。

5.根据权利要求4所述的一种基于光伏组件的电学性能测试仪，其特征在于，所述供电系统模块包括用于切换电学性能测试仪供电模式的供电切换模块、采用市电进行供电的市电供电模块、采用蓄电池进行供电的蓄电池供电模块和采用光伏组件所转化的电能进行供电的光伏组件供电模块。

6.根据权利要求5所述的一种基于光伏组件的电学性能测试仪，其特征在于，所述按钮面板包括用于控制电学性能测试仪开启和关闭的开关按钮、用于切换电学性能测试仪供电模式的第一切换按钮、第二切换按钮和第三切换按钮；所述开关按钮、第一切换按钮、第二切换按钮和第三切换按钮均为自锁按钮；所述第一切换按钮将供电模式切换至市电供电模块，所述第二切换按钮将供电模式切换至蓄电池供电模块，所述第三切换按钮将供电模式切换至光伏组件供电模块。

7.根据权利要求3所述的一种基于光伏组件的电学性能测试仪，其特征在于，所述光源定位模块包括4个分别设置于光伏组件四角位置的光线传感器，所述光线传感器将所收集的光信号传输至数据传输模块和单片机。

8.根据权利要求6所述的一种基于光伏组件的电学性能测试仪，其特征在于，所述按钮面板还包括用于切换电学性能测试仪工作状态的自动按钮和手动按钮，所述自动按钮和手动按钮均为自锁按钮。

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