CN220528010U - 一种装配有光伏波动在线监测装置的光伏板 - Google Patents
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Abstract
本实用新型公开了一种装配有光伏波动在线监测装置的光伏板，涉及光伏波动监测技术领域，光伏波动在线监测装置包括集成安装于封装外壳的单片机、储能电池、DC‑DC模块、辐照度传感器、光照强度传感器、无线通信模组和外设电源开关；DC‑DC模块的输入端通过光伏输入连接电缆电性连接光伏板，DC‑DC模块的第一输出端电性连接单片机，第二输出端电性连接储能电池；单片机电性连接储能电池，辐照度传感器，光照强度传感器，无线通信模组，以及用于控制辐照度传感器、光照强度传感器和无线通信模组启停的外设电源开关，本实用新型能同时采集辐照度和光照强度数据，具备秒级极短期光伏功率波动监测能力，并且采集到的数据可通过无线通信模组进行远程传输，安装方便。
Description
技术领域
本实用新型涉及光伏波动监测技术领域，具体而言，涉及一种装配有光伏波动在线监测装置的光伏板。
背景技术
光伏发电具有清洁、无限量、不受地域限制、运行维护量小等优点，因此，相对风电、核电、生物智能等可再生能源来说，优势比较明显。然而光伏发电具有较大的不稳定，受日照影响较大。在晴天光照强度较高，光伏发电出力强；在阴雨天气、多云或夜晚，光伏接收到的光线减少，发电效率也会随之下降。
光伏发电并网对电力系统会产生多种影响，需要为光伏板安装光伏波动监测装置，以对光伏实时出力进行监测。现有的光伏波动监测装置仅具有辐照度监测功能，导致后台只能通过计算等效辐射通量预测光伏波动，监测时间过长，无法对快速移动的云层遮挡做出准确识别。
实用新型内容
为了给后台采集便于实现快速、准确预测光伏发电功率的数据，本实用新型提供了一种装配有光伏波动在线监测装置的光伏板，光伏波动在线监测装置集成了辐照度和光照强度传感器，以实现光伏板的辐照度和光照强度监测。
本实用新型采取的技术方案如下：
一种装配有光伏波动在线监测装置的光伏板，所述光伏波动在线监测装置包括集成安装于封装外壳的单片机、储能电池、DC-DC模块、辐照度传感器、光照强度传感器、无线通信模组和外设电源开关；所述DC-DC模块的输入端通过光伏输入连接电缆电性连接所述光伏板，所述DC-DC模块的第一输出端电性连接所述单片机，第二输出端电性连接所述储能电池；所述单片机电性连接所述储能电池，辐照度传感器，光照强度传感器，无线通信模组，以及用于控制所述辐照度传感器、光照强度传感器和无线通信模组启停的所述外设电源开关。
进一步地，所述封装外壳为一体化铸铝长方体结构。
更进一步地，所述储能电池有三块，其中两块安装于所述封装外壳内的左长边侧，另外一块安装于所述封装外壳内的右长边侧。
更进一步地，所述辐照度传感器和光照强度传感器的感应端，以及所述无线通信模组的无线传输天线均外露于所述封装外壳的顶部；所述光伏输入连接电缆从所述封装外壳的底部穿入后与所述DC-DC模块连接。
更进一步地，所述封装外壳通过安装配件安装于所述光伏板的光伏支架，所述光伏支架和安装配件之间、所述封装外壳和安装配件之间均通过螺钉可拆卸固定。
与现有技术相比，本实用新型的有益效果是：
光伏波动在线监测装置在原有的基础上增设了光照强度传感器，继而能同时采集辐照度和光照强度数据，以便后台能利用光照强度的超快识别率对实时的气象条件如云层覆盖、移动等状态快速感知，辅助基于辐照度数据对光伏发电功率预测；
集成了储能电池，可以除此储存来自于DC-DC模块的电能。这样，在夜晚或低辐照度时，装置可以继续工作，持续监测光伏板的状态并采集数据。储能功能确保了装置的稳定工作和数据采集的连续性；
采集到的光伏板辐照度和光强数据可以通过集成的无线通信模组进行远程传输。安装方便，且用户可以在远程位置实时访问光伏板的工作状态和发电数据。这种远程传输功能方便了光伏板的监控和管理，同时也有助于及时发现潜在问题和异常情况；
一体化铸铝长方体结构的封装外壳，有助于提高装置的耐用性和防水性，能更好地保护内部的电子元件，延长装置的使用寿命；
封装外壳通过安装配件安装于光伏板的光伏支架，而且装置和支架之间通过螺钉可拆卸固定。这种设计使得装置的安装和维护更加灵活和便捷，能够适应不同类型的光伏板和支架，也方便维修和更换。
为使本实用新型的上述目的、特征和优点能更明显易懂，下文特举本实用新型实施例，并配合所附附图，作详细说明如下。
附图说明
为了更清楚地说明本实用新型实施例的技术方案，下面将对实施例中所需要使用的附图作简单地介绍，应当理解，以下附图仅示出了本实用新型的某些实施例，因此不应被看作是对范围的限定，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他相关的附图。
图1是实施例中装配有光伏波动在线监测装置的光伏板的分解结构图；
图2是实施例中所述光伏波动在线监测装置的剖视结构图；
图3是实施例中所述光伏波动在线监测装置的电路结构框图；
图中：1、光伏波动在线监测装置；101、无线传输天线；102、辐照度传感器；103、光照强度传感器；104、封装外壳；105、光伏输入连接电缆；106、储能电池；107、单片机；108、DC-DC模块；109、无线通信模组；2、安装配件；3、光伏支架；4、光伏板。
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、完整地描述，显然，所描述的实施例是本实用新型一部分实施例，而不是全部的实施例。
请参照图1、图2和图3，本实施例提供一种装配有光伏波动在线监测装置的光伏板，光伏波动在线监测装置1包括集成安装于封装外壳104的单片机107、储能电池106、DC-DC模块108、辐照度传感器102、光照强度传感器103、无线通信模组109和外设电源开关。
其中，封装外壳104为一体化铸铝长方体结构，具备IP65级别防护。为了在有限的空间内提高储能，我们将储能电池106设计为三块，其中两块体积小的安装于封装外壳104内的左长边侧，另外一块安装于封装外壳104内的右长边侧。
辐照度传感器102和光照强度传感器103的感应端，以及无线通信模组109的无线传输天线101均外露于封装外壳104的顶部，见图1所示，无线传输天线101为全向玻璃钢防水NBIoT通信天线。光伏输入连接电缆105从封装外壳104的底部穿入后与DC-DC模块108连接，见图2所示。
封装外壳104通过安装配件2安装于光伏板4的光伏支架3，光伏支架3和安装配件2之间、封装外壳104和安装配件2之间均通过螺钉可拆卸固定，见图1所示。
结合图3所示，下面对本实施例中主要部件的选型进行说明：
辐照度传感器102，型号为RS-RA-N01-AL，0.3～3um宽光谱辐射吸收范围，串口通信，MODBUS通信协议；
光照强度传感器103，型号为B-RS-L30，0-200000Lux光照强度监测范围，串口通信，MODBUS通信协议；
无线通信模组109，型号为M5310A，串口通信，AT指令通信协议；
单片机107，型号为STM32L051C8T6，内核为Cortex-M0+，超低功耗MCU，非常适合电池供电或供电来自能量收集的应用，具有两组通用串口USART1、USART2，分别连接辐照度传感器102和光照强度传感器103，以及一组低功耗串口LPUART，连接无线通信模组109；
在监测周期时间段内，单片机107控制外设电源开关打开，启用辐照度传感器102、光照强度传感器103和无线通信模组109。监测任务完成后，单片机107控制外设电源开关关闭，减小装置耗电，进一步提升监测装置的续航能力。
在本实施例中，外设电源开关为MOSFET芯片，型号AO4407；单片机107的GPIO-1输出高电平(3.3V)控制该MOSFET导通，外设传感器和通信模组即可上电工作；单片机107的GPIO-1输出低电平(0V)控制该MOSFET关闭，外设传感器和通信模组即可断电降低功耗。
单片机107可将来自于辐照度传感器102的辐照度数据，和来自于光照强度传感器103的光照强度数据，通过无线通信模组109发送至远处的监控中心，实现监测数据远程传输。
在本实施例中，光伏波动在线监测装置1的供电逻辑如下：
光伏板4输入：提供外部供电。
DC-DC模块108：将来自于光伏板4的波动的光伏电压变换至4.2V，其第一输出侧的电能直接供监测装置使用，其第二输出侧用于将多余的能量存储于储能电池106，即为储能电池106提供充电输入；
储能电池106：存储电量，平衡光伏供电输入；在光伏供电不足时(夜间)提供监测装置电源供电。
以上所述仅为本实用新型的优选实施例而已，并不用于限制本实用新型，对于本领域的技术人员来说，本实用新型可以有各种更改和变化。凡在本实用新型的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本实用新型的保护范围之内。
Claims (5)
1.一种装配有光伏波动在线监测装置的光伏板，其特征在于，所述光伏波动在线监测装置包括集成安装于封装外壳的单片机、储能电池、DC-DC模块、辐照度传感器、光照强度传感器、无线通信模组和外设电源开关；所述DC-DC模块的输入端通过光伏输入连接电缆电性连接所述光伏板，所述DC-DC模块的第一输出端电性连接所述单片机，第二输出端电性连接所述储能电池；所述单片机电性连接所述储能电池，辐照度传感器，光照强度传感器，无线通信模组，以及用于控制所述辐照度传感器、光照强度传感器和无线通信模组启停的所述外设电源开关。
2.根据权利要求1所述装配有光伏波动在线监测装置的光伏板，其特征在于，所述封装外壳为一体化铸铝长方体结构。
3.根据权利要求2所述装配有光伏波动在线监测装置的光伏板，其特征在于，所述储能电池有三块，其中两块安装于所述封装外壳内的左长边侧，另外一块安装于所述封装外壳内的右长边侧。
4.根据权利要求3所述装配有光伏波动在线监测装置的光伏板，其特征在于，所述辐照度传感器和光照强度传感器的感应端，以及所述无线通信模组的无线传输天线均外露于所述封装外壳的顶部；所述光伏输入连接电缆从所述封装外壳的底部穿入后与所述DC-DC模块连接。
5.根据权利要求4所述装配有光伏波动在线监测装置的光伏板，其特征在于，所述封装外壳通过安装配件安装于所述光伏板的光伏支架，所述光伏支架和安装配件之间、所述封装外壳和安装配件之间均通过螺钉可拆卸固定。
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