RU2810876C1 - Microcontroller for adjusting coolant flow of solar power plant - Google Patents

Microcontroller for adjusting coolant flow of solar power plant Download PDF

Info

Publication number
RU2810876C1
RU2810876C1 RU2023119785A RU2023119785A RU2810876C1 RU 2810876 C1 RU2810876 C1 RU 2810876C1 RU 2023119785 A RU2023119785 A RU 2023119785A RU 2023119785 A RU2023119785 A RU 2023119785A RU 2810876 C1 RU2810876 C1 RU 2810876C1
Authority
RU
Russia
Prior art keywords
power plant
interface
circuit
microcontroller
solar power
Prior art date
Application number
RU2023119785A
Other languages
Russian (ru)
Inventor
Александр Анатольевич Жданов
Сергей Геннадьевич Долженко
Антон Викторович Карпов
Ирина Борисовна Шишкова
Людмила Александровна Ведерникова
Алексей Викторович Кузнецов
Original Assignee
Публичное акционерное общество завод "Красное знамя"
Общество с ограниченной ответственностью "СОЛЭКС-Р"
Filing date
Publication date
Application filed by Публичное акционерное общество завод "Красное знамя", Общество с ограниченной ответственностью "СОЛЭКС-Р" filed Critical Публичное акционерное общество завод "Красное знамя"
Application granted granted Critical
Publication of RU2810876C1 publication Critical patent/RU2810876C1/en

Links

Abstract

FIELD: solar power plant.
SUBSTANCE: used to regulate the flow of coolant in the hydraulic system of a solar power plant depending on the temperature of the coolant at the outlet of solar modules at the points where the temperature sensor is located. The microcontroller consists of a single-chip microcontroller, a control and performance monitoring circuit, an indication and alarm circuit, a USB interface, an AC/DC power supply, an RS-485 interface and a GSM/GPRS wireless interface for transmitting short messages about the status and errors in the operation of the solar cooling system power plant, a power supply to ensure the operation of the RS-485 interface and the GSM/GPRS wireless interface, an analog part of the measuring circuits containing a reference voltage source, an analog multiplexer, a temperature signal amplifier and a flow rate measurement circuit, a coolant level measurement circuit for processing the signal from a low coolant level sensor and an inverter consisting of several DC/DC converters, a control circuit for generating PWM signals and galvanic isolation, power switch drivers, power switches and a low-pass filter to obtain a standard supply voltage for hydraulic pumps from the voltage generated by the solar power plant.
EFFECT: providing expanded operational capabilities of a solar power plant by improving the parameters of the microcontroller.
1 cl, 2 dwg

Description

Предлагаемое изобретение относится к схемотехнике и может быть использована для регулирования расхода охлаждающей жидкости в гидравлической системе солнечной энергетической установки (СЭУ) в зависимости от температуры теплоносителя на выходе солнечных модулей в точках расположения термодатчиков с целью расширения эксплуатационных возможностей СЭУ за счет улучшения параметров микроконтроллера.The present invention relates to circuitry and can be used to regulate the flow of coolant in the hydraulic system of a solar power plant (SPP) depending on the temperature of the coolant at the output of solar modules at the locations of temperature sensors in order to expand the operational capabilities of the SPP by improving the parameters of the microcontroller.

Известна интеллектуальная система управления теплообменным агрегатом (патент CN №204345797 от 19.12.2014 г.), содержащая сеть трубопроводов первичного водоснабжения, сеть трубопроводов вторичного теплоснабжения, циркуляционный насос, насос подпитки воды и контроллер. Датчик давления и датчик температуры на магистральном водопроводе подключены к сигнальному входу контроллера, а датчик давления и датчик температуры на магистральной сети теплоснабжения подключены к сигнальному входу обратной связи контроллера. Выходной конец контроллера соединен с электрическим регулирующим клапаном, преобразователем частоты циркуляционного насоса и преобразователем частоты насоса подачи воды.An intelligent control system for a heat exchange unit is known (patent CN No. 204345797 dated December 19, 2014), containing a network of primary water supply pipelines, a network of secondary heat supply pipelines, a circulation pump, a water make-up pump and a controller. The pressure sensor and temperature sensor on the main water supply network are connected to the signal input of the controller, and the pressure sensor and temperature sensor on the main heating network are connected to the feedback signal input of the controller. The output end of the controller is connected to the electric control valve, the circulation pump frequency converter and the water supply pump frequency converter.

Недостатком данного устройства является:The disadvantage of this device is:

- не оптимизировано для использования в солнечных энергетических установках (используется в области отопления и горячего водоснабжения многоквартирных жилых домов)- not optimized for use in solar energy systems (used in the field of heating and hot water supply of multi-apartment residential buildings)

Известен автоматизированный индивидуальный тепловой пункт с зависимым присоединением системы отопления и закрытой системой горячего водоснабжения (патент РФ №2673758 от 05.05.2017 г.), содержащая прямой и обратный трубопроводы тепловой сети, подающий и обратный трубопроводы системы отопления, датчики температур подающей и обратной воды системы отопления, датчики температуры наружного воздуха, датчик температуры воды на горячее водоснабжение, датчики температур прямой и обратной воды тепловой сети, датчики температуры внутреннего воздуха в помещении, датчик температуры циркуляционной воды на горячее водоснабжение, между прямым и обратным трубопроводами тепловой сети двухступенчатый водонагреватель горячего водоснабжения, подключенный по смешанной схеме, между прямым трубопроводом тепловой сети и первой ступенью водонагревателя горячего водоснабжения блок регулирования температуры воды на горячее водоснабжение, на трубопроводе циркуляционной воды горячего водоснабжения блок регулирования температуры циркуляционной воды горячего водоснабжения, электронный регулятор температуры воздуха в помещении и горячего водоснабжения, входы которого соединены с датчиками температур подающей и обратной воды системы отопления, прямой и обратной воды тепловой сети, температуры воды на горячее водоснабжение и температуры циркуляционной воды горячего водоснабжения, температуры внутреннего воздуха в помещении, температуры наружного воздуха, а выходы подключены к блоку регулирования температуры обратной воды системы отопления, блоку регулирования температуры подающей воды системы отопления, блоку регулирования температуры воды на горячее водоснабжение и блоку регулирования температуры циркуляционной воды горячего водоснабжения, отличающийся тем, что блок регулирования температуры обратной воды системы отопления установлен между подающим и обратным трубопроводами системы отопления, а блок регулирования температуры подающей воды системы отопления - на прямом трубопроводе тепловой сети.An automated individual heating point with a dependent connection of the heating system and a closed hot water supply system is known (RF patent No. 2673758 dated 05/05/2017), containing forward and return pipelines of the heating network, supply and return pipelines of the heating system, temperature sensors for the supply and return water of the system heating, outdoor air temperature sensors, water temperature sensor for hot water supply, temperature sensors for forward and return water of the heating network, internal air temperature sensors in the room, circulating water temperature sensor for hot water supply, between the forward and return pipelines of the heating network, a two-stage hot water water heater, connected in a mixed circuit, between the direct pipeline of the heating network and the first stage of the hot water supply water heater, a block for regulating the water temperature for hot water supply, on the pipeline of the circulating water supply, a block for regulating the temperature of the circulating water supply for hot water, an electronic regulator for the temperature of the room air and hot water supply, the inputs of which connected to temperature sensors for supply and return water of the heating system, direct and return water of the heating network, water temperature for hot water supply and circulating water temperature for hot water supply, indoor air temperature in the room, outdoor air temperature, and the outputs are connected to the system return water temperature control unit heating, a heating system supply water temperature control unit, a hot water supply temperature control unit and a hot water supply temperature control unit, characterized in that the heating system return water temperature control unit is installed between the supply and return pipelines of the heating system, and the temperature control unit heating system supply water - on a direct pipeline of the heating network.

Недостатком данного устройства является:The disadvantage of this device is:

- не оптимизировано для использования в солнечных энергетических установках (используется в области отопления и горячего водоснабжения многоквартирных жилых домов) - не обеспечивает передачу коротких сообщений (SMS) через сотовую связь GSM о состоянии системы водоснабжения и ошибках в ее работе на мобильные телефоны обслуживающего тепловой пункт персонала.- not optimized for use in solar energy installations (used in the field of heating and hot water supply of multi-apartment residential buildings) - does not provide the transmission of short messages (SMS) via GSM cellular communications about the status of the water supply system and errors in its operation to the mobile phones of personnel serving the heating station .

- электронные блоки и регуляторы теплового пункта не имеют возможности обмениваться данными с ПЭВМ и управляться ею.- electronic units and heat station regulators do not have the ability to exchange data with a PC and be controlled by it.

Известен автоматический регулятор гидравлического режима тепловой сети (патент РФ №2678225 от 05.05.2017 г.), включающее автоматический регулятор гидравлического режима тепловой сети, включающий прямой и обратный трубопроводы тепловой сети, датчик температуры обратной воды тепловой сети, датчик температуры наружного воздуха, отличающийся тем, что на подающем трубопроводе тепловой сети установлен блок регулирования расхода теплоносителя, введен электронный регулятор гидравлического режима тепловых сетей, входы которого соединены с датчиками температур обратной воды и наружного воздуха, а выходы подключены к блоку регулирования расхода теплоносителя.An automatic regulator of the hydraulic mode of a heating network is known (RF patent No. 2678225 dated 05/05/2017), including an automatic regulator of the hydraulic mode of a heating network, including forward and return pipelines of a heating network, a return water temperature sensor of a heating network, an outside air temperature sensor, characterized in that that a coolant flow control unit is installed on the supply pipeline of the heating network, an electronic regulator of the hydraulic mode of the heating networks has been introduced, the inputs of which are connected to return water and outside air temperature sensors, and the outputs are connected to the coolant flow control unit.

Недостатком данного устройства является:The disadvantage of this device is:

- не оптимизировано для использования в солнечных энергетических установках (используется в области отопления и горячего водоснабжения населенных пунктов).- not optimized for use in solar energy systems (used in the field of heating and hot water supply to populated areas).

- не обеспечивает передачу коротких сообщений (SMS) через сотовую связь GSM о состоянии системы водоснабжения и ошибках в ее работе на мобильные телефоны обслуживающего тепловой пункт персонала.- does not provide the transmission of short messages (SMS) via GSM cellular communication about the state of the water supply system and errors in its operation to the mobile phones of personnel serving the heating station.

Известен блочный модуль контроля теплопотребления (патент РФ №187444 от 02.11.2018 г.), включающее блочный модуль контроля теплопотребления, содержащий электронный программируемый блок-контроллер, соединенный с циркуляционным насосом, датчиком реле давления для защиты насоса от сухого хода и регулирующим клапаном с электроприводом, датчики температуры теплоносителя в подающем и обратном трубопроводах, отличающийся тем, что дополнительно содержит предохранительный клапан от превышения давления в системе отопления, установленный в обратном трубопроводе, и датчик регистрации протечек теплоносителя, соединенный через блок контроля протечки теплоносителя с электронным программируемым блоком-контроллером, выполненным с возможностью получения сигнала от датчика температуры воздуха окружающей среды и датчика температуры воздуха в контрольном помещении здания, при этом блок контроля протечки оборудован GSM модемом для передачи оповещения на пульт диспетчера. Недостатком данного устройства является:A block heat consumption control module is known (RF patent No. 187444 dated November 2, 2018), which includes a heat consumption control block module containing an electronic programmable block controller connected to a circulation pump, a pressure switch sensor to protect the pump from dry running and a control valve with an electric drive. , coolant temperature sensors in the supply and return pipelines, characterized in that it additionally contains a safety valve against excess pressure in the heating system installed in the return pipeline, and a coolant leak detection sensor connected through a coolant leakage control unit with an electronic programmable controller unit made with the ability to receive a signal from the ambient air temperature sensor and the air temperature sensor in the control room of the building, while the leakage control unit is equipped with a GSM modem to transmit an alert to the dispatcher console. The disadvantage of this device is:

- не оптимизировано для использования в солнечных энергетических установках (используется в области отопления и горячего водоснабжения многоквартирных жилых домов).- not optimized for use in solar energy systems (used in the field of heating and hot water supply of multi-apartment residential buildings).

- реализовано в виде нескольких блоков, выполняющих свои функции. Наиболее близким по технической сущности к предлагаемому- implemented in the form of several blocks that perform their functions. Closest in technical essence to the proposed

устройству является микроконтроллер регулировки расхода охлаждающей жидкости солнечной энергетической установки (СЭУ) (патент РФ №184637, 2018 г. ).The device is a microcontroller for adjusting the coolant flow of a solar power plant (SPP) (RF patent No. 184637, 2018).

Микроконтроллер регулировки расхода охлаждающей жидкости солнечной энергетической установки, состоящий из аналоговой части измерительных цепей, содержащей источник опорного напряжения, аналоговый мультиплексор, усилитель сигнала температуры, схемы измерения потока и температуры, однокристального микроконтроллера, схемы управления и контроля работоспособности микроконтроллера, схемы индикации и сигнализации, USB-интерфейса и источника питания AC/DC, отличающийся тем, что электронная схема выполнена на печатной плате, установленной в герметичном алюминиевом корпусе, с расположенными на корпусе двумя термовводами, через которые выведены провода подключения микроконтроллера, заканчивающиеся клеммами, влагозащищенным выключателем питания и USB-розеткой.Microcontroller for adjusting the coolant flow of a solar power plant, consisting of an analog part of the measuring circuits containing a reference voltage source, an analog multiplexer, a temperature signal amplifier, flow and temperature measurement circuits, a single-chip microcontroller, a control circuit and monitoring the performance of the microcontroller, an indication and alarm circuit, USB -interface and AC/DC power supply, characterized in that the electronic circuit is made on a printed circuit board installed in a sealed aluminum case, with two thermal leads located on the case, through which the microcontroller connection wires are routed, ending with terminals, a waterproof power switch and a USB socket .

Недостатком данного устройства является:The disadvantage of this device is:

- для питания гидравлических насосов стандартным напряжением (~~220 В 50 Гц) необходимо внешнее питание (получаемое не от самого СЭУ)- to power hydraulic pumps with standard voltage (~~220 V 50 Hz), external power is required (not received from the SEU itself)

- отсутствует возможность отправки коротких SMS сообщений о состоянии гидравлической охлаждающей системы СЭУ и ошибках ее работы на мобильные телефоны обслуживающего установку персонала.- there is no possibility of sending short SMS messages about the state of the hydraulic cooling system of the SEU and errors in its operation to the mobile phones of personnel servicing the installation.

- отсутствует возможность принимать сигнал от датчика низкого уровня охлаждающей жидкости.- there is no possibility to receive a signal from the low coolant level sensor.

- отсутствует возможность обмениваться данными с ПЭВМ по интерфейсу RS-485.- there is no possibility to exchange data with a PC via the RS-485 interface.

- отсутствует возможность обмениваться данными по беспроводному интерфейсу GSM/GPRS с мобильными устройствами (ноутбук, планшет, смартфон).- there is no ability to exchange data via the GSM/GPRS wireless interface with mobile devices (laptop, tablet, smartphone).

Цель предлагаемой полезной модели - расширение эксплуатационных возможностей за счет улучшения параметров микроконтроллера, а именно:The purpose of the proposed utility model is to expand operational capabilities by improving the parameters of the microcontroller, namely:

- получение стандартного напряжения для питания гидравлических насосов из напряжения, вырабатываемого самой СЭУ;- obtaining a standard voltage for powering hydraulic pumps from the voltage generated by the control unit itself;

- передача коротких сообщений (SMS) о состоянии гидравлической охлаждающей системы СЭУ и ошибках в ее работе на мобильные телефоны обслуживающего установку персонала;- transmission of short messages (SMS) about the state of the hydraulic cooling system of the power plant and errors in its operation to the mobile phones of personnel servicing the installation;

- расширение интерфейсов для обмена данными (к USB добавляются интерфейс RS-485 и беспроводной интерфейс GSM/GPRS);- expansion of interfaces for data exchange (the RS-485 interface and the GSM/GPRS wireless interface are added to USB);

- обработка сигнала датчика низкого уровня охлаждающей жидкости (ОЖ).- processing the signal from the low coolant level sensor.

Технический результат заключается в том, что посредством регулирования гидравлических насосов, входящих в систему, обеспечивается плавное регулирование потока охлаждающей жидкости (теплоносителя) в гидравлической охлаждающей системе СЭУ в зависимости от ее температуры на выходе солнечных модулей.The technical result is that by regulating the hydraulic pumps included in the system, smooth control of the flow of coolant (coolant) in the hydraulic cooling system of the SPP is ensured, depending on its temperature at the outlet of the solar modules.

Технический результат достигается тем, что в микроконтроллер регулировки расхода охлаждающей жидкости (МРРОЖ), состоящий из однокристального микроконтроллера, схемы управления и контроля работоспособности, схемы индикации и сигнализации, USB-интерфейса, источника питания AC/DC и аналоговой части измерительных цепей, содержащей источник опорного напряжения, аналоговый мультиплексор, усилитель сигнала температуры, схему измерения скорости потока дополнительно введены интерфейс RS-485, беспроводной интерфейс GSM/GPRS, дополнительный источник питания и инвертор, состоящий из нескольких DC/DC преобразователей, схемы управления формирования ШИМ-сигналов и гальванической развязки, драйверов силовых ключей, силовых ключей и фильтра низких частот, а в аналоговую часть измерительных цепей дополнительно введена схема измерения уровня охлаждающей жидкости.The technical result is achieved by the fact that the microcontroller for adjusting the coolant flow (MCROZH), consisting of a single-chip microcontroller, a control and performance monitoring circuit, an indication and alarm circuit, a USB interface, an AC/DC power supply and an analog part of the measuring circuits containing a reference source voltage, an analog multiplexer, a temperature signal amplifier, a flow rate measurement circuit, an RS-485 interface, a GSM/GPRS wireless interface, an additional power supply and an inverter consisting of several DC/DC converters, a control circuit for generating PWM signals and galvanic isolation were additionally introduced, drivers of power switches, power switches and a low-pass filter, and a circuit for measuring the coolant level was additionally introduced into the analog part of the measuring circuits.

Беспроводной интерфейс GSM/GPRS предназначен для передачи коротких сообщений на мобильные телефоны обслуживающего СЭУ персонала о состоянии и ошибках в работе охлаждающей системы солнечной энергетической установки с применением специализированного модуля Ml О фирмы Quectel с выходом на выносную GSM антенну;The GSM/GPRS wireless interface is designed for transmitting short messages to the mobile phones of SEU maintenance personnel about the status and errors in the operation of the cooling system of a solar power plant using a specialized module Ml O from Quectel with output to an external GSM antenna;

При подключении к ПЭВМ по интерфейсу USB, интерфейсу RS-485 или беспроводному интерфейсу GSM/GPRS возможна настройка параметров МРРОЖ и контроля показаний всех датчиков и режимов работы с помощью специализированного программного обеспечения;When connected to a PC via a USB interface, RS-485 interface or wireless GSM/GPRS interface, it is possible to configure the parameters of the MRR and monitor the readings of all sensors and operating modes using specialized software;

Схема измерения уровня охлаждающей жидкости предназначена для обработки сигнала от датчика низкого уровня охлаждающей жидкости;The coolant level measurement circuit is designed to process the signal from the low coolant level sensor;

Дополнительный источник питания введен для обеспечения работы интерфейса RS-485 и беспроводного интерфейса GSM/GPRS;An additional power supply is introduced to ensure the operation of the RS-485 interface and the GSM/GPRS wireless interface;

Для использования беспроводного интерфейса GSM/GPRS установка SIM-карты производится в специальный слот.To use the GSM/GPRS wireless interface, the SIM card is installed in a special slot.

Электронная схема основного блока выполнена на двух печатных платах, установленных в корпусе из поликарбоната, на котором имеется разъем для подключения устройства, индикаторы режимов работы и неисправностей, влагозащищенный выключатель питания, разъем для подключения антенны GSM и закрывающееся отверстие для подключения кабеля USB и для установки SIM-карты.The electronic circuit of the main unit is made on two printed circuit boards installed in a polycarbonate case, which has a connector for connecting the device, indicators of operating modes and faults, a waterproof power switch, a connector for connecting a GSM antenna and a lockable hole for connecting a USB cable and for installing a SIM -cards.

Инвертор преобразует постоянное напряжение=310±5%В, генерируемое СЭУ, в переменное синусоидальное напряжение -220+10%-15%В с частотой 50 Гц для получения стандартного напряжения питания гидравлических насосов;The inverter converts DC voltage=310±5%V generated by the SEU into alternating sinusoidal voltage -220+10%-15%V with a frequency of 50 Hz to obtain a standard supply voltage for hydraulic pumps;

DC/DC преобразователи из напряжения, вырабатываемого солнечной энергетической установкой, получают несколько напряжений постоянного тока для питания всех узлов МРРОЖ.DC/DC converters from the voltage generated by the solar power plant receive several DC voltages to power all the nodes of the MRR.

Схема управления, формирования ШИМ - сигналов и гальванической развязки выполняет следующие функции:The control circuit, generation of PWM signals and galvanic isolation performs the following functions:

- производит включение/выключение силовой части инвертора посредством внешнего сигнала "Сигнал Вкл.";- turns on/off the power part of the inverter using an external signal “Signal On”;

- формирует ШИМ-сигналы со скважностью, изменяющейся по синусоидальному закону, и выдает их на силовые ключи через драйверы;- generates PWM signals with a duty cycle that varies according to a sinusoidal law, and outputs them to power switches through drivers;

- гальванически изолирует функциональные узлы с силовым питанием от узлов со слаботочным питанием=3,3 В.- galvanically isolates functional units with power supply from units with low-current power supply = 3.3 V.

Драйверы силовых ключей задают необходимые режимы работы транзисторных ключей "Верхних" и "Нижних".Power switch drivers set the necessary operating modes of the “Upper” and “Lower” transistor switches.

Силовые ключи представляют собой мостовую схему из четырех MOSFET транзисторов с N-каналом для коммутирования силового входного напряжения по управляющим ШИМ-сигналам в нагрузку через фильтр низких частот.The power switches are a bridge circuit of four MOSFET transistors with an N-channel for switching the power input voltage via PWM control signals to the load through a low-pass filter.

Фильтр низких частот (ФНЧ) представляет собой синусный фильтр, который позволяет получить на выходе синусоидальный сигнал частотой 50 Гц из силового ШИМ-сигнала и ослабить его гармонические составляющие.A low-pass filter (LPF) is a sinusoidal filter that allows you to obtain a 50 Hz sinusoidal signal at the output from a power PWM signal and attenuate its harmonic components.

Электронная схема инвертора выполнена на двух печатных платах, установленных в корпусе из алюминия, на котором имеются разъемы для подключения устройства и влагозащищенный выключатель питания с подсветкой.The electronic circuit of the inverter is made on two printed circuit boards installed in an aluminum housing, which has connectors for connecting the device and a waterproof backlit power switch.

Сущность предлагаемого изобретения показана на рисунках 1, 2.The essence of the proposed invention is shown in Figures 1, 2.

На рисунке 1 представлена функциональная схема основного блока МРРОЖ СЭУ, где:Figure 1 shows the functional diagram of the main block of the MRRZH SEU, where:

1 - Аналоговый мультиплексор1 - Analog multiplexer

2 - Усилитель сигнала температуры2 - Temperature signal amplifier

3 - Источник опорного напряжения3 - Reference voltage source

4 - Схема измерения скорости потока4 - Scheme for measuring flow speed

5 - Схема измерения уровня охлаждающей жидкости5 - Scheme for measuring the coolant level

6 - Схема индикации и звуковой сигнализации6 - Indication and sound signaling diagram

7 - Источник питания AC/DC7 - AC/DC power supply

8 - Дополнительный источник питания8 - Additional power supply

9 - USB-интерфейс9 - USB interface

10 - RS-485-интерфейс10 - RS-485 interface

11 - Беспроводной интерфейс GSM/GPRS11 - GSM/GPRS wireless interface

12- Однокристальный микроконтроллер12- Single-chip microcontroller

13 - Схема управления и контроля работоспособности13 - Control and performance monitoring diagram

На рисунке 2 представлена функциональная схема инвертора МРРОЖ СЭУ, где:Figure 2 shows the functional diagram of the inverter MRROZH SEU, where:

14 - Преобразователь=310 В /=12 В14 - Converter = 310 V / = 12 V

15 - Преобразователь=12 В /=5 В15 - Converter = 12 V / = 5 V

16 - Преобразователь=12 В /=3,3 В16 - Converter = 12 V / = 3.3 V

17 - Схема управления, формирования ШИМ-сигналов и гальванической развязки17 - Control circuit, generation of PWM signals and galvanic isolation

18 - Драйверы силовых ключей18 - Power key drivers

19 - Силовые ключи19 - Power keys

20 - Фильтр низких частот (ФНЧ)20 - Low pass filter (LPF)

Работает устройство следующим образом: Источники питания 7 и 8 из напряжения, вырабатываемого СЭУ, получает несколько напряжений постоянного тока для питания всех узлов МРРОЖ. Преобразователи 14, 15 и 16 из напряжения, вырабатываемого СЭУ, получают несколько напряжений постоянного тока для питания всех узлов инвертора. Сигнал с датчика температуры солнечной энергетической установки подается на аналоговый мультиплексор 1, где выбирается сигнал с нужного датчика для последующей обработки. Далее выбранный сигнал поступает на усилитель сигнала температуры 2 для усиления и масштабирования. Затем сигнал подается на один из каналов аналого-цифрового преобразователя (АЦП), встроенного в однокристальный микроконтроллер 12. Для работы усилителя сигнала температуры 2 и АЦП источник опорного напряжения 3 генерирует высокостабильное напряжение 4,1 В. Одновременно, пройдя через соответствующую схему измерения скорости потока 4, на другой канал АЦП подается сигнал скорости потока охлаждающей жидкости, а на вход однокристального микроконтроллера 12 через соответствующую схему измерения уровня охлаждающей жидкости 5 на другой канал АЦП подается сигнал уровня охлаждающей жидкости. Сигналы с датчиков температуры, датчиков потока и датчиков уровня охлаждающей жидкости солнечной энергетической установки оцифровываются в АЦП однокристального микроконтроллера 12. Далее в однокристальном микроконтроллере 12 при помощи соответствующего программного обеспечения вычисляются значения всех температур, скорости потока и уровня охлаждающей жидкости. После вычисления значения температур, при необходимости включения насоса, формируется сигнал «Сигнал Вкл» инвертора. Далее при вычислении значения температур, скорости потока и уровня охлаждающей жидкости по соответствующим законам и алгоритмам, реализованным в программном обеспечении устройства, осуществляется формирование ШИМ-сигналов для управления насосами охлаждающей жидкости солнечной энергетической установки. Схема управления, формирования ШИМ-сигналов и гальванической развязки 17 производит включение/выключение силовой части инвертора посредством внешнего сигнала «Сигнал вкл», формирует ШИМ-сигналы со скважностью, изменяющейся по синусоидальному закону и выдает их на драйверы силовых ключей 18, которые задают необходимые режимы работы транзисторных ключей "Верхних" и "Нижних" 19. Также схема управления, формирования ШИМ-сигналов и гальванической развязки 17 гальванически изолирует функциональные узлы с силовым питанием от узлов со слаботочным питанием. Силовые ключи 19, представляющие собой мостовую схему из четырех MOSFET транзисторов с N-каналом, коммутируют силовое входное напряжение по управляющим ШИМ-сигналам в нагрузку через фильтр низких частот 20. На протяжении всего рабочего процесса в однокристальном микроконтроллере происходит формирование сигналов для схемы индикации и звуковой сигнализации 6. USB-интерфейс 9 и Интерфейс RS-485 10 преобразуют интерфейс UART, встроенный в однокристальный микроконтроллер 12, в интерфейсы USB и RS-485 для возможности подключения МРРОЖ к ПЭВМ. В случае возникновения неисправностей беспроводной интерфейс GSM/GPRS 11 через мобильную сеть GSM передает сигналы о неисправностях гидравлической охлаждающей системы в виде SMS-сообщений на мобильные телефоны, номера которых можно ввести с помощью специализированного программного обеспечения при подключении основного блока МРРОЖ СЭУ к ПЭВМ через USB-интерфейс 9 или RS-485-интерфейс 10. Схема управления и контроля работоспособности 13 контролирует работу однокристального микроконтроллера 12, схему индикации и звуковой сигнализации 6 и выходы ШИМ-сигналов. При выходе однокристального микроконтроллера 12 из строя, схема управления и контроля работоспособности 13 переключает на себя схему индикации и звуковой сигнализации 6 и выходы ШИМ-сигналов и приводит их в соответствующее заранее определенное состояние посредством определенного алгоритма.The device operates as follows: Power sources 7 and 8 receive several DC voltages from the voltage generated by the SEU to power all nodes of the MRRZH. Converters 14, 15 and 16 from the voltage generated by the SEU receive several DC voltages to power all inverter components. The signal from the temperature sensor of the solar power plant is fed to analog multiplexer 1, where the signal from the desired sensor is selected for subsequent processing. Next, the selected signal is sent to temperature signal amplifier 2 for amplification and scaling. The signal is then fed to one of the channels of the analog-to-digital converter (ADC) built into the single-chip microcontroller 12. To operate the temperature signal amplifier 2 and the ADC, the reference voltage source 3 generates a highly stable voltage of 4.1 V. At the same time, passing through the corresponding flow rate measurement circuit 4, a coolant flow rate signal is supplied to another ADC channel, and a coolant level signal is supplied to the input of single-chip microcontroller 12 through the corresponding coolant level measuring circuit 5 to another ADC channel. Signals from temperature sensors, flow sensors and coolant level sensors of a solar power plant are digitized into the ADC of single-chip microcontroller 12. Then, in single-chip microcontroller 12, using appropriate software, the values of all temperatures, flow rates and coolant levels are calculated. After calculating the temperature value, if it is necessary to turn on the pump, the “Signal On” signal of the inverter is generated. Next, when calculating the temperature values, flow rate and coolant level according to the corresponding laws and algorithms implemented in the device software, PWM signals are generated to control the coolant pumps of the solar power plant. The control circuit, generating PWM signals and galvanic isolation 17 turns on/off the power part of the inverter using an external signal “Signal on”, generates PWM signals with a duty cycle varying according to a sinusoidal law and outputs them to the power switch drivers 18, which set the necessary modes operation of transistor switches “Upper” and “Lower” 19. Also, the control circuit, generation of PWM signals and galvanic isolation 17 galvanically isolates functional units with power supply from units with low-current power supply. Power switches 19, which are a bridge circuit of four MOSFET transistors with an N-channel, switch the power input voltage via PWM control signals to the load through a low-pass filter 20. Throughout the entire working process, signals are generated in the single-chip microcontroller for the indication circuit and the sound signaling 6. USB interface 9 and RS-485 interface 10 convert the UART interface built into the single-chip microcontroller 12 into USB and RS-485 interfaces for connecting the MRRZH to a PC. In case of malfunctions, the GSM/GPRS 11 wireless interface via the GSM mobile network transmits signals about malfunctions of the hydraulic cooling system in the form of SMS messages to mobile phones, the numbers of which can be entered using specialized software when connecting the main unit of the MRROS SEU to a PC via USB- interface 9 or RS-485 interface 10. Control and performance monitoring circuit 13 controls the operation of single-chip microcontroller 12, indication and sound signaling circuit 6 and PWM signal outputs. When the single-chip microcontroller 12 fails, the control and performance monitoring circuit 13 switches to the indication and sound signaling circuit 6 and the PWM signal outputs and brings them to the appropriate predetermined state through a certain algorithm.

Claims (1)

Микроконтроллер регулировки расхода охлаждающей жидкости солнечной энергетической установки, состоящий из однокристального микроконтроллера, схемы управления и контроля работоспособности, схемы индикации и сигнализации, USB-интерфейса, источника питания АС/ДС и аналоговой части измерительных цепей, содержащей источник опорного напряжения, аналоговый мультиплексор, усилитель сигнала температуры и схему измерения скорости потока, отличающийся тем, что аналоговая часть измерительных цепей имеет в своем составе схему измерения уровня охлаждающей жидкости для обработки сигнала от датчика низкого уровня охлаждающей жидкости, а в состав микроконтроллера регулировки расхода охлаждающей жидкости солнечной энергетической установки дополнительно введены интерфейс RS-485 и беспроводной интерфейс GSM/GPRS для передачи коротких сообщений о состоянии и ошибках в работе охлаждающей системы солнечной энергетической установки, источник питания для обеспечения работы интерфейса RS-485 и беспроводного интерфейса GSM/GPRS и инвертор, состоящий из нескольких DC/DC преобразователей, схемы управления формирования ШИМ-сигналов и гальванической развязки, драйверов силовых ключей, силовых ключей и фильтра низких частот для получения стандартного напряжения питания гидравлических насосов из напряжения, вырабатываемого солнечной энергетической установкой.Microcontroller for adjusting the coolant flow of a solar power plant, consisting of a single-chip microcontroller, a control and performance monitoring circuit, an indication and alarm circuit, a USB interface, an AC/DS power supply and an analog part of the measuring circuits containing a reference voltage source, an analog multiplexer, a signal amplifier temperature and a circuit for measuring flow rate, characterized in that the analog part of the measuring circuits includes a circuit for measuring the coolant level for processing the signal from the low coolant level sensor, and an RS-interface is additionally introduced into the microcontroller for adjusting the coolant flow of the solar power plant. 485 and a GSM/GPRS wireless interface for transmitting short messages about the status and errors in the operation of the cooling system of a solar power plant, a power supply to ensure the operation of the RS-485 interface and the GSM/GPRS wireless interface and an inverter consisting of several DC/DC converters, circuits controls for generating PWM signals and galvanic isolation, power switch drivers, power switches and a low-pass filter to obtain a standard supply voltage for hydraulic pumps from the voltage generated by the solar power plant.
RU2023119785A 2023-07-27 Microcontroller for adjusting coolant flow of solar power plant RU2810876C1 (en)

Publications (1)

Publication Number Publication Date
RU2810876C1 true RU2810876C1 (en) 2023-12-28

Family

ID=

Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
RU2363973C2 (en) * 2006-12-13 2009-08-10 Николай Валентинович Татарченко Modular engineering system
DE102010045323A1 (en) * 2010-09-14 2012-03-15 Robert Bosch Gmbh Device and method for controlling a solar thermal system
RU184637U1 (en) * 2018-05-04 2018-11-01 Публичное акционерное общество завод "Красное знамя" Microcontroller for adjusting the flow rate of the cooling liquid of a solar power plant (SEU)
US10294672B2 (en) * 2010-04-26 2019-05-21 Guardian Glass, LLC Multifunctional photovoltaic skylight with dynamic solar heat gain coefficient and/or methods of making the same
EP3701201A1 (en) * 2017-11-28 2020-09-02 Commissariat à l'énergie atomique et aux énergies alternatives Solar power plant provided with a device for measuring direct normal insolation

Patent Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
RU2363973C2 (en) * 2006-12-13 2009-08-10 Николай Валентинович Татарченко Modular engineering system
US10294672B2 (en) * 2010-04-26 2019-05-21 Guardian Glass, LLC Multifunctional photovoltaic skylight with dynamic solar heat gain coefficient and/or methods of making the same
DE102010045323A1 (en) * 2010-09-14 2012-03-15 Robert Bosch Gmbh Device and method for controlling a solar thermal system
EP3701201A1 (en) * 2017-11-28 2020-09-02 Commissariat à l'énergie atomique et aux énergies alternatives Solar power plant provided with a device for measuring direct normal insolation
RU184637U1 (en) * 2018-05-04 2018-11-01 Публичное акционерное общество завод "Красное знамя" Microcontroller for adjusting the flow rate of the cooling liquid of a solar power plant (SEU)

Similar Documents

Publication Publication Date Title
US6622925B2 (en) Apparatus and method for wireless control
US10944289B2 (en) Smart power system
CN101237156B (en) Realization method for wall-hang energy-saving high-frequency switch DC power system
RU2810876C1 (en) Microcontroller for adjusting coolant flow of solar power plant
CN202941016U (en) Intelligent illumination control system
CN202941017U (en) Intelligent illumination system
CN107965908A (en) Fully-automatic intelligent controls constant-temperature hot water supply system and its control method
CN113050488A (en) Water treatment remote monitoring system based on 5G network
CN203687187U (en) Heat-supply energy-saving automatic-control device
CN109168144B (en) Heat pump Internet of things system based on PLC control
CN219412866U (en) Water pump control system
CN106705207A (en) Remote wireless monitoring solar energy and heat pump centralized hot water supplying system
CN218034000U (en) Adjustable flow cooling system
CN215932399U (en) Intelligent fan control system
CN214148131U (en) Temperature difference and water flow power generation hot water circulation system
CN218410046U (en) Group control type regional energy device
CN209801764U (en) Superaudio heating device
CN218917965U (en) Remote monitoring system for environment of important machine room
CN203980440U (en) If the electric heating system of dc power adjuster
CN214375942U (en) Water treatment remote monitoring system based on 5G network
CN108333998A (en) A kind of frequency conversion heat pump wireless sensing control device
CN214959584U (en) Wisdom energy station switch board
CN202231907U (en) Electric power supply system for LED lamp
CN210015382U (en) Multifunctional temperature and humidity control equipment
CN217154335U (en) Bathroom heater-based energy efficiency management control device and bathroom heater