一種高分辨率電流分段檢測電路及其信號處理方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明涉及電氣檢測技術(shù)領(lǐng)域，具體地，涉及一種高分辨率電流分段檢測電路及 其信號處理方法。
【背景技術(shù)】
[0002] 光伏逆變器通常采用擾動觀察法來實現(xiàn)光伏陣列的最大功率點跟蹤功能，所以需 要高速檢測光伏陣列的輸出電流，通常采用一個閉環(huán)電流霍爾傳感器進行電流檢測，閉環(huán) 電流霍爾傳感器需要采樣電阻，該采樣電阻值一旦確定，就焊接在閉環(huán)電流霍爾傳感器對 應的電路板上，不再發(fā)生變化。
[0003] 然而，在光照強度比較強時，光伏陣列輸出電流較大，容易測量以及計算的光伏陣 列輸出功率存在明顯的峰值；在早晚、陰天等氣候條件下光照強度較弱時，光伏陣列輸出電 流比較小，易受線路的噪聲干擾，同時計算的光伏陣列輸出功率曲線很平緩，功率峰值極其 不明顯，則會導致擾動觀察法誤動作或跟蹤錯誤，使得光伏逆變器發(fā)電量受到影響以及運 行穩(wěn)定性也存在問題。
[0004] 在實現(xiàn)本發(fā)明的過程中，發(fā)明人發(fā)現(xiàn)現(xiàn)有技術(shù)中至少存在抗干擾能力弱、誤操作 率高和穩(wěn)定性差等缺陷。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0005] 本發(fā)明的目的在于，針對上述問題，提出一種高分辨率電流分段檢測電路，以實現(xiàn) 抗干擾能力強、誤操作率低和穩(wěn)定性好的優(yōu)點。
[0006] 本發(fā)明的第二目的在于，提出一種高分辨率電流分段檢測電路的信號處理方法。
[0007] 為實現(xiàn)上述目的，本發(fā)明采用的技術(shù)方案是：一種高分辨率電流分段檢測電路，包 括用于采樣光伏陣列輸出電流的閉環(huán)電流霍爾傳感器，以及連接在所述閉環(huán)電流霍爾傳感 器的采樣電流輸出端、且用于把通過閉環(huán)電流霍爾傳感器獲得的采樣電流從零電流一直到 光伏陣列允許輸出的最大電流值對應進行分段的分段檢測單元。
[0008] 進一步地，所述分段檢測單元，包括并聯(lián)在所述閉環(huán)電流霍爾傳感器的采樣電流 輸出端與地之間的濾波電容、第一高精度采樣電阻RU以及第二至第n采樣支路，所述n為 大于或等于2的自然數(shù)。
[0009] 進一步地，所述第二至第n采樣支路的結(jié)構(gòu)相同。
[0010] 進一步地，所述第n采樣支路，包括第n繼電器、第n二極管Dn、第n三極管Tn、第 n基極電阻RJn和第n高精度采樣電阻Rn，所述第n繼電器包括電磁連接的第n繼電器常 開觸點Sn和第n繼電器線圈Jn ;其中：
[0011] 所述第n繼電器常開觸點和第n高精度采樣電阻Rn依次連接在所述閉環(huán)電流霍 爾傳感器的采樣電流輸出端與地之間，第n繼電器線圈的第一連接端接5V正電源和第n二 極管Dn的陰極，第n繼電器線圈的第二連接端接第n二極管Dn的陽極和第n三極管Tn的 集電極，第n三極管Tn的發(fā)射極接地，第n三極管Tn的基極通過第n基極電阻RJn后接控 制信號Ctrn。
[0012] 同時，本發(fā)明采用的另一技術(shù)方案是：一種基于以上所述的高分辨率電流分段檢 測電路的信號處理方法，包括：
[0013] a、使用閉環(huán)電流霍爾傳感器采樣光伏陣列輸出電流；
[0014] b、把通過閉環(huán)電流霍爾傳感器獲得的采樣電流從零電流一直到光伏逆變器允許 輸出的最大電流值對應進行分段檢測。
[0015] 進一步地，所述步驟b，具體包括：
[0016] 按照采樣電流的大小分為n段，則：
[0017] 采樣電流值從I(O)即光伏陣列輸出電流為0時的采樣電流值到I(I)為第一段， 從I (1)到I (2)為第二段，從I (2)到I (3)為第三段，……，依此類推，從I (n-1)到I (n) 即光伏陣列允許輸出的最大電流時的采樣電流值為第n段，n為大于或等于2的自然數(shù)；每 段采樣電流值對應一個采樣電阻。
[0018] 進一步地，在所述步驟b中，還包括：
[0019] 設光伏逆變器控制系統(tǒng)的微控制器模/數(shù)轉(zhuǎn)換器的參考電壓為Vad_ref，閉環(huán)電 流霍爾傳感器的電流比為m :1，光伏陣列允許的最大輸出電流值為Imax，則預先計算好每 個采樣電阻值如下：
[0030] 進一步地，通過公式（1)至（5)能夠獲取RU R2、R3、……、Rn的理論計算值，實 際應用時需選擇小于計算值的電阻值進行替代，具體方法如下：
為Rb，固定不變；
[0032] 光伏逆變器控制系統(tǒng)的微控制器的參考電壓為VacLref對應模數(shù)轉(zhuǎn)換值為已知 的常數(shù)Y，采樣電流值為i。對于i位于第一段中時，微控制器的模數(shù)轉(zhuǎn)換值Yl表示為：
[0034] 此時，Rl為第一段電流的實際米樣電阻，此時電流較小，Rl>Rb，使得米樣獲得的 微控制器的模數(shù)轉(zhuǎn)換值相對Rb時放大Rl/Rb倍，因此在進行光伏陣列輸出功率計算時，用 放大Rl/Rb倍的虛擬電流乘以光伏陣列輸出電壓采樣值，獲得當前虛擬的光伏陣列輸出功 率；
[0035] 當I (l)〈i < I (2)時，i位于第二段中，此時控制信號Ctr2為5V，繼電器J2的線 圈得電，J2的常開觸點S2閉合，于是采樣電阻Rl和R2并聯(lián)進行電流采樣，微控制器的模 數(shù)轉(zhuǎn)換值Y2表示為：
[0037] 此時，Rl和R2的并聯(lián)電阻值為第二段電流的實際采樣電阻，此時同樣的電流情況 下，Rl和R2的并聯(lián)電阻值大于Rb，從而使得采樣獲得的微控制器的模數(shù)轉(zhuǎn)換值相對Rb時
的虛擬電流乘以光伏陣列輸出電壓采樣值，獲得當前虛擬的光伏陣列輸出功率；
[0038] 當I(2)〈i < 1(3)時，i位于第三段中，此時先使控制信號Ctr2為零，使繼電器J2 的線圈失電，J2的常開觸點S2斷開，然后使控制信號Ctr3為5V，繼電器J3的線圈得電，J3 的常開觸點S3閉合，于是采樣電阻Rl和R3并聯(lián)進行電流采樣，微控制器的模數(shù)轉(zhuǎn)換值Y3 表示為：
(8) I
[0040] 此時，Rl和R3的并聯(lián)電阻值為第三段電流的實際采樣電阻，此時同樣的電流情況 下，Rl和R3的并聯(lián)電阻值大于Rb，從而使得采樣獲得的微控制器的模數(shù)轉(zhuǎn)換值相對Rb時
擬電流乘以光伏陣列輸出電壓采樣值，獲得當前虛擬的光伏陣列輸出功率；
[0041] 同理，當I (n-l)〈i < I (n)時，i位于第n段中，此時先使控制信號Ctrn-I為零， 使繼電器Jn-I的線圈失電，Jn-I的常開觸點Sn-I斷開，然后使控制信號Ctrn為5V，繼電 器Jn的線圈得電，Jn的常開觸點Sn閉合，于是采樣電阻Rl和Rn并聯(lián)進行電流采樣，微控 制器的模數(shù)轉(zhuǎn)換值Yn表不為：
[0043] 此時，Rl和Rn的并聯(lián)電阻值，就是根據(jù)傳統(tǒng)方法選擇的采樣電阻Rb，它為第n段 電流的實際采樣電阻；
[0044] 當采樣電流i處于不同的分段時，通過吸合或釋放相關(guān)的繼電器，使得采樣電阻 在電流較小的分段內(nèi)比在最大的電流分段內(nèi)大，導致在光伏陣列輸出電流較小時在采樣電 阻上獲得較高的模數(shù)轉(zhuǎn)換值。
[0045]本發(fā)明各實施例的高分辨率電流分段檢測電路，由于該電路包括用于采樣光伏陣 列輸出電流的閉環(huán)電流霍爾傳感器，以及連接在所述閉環(huán)電流霍爾傳感器的采樣電流輸出 端、且用于把通過閉環(huán)電流霍爾傳感器獲得的采樣電流從零電流一直到光伏陣列允許輸出 的最大電流值對應進行分段的分段檢測單元；從而可以克服現(xiàn)有技術(shù)中抗干擾能力弱、誤 操作率高和穩(wěn)定性差的缺陷，以實現(xiàn)抗干擾能力強、誤操作率低和穩(wěn)定性好的優(yōu)點。
[0046] 本發(fā)明的其它特征和優(yōu)點將在隨后的說明書中闡述，并且，部分地從說明書中變 得顯而易見，或者通過實施本發(fā)明而了解。
[0047] 下面通過附圖和實施例，對本發(fā)明的技術(shù)方案做進一步的詳細描述。
【附圖說明】
[0048] 附圖用來提供對本發(fā)明的進一步理解，并且構(gòu)成說明書的一部分，與本發(fā)明的實 施例一起用于解釋本發(fā)明，并不構(gòu)成對本發(fā)明的限制。在附圖中：
[0049] 圖1為本發(fā)明中閉環(huán)電流霍爾傳感器電流分段檢測電路；
[0050] 圖2為本發(fā)明中繼電器Jn的控制框圖，n為大于或等于2的自然數(shù)。
【具體實施方式】
[0051] 以下結(jié)合附圖對本發(fā)明的優(yōu)選實施例進行說明，應當理解，此處所描述的優(yōu)選實 施例僅用于說明和解釋本發(fā)明，并不用于限定本發(fā)明。
[0052] 本發(fā)明的技術(shù)方案，正是從寬電流范圍角度出發(fā)，即使光伏陣列輸出很小的電流， 也能在采樣電阻上獲得高分辨率的電流采樣值，從而使得微控制器模數(shù)轉(zhuǎn)換值不受線路噪 聲干擾的影響，實現(xiàn)光伏陣列最大功率點的準確跟蹤。
[0053] 根據(jù)本發(fā)明實施例，如圖1和圖2所示，提供了一種高分辨率電流分段檢測電路 及其信號處理方法。該高分辨率電流分段檢測電路及其信號處理方法，解決了光伏陣列輸 出很小的電流時，閉環(huán)電流霍