專利名稱：小型光伏系統(tǒng)數(shù)據(jù)采集測(cè)試儀的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實(shí)用新型涉及一種太陽(yáng)能光伏系統(tǒng)，具體地說是涉及一種用于對(duì)小型光伏發(fā)電系統(tǒng)進(jìn)行檢測(cè)的小型光伏系統(tǒng)數(shù)據(jù)采集測(cè)試儀。
背景技術(shù)：
隨著新能源事業(yè)的快速發(fā)展，太陽(yáng)能發(fā)電的監(jiān)測(cè)系統(tǒng)也已經(jīng)相繼產(chǎn)生，比如"中國(guó)科學(xué)院太陽(yáng)光伏發(fā)電系統(tǒng)和風(fēng)力發(fā)電系統(tǒng)質(zhì)量檢測(cè)中心研制"的"小型獨(dú)立光伏實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)采集監(jiān)測(cè)系統(tǒng)"。
該系統(tǒng)是建于一個(gè)150W的獨(dú)立光伏發(fā)電(PV)系統(tǒng)上的。上位機(jī)采用一
臺(tái)賽揚(yáng)400的PC機(jī)，配備64M內(nèi)存，15時(shí)彩色顯示器，并行打印口，標(biāo)準(zhǔn)鼠標(biāo)和鍵盤。前端數(shù)據(jù)采集采用傳感器、調(diào)理板、通用端子板和A/D采集卡構(gòu)成一套完整的監(jiān)測(cè)系統(tǒng)。
該系統(tǒng)采集的參數(shù)有水平面的太陽(yáng)總輻照度、系統(tǒng)陣列表面的太陽(yáng)輻照度、室外溫度、光伏組件的溫度、蓄電池溫度、光伏陣列的輸出電壓、電流、蓄電池電壓、電流、逆變器輸入電壓、電流、直流負(fù)載的輸入電壓、電流、逆變器輸出電壓、電流等。
在該系統(tǒng)中采集量為每分鐘采集10次數(shù)據(jù)，求出平均值，保存每分鐘的平均值；在采集過程中通過對(duì)不同的采集參數(shù)進(jìn)行估值來設(shè)定出合適的閾值，從而能夠判斷出異常值，使其不參加平均值的計(jì)算，并且能夠?qū)Υ酥导捌浒l(fā)生的時(shí)刻單獨(dú)存儲(chǔ)。
該監(jiān)測(cè)系統(tǒng)中所涉及的傳感器有電壓傳感器、電流傳感器、智能傳感器、電壓傳感器用于采集光伏陣列的輸出電壓、蓄電池電壓、逆變器輸入電壓、直流負(fù)載的輸入電壓。采用電磁調(diào)制型隔離原理，有效克服直流飄移，由于A/D
采集板的輸入電壓要求為士5V，所以要求電壓傳感器的輸出電壓為0 5V，精度達(dá)到0.2級(jí)。
電流傳感器用于采集光伏陣列的輸出電流、蓄電池電流、逆變器輸入電流、直流負(fù)載的輸入電流，其原理與電壓傳感器一樣，測(cè)量蓄電池電流時(shí)采用了可測(cè)雙向電流的傳感器，精度0.2級(jí)。
智能傳感器用于采集逆變器的輸出電壓、電流、有效功率(電度)、無功功率(電度)、功率因數(shù)。傳感器采用了高性能MCU，全隔離，精度高，其輸出采用RS485總線，經(jīng)RS485/ RS232轉(zhuǎn)換后即可與PC機(jī)進(jìn)行數(shù)據(jù)通訊。
溫度傳感器和調(diào)理板用于采集室外、光伏組件和蓄電池的溫度。采用PtlOO熱電阻器件。后端用電阻調(diào)理板得到0 5V的電壓信號(hào)送入A/D采集卡。熱電阻的測(cè)量采用三線恒流激勵(lì)方式。
輻照計(jì)用于測(cè)量水平面的太陽(yáng)總輻照度和光伏陣列表面的輻照度。由于輻照計(jì)的輸出是一個(gè)mV級(jí)的弱電信號(hào)，在后端接一塊小信號(hào)放大板，使輸出0 5V的電壓信號(hào)后送入A/D采集卡。A,/D采集p適用丁具有ISA總線的PC機(jī)，模入通道為32單端。微機(jī)部分
從傳感器采集得到的信息量將全部送至該部分進(jìn)行數(shù)據(jù)處理和顯示。PC機(jī)以WIND0W2000為操作系統(tǒng)，進(jìn)入監(jiān)測(cè)系統(tǒng)程序后，在瀏覽各界面—的同吋，進(jìn)行后臺(tái)數(shù)據(jù)采集工作，在界面上按照事先設(shè)定的時(shí)間段可以觀察到實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)，數(shù)據(jù)的保存記錄工作也按照設(shè)定同時(shí)進(jìn)行，軟件設(shè)計(jì)采用了力控組態(tài)軟件。
該系統(tǒng)存在一些問題和缺點(diǎn)
51) 該監(jiān)測(cè)系統(tǒng)是將傳感器上采集到的信號(hào)通過調(diào)理板送給PC機(jī)，然后由PC機(jī)對(duì)信號(hào)進(jìn)行顯示、打印、存儲(chǔ)等一系列操作。在一套監(jiān)測(cè)系統(tǒng)中必須有配套的PC機(jī)、顯示器、打印機(jī)及存儲(chǔ)卡等，不能實(shí)現(xiàn)離線操作，而一般的小型獨(dú)立光伏電源往往是使用于一些偏遠(yuǎn)的無電地區(qū)，在這些地方很難提供顯示器、打印機(jī)等這些設(shè)備的電源，操作也比較復(fù)雜，并且不便于流動(dòng)性的使用，這將大大影響了監(jiān)測(cè)系統(tǒng)的使用范圍，整個(gè)監(jiān)測(cè)系統(tǒng)的成本也很高。
2) 在該系統(tǒng)監(jiān)測(cè)的15路參數(shù)中，其中蓄電池的電壓、直流負(fù)載的電壓和逆變器的輸入電壓通常都是相等的，即是蓄電池的電壓，測(cè)量時(shí)，只測(cè)其中的一路即可。
3) 在以上的參數(shù)測(cè)量中，沒有測(cè)量監(jiān)測(cè)系統(tǒng)和光伏系統(tǒng)自身的功耗、太陽(yáng)
電池的發(fā)電量、用戶端的用電量以及光伏系統(tǒng)的效率等。
發(fā)明內(nèi)容
本實(shí)用新型要解決的技術(shù)問題是針對(duì)現(xiàn)有技術(shù)中存在的不足，提供一種可進(jìn)行數(shù)據(jù)測(cè)試/采集、顯示系統(tǒng)主要參數(shù)、現(xiàn)場(chǎng)時(shí)間設(shè)定、與計(jì)算機(jī)實(shí)現(xiàn)串行通訊、支持大容量在線存儲(chǔ)、對(duì)某一時(shí)間的數(shù)據(jù)進(jìn)行查詢操作的小型光伏系統(tǒng)數(shù)據(jù)采集測(cè)試儀。
本實(shí)用新型一種小型光伏系統(tǒng)數(shù)據(jù)采集測(cè)試儀通過下述技術(shù)方案予以實(shí)
現(xiàn)本實(shí)用新型一種小型光伏系統(tǒng)數(shù)據(jù)采集測(cè)試儀包括傳感器、信號(hào)調(diào)理板、存儲(chǔ)卡、SD卡接口板、微處理器控制板、液晶顯示屏、按鍵板、上位機(jī)，所述的傳感器包括光伏組件輸出電流傳感器、蓄電池的充電電流傳感器、蓄電池放電電流傳感器、控制器輸出電流傳感器、逆變器輸出電流傳感器、光伏組件輸出電壓傳感器、蓄電池電壓傳感器、逆變器輸出電壓傳感器、光伏陣列背結(jié)溫傳感器、蓄電池溫度傳感器、太陽(yáng)能電池組件表面輻射計(jì)、環(huán)境輻射計(jì)，所述傳感器通過傳感器接線板分別與變送器的光伏陣列輸出電壓BSQ1、蓄電池電壓
信號(hào)輸入BSQ2、逆變器輸出電壓信號(hào)輸入BSQ3、光伏陣列輸出電流BSQ4、控制器輸出電流信號(hào)輸入BSQ5、蓄電池充電電流信號(hào)輸入BSQ6、逆變器輸出電流信號(hào)輸入BSQ7、蓄電池放電電流信號(hào)輸入BSQ8、蓄電池工作溫度信號(hào)輸入BSQ9、光伏組件背面結(jié)溫度信號(hào)輸入BSQIO、電池板表面輻射計(jì)BSQ11和環(huán)境輻射計(jì)BSQ12輸入端連接，所述的BSQ1 BSQ12輸出端與信號(hào)調(diào)理板輸入端連接，信號(hào)調(diào)理板輸出端12路44 55分別與濾波器LBQ1 LBQ12輸入端連接，濾波器輸出端12路58 69與微處理器輸入端MSP430FG4619的采樣通道J7的1 12腳連接，微處理器控制板輸出端J8通過SP1模式與SD卡接口板連接，所述的微處理器控制板輸出端J6通過TS—232串口與上位機(jī)連接；所述的微處理器控制板輸出端J5與顯示器連接，所述的微處理器控制板輸出端J4與按鍵板連接。
本實(shí)用新型一種小型光伏系統(tǒng)數(shù)據(jù)采集測(cè)試儀與現(xiàn)有技術(shù)相比較有如下有益效果本實(shí)用新型小型光伏系統(tǒng)數(shù)據(jù)采集測(cè)試儀可實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)測(cè)試、采集、顯示系統(tǒng)主要參數(shù)、現(xiàn)場(chǎng)時(shí)間的設(shè)定、與計(jì)算機(jī)實(shí)現(xiàn)串行通訊、支持大容量在線存儲(chǔ)、對(duì)某一時(shí)間的數(shù)據(jù)進(jìn)行査詢等功能，可測(cè)量、采集的參數(shù)包括輻照度、溫度、電流、電壓、功率，發(fā)電量和耗電量等。由于本實(shí)用新型是針對(duì)高寒偏遠(yuǎn)的無電顯示器、打卬機(jī)設(shè)備短缺的地區(qū)設(shè)計(jì)的，本實(shí)用新型系統(tǒng)可做到無人值守，離線大容量存儲(chǔ)。通過按鍵板設(shè)定存儲(chǔ)時(shí)間，將所有的參數(shù)數(shù)據(jù)采集到存儲(chǔ)卡，檢測(cè)人員可流動(dòng)對(duì)光伏系統(tǒng)進(jìn)行檢測(cè)，屆時(shí)可將筆記木電腦等上位機(jī)通過RS232接口與微處理器連接，便可得到系統(tǒng)測(cè)試數(shù)據(jù)。本實(shí)用新型一種小型光伏系統(tǒng)數(shù)據(jù)采集測(cè)試儀的優(yōu)點(diǎn)是1)不需配備PC機(jī)、打印機(jī)、顯示器等一系列設(shè)備，體積小、成本低、重量輕、使用方便、簡(jiǎn)單、不受地區(qū)和條件的限制。
2) MSP430FG4619單片機(jī)是整個(gè)系統(tǒng)的控制核心，它完成的主要任務(wù)是數(shù) 據(jù)的采集、處理、顯示、存儲(chǔ)、查詢及系統(tǒng)與上位機(jī)的通信、系統(tǒng)內(nèi)各部件正 常工作等。
3) 在本實(shí)用新型中所涉及到的所有電源都由控制系統(tǒng)中的蓄電池提供，不 需外加的任何電源。
4) 監(jiān)測(cè)系統(tǒng)作為控制系統(tǒng)的負(fù)載，既可以檢測(cè)自身的功耗，又能檢測(cè)光伏 系統(tǒng)的自身功耗，這樣就可以測(cè)得光伏系統(tǒng)的效率，使用靈活、簡(jiǎn)便。


本實(shí)用新型小型光伏系統(tǒng)數(shù)據(jù)采集測(cè)試儀有如下附圖
圖1為本實(shí)用新型小型光伏系統(tǒng)數(shù)據(jù)采集測(cè)試儀數(shù)據(jù)采集、變送及信號(hào)調(diào) 理電路結(jié)構(gòu)示意圖2為本實(shí)用新型小型光伏系統(tǒng)數(shù)據(jù)采集測(cè)試儀數(shù)據(jù)信號(hào)濾波電路結(jié)構(gòu)示 意圖3為本實(shí)用新型小型光伏系統(tǒng)數(shù)據(jù)采集測(cè)試儀微處理器電路結(jié)構(gòu)示意圖； 圖4為本實(shí)用新型小型光伏系統(tǒng)數(shù)據(jù)采集測(cè)試儀直流指示燈電路結(jié)構(gòu)示意
圖5為本實(shí)用新型小型光伏系統(tǒng)數(shù)據(jù)釆集測(cè)試儀系統(tǒng)工作電源電路結(jié)構(gòu)示 意圖6為本實(shí)用新型小型光伏系統(tǒng)數(shù)據(jù)采集測(cè)試儀電壓變換電路結(jié)構(gòu)示意圖； 圖7為本實(shí)用新型小型光伏系統(tǒng)數(shù)據(jù)采集測(cè)試儀交流指示燈電路結(jié)構(gòu)示意
圖；圖8為本實(shí)用新型小型光伏系統(tǒng)數(shù)據(jù)采集測(cè)試儀原理框圖9為本實(shí)用新型小型光伏系統(tǒng)數(shù)據(jù)采集測(cè)試儀具體控件的使用與上位機(jī)
功能實(shí)現(xiàn)結(jié)構(gòu)框圖。
其中1、傳感器；2、信號(hào)調(diào)理板；3、存儲(chǔ)卡；4、微處理器控制板；5、
液晶顯示屏；6、按鍵板；7、上位機(jī)；8、 SD卡接口板；11、接線排；12、變
送器；21、濾波器；
具體實(shí)施方式
以下結(jié)合附圖和實(shí)施例對(duì)本實(shí)用新型一種小型光伏系統(tǒng)數(shù)據(jù)采集測(cè)試儀技 術(shù)方案作進(jìn)一歩描述。
木實(shí)用新型小型光伏系統(tǒng)數(shù)據(jù)測(cè)試儀包括傳感器l、信號(hào)調(diào)理板2、存儲(chǔ)卡 3、微處理器控制板4、液晶顯示屏5、按鍵板6、上位機(jī)7、 SD卡接口板，所 述的數(shù)據(jù)采集部分的傳感器1包括光伏組件輸出電流傳感器、蓄電池的充電電 流傳感器、蓄電池放電電流傳感器、控制器輸出電流傳感器、逆變器輸出電流 傳感器、光伏組件輸出電壓傳感器、蓄電池電壓傳感器、逆變器輸出電壓傳感 器、光伏陣列背結(jié)溫傳感器、蓄電池溫度傳感器、太陽(yáng)能電池組件表面輻射計(jì)、 環(huán)境輻射計(jì)，所述傳感器1通過傳感器接線板11分別與變送器12的光伏陣列 輸出電壓BSQ1、蓄電池電壓信號(hào)輸入BSQ2、逆變器輸出電壓信號(hào)輸入BSQ3、 光伏陣列輸出電流BSQ4、控制器輸出電流信號(hào)輸入BSQ5、蓄電池充電電流信 號(hào)輸入BSQ6、逆變器輸出電流信號(hào)輸入BSQ7、蓄電池放電電流信號(hào)輸入BSQ8、 蓄電池工作溫度信號(hào)輸入BSQ9、光伏組件背面結(jié)溫度信號(hào)輸入BSQIO、電池板 表面輻射計(jì)BSQ11和電池板環(huán)境輻射計(jì)BSQ12輸入端連接，所述的BSQ1 BSQ12輸出端與信號(hào)調(diào)理板2輸入端連接，信號(hào)調(diào)理板2輸出端12路44 55 分別與濾波器21LBQ1 LBQ12輸入端連接，濾波器21輸出端12路58 69與微處理器4輸入端MSP430FG4619的采樣通道J7的1 12腳連接，微處理器控 制板4輸出端J8通過SP1模式與SD卡接口板8連接，所述的微處理器控制板4 輸出端J6通過TS—232串口與Jl位機(jī)7連接；所述的微處理器控制板4輸出端 J5與顯示器5連接，所述的微處理器控制板4輸出端J4與按鍵板61連接。
所述的傳感器1包括測(cè)量電流的電流變送器，測(cè)量電壓的電壓變送器，測(cè) 量溫度的溫度變送器，測(cè)量輻照度的輻射計(jì)；所述的顯不器5是12864漢字圖 形點(diǎn)陣液晶顯示模塊；所述的存儲(chǔ)卡3是1G的SD卡。
所述的微處理器控制板4的多通道采集采用12位A/D轉(zhuǎn)換模塊；所述的 上位機(jī)7使用控件包括TEXT控件、MSComm控件、SSTab控件、Adodc控件、 MSChart控件、DBGrid控件、Timer控件，其中Adodc控件使數(shù)據(jù)庫(kù)中的數(shù)據(jù) 與MSChart控件、DBGrid控件感應(yīng)相聯(lián)，并對(duì)ACCESS數(shù)據(jù)庫(kù)相聯(lián)。
實(shí)施例1。
本實(shí)用新型小型光伏系統(tǒng)數(shù)據(jù)數(shù)據(jù)采集部分的測(cè)試儀包括傳感器1、信號(hào)調(diào) 理板2、存儲(chǔ)卡3、微處理器控制板4、液晶顯示屏5、按鍵板6、上位機(jī)7、 SD 卡接口板8，所述的數(shù)據(jù)采集部分的傳感器l包括光伏組件輸出電流傳感器、蓄 電池的充電電流傳感器、蓄電池放電電流傳感器、控制器輸出電流傳感器、逆 變器輸出電流傳感器、光伏組件輸出電壓傳感器、蓄電池電壓傳感器、逆變器 輸出電壓傳感器、光伏陣列背結(jié)溫傳感器、蓄電池溫度傳感器、太陽(yáng)能電池組 件表面輻射計(jì)、環(huán)境輻射計(jì)，所述傳感器l通過傳感器接線板ll分別與變送器 12的光伏陣列輸出電壓BSQ1、蓄電池電壓信號(hào)輸入BSQ2、逆變器輸出電壓信 號(hào)輸入BSQ3、光伏陣列輸出電流BSQ4、控制器輸出電流信號(hào)輸入BSQ5、蓄 電池充電電流信號(hào)輸入BSQ6、逆變器輸出電流信號(hào)輸入BSQ7、蓄電池放電電 流信號(hào)輸入BSQ8、蓄電池工作溫度信號(hào)輸入BSQ9、光伏組件背面結(jié)溫度信號(hào)輸入BSQIO、電池板表面輻射計(jì)BSQll和電池板環(huán)境輻射計(jì)BSQ12輸入端連 接，所述的BSQ1 BSQ12輸出端與信號(hào)調(diào)理板2輸入端連接，信號(hào)調(diào)理板2 輸出端12路44 55分別與濾波器21LBQ1 LBQ12輸入端連接，濾波器21輸 出端12路58 69與微處理器控制板4輸入端MSP430FG4619的采樣通道J7的 l 12腳連接，微處理器控制板4輸出端J8通過SP1模式與SD卡接口板8連接， 所述的微處理器控制板4輸出端J6通過TS — 232串口與上位機(jī)7連接；所述的 微處理器控制板4輸出端J5與顯示器5連接，所述的微處理器控制板4輸出端 J4與按鍵板61連接。
所述的傳感器1包括測(cè)量電流的電流變送器，測(cè)量電壓的電壓變送器，測(cè) 量溫度的溫度變送器，測(cè)量輻照度的輻射計(jì)；所述的顯示器5是12864漢字圖 形點(diǎn)陣液晶顯示模塊；所述的存儲(chǔ)卡3是1G的SD卡。
所述的微處理器控制板4的多通道采集采用12位AZD轉(zhuǎn)換模塊；所述的 上位機(jī)7使用控件包括TEXT控件、MSComm控件、SSTab控件、Adodc控件、 MSChart控件、DBGrid控件、Timer控件，其中Adodc控件使數(shù)據(jù)庫(kù)中的數(shù)據(jù) 與MSChart控件、DBGrid控件感應(yīng)相聯(lián)，并對(duì)ACCESS數(shù)據(jù)庫(kù)相聯(lián)。
本實(shí)用新型小型光伏系統(tǒng)數(shù)據(jù)采集測(cè)試儀對(duì)光伏系統(tǒng)數(shù)據(jù)進(jìn)行采集測(cè)試通 過包括測(cè)量電流的電流變送器，領(lǐng)懂電壓的電壓變送器，測(cè)量溫度的溫度變送 器，測(cè)量輻照度的輻射計(jì)在內(nèi)的傳感器1分別對(duì)光伏組件的輸出電流、蓄電池 的充放電電流、控制器輸出電流和逆變器輸出電流進(jìn)行測(cè)量并將測(cè)量電流參數(shù)、 電壓參數(shù)、溫度參數(shù)和輻照度參數(shù)12路模擬量進(jìn)行采集，并通過電流變送器、 電壓變送器和溫度變送器將電流參數(shù)、電壓參數(shù)和溫度參數(shù)轉(zhuǎn)換成4一20mA的 電流信3線性輸出至信號(hào)調(diào)理板2，信號(hào)調(diào)理板2將接收到的4一20mA的電流 信號(hào)通過125 Q的電阻轉(zhuǎn)換成0.5V 2.5V的電壓信號(hào)輸送給微處理器4處理，電流電壓精度誤差小于0.5%，溫度信號(hào)精度誤差不超過士0.5'C;通過輻照計(jì)輸 出mV級(jí)信號(hào)輸送給設(shè)置在信號(hào)調(diào)理板2電路內(nèi)的隔離放大器，由隔離放大器 輸出0 2.5V的電壓信號(hào)通過微處理器控制板4的采樣通道輸送給微處理器控 制板4，靈敏度根據(jù)不同輻射計(jì)自身參數(shù)確定；微處理器控制板4之間對(duì)采集到 的數(shù)據(jù)參數(shù)進(jìn)行進(jìn)行計(jì)算和修正，并經(jīng)微處理器控制板4處理后的參數(shù)通過 12864漢字圖點(diǎn)陣液晶顯示模塊編寫參數(shù)字模并將信號(hào)發(fā)送到LCD顯示到液晶顯 示屏5上；通過微處理器控制板4的USART模塊使用具有雙向數(shù)據(jù)傳送協(xié)議的 SP1模式將經(jīng)過微處理器控制板4處理的各數(shù)據(jù)參數(shù)寫入SD存儲(chǔ)卡3;微處理 器控制板4通過SP220E型收發(fā)器模塊和RS—232串口與上位機(jī)7進(jìn)行通訊， 將經(jīng)過微處理器控制板4處理的參數(shù)數(shù)據(jù)發(fā)送到上位機(jī)7;利用按鍵板6的一般 模式設(shè)置系統(tǒng)時(shí)間，進(jìn)入數(shù)據(jù)參數(shù)采集后，使用按鍵板的中斷模式利用翻頁(yè)鍵 對(duì)液晶顯示屏5進(jìn)行操作。
所述的上位機(jī)7的AD0控件可將數(shù)據(jù)庫(kù)中的數(shù)據(jù)與MSChart控件、DBGrid 控件感應(yīng)相聯(lián)，同時(shí)對(duì)ACCESS數(shù)據(jù)庫(kù)的數(shù)據(jù)表進(jìn)行數(shù)據(jù)操作；Timer控件每 隔1分鐘將Label中的數(shù)據(jù)寫入數(shù)據(jù)庫(kù)中；MSComm控件實(shí)現(xiàn)上位機(jī)7與微處 理器控制板4之間的通訊。
所述的處理是指微處理器控制板4每2秒鐘對(duì)12個(gè)參數(shù)采集一次，經(jīng)處理 后對(duì)采集數(shù)據(jù)均以數(shù)組方式先存儲(chǔ)到RAM中，每1分鐘將這些數(shù)據(jù)求平均，得 到-^分鐘數(shù)據(jù)，存儲(chǔ)到RAM中的緩存數(shù)組中。
所述的存儲(chǔ)是指微處理器控制板4對(duì)采集的數(shù)據(jù)進(jìn)行處理后，以數(shù)組方式 先存儲(chǔ)到RAM屮的緩存數(shù)組屮，每12分鐘將這些數(shù)據(jù)寫入SD卡。
所述的測(cè)試方法中1)數(shù)據(jù)采集歩驟、2)處理歩驟、3)顯示步驟和4)存 儲(chǔ)歩驟可無值守進(jìn)行；所述的通訊歩驟為不定時(shí)進(jìn)行；所述的直流和交流輸出功率通過微處理器控制板4對(duì)相應(yīng)電流和電壓的乘積顯示在液晶屏5上。
電流參數(shù)
包括光伏組件的輸出電流、蓄電池的充放電電流，控制器輸出電流和逆變 器輸出電流等五路。電流的測(cè)量采用電流變送器，此類變送器是將額定電流范
圍內(nèi)的電流轉(zhuǎn)換成4-20mA的電流信號(hào)線性輸出至信號(hào)調(diào)理板，信號(hào)調(diào)理板將接 收到的4-20mA的電流信號(hào)通過125Q的電阻轉(zhuǎn)換為0.5V-2.5V的電壓信號(hào)送給 單片機(jī)處理，精度誤差均小于0.5% 。 電壓參數(shù)
包括光伏組件的輸出電壓、蓄電池的電壓和逆變器的交流輸出電壓三路， 與電流變送器一樣，此類變送器是將額定電壓范圍內(nèi)的電lk轉(zhuǎn)換成4-20mA的電 流信號(hào)線性輸出，輸出的信號(hào)經(jīng)過同樣的處理送給單片機(jī)處理，精度誤差均小 于0.5%;
溫度參數(shù)
包括光伏陣列背結(jié)溫和蓄電池工作溫度，溫度變送器將溫度信號(hào)轉(zhuǎn)換成
4-20mA的電流信號(hào)，然后通過同樣的處理方法送給單片機(jī)處理，信號(hào)精度誤差
不超過士O. 5°C;
輻照度參數(shù)
包括太陽(yáng)能電池組件表面和環(huán)境輻照度兩路，輻照度的測(cè)量采用輻射計(jì)，將 輻射計(jì)輸出的mV級(jí)的弱信號(hào)通過信號(hào)調(diào)理板上的隔離放大器輸出0-2.5V的 電壓信號(hào)送給單片機(jī)處理，靈敏度根據(jù)不同輻射計(jì)自身參數(shù)確定； 功率參數(shù) 包括直流和交流輸出功率兩路。這兩路功率通過計(jì)算對(duì)相應(yīng)電流 電壓的乘積顯示到液晶屏上。 微處理器的選擇本實(shí)用新型中采用的單片機(jī)是MSP430FG4619。它作為系統(tǒng)的中央處理器擔(dān) 負(fù)著實(shí)時(shí)的數(shù)據(jù)采集與處理、顯示、存儲(chǔ)、查詢及系統(tǒng)和上位機(jī)的通信、系統(tǒng) 內(nèi)各部件正常工作等重要任務(wù)。它的特點(diǎn)有強(qiáng)大的處理能力、高運(yùn)算速度、
多中斷源、超低功耗、豐富的片上外圍模塊、方便高效的開發(fā)環(huán)境等。 采集
電壓、電流、溫度、輻照度等12路模擬量通過MSP430FG4619的采樣通道 進(jìn)入，單片機(jī)每2秒對(duì)各路模擬量循環(huán)采集十次，每個(gè)采集通道得到IO個(gè)數(shù)據(jù)。 處理
對(duì)每?jī)擅氩杉降?0個(gè)電壓、電流和溫度數(shù)據(jù)進(jìn)行平均，主要是找到10個(gè)數(shù) 據(jù)中最相近的5個(gè)數(shù)據(jù)進(jìn)行平均，這樣可以去掉因外界高頻干擾而產(chǎn)生的數(shù)據(jù)， 從而提高了數(shù)據(jù)精度，再將本次數(shù)據(jù)與前兩個(gè)兩秒的數(shù)據(jù)平均來對(duì)周期性干擾 進(jìn)行抑制作用，提高數(shù)據(jù)平滑度，從而得到一個(gè)新的數(shù)據(jù)，這就做為本次數(shù)據(jù)。 再根據(jù)各自不同的公式進(jìn)行計(jì)算，得到實(shí)際數(shù)據(jù)，最后根據(jù)實(shí)際非線性誤差推 出誤差修正函數(shù)對(duì)硬件不可抗拒的誤差進(jìn)行修正，以便達(dá)到更加準(zhǔn)確的數(shù)據(jù)。 顯示
由于本項(xiàng)目中，下位機(jī)上要顯示大量實(shí)時(shí)采集的數(shù)據(jù)，并不單純是數(shù)字或 字符，考慮到顯示的特殊要求，我們選擇了 12864漢字圖形點(diǎn)陣液晶顯示模塊。 利用單片機(jī)發(fā)出I/O 口發(fā)出控制信號(hào)和數(shù)據(jù)來操作LCD，用字模軟件編出各個(gè) 字的字模，將不同字的字模數(shù)據(jù)，命令以及控制信號(hào)發(fā)送到LCD后便可顯示不 同畫面。根據(jù)釆集數(shù)據(jù)的周期為2秒，因此LCD屏幕數(shù)據(jù)每2秒刷新一次。 存儲(chǔ)
本項(xiàng)R要求具有大容量的卡式數(shù)據(jù)存儲(chǔ)設(shè)備，以實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)的長(zhǎng)期測(cè)試/釆集 和在線存儲(chǔ)，為實(shí)現(xiàn)該目的，選擇1G的SD卡作為在線存儲(chǔ)設(shè)備， MSP430FG4619通過SPI模式與SD卡連接，SPI是一種快速、高效的雙向數(shù)據(jù)傳送協(xié)議。MSP430可以在SPI模式下使用USART模塊來接收和發(fā)送數(shù)據(jù)。對(duì) 采集的數(shù)據(jù)進(jìn)行處理后，還要進(jìn)行存儲(chǔ)，以方便顯示、傳輸?shù)?。根?jù)設(shè)計(jì)，系 統(tǒng)每2秒鐘對(duì)12個(gè)參數(shù)采集一次，經(jīng)過處理后，對(duì)采集的數(shù)據(jù)均以數(shù)組方式先 存放在存儲(chǔ)在RAM中，每1分鐘將這些數(shù)據(jù)求平均，得到一分鐘數(shù)據(jù)，存儲(chǔ)到RAM 中的緩存數(shù)組中，每12分鐘將這些數(shù)據(jù)寫入SD卡，經(jīng)計(jì)算每天數(shù)據(jù)大小為 60KB 。 通訊
在實(shí)際的應(yīng)用中，下位機(jī)完成采集的數(shù)據(jù)、處理、存儲(chǔ)、顯示等功能后，與 上位機(jī)之間存在著大量的數(shù)據(jù)通信。因此選擇了SP220E型收發(fā)器模塊。下位機(jī) 與上位機(jī)之間的通訊通過RS-232串口實(shí)現(xiàn)。串口通訊程序主要完成數(shù)據(jù)的上傳 與下達(dá)。當(dāng)單片機(jī)接收到有效的令牌后，開始將SD卡一個(gè)扇區(qū)的數(shù)據(jù)讀出并發(fā) 送到上位機(jī)，再等待下一個(gè)有效令牌，如此反復(fù)進(jìn)行。 鍵盤
鍵盤分為兩種模式， 一般i/o口模式和中斷模式， 一般i/o口模式是通過掃
描鍵盤行列的電平來判斷鍵值；中斷模式是利用I/O 口的中斷功能對(duì)電平的變化
做出響應(yīng)來判斷按鍵是否被按下。開始使用一般i/o模式，來設(shè)置系統(tǒng)時(shí)間，進(jìn)
入采集后，改為中斷模式，此時(shí)只有翻頁(yè)鍵有效，其他鍵無效，利用翻頁(yè)鍵對(duì)
液晶進(jìn)行操作。
上位機(jī)的軟件設(shè)計(jì)
上位機(jī)軟件需要完成獨(dú)立光伏發(fā)電系統(tǒng)數(shù)據(jù)的實(shí)時(shí)通信、實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)顯示、 數(shù)據(jù)庫(kù)存儲(chǔ)狀態(tài)顯示、實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)的對(duì)比曲線圖像顯示，數(shù)據(jù)存儲(chǔ)，數(shù)據(jù)導(dǎo)出等 功能。該系統(tǒng)的上位機(jī)界面是基于VB程序語(yǔ)言設(shè)計(jì)，主要使用控件有TEXT控 件、MSCoram控件、SSTab控件、Adodc控件、MSChart控件、DataGrid控件、Timer 控件等。主界面的設(shè)計(jì)中一方面可以觀測(cè)到各數(shù)據(jù)釆集點(diǎn)的實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)，另一方面可以通過點(diǎn)擊SSTab控件觀看到各組實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)的對(duì)比曲線圖以及實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)在
ACCESS數(shù)據(jù)庫(kù)的的存儲(chǔ)狀態(tài)。
整個(gè)設(shè)計(jì)中用到幾個(gè)非可見的控件ADO控件、Timer控件、MSComm控 件。ADO控件是數(shù)據(jù)庫(kù)連接到窗體的橋梁， 一方面使數(shù)據(jù)庫(kù)中的數(shù)據(jù)與MSChart 控件、DBGrid控件感應(yīng)相聯(lián)，另一方面通過此控件對(duì)ACCESS數(shù)據(jù)庫(kù)的數(shù)據(jù)表 進(jìn)行數(shù)據(jù)操作；Timer控件起到計(jì)時(shí)作用，實(shí)現(xiàn)每隔1分鐘將Label中的數(shù)據(jù)寫 入數(shù)據(jù)庫(kù)中；MSComm控件的主要功能是實(shí)現(xiàn)了上位機(jī)和下位機(jī)通訊。
權(quán)利要求1、一種小型光伏系統(tǒng)數(shù)據(jù)采集測(cè)試儀，包括傳感器(1)、信號(hào)調(diào)理板(2)、存儲(chǔ)卡(3)、微處理器控制板(4)、液晶顯示屏(5)、按鍵板(6)、上位機(jī)(7)、SD卡接口板(8)，其特征在于所述的傳感器(1)包括光伏組件輸出電流傳感器、蓄電池的充電電流傳感器、蓄電池放電電流傳感器、控制器輸出電流傳感器、逆變器輸出電流傳感器、光伏組件輸出電壓傳感器、蓄電池電壓傳感器、逆變器輸出電壓傳感器、光伏陣列背結(jié)溫傳感器、蓄電池工作溫度傳感器、太陽(yáng)能電池組件表面輻射計(jì)、環(huán)境輻射計(jì)，所述傳感器(1)通過傳感器接線板(11)分別與變送器(12)的光伏陣列輸出電壓BSQ1、蓄電池電壓信號(hào)輸入BSQ2、逆變器輸出電壓信號(hào)輸入BSQ3、光伏陣列輸出電流BSQ4、控制器輸出電流信號(hào)輸入BSQ5、蓄電池充電電流信號(hào)輸入BSQ6、逆變器輸出電流信號(hào)輸入BSQ7、蓄電池放電電流信號(hào)輸入BSQ8、蓄電池工作溫度信號(hào)輸入BSQ9、光伏組件背面結(jié)溫度信號(hào)輸入BSQ10、電池板表面輻射計(jì)BSQ11和電池板環(huán)境輻射計(jì)BSQ12輸入端連接，所述的BSQ1～BSQ12輸出端與信號(hào)調(diào)理板(2)輸入端連接，信號(hào)調(diào)理板(2)輸出端12路44～55分別與濾波器(21)LBQ1～LBQ12輸入端連接，濾波器(21)輸出端12路58～69與微處理器(4)輸入端MSP430FG4619的采樣通道J7的1～12腳連接，微處理器(4)輸出端J8通過SP1模式與SD卡接口板(8)連接，所述的微處理器控制板(4)輸出端J6通過TS-232串口與上位機(jī)(7)連接；所述的微處理器控制板(4)輸出端J5與顯示器(5)連接，所述的微處理器控制板(4)輸出端J4與按鍵板(6)連接。
2、 根據(jù)權(quán)利要求1所述的小型光伏系統(tǒng)數(shù)據(jù)采集測(cè)試儀，其特征在于所 述的傳感器(1)包括測(cè)量電流的電流變送器，測(cè)量電Hi的電J—li變送器，測(cè)量溫 度的溫度變送器，測(cè)量輻照度的輻照計(jì)；所述的顯示器(5)是12864漢字圖形 點(diǎn)陣液晶顯示模塊；所述的存儲(chǔ)卡(3)是1G的SD卡。
3、根據(jù)權(quán)利要求1所述的小型光伏系統(tǒng)數(shù)據(jù)采集測(cè)試儀，其特征在于所 述的微處理器控制板(4)的多通道采集采用12位A/D轉(zhuǎn)換模塊；所述的上位機(jī)(7)使用控件包括TEXT控件、MSComm控件、SSTab控件、Adodc控件、 MSChart控件、DBGrid控件、Timer控件，其中Adodc控件使數(shù)據(jù)庫(kù)中的數(shù)據(jù) 與MSChart控件、DBGrid控件感應(yīng)相聯(lián)，并對(duì)ACCESS數(shù)據(jù)庫(kù)相聯(lián)。
專利摘要本實(shí)用新型涉及一種太陽(yáng)能光伏系統(tǒng)，具體地說是涉及一種小型光伏系統(tǒng)數(shù)據(jù)采集測(cè)試儀。本實(shí)用新型所述傳感器通過傳感器接線板與變送器輸入端連接，所述的變送器輸出端與信號(hào)調(diào)理板輸入端連接，信號(hào)調(diào)理板輸出端與濾波器輸入端連接，濾波器輸出端與微處理器控制板連接，微處理器控制板輸出端與SD卡接口板連接，微處理器控制板輸出端與上位機(jī)連接；微處理器控制板輸出端與顯示器連接。本實(shí)用新型的優(yōu)點(diǎn)是1)設(shè)備體積小、成本低、重量輕、使用方便、簡(jiǎn)單、不受地區(qū)和條件的限制。2)不需外加的任何電源。3)監(jiān)測(cè)系統(tǒng)可以測(cè)得光伏系統(tǒng)的效率，使用靈活、簡(jiǎn)便。
文檔編號(hào)G06F9/44GK201413353SQ20092008042
公開日2010年2月24日 申請(qǐng)日期2009年4月23日 優(yōu)先權(quán)日2009年4月23日
發(fā)明者劉攀峰, 孫峻峭, 張治民, 江林靜, 王建軍, 莫小紅, 蒲盼年, 潔 鄧, 陳慧玲 申請(qǐng)人:青海新能源(集團(tuán))有限公司