專利名稱：基于無線傳感器網(wǎng)絡(luò)的智能光伏組件的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明屬于光伏發(fā)電技術(shù)領(lǐng)域，特別涉及太陽(yáng)能光伏電站的基于無線傳感器網(wǎng)絡(luò)
的智能光伏組件。
背景技術(shù)：
隨著光伏發(fā)電技術(shù)越來越廣泛的應(yīng)用，已有大量的光伏系統(tǒng)投入運(yùn)行。太陽(yáng)能光 伏陣列在運(yùn)行過程中，標(biāo)準(zhǔn)矩形電池板的局部故障，特別是電池板的開路、短路或性能下 降，會(huì)使整個(gè)供電系統(tǒng)輸出電壓或功率有明顯的下降。嚴(yán)重時(shí)會(huì)發(fā)生連鎖反應(yīng)，從而破壞整 個(gè)系統(tǒng)的工作。實(shí)際應(yīng)用中由于組件封裝工藝等原因，當(dāng)光伏組件運(yùn)行八至十年后，局部區(qū) 域因?yàn)闅饪椎臐B入或擴(kuò)散而老化，使得組件中的部分電池?fù)p壞，影響系統(tǒng)輸出。因此，在大 功率光伏發(fā)電系統(tǒng)中對(duì)光伏組件的輸出電壓和電流進(jìn)行調(diào)節(jié)，保證局部性能下降的組件有 正常的輸出電流和電壓，避免影響整個(gè)光伏陣列的正常運(yùn)行，提高系統(tǒng)的發(fā)電效率，同時(shí)進(jìn) 行實(shí)時(shí)有效的故障在線分析與診斷顯得十分重要。我國(guó)最近幾年太陽(yáng)能光伏技術(shù)的快速發(fā) 展，較多的太陽(yáng)能光伏電站投入運(yùn)行，運(yùn)行初期此問題不是很明顯，隨著若干年的運(yùn)行，此 問題將更突出。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的是提供解決現(xiàn)有光伏組件因局部故障的一種基于無線傳感器網(wǎng)絡(luò) 的智能光伏組件。 本發(fā)明包括主電路和測(cè)量控制電路，所述主電路包括與光伏組件的輸出端連接的 續(xù)流M0S管電路、光伏組件輸出電壓取樣電路、光伏組件輸出電流取樣電路和BOOST電路， 在續(xù)流M0S管電路上還連接續(xù)流MOS管電流取樣電路，主電路還包括智能組件輸出端，以及 智能組件輸出電流取樣電路和智能組件輸出電壓取樣電路；所述測(cè)量控制電路包括微控制 器MC56F8013，在所述微控制器MC56F8013的輸入端分別連接光伏組件輸出電流調(diào)理電路、 光伏組件輸出電壓調(diào)理電路、智能組件輸出電流調(diào)理電路、智能組件輸出電壓調(diào)理電路和 續(xù)流M0S管電路調(diào)理電路，所述光伏組件輸出電流調(diào)理電路連接在所述光伏組件輸出電流 取樣電路的輸出端，所述光伏組件輸出電壓調(diào)理電路連接在所述光伏組件輸出電壓取樣電 路的輸出端，所述智能組件輸出電流調(diào)理電路連接在所述智能組件輸出電流取樣電路的輸 出端，所述智能組件輸出電壓調(diào)理電路連接在所述智能組件輸出電壓取樣電路的輸出端， 所述續(xù)流MOS管電路調(diào)理電路連接在所述續(xù)流MOS管電流取樣電路的輸出端，在所述微控 制器MC56F8013的輸出端分別連接BOOST驅(qū)動(dòng)電路和續(xù)流M0S管驅(qū)動(dòng)電路，所述微控制器 MC56F8013還連接無線收發(fā)器。 本發(fā)明通過傳感器獲取主電路的輸人輸出電流和電壓，通過相應(yīng)的調(diào)理電路，輸 出到微控制器MC56F8013，根據(jù)控制要求，輸出信號(hào)控制續(xù)流M0S管和B00ST電路的工作，同 時(shí)將獲取的信號(hào)輸出到JN5121無線控制芯片，無線芯片處理后輸出到天線。
本發(fā)明可減輕個(gè)別組件性能下降對(duì)光伏陣列的影B向，從而保證了光伏電站的整體發(fā)電效率，同時(shí)為光伏電站的故障診斷提供大量的內(nèi)部實(shí)時(shí)信息，可以解決因大量測(cè)點(diǎn)的 存在而出現(xiàn)電纜成本高和施工困難問題，可以解決光伏電站中光伏陣列中電氣參數(shù)監(jiān)測(cè)的 靈敏度低和定位困難問題。通過天線網(wǎng)絡(luò)獲取組件信息，可對(duì)光伏組件的特性實(shí)時(shí)檢測(cè)、歷 史存儲(chǔ)、統(tǒng)計(jì)和推理，從而能夠精確診斷和定位，防止故障的進(jìn)一步擴(kuò)大，提高光伏電站供 電的可靠性和供電質(zhì)量具有重要意義。 本發(fā)明所述微控制器MC56F8013還連接時(shí)鐘電路。
所述時(shí)鐘電路包括DS1302芯片。 所述續(xù)流MOS管電流取樣電路的采樣電阻為0. 01 Q的錳銅絲電阻。
所述續(xù)流MOS管電路調(diào)理電路包括由一只0P07構(gòu)成的差動(dòng)放大器、由另一只0P07 構(gòu)成的電壓跟隨器和一只穩(wěn)壓管1N4728，所述0P07構(gòu)成的差動(dòng)放大器連接在續(xù)流MOS管電 流取樣電路的輸出端，所述0P07構(gòu)成的差動(dòng)放大器的輸出端通過0P07構(gòu)成的電壓跟隨器 與所述穩(wěn)壓管1N4728連接。所述光伏組件輸出電流取樣電路包括霍爾直流電流傳感器TBC10SY。 所述光伏組件輸出電流調(diào)理電路包括一只0P07差動(dòng)放大器和連接在0P07差動(dòng)放
大器輸出端的穩(wěn)壓管1N4728。 所述光伏組件輸出電壓調(diào)理電路包括HCPL光耦隔離器、0P07差動(dòng)放大器、0P07電 壓跟隨器和1N4728穩(wěn)壓管，所述HCPL光耦隔離連接在光伏組件輸出電壓取樣電路的輸出 端，所述HCPL光耦隔離的輸出端通過0P07差動(dòng)放大器連接0P07電壓跟隨器，所述1N4728 穩(wěn)壓管連接在0P07電壓跟隨器的輸出端。


圖1為本發(fā)明的主電路原理圖；
圖2為本發(fā)明的測(cè)量控制電路框圖；
圖3為本發(fā)明測(cè)量控制電路的部分原理圖。 圖中，1光伏組件，2續(xù)流MOS管電路，3續(xù)流MOS管電流取樣電路，4光伏組件輸出 電壓取樣電路，5光伏組件輸出電流取樣電路，6B00ST電路，7智能組件輸出電流取樣電路， 8智能組件輸出電壓取樣電路，9智能組件輸出端，10時(shí)鐘電路，11微控制器電路，12無線收 發(fā)器JN5121， 13續(xù)流MOS管驅(qū)動(dòng)電路，14B00ST驅(qū)動(dòng)電路，15光伏組件輸出電壓調(diào)理電路， 16智能組件輸出電壓調(diào)理電路，17光伏組件輸出電流調(diào)理電路，18智能組件輸出電流調(diào)理 電路，19續(xù)流MOS管電路調(diào)理電路，20JTAG接口電路。
具體實(shí)施例方式
本發(fā)明由主電路和測(cè)量控制電路組成。 如圖1所示主電路包括與光伏組件1的輸出端連接的續(xù)流MOS管電路2、光伏組件 輸出電壓取樣電路4、光伏組件輸出電流取樣電路5和BOOST電路6，在續(xù)流MOS管電路2 上還連接續(xù)流MOS管電流取樣電路3，主電路還包括智能組件輸出端9，以及智能組件輸出 電流取樣電路7和智能組件輸出電壓取樣電路8。光伏組件輸出電流取樣電路5設(shè)有霍爾 直流電流傳感器TBC10SY。 如圖2、3所示，測(cè)量控制電路包括微控制器MC56F801311，在微控制器MC56F801311的輸入端分別連接光伏組件輸出電流調(diào)理電路17、光伏組件輸出電壓調(diào)理電 路15、智能組件輸出電流調(diào)理電路18、智能組件輸出電壓調(diào)理電路16和續(xù)流M0S管電路調(diào) 理電路19。微控制器MC56F801311還連接時(shí)鐘電路10和JTAG接口電路20。其中，時(shí)鐘電路 10設(shè)有DS1302芯片U3。微控制器MC56F801311還連接無線收發(fā)器JN5121 12。
光伏組件輸出電流調(diào)理電路17連接在光伏組件輸出電流取樣電路5的輸出端。光 伏組件輸出電流調(diào)理電路17包括一只0P07差動(dòng)放大器和連接在0P07差動(dòng)放大器輸出端 的穩(wěn)壓管1N4728D401。 光伏組件輸出電壓調(diào)理電路15連接在光伏組件輸出電壓取樣電路4的輸出端。光 伏組件輸出電壓調(diào)理電路15包括HCPL光耦隔離器U12、 0P07差動(dòng)放大器、0P07電壓跟隨 器和1N4728穩(wěn)壓管D701， HCPL光耦隔離U12連接在光伏組件輸出電壓取樣電路4的輸出 端，HCPL光耦隔離U12的輸出端通過0P07差動(dòng)放大器連接0P07電壓跟隨器，1N4728穩(wěn)壓 管D701連接在0P07電壓跟隨器的輸出端。 智能組件輸出電流調(diào)理電路18連接在智能組件輸出電流取樣電路7的輸出端。
智能組件輸出電壓調(diào)理電路16連接在智能組件輸出電壓取樣電路8的輸出端。
續(xù)流MOS管電路調(diào)理電路19連接在續(xù)流MOS管電流取樣電路3的輸出端。續(xù)流 M0S管電流取樣電路3的采樣電阻為0.01Q的錳銅絲電阻RO。續(xù)流MOS管電路調(diào)理電路 19包括由一只0P07構(gòu)成的差動(dòng)放大器、由另一只0P07構(gòu)成的電壓跟隨器和一只穩(wěn)壓管 1N4728D902， 0P07構(gòu)成的差動(dòng)放大器連接在續(xù)流MOS管電流取樣電路3的輸出端，0P07構(gòu) 成的差動(dòng)放大器的輸出端通過0P07構(gòu)成的電壓跟隨器與穩(wěn)壓管1N4728D902連接。
在微控制器MC56F801311的輸出端分別連接BOOST驅(qū)動(dòng)電路14和續(xù)流MOS管驅(qū) 動(dòng)電路13。 本發(fā)明的工作原理 續(xù)流MOS管電流取樣采用0. 01歐姆的錳銅絲電阻R0，續(xù)流MOS管電流取樣電路3 獲取的電流信號(hào)輸出到續(xù)流MOS管電路調(diào)理電路19，續(xù)流M0S管電路調(diào)理電路19由0P07 構(gòu)成差動(dòng)放大器和0P07構(gòu)成電壓跟隨器進(jìn)行信號(hào)放大處理，輸入微控制器電路11的AD轉(zhuǎn) 換器。 光伏組件輸出電流取樣電路5采用霍爾直流電流傳感器TBC10SY采樣，獲取的電 流信號(hào)輸出到光伏組件輸出電流調(diào)理電路17，光伏組件輸出電流調(diào)理電路17由0P07構(gòu)成 同向放大器和1N4728構(gòu)成穩(wěn)壓器進(jìn)行信號(hào)放大處理，輸入微控制器電路11的AD轉(zhuǎn)換器。
光伏組件電壓采用分壓電阻取樣，光伏組件輸出電壓取樣電路4獲取的電流信號(hào) 輸出到光伏組件輸出電壓調(diào)理電路15，光伏組件輸出電壓調(diào)理電路15由光電耦合器、0P07 構(gòu)成同向放大器和0P07構(gòu)成電壓跟隨器進(jìn)行信號(hào)隔離、放大和跟隨處理，輸入微控制器電 路ll的AD轉(zhuǎn)換器。 智能光伏組件電流采用霍爾直流電流傳感器TBC10SY采樣，智能組件輸出電流取 樣電路7獲取的電流信號(hào)輸出到智能組件輸出電流調(diào)理電路18，智能組件輸出電流調(diào)理電 路18由0P07構(gòu)成同向放大器和D501構(gòu)成的穩(wěn)壓器進(jìn)行信號(hào)放大處理，輸入微控制器電路 11的AD轉(zhuǎn)換器。 智能光伏組件電壓采用分壓電阻取樣，智能組件輸出電壓取樣電路8獲取的電流信號(hào)輸出到智能組件輸出電壓調(diào)理電路16，智能組件輸出電壓調(diào)理電路16由光電耦合器、 0P07構(gòu)成同向放大器和0P07構(gòu)成電壓跟隨器進(jìn)行信號(hào)隔離、放大的跟隨等處理，輸入微控 制器電路ll的AD轉(zhuǎn)換器。 同時(shí)在微控制器電路11中采用時(shí)鐘芯片用于對(duì)裝置進(jìn)行時(shí)間記錄。經(jīng)過微控制 器電路11處理后，輸出到續(xù)流M0S管驅(qū)動(dòng)電路13和BOOST驅(qū)動(dòng)電路14，以驅(qū)動(dòng)續(xù)流M0S管 電路2和BOOST電路6工作，無線收發(fā)器JN512112將信號(hào)進(jìn)行無線網(wǎng)絡(luò)傳輸。
權(quán)利要求
基于無線傳感器網(wǎng)絡(luò)的智能光伏組件，其特征在于包括主電路和測(cè)量控制電路，所述主電路包括與光伏組件的輸出端連接的續(xù)流MOS管電路、光伏組件輸出電壓取樣電路、光伏組件輸出電流取樣電路和BOOST電路，在續(xù)流MOS管電路上還連接續(xù)流MOS管電流取樣電路，主電路還包括智能組件輸出端，以及智能組件輸出電流取樣電路和智能組件輸出電壓取樣電路；所述測(cè)量控制電路包括微控制器MC56F8013，在所述微控制器MC56F8013的輸入端分別連接光伏組件輸出電流調(diào)理電路、光伏組件輸出電壓調(diào)理電路、智能組件輸出電流調(diào)理電路、智能組件輸出電壓調(diào)理電路和續(xù)流MOS管電路調(diào)理電路，所述光伏組件輸出電流調(diào)理電路連接在所述光伏組件輸出電流取樣電路的輸出端，所述光伏組件輸出電壓調(diào)理電路連接在所述光伏組件輸出電壓取樣電路的輸出端，所述智能組件輸出電流調(diào)理電路連接在所述智能組件輸出電流取樣電路的輸出端，所述智能組件輸出電壓調(diào)理電路連接在所述智能組件輸出電壓取樣電路的輸出端，所述續(xù)流MOS管電路調(diào)理電路連接在所述續(xù)流MOS管電流取樣電路的輸出端，在所述微控制器MC56F8013的輸出端分別連接BOOST驅(qū)動(dòng)電路和續(xù)流MOS管驅(qū)動(dòng)電路，所述微控制器MC56F8013還連接無線收發(fā)器。
2. 根據(jù)權(quán)利要求1所述基于無線傳感器網(wǎng)絡(luò)的智能光伏組件，其特征在于所述微控制 器MC56F8013還連接時(shí)鐘電路。
3. 根據(jù)權(quán)利要求2所述基于無線傳感器網(wǎng)絡(luò)的智能光伏組件，其特征在于所述時(shí)鐘電 路包括DS1302芯片。
4. 根據(jù)權(quán)利要求1所述基于無線傳感器網(wǎng)絡(luò)的智能光伏組件，其特征在于所述續(xù)流 MOS管電流取樣電路的采樣電阻為0. 01 Q的錳銅絲電阻。
5. 根據(jù)權(quán)利要求1或5所述基于無線傳感器網(wǎng)絡(luò)的智能光伏組件，其特征在于所述續(xù) 流MOS管電路調(diào)理電路包括由一只0P07構(gòu)成的差動(dòng)放大器、由另一只0P07構(gòu)成的電壓跟 隨器和一只穩(wěn)壓管1N4728，所述0P07構(gòu)成的差動(dòng)放大器連接在續(xù)流MOS管電流取樣電路的 輸出端，所述0P07構(gòu)成的差動(dòng)放大器的輸出端通過0P07構(gòu)成的電壓跟隨器與所述穩(wěn)壓管 1N4728連接。
6. 根據(jù)權(quán)利要求1所述基于無線傳感器網(wǎng)絡(luò)的智能光伏組件，其特征在于所述光伏組 件輸出電流取樣電路包括霍爾直流電流傳感器TBC10SY。
7. 根據(jù)權(quán)利要求6所述基于無線傳感器網(wǎng)絡(luò)的智能光伏組件，其特征在于所述光伏組 件輸出電流調(diào)理電路包括一只0P07差動(dòng)放大器和連接在0P07差動(dòng)放大器輸出端的穩(wěn)壓管 1N4728。
8. 根據(jù)權(quán)利要求1所述基于無線傳感器網(wǎng)絡(luò)的智能光伏組件，其特征在于所述光伏組 件輸出電壓調(diào)理電路包括HCPL光耦隔離器、0P07差動(dòng)放大器、0P07電壓跟隨器和1N4728 穩(wěn)壓管，所述HCPL光耦隔離連接在光伏組件輸出電壓取樣電路的輸出端，所述HCPL光耦隔 離的輸出端通過0P07差動(dòng)放大器連接0P07電壓跟隨器，所述1N4728穩(wěn)壓管連接在0P07 電壓跟隨器的輸出端。
全文摘要
基于無線傳感器網(wǎng)絡(luò)的智能光伏組件，屬于光伏發(fā)電技術(shù)領(lǐng)域，主電路包括與光伏組件的輸出端連接的續(xù)流MOS管電路、光伏組件輸出電壓取樣電路、光伏組件輸出電流取樣電路、BOOST電路、智能組件輸出端、智能組件輸出電流和電壓取樣電路；測(cè)量控制電路包括微控制器MC56F8013、光伏組件輸出電流、電壓調(diào)理電路、智能組件輸出電流、電壓調(diào)理電路、續(xù)流MOS管電路調(diào)理電路、BOOST驅(qū)動(dòng)電路、續(xù)流MOS管驅(qū)動(dòng)電路和無線收發(fā)器。通過天線網(wǎng)絡(luò)獲取組件信息，可對(duì)光伏組件的特性實(shí)時(shí)檢測(cè)、歷史存儲(chǔ)、統(tǒng)計(jì)和推理，從而能夠精確診斷和定位，防止故障的進(jìn)一步擴(kuò)大，提高光伏電站供電的可靠性和供電質(zhì)量具有重要意義。
文檔編號(hào)G08C17/00GK101753062SQ20091026424
公開日2010年6月23日 申請(qǐng)日期2009年12月24日 優(yōu)先權(quán)日2009年12月24日
發(fā)明者劉松, 史旺旺, 朱燕青, 楊鵬 申請(qǐng)人:揚(yáng)州大學(xué)