一种光伏汇流装置的制作方法

本实用新型涉及太阳能光伏发电辅助设备技术领域，具体为一种光伏汇流装置。

背景技术：

目前，能源问题日益严重。太阳能作为未来的主要能源，太阳能发电已经开始应用，各种大型光伏电站应运而生。在太阳能光伏发电系统中，为了减少太阳能光伏电池阵列与逆变器之间的连线，可以将一定数量、规格相同的光伏 电池串联起来，组成一个个光伏组件串，然后再将若干个光伏组件串并联接入光伏汇流箱，在与光伏汇流箱汇流后，与光伏逆变器配套使用从而构成完整的光伏发电系统，实现与市电并网。

智能光伏汇流装置集成了现代先进的传感测量技术、通讯技术、计算机技术、电力电子技术，为构建高效可靠的光伏发电站及发展智能电网奠定基础，公开号为CN102983628的中国发明专利中公开了一种光伏汇流箱，其通过参数检测模块检测光伏组件串的各种信息，并通过数据采集模块及通信模块传输给上位机，其采用RS232和RS485通信电缆进行通信，然而在电站面积较大、光伏阵列数量多的情况下，铺设很大面积和长度的电缆很不现实，所以远程监测的功能也是无法实现。

技术实现要素：

针对上述问题，本实用新型提供了一种光伏汇流装置，可以对光伏组件串电压、电流、功率、温度等参数进行检测和监控，检测精度高，其采用无线数据传输模块实现数据通信，免去了电缆铺设，大大节约了成本。

其技术方案是这样的：一种光伏汇流装置，光伏组件串的正极输入端和负极输入端分别接入光伏汇流装置，每路所述正极输入端分别顺次连接熔断器、防反二极管后并联成一路，再连接断路器后连接正极输出端，每路所述负极输入端分别连接熔断器后并联成一路，再连接断路器后连接负极输出端，并联成一路的正极输入端和并联成一路的负极输入端还分别连接防雷器后接地，其特征在于：还包括检测模块，所述检测模块包括电流检测电路和电压检测电路，所述电流检测电路分别连接每路所述正极输入端，所述电压检测电路分别和连接并联成一路的正极输入端以及连接并联成一路的负极输入端相连接，所述电流检测电路和所述电压检测电路分别通过A/D转换电路连接单片机，所述单片机连接有无线数据传输模块，所述单片机通过无线数据传输模块连接所述PC机。

进一步的，所述单片机连接有拨码电路。

进一步的，所述单片机还连接有温度检测电路。

进一步的，所述单片机还连接有LCD显示屏。

进一步的，所述电流检测电路包括分别与四路光伏组件串的正极输入端P1+、P2+、P3+、P4+相连接的霍尔电流传感器ser1、ser2、ser3、ser4，霍尔电流传感器ser1、ser2、ser3、ser4型号为HBC20LSP，霍尔电流传感器ser1、ser2、ser3、ser4的1端口分别连接+5V电源，霍尔电流传感器ser1的3端口连接A/D转换电路的CD4051型芯片U9的13端口，霍尔电流传感器ser2的3端口连接CD4051型芯片U9的14端口，霍尔电流传感器ser3的3端口连接CD4051型芯片U9的15端口，霍尔电流传感器ser4的3端口连接CD4051型芯片U9的12端口，CD4051型芯片U9的16端口连接+5V电源，CD4051型芯片U9的11、10、9端口分别连接单片机U1的38、37、36端口，单片机型号为ATMEGA16_DIP40，CD4051型芯片U9的3端口连接A/D转换器U2的2端口，A/D转换器U2的型号为MAX1241，A/D转换器U2的1端口和3端口分别连接+5V电源，A/D转换器U2的6、7、8端口分别连接单片机U1的35、34、33端口。

进一步的，温度检测电路包括温度传感器18B20，温度传感器18B20的型号为DS18b20，温度传感器18B20的1端口为接地端，温度传感器18B20的2端口连接电阻R8后连接单片机U1的39端口，温度传感器18B20的3端口8串联电阻R7后连接电阻R8，温度传感器18B20的3端口还连接三极管Q1的集电极，三极管Q1的发射极连接+5V电源，三极管Q1的基极连接电阻R9后单片机U1的40端口。

进一步的，电压检测电路包括分别与连接并联成一路的正极输入端以及连接并联成一路的负极输入端相连接的电压变送器in_v，电压变送器in_v型号为WS1251，电压变送器in_v的1端口连接电容C256后连接电压变送器in_v的2端口，电压变送器in_v的1端口连接CD4051型芯片U9的1端口，电压变送器in_v的2端口、霍尔电流传感器ser1、ser2、ser3、ser4的2端口、CD4051型芯片U9的6、7、8端口、A/D转换器U2的5端口分别连接温度传感器18B20的1端口，A/D转换器U2的1端口连接电阻R10、R11后连接温度传感器18B20的1端口，A/D转换器U2的4端口连接电阻R11后连接温度传感器18B20的1端口。

进一步的，所述无线数据传输模块包括无线数据传输模块SZ02，无线数据传输模块SZ02连接插接器485，插接器485型号为SIP4，插接器485的1端口连接光电耦合器IC4的发射极和光电耦合器IC3的5端口，光电耦合器IC4型号为PC817，光电耦合器IC3型号为H11L1，插接器485的2端口连接光电耦合器IC1的6端口，插接器485的2端口连接电阻R163后连接电平转换芯片IC1的7端口，电平转换芯片IC1型号为MAX485，电平转换芯片IC1的8端口连接+5V电源，电平转换芯片IC1的5端口连接光电耦合器IC4的发射极和光电耦合器IC3的5端口，电平转换芯片IC1的4端口连接电耦合器IC3的4端口，电平转换芯片IC1的4端口连接电阻R161后连接电耦合器IC3的6端口，电平转换芯片IC1的4端口连接电阻R161后连接电阻R160再连接光电耦合器IC4的集电极极，电平转换芯片IC1的4端口连接电阻R161后连接电阻R162再连接光电耦合器IC2的1端口，电平转换芯片IC1的4端口连接电阻R161后连接电容C163后连接电平转换芯片IC1的5端口，电平转换芯片IC1的4端口连接电阻R161后连接+5V电源，光电耦合器IC2的6端口连接+5V电源，光电耦合器IC2的6端口电阻R2后连接光电耦合器IC4的阳极，光电耦合器IC2的4端口连接单片机U1的14端口，光电耦合器IC2的4端口连接电阻R1后连接+5V电源，光电耦合器IC4的阴极连接单片机U1的16端口，光电耦合器IC3的1端口连接电阻R3、LED17、电阻R80后连接单片机U1的17端口，光电耦合器IC3的2端口连接单片机U1的15端口。

进一步的，所述拨码电路包括拨码开关SW1，拨码开关SW1的型号为SW DIP-5，拨码开关SW1的1、2、3、4、5端口分别连接电容C4后连接+5V电源，拨码开关SW1的6、7、8、9、10端口分别单片机U1的5、4、3、2、1端口，拨码开关SW1的2端口连接光电耦合器IC2的5端口，拨码开关SW1的6端口连接电阻RS5后连接+5V电源，拨码开关SW1的7端口连接电阻RS4后连接+5V电源，拨码开关SW1的8端口连接电阻RS3后连接+5V电源，拨码开关SW1的9端口连接电阻RS2后连接+5V电源，拨码开关SW1的10端口连接电阻RS1后连接+5V电源。

进一步的，单片机U1的10端口连接+5V电源，单片机U1的22、23、24、25、26、27、28、29端口分别连接插接器J4的10、11、12、13、14、15、16、17端口，所述单片机U1的18、19、20、21端口分别连接插接器J4的8、6、7、9端口，所述单片机U1的RESET端口连接所述插接器J4的RESET端口，所述单片机U1通过插接器J4连接LCD显示屏，插接器J4的1端口连接+5V电源，插接器J4的2端口接地，插接器J4的3端口连接滑动变阻器W1后接地，滑动变阻器W1还连接+5V电源，插接器J4的17端口连接电阻R22后连接24V电源，插接器J4的17端口连接电阻R22后连接24V电源；单片机U1的30端口连接电阻R5后连接+5V电源，单片机U1的31端口连接电容C8后连接单片机U1的32端口，单片机U1的31端口和GND端口分别接地，单片机U1的12、13端口之间连接晶振X1，单片机U1的12端口连接电容C7后连接接地，单片机U1的12端口连接电容C7后连接电容C5和电阻R4后连接+5V电源，单片机U1的13端口连接电容C7后连接接地，单片机U1的13端口连接电容C7后连接电容C5和电阻R4后连接+5V电源；单片机U1的6、7、8端口分别连接ISP接口的1、5、4端口，ISP接口的6端口接地，ISP接口的2端口连接+5V电源。

本实用新型的光伏汇流装置，其中的直流熔断器、防反二极管、防雷器起到过电流、电流反流、雷击等保护作用，采用无线数据传输模块实现数据通信，免去了电缆铺设，大大节约了成本，通过设置LCD显示屏，通过LCD显示屏显示的数据实时监测光伏汇流装置，方便现场检修和维护，可以监控光伏组件串的电压、电流、功率、发电量、温度等参数，电流检测电路、电压检测电路，检测精度高，通过无线数据传输模块传输给PC机，利用无线数据传输和计算机的优势，能大量保存数据，方便查询及统计分析，能实现对光伏发电系统中光伏组件阵列的汇流、保护、远程监测作用，该装置工作性能稳定，能提高光伏发电系统的可靠性和可维护性。随着光伏发电规模的不断扩大，智能化的光伏阵列汇流信号采集系统具有广的阔的应用前景，因此研究具有智能结构的汇流装置在光伏发电领域具有重要意义。

附图说明

图1为本实用新型的一种光伏汇流装置的电路原理图；

图2为本实用新型的一种光伏汇流装置的监控模块的系统框图；

图3为本实用新型的一种光伏汇流装置的监控模块的电路原理图一；

图4为本实用新型的一种光伏汇流装置的监控模块的电路原理图二；

图5为本实用新型的一种光伏汇流装置的监控模块的电路原理图三。

具体实施方式

见图1、图2，本实用新型的一种光伏汇流装置，光伏组件串的正极输入端1和负极输入端2分别接入光伏汇流装置，图中有分别有四路光伏组件串的正极输入端1和负极输入端2，每路正极输入端1分别顺次连接熔断器3、防反二极管4后并联成一路正极输入端，再连接断路器5后连接正极输出端，每路负极输入端2分别连接熔断器3后并联成一路负极输入端，再连接断路器5后连接负极输出端，并联成一路的正极输入端和并联成一路的负极输入端还分别连接防雷器6后接地，还包括检测模块7，检测模块7包括电流检测电路和电压检测电路，电流检测电路分别连接每路正极输入端，电压检测电路分别和连接并联成一路的正极输入端以及连接并联成一路的负极输入端相连接，电流检测电路和电压检测电路分别通过A/D转换电路连接单片机，单片机连接有无线数据传输模块，单片机通过无线数据传输模块连接PC机，单片机连接有拨码电路，单片机还连接有温度检测电路，单片机还连接有LCD显示屏。

见图3、图3、图5，电流检测电路包括分别与四路光伏组件串的正极输入端P1+、P2+、P3+、P4+相连接的霍尔电流传感器ser1、ser2、ser3、ser4，霍尔电流传感器ser1、ser2、ser3、ser4型号为HBC20LSP，霍尔电流传感器ser1、ser2、ser3、ser4的1端口分别连接+5V电源，霍尔电流传感器ser1的3端口连接A/D转换电路的CD4051型芯片U9的13端口，霍尔电流传感器ser2的3端口连接CD4051型芯片U9的14端口，霍尔电流传感器ser3的3端口连接CD4051型芯片U9的15端口，霍尔电流传感器ser4的3端口连接CD4051型芯片U9的12端口，CD4051型芯片U9的16端口连接+5V电源，CD4051型芯片U9的11、10、9端口分别连接单片机U1的38、37、36端口，单片机型号为ATMEGA16_DIP40，CD4051型芯片U9的3端口连接A/D转换器U2的2端口，A/D转换器U2的型号为MAX1241，A/D转换器U2的1端口和3端口分别连接+5V电源，A/D转换器U2的6、7、8端口分别连接单片机U1的35、34、33端口；

温度检测电路包括温度传感器18B20，温度传感器18B20的型号为DS18b20，温度传感器18B20的1端口为接地端，温度传感器18B20的2端口连接电阻R8后连接单片机U1的39端口，温度传感器18B20的3端口8串联电阻R7后连接电阻R8，温度传感器18B20的3端口还连接三极管Q1的集电极，三极管Q1的发射极连接+5V电源，三极管Q1的基极连接电阻R9后单片机U1的40端口；

电压检测电路包括分别与连接并联成一路的正极输入端以及连接并联成一路的负极输入端相连接的电压变送器in_v，电压变送器in_v型号为WS1251，电压变送器in_v的1端口连接电容C256后连接电压变送器in_v的2端口，电压变送器in_v的1端口连接CD4015型芯片U9的1端口，电压变送器in_v的2端口、霍尔电流传感器ser1、ser2、ser3、ser4的2端口、CD4015型芯片U9的6、7、8端口、A/D转换器U2的5端口分别连接温度传感器18B20的1端口，A/D转换器U2的1端口连接电阻R10、R11后连接温度传感器18B20的1端口，A/D转换器U2的4端口连接电阻R11后连接温度传感器18B20的1端口。

无线数据传输模块包括无线数据传输芯片SZ02，无线数据传输芯片SZ02连接插接器485，插接器485型号为SIP4，插接器485的1端口连接光电耦合器IC4的发射极和光电耦合器IC3的5端口，光电耦合器IC4型号为PC817，光电耦合器IC3型号为H11L1，插接器485的2端口连接电平转换芯片IC1的6端口，插接器485的2端口连接电阻R163后连接电平转换芯片IC1的7端口，电平转换芯片IC1型号为MAX485，电平转换芯片IC1的8端口连接+5V电源，电平转换芯片IC1的5端口连接光电耦合器IC4的发射极和光电耦合器IC3的5端口，电平转换芯片IC1的4端口连接电耦合器IC3的4端口，电平转换芯片IC1的4端口连接电阻R161后连接电耦合器IC3的6端口，电平转换芯片IC1的4端口连接电阻R161后连接电阻R160再连接光电耦合器IC4的集电极极，电平转换芯片IC1的4端口连接电阻R161后连接电阻R162再连接光电耦合器IC2的1端口，电平转换芯片IC1的4端口连接电阻R161后连接电容C163后连接电平转换芯片IC1的5端口，电平转换芯片IC1的4端口连接电阻R161后连接+5V电源，光电耦合器IC2的6端口连接+5V电源，光电耦合器IC2的6端口电阻R2后连接光电耦合器IC4的阳极，光电耦合器IC2的4端口连接单片机U1的14端口，光电耦合器IC4的阴极连接单片机U1的16端口，光电耦合器IC3的1端口连接电阻R3、LED17、电阻R80后连接单片机U1的17端口，光电耦合器IC3的2端口连接单片机U1的15端口。

拨码电路包括拨码开关SW1，拨码开关SW1的型号为SW DIP-5，拨码开关SW1的1、2、3、4、5端口分别连接电容C4后连接+5V电源，拨码开关SW1的6、7、8、9、10端口分别单片机U1的5、4、3、2、1端口，拨码开关SW1的2端口连接光电耦合器IC2的5端口，拨码开关SW1的6端口连接电阻RS5后连接+5V电源，拨码开关SW1的7端口连接电阻RS4后连接+5V电源，拨码开关SW1的8端口连接电阻RS3后连接+5V电源，拨码开关SW1的9端口连接电阻RS2后连接+5V电源，拨码开关SW1的10端口连接电阻RS1后连接+5V电源。

单片机U1的10端口连接+5V电源，单片机U1的22、23、24、25、26、27、28、29端口分别连接插接器J4的10、11、12、13、14、15、16、17端口，单片机U1的18、19、20、21端口分别连接插接器J4的8、6、7、9端口，单片机U1的RESET端口连接插接器J4的RESET端口，单片机U1通过插接器J4连接LCD显示屏，插接器J4的1端口连接+5V电源，插接器J4的2端口接地，插接器J4的3端口连接滑动变阻器W1后接地，滑动变阻器W1还连接+5V电源，插接器J4的17端口连接电阻R22后连接24V电源，插接器J4的17端口连接电阻R22后连接24V电源；单片机U1的30端口连接电阻R5后连接+5V电源，单片机U1的31端口连接电容C8后连接单片机U1的32端口，单片机U1的31端口和GND端口分别接地，单片机U1的12、13端口之间连接晶振X1，单片机U1的12端口连接电容C7后连接接地，单片机U1的12端口连接电容C7后连接电容C5和电阻R4后连接+5V电源，单片机U1的13端口连接电容C7后连接接地，单片机U1的13端口连接电容C7后连接电容C5和电阻R4后连接+5V电源；单片机U1的6、7、8端口分别连接ISP接口的1、5、4端口，ISP接口的6端口接地，ISP接口的2端口连接+5V电源。

本实用新型的光伏汇流装置，其中的直流熔断器、防反二极管、防雷器起到过电流、电流反流、雷击等保护作用，采用无线数据传输模块实现数据通信，免去了电缆铺设，大大节约了成本，通过设置LCD显示屏，通过LCD显示屏显示的数据实时监测光伏汇流装置，方便现场检修和维护，可以监控光伏组件串的电压、电流、功率、发电量、温度等参数，电流检测电路、电压检测电路，检测精度高，通过无线数据传输模块传输给PC机，利用无线数据传输和计算机的优势，能大量保存数据，方便查询及统计分析，能实现对光伏发电系统中光伏组件阵列的汇流、保护、远程监测作用，该装置工作性能稳定，能提高光伏发电系统的可靠性和可维护性。随着光伏发电规模的不断扩大，智能化的光伏阵列汇流信号采集系统具有广的阔的应用前景，因此研究具有智能结构的汇流装置在光伏发电领域具有重要意义。

监测模块主控芯片采用Atmega16单片机，是一种低功耗、高性能微控制器；为了防止主电路的大电流与高电压损坏监测电路，选用HBC20LSP闭环霍尔电流传感器实现电流的隔离测量，电流测量范围±20A，精度高、抗干扰强；选用WS1251系列直流电压变送器实现电压的隔离测量，测量电压范围可达0～1000V，基本精度0.1%F.S；为保证输出数据的精度，采用A/D转换芯片MAX1241；为实现远程无线通信，选用SZ02系列无线数传模块，传输距离可达2000米，适用于高压、强干扰的电力系统监控。

以上显示和描述了本实用新型的基本原理和主要特征和本实用新型的优点。本行业的技术人员应该了解，本实用新型不受上述实施例的限制，上述实施例和说明书中描述的只是说明本实用新型的原理，在不脱离本实用新型精神和范围的前提下，本实用新型还会有各种变化和改进，这些变化和改进都落入要求保护的本实用新型范围内。本实用新型要求保护范围由所附的权利要求书及其等效物界定。