一體化智能測控模塊的製作方法

2023-11-01 22:28:02

專利名稱：一體化智能測控模塊的製作方法
技術領域：
本實用新型涉及一種用於光伏發電系統的光伏陣列電流測控裝置，更具體地說是 一種一體化結構的智能測控模塊。
背景技術：
照射在地球上的太陽能非常之多，大約40分鐘照射在地球上的太陽能，便足以供 全球人類一年能量的消費。可以說，太陽能是真正取之不盡、用之不竭的能源。而且太陽能 發電絕對乾淨，不產生公害。所以太陽能發電被譽為是理想的能源。在現有的光伏發電系統中，為減少光伏組件與逆變器(直流電逆變成交流電之後 併入電網使用)之間的連接線，方便維護，提高可靠性，在光伏組件與逆變器之間增加的光 伏匯流箱裝置。用戶可以根據逆變器輸入的直流電壓範圍，把一定數量的規格相同的光伏 電池組件串聯組成1個光伏電池組件串列(又稱為「光伏陣列電池組」)，再將若干個串列 接入光伏陣列匯流箱進行匯，方便了後級逆變器的接入。同時，還要監測光伏電池組件的工 作狀態，及時準確的查處故障光伏電池，便於及時修復更換，以保持更好的經濟效益，因此， 對光伏電池組件監測的裝置必不可少。在現有的光伏發電系統中，特別是大型併網型光伏發電系統中，通常要求匯流箱 具有監測光伏電池組件串列電流的功能。在電池組件故障時，能夠及時的知曉並修復，避免 造成不必要的損失，能夠從上萬個電池組件中及時查找到故障電池組件，提高了系統的經 濟性，降低了維護成本。目前，國外與國內的採用了監測功能的光伏陣列發電匯流箱，其監測功能也大多 由多個單獨霍爾傳感器及模擬量採集單元共同實現，該實現方式佔用空間大，接線複雜，抗 幹擾性差，故障率高，維護成本高而且操作難度大。基於上述現有技術的缺陷，本發明人設計出一種新型的一體化結構的智能測控模 塊，具有結構緊湊、佔用空間小、安裝方便、可靠性高的特點，能實現遠程監控，同時也便於 現場維護。

實用新型內容本實用新型的目的在於為克服現有技術的不足而提供一種一體化結構的智能測 控模塊，具有結構緊湊、佔用空間小、安裝方便、可靠性高的特點，能實現遠程監控，同時也 便於現場維護。本實用新型的技術內容為一體化智能測控模塊，包括殼體及設於殼體內的電路 板，其特徵還包括設於電路板上的若干個電流傳感器、A/D轉換器、微控制器、電源模塊和模 擬量輸入端子，所述的電源模塊與電流傳傳感器、微控制器連接；所述的A/D轉換器的輸入 端與電流傳感器的信號輸出端、模擬量輸入端子連接，所述的A/D轉換器的輸出端與微控 制器連接，所述的微控制器還連接有開關量輸入端子。本實用新型的進一步技術內容為所述的電流傳感器為霍爾傳感器，所述的霍爾傳感器設有用於測量導線電流的測量孔；所述的霍爾傳感器經過所述的A/D轉換器與所述 的微控制器相連接。本實用新型的進一步技術內容為所述的微控制器還連接有通訊組件，所述的A/ D轉換器為多通道A/D轉換器。本實用新型的進一步技術內容為所述的微控制器還連接有顯示屏，所述的電源 模塊為開關電源。本實用新型的進一步技術內容為微控制器還連接有報警器。本實用新型的進一步技術內容為微控制器還連接有控制按鈕。本實用新型的進一步技術內容為通訊組件為有線通訊模塊。本實用新型的進一步技術內容為所述的有線通訊模塊為RS485模塊或RS232模 塊。本實用新型的進一步技術內容為通訊組件為無線通訊模塊。本實用新型的進一步技術內容為所述的無線通訊模塊為WIFI或GPRS或CDMA模 塊。本實用新型與現有技術相比的有益效果是本實用新型將電流傳感器(以霍爾傳 感器為佳)直接集成到電路板上，減少了傳統方式的外部接線，只需將要監測的電路導線 穿過本智能模塊(即電流傳感器)的測量孔，與主迴路無電氣連接，就可以監測主迴路的有 關信息，安裝方便、結構緊湊、佔用空間小，在實際測量中採用先進的直流採樣及數字式諧 波濾過技術，有效處理外界幹擾，可靠性高。另外本實用新型還設有模擬量輸入端子和開關 量輸入端子，也能夠通過另外的傳感器監測主迴路的電壓信號以及溫度信號，以及匯流箱 防雷模塊和主迴路開關等部件的工作狀況。智能測控模塊採用具有一體化結構的多通道A/ D轉換器來處理多組模擬信號，將若干個電流檢測元件的檢測信號，集中傳輸至微控制器， 經過通訊組件(以RS485為佳)，將信號傳送至上位機，從而在中控室能夠從電流的變化中， 快速的判斷電池組件的工作狀態，以及電池組件發生故障時，通過智能測控模塊的地址，快 速定位，使系統維護簡單快捷，運行更加經濟。本實用新型的推廣應用能有力地提高光伏發 電系統的技術水平，促進光伏發電系統的普及應用，有於發展低碳經濟。
以下結合附圖和具體實施例對本實用新型作進一步描述。

圖1為本實用新型一體化智能測控模塊具體實施例的方框結構示意圖。附圖標記說明1殼體2電路板[0023]3電流傳感器30測量孔[0024]4A/D轉換器41模擬量輸入端子[0025]5微控制器51開關量輸入端子[0026]52顯示屏53報警器[0027]54控制按鈕6電源模塊[0028]7通訊組件具體實施方式
為了更充分理解本實用新型的技術內容，下面結合具體實施例對本實用新型的技 術方案進一步介紹和說明，但不局限於此。如圖1所示，本實用新型一體化智能測控模塊，包括殼體1及設於殼體1內的電 路板2，其特徵還包括設於電路板2上的若干個電流傳感器3 (具體數量可依實際需要而選 擇)、A/D轉換器4、微控制器5、電源模塊6和模擬量輸入端子41，電源模塊6與電流傳傳 感器3、微控制器5連接；A/D轉換器4的輸入端與電流傳感器3的信號輸出端、模擬量輸入 端子41連接，A/D轉換器4的輸出端與微控制器5連接，微控制器5還連接有開關量輸入 端子51。電流傳感器3為霍爾傳感器，霍爾傳感器設有用於測量導線電流的測量孔30 ；霍 爾傳感器經過A/D轉換器4與微控制器5相連接。微控制器5還連接有通訊組件7，A/D轉 換器4為多通道A/D轉換器，電源模塊6為開關電源。微控制器5還連接有顯示屏52、報警 器53和控制按鈕54，控制按鈕54可用於選擇顯示信息或手動/自動的選擇。通訊組件7可以採用有線通訊模塊或無線通訊模塊，有線通訊模塊為RS485模塊 或RS232模塊；無線通訊模塊為WIFI或GPRS或CDMA模塊。在圖1所示的本實施例中，電流傳感器採用的是霍爾傳感器，是根據電流霍爾效 應原理，將通過測量孔30的光伏電池陣列串的電流信號變轉換成4-20mA電流信號，同時， 外部信號(例如電壓、溫度等)通過外部傳感器變換後，可以經過模擬量輸入端子41輸 入，外部的模擬量信號和霍爾傳感器變換後的信號均經過A/D轉換器4進行模數轉換(多 通道轉換)後，傳輸至微控制單元5後，進行數據處理和判斷後，通過RS485通訊組件7向 上位機的傳輸。外部開關信號(例如匯流箱中防雷器和斷路器的工作狀態)通過開關量 輸入端子51輸入後，直接送至微控制單元5處理。微控制單元5還連接有顯示器52 (通過 圖像輸出信號)、報警器53 (通過語音輸出信號)和用於選擇顯示信息的控制按鈕54，比如 控制按鈕54能實現顯示器52顯示不同光伏陣列的電流檢測值，若未設置有控制按鈕，則需 讓系統自動輪流顯示各光伏陣列的電流檢測值，若於維護中，有可能是需要實時檢測某一 條光伏陣列線路的工作狀態，則此時輪流顯示的方式無法滿足現場維護的要求，故此有必 要能輸入選擇信號的控制按鈕。綜上所述，本實用新型將光伏陣列電池組穿過的測控模塊(具有一體化結構的智 能控制方式)設有的測量孔，實現對每路或者每兩路電流的監測及報警的功能，還可以通 過模擬量輸入和開關量輸入實現對電壓、溫度以及防雷器和斷路器工作狀態的監控，通過 RS485通訊模塊上傳至監控系統(中控室)的上位機，從而在中控室能夠從電流的變化中， 快速的判斷電池組件的工作狀態，以及電池組件發生故障時，通過智能測控模塊的地址，快 速定位，使系統維護簡單快捷，運行更加經濟。通過在匯流箱增設有的顯示器、報警器和按 鈕，便於匯流箱的現場維護與工作狀態監控。由此可見，本實用新型將電流傳感器(以霍爾 傳感器為佳)直接集成到電路板上，減少了傳統方式的外部接線，只需要將需要監測的電 路導線穿過本智能模塊(即電流傳感器)的測量孔，與主迴路無電氣連接，就可以監測主回 路的有關信息，在安裝方便、結構緊湊、佔用空間小，在實際測量中先進的直流採樣及數字 式諧波濾過技術，有效處理外界幹擾，可靠性高。另外本實用新型還設有模擬量輸入端子和 開關量輸入端子，也能夠通過另外的傳感器監測主迴路的電壓信號以及溫度信號，以及匯流箱防雷模塊和主迴路開關等部件的工作狀況。智能測控模塊採用具有一體化結構的多通 道A/D轉換器來處理多組模擬信號，將若干個電流檢測元件的檢測信號，集中傳輸至微控 制器，經過通訊組件(以RS485為佳)，將信號傳送至上位機，從而在中控室能夠從電流的變 化中，快速的判斷電池組件的工作狀態，以及電池組件發生故障時，通過智能測控模塊的地 址，快速定位，使系統維護簡單快捷，運行更加經濟。本實用新型的推廣應用能有力地提高 光伏發電系統的技術水平，促進光伏發電系統的普及應用，有於發展低碳經濟。 以上所述僅以實施例來進一步說明本實用新型的技術內容，以便於讀者更容易理 解，但不代表本實用新型的實施方式僅限於此，任何依本實用新型所做的技術延伸或再創 造，均受本實用新型的保護。
權利要求一體化智能測控模塊，包括殼體及設於殼體內的電路板，其特徵還包括設於電路板上的若干個電流傳感器、A/D轉換器、微控制器、電源模塊和模擬量輸入端子，所述的電源模塊與電流傳傳感器、微控制器連接；所述的A/D轉換器的輸入端與電流傳感器的信號輸出端、模擬量輸入端子連接，所述的A/D轉換器的輸出端與微控制器連接，所述的微控制器還連接有開關量輸入端子。
2.根據權利要求1所述的一體化智能測控模塊，其特徵在於所述的電流傳感器為霍爾 傳感器，所述的霍爾傳感器設有用於測量導線電流的測量孔；所述的霍爾傳感器經過所述 的A/D轉換器與所述的微控制器相連接。
3.根據權利要求2所述的一體化智能測控模塊，其特徵在於所述的微控制器還連接有 通訊組件，所述的A/D轉換器為多通道A/D轉換器。
4.根據權利要求3所述的一體化智能測控模塊，其特徵還在於所述的微控制器還連接 有顯示屏，所述的電源模塊為開關電源。
5.根據權利要求4所述的一體化智能測控模塊，其特徵還在於所述的微控制器還連接 有報警器。
6.根據權利要求5所述的一體化智能測控模塊，其特徵在於所述的微控制器還連接有 控制按鈕。
7.根據權利要求6所述的一體化智能測控模塊，其特徵在於所述的通訊組件為有線通 訊模塊。
8.根據權利要求7所述的一體化智能測控模塊，其特徵在於所述的有線通訊模塊為 RS485模塊或RS232模塊。
9.根據權利要求6所述的一體化智能測控模塊，其特徵在於所述的通訊組件為無線通 訊模塊。
10.根據權利要求9所述的一體化智能測控模塊，其特徵在於所述的無線通訊模塊為 WIFI、GPRS 或 CDMA 模塊。
專利摘要本實用新型公開了一種一體化智能測控模塊，包括殼體和電路板，還包括設於電路板上的電流傳感器、A/D轉換器、微控制器、電源模塊和模擬量輸入端子，電源模塊與電流傳傳感器、微控制器連接；A/D轉換器的輸入端與電流傳感器的信號輸出端、模擬量輸入端子連接，A/D轉換器的輸出端與微控制器連接，微控制器還連接有開關量輸入端子。本實用新型將電流傳感器直接集成到電路板上，減少了傳統的外部接線，安裝方便、結構緊湊、佔用空間小，又經過通訊組件將信號傳送至上位機，能夠通過智能測控模塊的地址，快速找到故障，使系統維護簡單快捷，運行更加經濟。它能有力地提升光伏發電系統的技術水平，促進其普及與應用，有利於發展低碳經濟。
文檔編號G01R19/25GK201697962SQ201020199340
公開日2011年1月5日 申請日期2010年5月14日 優先權日2010年5月14日
發明者馮亮, 劉會遵, 劉林偉, 朱建國 申請人:深圳市永聯科技有限公司