專利名稱：一種太陽(yáng)能電池板單板智能控制卡的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種太陽(yáng)能電池板單板智能控制卡，屬于太陽(yáng)能應(yīng)用技術(shù)領(lǐng)域。
背景技術(shù)：
隨著太陽(yáng)能光伏發(fā)電的發(fā)展，提高太陽(yáng)能光伏組件的工作功率是世界范圍 內(nèi)的研究重點(diǎn)。不論是光伏系統(tǒng)的最大功率點(diǎn)跟蹤與控制，還是單個(gè)太陽(yáng)能光 伏組件的最大功率點(diǎn)的跟蹤與控制，如何在太陽(yáng)能光伏組件工作特性已定的情 況下，利用外部的最大功率點(diǎn)跟蹤與控制器來(lái)提高光伏組件的發(fā)電功率，獲得 更人的輸出功率就顯得更為重要。若在太陽(yáng)能光伏組件工作時(shí)，對(duì)其工作情況 進(jìn)行監(jiān)測(cè)和控制，迫使太陽(yáng)能光伏組件工作在最大功率點(diǎn)上，則太陽(yáng)能光伏組 件的輸出功率將大大增加?？梢?，應(yīng)用太陽(yáng)能電池板單板智能控制卡可以有效 的提高太陽(yáng)能光伏組件的發(fā)電功率。
目前國(guó)內(nèi)科學(xué)工作者和企業(yè)界也研究出一些太陽(yáng)能智能控制卡，但這些太 陽(yáng)能智能控制卡都是針對(duì)控制整個(gè)光伏系統(tǒng)的最大功率輸出，或是針對(duì)專門的 蓄電池的最大功率的充電控制器。而目前為止，國(guó)內(nèi)尚無(wú)針對(duì)單個(gè)組件進(jìn)行的 最大功率跟蹤與控制器，尤其是針對(duì)單個(gè)組件最大功率輸出并同時(shí)對(duì)單個(gè)組件 的工作狀態(tài)的監(jiān)控的控制器還是空白。
最近的現(xiàn)有技術(shù)只能對(duì)某整套光伏系統(tǒng)進(jìn)行最大功率跟蹤與控制，或是針 對(duì)專門的蓄電池的最大功率的充電控制器。這些太陽(yáng)能智能控制卡可以宏觀的 使光伏系統(tǒng)產(chǎn)生最大功率輸出，或是針對(duì)蓄電池的充電要求使太陽(yáng)能光伏組件 向蓄電池輸出匹配的最大功率。而以上這些都忽略了單個(gè)光伏組件的工作情況和單個(gè)光伏組件的最大功率輸出的控制。
發(fā)明內(nèi)容
為了改善原來(lái)的太陽(yáng)能智能控制卡對(duì)整體系統(tǒng)控制的單一和蓄電池充電控 制器最大功率點(diǎn)跟蹤控制的局限性，本發(fā)明提供一種稱為太陽(yáng)能電池板單板智 能控制卡，特別是針對(duì)單個(gè)組件的最大功率點(diǎn)跟蹤控制與監(jiān)控。
本發(fā)明解決其技術(shù)問題所采用的技術(shù)方案是太陽(yáng)能光伏組件輸入端于太 陽(yáng)能光伏組輸出電壓電流采集電路連接，然后通過太陽(yáng)能光伏組功率輸出控制
電路輸出到串行RS485通信電路，再傳輸至其他終端。這樣不僅實(shí)現(xiàn)了單個(gè)太 陽(yáng)能光伏組件的最大功率點(diǎn)跟蹤與控制，同時(shí)還可以實(shí)現(xiàn)對(duì)單個(gè)太陽(yáng)能光伏組 件工作狀態(tài)的監(jiān)控。
為了實(shí)現(xiàn)對(duì)太陽(yáng)能光伏組件輸出電流的采集，進(jìn)一步地從輸入端引入太 陽(yáng)能光伏組件的主線，并將主線接至電阻值為0.01歐姆的康銅絲電阻，通過電 流傳感芯片MAX4080TASA檢測(cè)其流過康銅絲電阻的電流，并將采集到的電流 結(jié)果送至單片機(jī)AT89C51AC2，這樣獲得太陽(yáng)能光伏組件的輸出電流。
為了實(shí)現(xiàn)對(duì)太陽(yáng)能光伏組件輸出電壓的采集，進(jìn)一步地從輸入端引入太 陽(yáng)能光伏組件的主線，并增加電壓采集旁路支線，支線與主線并聯(lián)，電壓采集 旁路支線串聯(lián)兩只電阻值分別為68千歐和10千歐的電阻進(jìn)行分壓，通過采集 分壓后的模擬量數(shù)據(jù)得到分壓后的電壓，并將電壓數(shù)據(jù)送至單片機(jī) AT89C51AC2，單片機(jī)根據(jù)分壓比例計(jì)算得到太陽(yáng)能光伏組件的主線的電壓，這 樣獲得太陽(yáng)能光伏組件的輸出電壓。
為了實(shí)現(xiàn)對(duì)太陽(yáng)能光伏組件最大功率點(diǎn)的跟蹤，進(jìn)一步地采用單片機(jī) AT89C51AC2對(duì)采集到的太陽(yáng)能光伏組件的輸出電壓和電流進(jìn)行計(jì)算，通過計(jì)算得到太陽(yáng)能光伏組件的最大功率點(diǎn)。
為了實(shí)現(xiàn)對(duì)太陽(yáng)能光伏組件工作在最大功率點(diǎn)的控制，進(jìn)一步地采用并 聯(lián)在太陽(yáng)能光伏組件輸出主線的控制支線進(jìn)行控制，使得太陽(yáng)能光伏組件工作
在最大功率點(diǎn)。控制支線由MOS FET驅(qū)動(dòng)芯片TC4432EPA和場(chǎng)效應(yīng)管IRF7468 串聯(lián)組成。其中，MOS FET驅(qū)動(dòng)芯片TC4432EPA由單片機(jī)AT89C51AC2進(jìn)行 控制。其控制方法為單片機(jī)AT89C51AC2進(jìn)行策略控制的計(jì)算，并且單片機(jī) AT89C51AC2輸出由控制策略得到的計(jì)算值變換為的可調(diào)脈沖寬度的脈沖控制 MOS FET驅(qū)動(dòng)芯片TC4432EPA，再由MOS FET驅(qū)動(dòng)芯片TC4432EPA產(chǎn)生的 控制電壓控制場(chǎng)效應(yīng)管IRF7468，由于場(chǎng)效應(yīng)管IRF7468并聯(lián)在太陽(yáng)能光伏組件 輸出主線，從而由場(chǎng)效應(yīng)管IRF7468控制了太陽(yáng)能光伏組件輸出主線的輸出電 壓，進(jìn)而調(diào)整了太陽(yáng)能光伏組件的輸出功率。這樣使太陽(yáng)能光伏組件輸出最大 功率。
為了實(shí)現(xiàn)對(duì)單個(gè)太陽(yáng)能光伏組件輸出電流和電壓的監(jiān)控，進(jìn)一步的采用 串行RS485通信機(jī)制將太陽(yáng)能光伏組件輸出電流和電壓的數(shù)據(jù)輸出給其他需要 監(jiān)控的終端。RS485為國(guó)際標(biāo)準(zhǔn)的串行通信協(xié)議下的一種傳行通信方式，其通 用性強(qiáng)，可通過其和其他數(shù)字終端進(jìn)行通信和數(shù)據(jù)交換。在上文中，單片機(jī) AT89C51AC2已經(jīng)采集到了太陽(yáng)能光伏組件輸出電流和電壓數(shù)據(jù)。這里單片機(jī) AT89C51AC2通過串行RS485通信芯片DS75176將電流和電壓數(shù)據(jù)按照國(guó)際標(biāo) 準(zhǔn)RS485通信協(xié)議發(fā)送給其他終端。這樣實(shí)現(xiàn)了對(duì)單個(gè)組件工作電壓和電流的 監(jiān)控。
本發(fā)明的有益效果是實(shí)現(xiàn)了太陽(yáng)能光伏組件工作時(shí)最大功率點(diǎn)的自動(dòng)跟 蹤與控制，提高了太陽(yáng)能光伏組件的發(fā)電功率。另外，通過串行RS485通信接口可以將當(dāng)前太陽(yáng)能光伏組件的輸出電壓、電流數(shù)據(jù)提交給系統(tǒng)控制器實(shí)現(xiàn)對(duì) 太陽(yáng)能光伏組件監(jiān)控功能。
下面結(jié)合附圖和實(shí)施例對(duì)本發(fā)明進(jìn)一步說明。 圖1是本發(fā)明的單片機(jī)控制系統(tǒng)。
圖2是本發(fā)明控制系統(tǒng)供電。
圖3是本發(fā)明太陽(yáng)能組輸出電流電壓采樣電路。
圖4是本發(fā)明太陽(yáng)能組功率輸出控制電路。
圖5是本發(fā)明串行RS485通信電路。
圖6是本發(fā)明電路原理圖。
具體實(shí)施例方式
圖1、圖6所示為最大功率點(diǎn)跟蹤控制的系統(tǒng)核心，采用了單片機(jī) AT89C51AC2作為主控制器。在本發(fā)明中涉及到數(shù)據(jù)采集中，需要使用到模擬到 數(shù)字量的轉(zhuǎn)換(ADC)和在對(duì)功率控制所需的脈沖寬度可調(diào)輸出(P麗)，都由單 片機(jī)AT89C51AC2的片上ADC和P麗模塊完成。
圖2所示為系統(tǒng)供電電路，通過使用LM2576芯片從太陽(yáng)能光伏組輸出主線 上獲得系統(tǒng)用電，這樣既防止了增加外部供電導(dǎo)致的成本增加和資源浪費(fèi)。同 時(shí)還滿足了白天太陽(yáng)能光伏組工作則系統(tǒng)工作，晚上太陽(yáng)能光伏組停止工作， 則系統(tǒng)停止工作的自動(dòng)開關(guān)機(jī)功能。使得系統(tǒng)在晚間可以自動(dòng)關(guān)機(jī)節(jié)省功耗， 延長(zhǎng)系統(tǒng)使用壽命。
圖3所示為太陽(yáng)能光伏組輸出電壓電流采集電路，通過與太陽(yáng)能光伏組件輸出主線并聯(lián)的由R102和R103串聯(lián)組成的電壓采樣支線，采用分壓原理從 SP—VOLTAGE端得到分壓后的電壓模擬量，并將此電壓模擬量送單片機(jī) AT89C51AC2進(jìn)行數(shù)據(jù)采集，通過模擬到數(shù)字量的轉(zhuǎn)換(ADC)得到具體電壓數(shù)據(jù)， 并由分壓比例，通過計(jì)算得到太陽(yáng)能光伏組件輸出電壓。電流采集則通過電流 采樣芯片MAX4080T進(jìn)行采集，電流采樣芯片MAX4080T通過獲得流過康銅絲電 阻R100的電流得到數(shù)據(jù)后通過Vcurrent將數(shù)據(jù)傳輸給單片機(jī)AT89C51AC2。
圖4所示為太陽(yáng)能光伏組功率輸出控制電路，通過單片機(jī)AT89C51AC2發(fā)送 脈沖寬度可調(diào)脈沖(P麗)至Vcontrol端，再由MOS FET驅(qū)動(dòng)芯片TC4432EPA 根據(jù)PWM信號(hào)產(chǎn)生電壓從MOS FET驅(qū)動(dòng)芯片TC4432EPA的OUT端輸出控制場(chǎng)效 應(yīng)管IRF7468，最后通過場(chǎng)效應(yīng)管IRF7468控制太陽(yáng)能光伏組輸出功率。
圖5所示為串行RS485通信電路，通過RS485通信芯片DS75176將太陽(yáng)能 光伏組輸出電壓電流數(shù)據(jù)發(fā)送出去。
權(quán)利要求
1.一種太陽(yáng)能電池板單板智能控制卡，其特征是太陽(yáng)能光伏組件輸入端于太陽(yáng)能光伏組輸出電壓電流采集電路連接，然后通過太陽(yáng)能光伏組功率輸出控制電路輸出到串行RS485通信電路，再傳輸至其他終端。
2. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的太陽(yáng)能電池板單板智能控制卡，其特征是所述串行RS485通信電路由一個(gè)串行RS485通信接口、 一個(gè)通用輸入輸出(GPIO)接 口連接而成。
3. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的太陽(yáng)能電池板單板智能控制卡，其特征是所述太 陽(yáng)能光伏組輸出電壓電流采集電路與太陽(yáng)能光伏組功率輸出控制電路安裝在太 陽(yáng)能光伏組件接線盒內(nèi)，所述太陽(yáng)能光伏組件接線盒由三個(gè)機(jī)械孔固定。
4. 所述根據(jù)權(quán)利要求3所述的太陽(yáng)能電池板單板智能控制卡，其特征是所述太陽(yáng)能光伏組件接線盒內(nèi)的電路連接為電路板主線并聯(lián)分壓式電壓采集電路，同時(shí)串聯(lián)主線上串聯(lián)康銅絲電流采集電阻，電流采集康銅絲電阻上并聯(lián)電流采集芯片MAX4080TASA，在電流采集芯片MAX4080TASA之后主線上串聯(lián) 整流電感，在整流電感之后主線上并聯(lián)太陽(yáng)能光伏組功率輸出控制電路，主線 最后串聯(lián)一路變換為最大功率后的輸出端。
5. 根據(jù)權(quán)利要求4所述的太陽(yáng)能電池板單板智能控制卡，其特征是所述太 陽(yáng)能光伏組功率控制電路由MOS FET驅(qū)動(dòng)芯片與場(chǎng)效應(yīng)管IRF7468串聯(lián)組成。
全文摘要
本發(fā)明涉及太陽(yáng)能電池板單板智能控制卡，屬于太陽(yáng)能應(yīng)用技術(shù)領(lǐng)域。它的內(nèi)部連接為太陽(yáng)能光伏組件輸入端于太陽(yáng)能光伏組輸出電壓電流采集電路連接，然后通過太陽(yáng)能光伏組功率輸出控制電路輸出到串行RS485通信電路，再傳輸至其他終端。本發(fā)明實(shí)現(xiàn)了太陽(yáng)能光伏組件工作時(shí)最大功率點(diǎn)的自動(dòng)跟蹤與控制，提高了太陽(yáng)能光伏組件的發(fā)電功率。另外，通過串行RS485通信接口可以將當(dāng)前太陽(yáng)能光伏組件的輸出電壓、電流數(shù)據(jù)提交給系統(tǒng)控制器實(shí)現(xiàn)對(duì)太陽(yáng)能光伏組件監(jiān)控功能。
文檔編號(hào)H02N6/00GK101630927SQ20091003318
公開日2010年1月20日 申請(qǐng)日期2009年6月15日 優(yōu)先權(quán)日2009年6月15日
發(fā)明者王興華 申請(qǐng)人:泰通(泰州)工業(yè)有限公司