一种光伏汇流箱用塑料外壳式电流采集模块的制作方法
【技术领域】
[0001 ] 本发明涉及光伏发电技术，尤其是涉及一种光伏发电系统中的光伏汇流箱电流采集模块。
【背景技术】
[0002]在大型光伏并网发电系统中，为了减少光伏组件和逆变器之间的连线数量，便于维护，提高可靠性，同时降低成本，一般需要在光伏组件与逆变器之间增加直流汇流装置。通过使用光伏阵列汇流箱，用户可以根据逆变器输入的直流电压范围，将一定数量的相同规格的光伏组件串联成一个光伏组件串列，再将若干个串列接入光伏阵列汇流箱，通过防雷器与断路器后输出，从而方便了后级逆变器的接入。
[0003]电流采集模块是光伏汇流箱的主要组成分，其作用是实现各路光伏组件串列的汇流；采集各路光伏组件串列的电流信号，以便于用户监测。发明专利CN103630728A公布了一种可插拔的多联装电流传感器模块，每个模块包含一个或多个电流检测单元，以数字量或者模拟量的方式将电流检测的结果输出，供外部电路使用。各模块之间通过插拔或总线连接，以测量不同数量回路的电流。从发明中附图可看出电流测量元件采用的是穿心式霍尔传感器，其自身工作原理决定需将电流导线穿过霍尔传感器才能实现电流检测。因此虽然本发明中提出的是一种可插接的方案，但是具体实行起来由于导线穿过霍尔传感器，并不能实现可插接。
【发明内容】
[0004]本发明的目的是提供一种光伏汇流箱用塑料外壳式电流采集模块，电流采集单元分别独立垂直于插接排活动安装于汇流排和插接排之间，MCU处理电路和电流采集单元采用接插件活动连接，电流采集电路可通过插拔方式实现与MCU处理电路连接或断开。MCU处理电路可自动检测和识别其与各路电流采集单元的接插连接是否断开。本技术方案可根据应用环境或用户需求在不超过16路光伏组件串列的范围内构建任意回路数的直流汇流系统，具有体积小、方便、灵活性强及便于维护等特点，可自动检测插拔连接故障，同时可在某一支路发生故障时进行快速更换和维护。
[0005]本发明的技术方案如下:
[0006]一种光伏汇流箱用塑料外壳式电流采集模块，包括至少一条汇流排、至少一个插接排、多路电流采集单元及MCU处理电路。
[0007]所述汇流排设置在塑料外壳式电流采集模块的上方；插接排向前或向后延伸，设置在塑料外壳式电流采集模块的下方；电流采集单元分别独立垂直于插接排，活动安装在汇流排和插接排之间；MCU处理电路和电流采集电路采用接插件活动连接，电流采集电路可通过插拔方式实现与MCU处理电路连接或断开；
[0008]所述MCU处理电路包含MCU信号处理电路、通信电路、至少一个接插件针座和信号接口。MCU处理电路内置断线监测辅助功能，自动检测霍尔元件与端口的连接状态并自动更新辅助功能异常状态标志位，实时监控异常状态标志位，并将该故障信息通过通信接口输出。
[0009]所述电流采集单元包括进线端、出线端、霍尔元件和至少一个输出信号接插件接P ；
[0010]所述MCU处理电路在AD转换开始前，将采样电容的电荷设定为VREFH0。
[0011]每一路电流采集单元对应MCU处理电路的一个针座，可根据实际应用需求在MCU电路上插接或拔除若干路电流采集单元。
[0012]所述电流采集单元与汇流排和插接排通过螺钉紧固的方式固定，信号通过接插件接口连接到MCU处理电路。
[0013]所述MCU处理电路和电流采集单元采用软排线连接的方式。
[0014]所述各路电流采集单元直接插接在主控模块上，使光伏汇流箱主控模块与电流采集模块的MCU处理电路合并。本发明技术方案带来的有益效果:
[0015]依据本技术方案来实现光伏汇流箱的电流采集模块，可根据应用环境或用户需求在不超过16路光伏组件串列的范围内构建任意回路数的直流汇流系统，具有体积小、方便、灵活性强等特点，可自动检测各条支路的接插连接故障，同时可在某一支路发生故障时进行快速更换和维护。本系统回路数量升级时无需改变主控模块及电流采集模块的MCU板，可自动识别汇流箱回路数。
【附图说明】
[0016]图1为本发明整体结构简图；
[0017]图2本发明MCU处理电路结构简图；
[0018]图3本发明电流采集单元示意图；
[0019]图4显示本发明的实施例1 ;
[0020]图5显示本发明的实施例2 ；
[0021]图6显示本发明的实施例3。
[0022]图中Xl-Yl、X2-Y2、Xn-Yn分别为各路霍尔元件板与MCU处理电路对应的可插拔接□。
【具体实施方式】
[0023]为使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚明白，以下结合附图和具体实施例，对本发明进一步详细说明。
[0024]一种光伏汇流箱用塑料外壳式电流采集模块，包括至少一条汇流排、至少一个向前或后伸出的插接排、多路电流采集单元、MCU处理电路，如图1。汇流排设置在塑料外壳式电流采集模块的上方；插接排设置在塑料外壳式电流采集模块的下方；电流采集单元分别独立垂直于插接排，活动安装在汇流排和插接排之间；MCU处理电路和电流采集单元采用接插件活动连接，电流采集单元可通过插拔方式实现与MCU处理电路连接或断开。其中，MCU处理电路包含MCU信号处理电路、通信电路、信号接口和16个接插件针座，如图2所示。MCU信号处理电路处理电流采集单元传输的电流信号为数字信号，然后通信电路将此信号通过信号接口传输给主控模块；电流采集单元包括进线端、出线端、霍尔元件和输出信号接插件接口，如图3所示。
[0025]整个塑料外壳式电流采集模块包含一块MCU处理电路和16块电流采集单元，电流采集单元中的每一路霍尔元件对应一个针座，可根据实际应用需求在MCU处理电路上插接若干路霍尔元件。
[0026]当需要对光伏组件串列个数较少(低于16个)的产品进行升级时，直接在MCU处理电路上插接更多的电流采集单元即可实现。当某一路光伏组件串列对应的电流采集单元出现故障时，直接拔除该路元件板进行修复或更换即可。
[0027]图4显示本发明的实施例一:
[0028]电流采集单元与主回路通过螺钉紧固的方式固定，信号通过接插件连接到MCU处理电路。
[0029]图5显示本发明的实施例二:
[0030]电流采集单元与主回路通过垂直插接的方式固定，信号通过接插件连接到MCU处理电路。
[0031]图6显示本发明的实施例三:
[0032]塑料外壳式电流采集模块与主控模块采用其它形式的数据传输方式，如不使用MCU,只对外传输模拟信号。
[0033]连接方式
[0034]MCU处理电路和电流采集单元不用直接插拔的方式，而采用软排线连接的方式，也可以实现类似的效果。
[0035]系统构成方式
[0036]将光伏汇流箱主控模块与电流采集模块的MCU处理电路板合并，即各路电流采集单元直接插接在主控模块上，也能实现类似的效果。
[0037]以上所述的具体实施例，对本发明的目的、技术方案和有益效果进行了进一步的详细说明，所应理解的是，以上所述仅为本发明的具体实施例而已，并不用于限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内，所做的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。
【主权项】
1.一种光伏汇流箱用塑料外壳式电流采集模块，包括至少一条汇流排100、至少一个插接排200、多路电流采集单元300及MCU处理电路400。其特征在于: 所述汇流排100设置在塑料外壳式电流采集模块的上方； 所述插接排200向前或后伸出，设置在塑料外壳式电流采集模块的下方； 所述电流采集单元300分别独立垂直于插接排200，活动安装在汇流排100和插接排200之间； 所述MCU处理电路400和电流采集单元300采用接插件活动连接，电流采集单元300可通过插拔方式实现与MCU处理电路400连接或断开。2.如权利要求1所述的光伏汇流箱用塑料外壳式电流采集模块，其特征在于: 所述MCU处理电路包含MCU信号处理电路410、通信电路420、至少一个接插件针座430及信号接口 440。 所述MCU处理电路410内置断线监测辅助功能，自动检测霍尔元件与端口的连接状态并自动更新辅助功能异常状态标志位，实时监控异常状态标志位，并将该故障信息通过通信接口输出。3.如权利要求1所述的光伏汇流箱用塑料外壳式电流采集模块，其特征在于: 所述电流采集单元包括进线端310、出线端320、霍尔元件330和至少一个输出信号接插件接口 340。4.如权利要求2所述的光伏汇流箱用塑料外壳式电流采集模块，其特征在于: 所述MCU处理电路在AD转换开始前，将采样电容的电荷设定为VREFHO。5.如权利要求3所述的光伏汇流箱用塑料外壳式电流采集模块，其特征在于: 每一路电流采集单元对应MCU处理电路的一个针座，可根据实际应用需求在MCU电路上插接或拔除若干路电流采集单元。6.如权利要求1所述的光伏汇流箱用塑料外壳式电流采集模块，其特征在于: 所述电流采集单元与汇流排和插接排通过螺钉紧固的方式固定，信号通过接插件接口连接到MCU处理电路。7.如权利要求6所述的光伏汇流箱用塑料外壳式电流采集模块，其特征在于: 所述MCU处理电路和电流采集单元采用软排线连接的方式。8.如权利要求3所述的光伏汇流箱用塑料外壳式电流采集模块，其特征在于: 所述各路电流采集单元直接插接在主控模块上，使光伏汇流箱主控模块与电流采集模块的MCU处理电路合并。
【专利摘要】本发明是一种光伏汇流箱用塑料外壳式电流采集模块，包括至少一条汇流排、至少一个插接排、多路电流采集单元及MCU处理电路。电流采集单元分别独立垂直于插接排活动安装于汇流排和插接排之间，MCU处理电路和电流采集单元采用接插件活动连接，电流采集电路可通过插拔方式实现与MCU处理电路连接或断开。MCU处理电路可自动检测和识别其与各路电流采集单元的接插连接是否断开；MCU处理电路板上的信号接口以总线方式将各路光伏组件串的电流测量值以数字信号的形式输出。本技术方案可根据应用环境或用户需求在不超过16路光伏组件串列的范围内构建任意回路数的直流汇流系统，具有体积小、方便、灵活性强及便于维护等特点，可自动检测插拔连接故障，同时可在某一支路发生故障时进行快速更换和维护。
【IPC分类】G01R19/25
【公开号】CN105092949
【申请号】CN201410210178
【发明人】蓝利民, 李明波, 南寅, 刘芳
【申请人】北京人民电器厂有限公司
【公开日】2015年11月25日
【申请日】2014年5月19日
【公告号】WO2015176576A1