专利名称：一种光伏组件监测系统的制作方法
技术领域：
本发明属于光伏发电领域，尤其涉及一种光伏组件监测系统。
背景技术：
太阳能作为一种清洁安全、可再生的绿色能源，且取之不尽、用之不竭，越来越受到人们的青睐。但是太阳能发电站具有占地面积近百公顷，使用光伏组件数量数以万计、太阳能发电站长达25年的使用期、运行环境恶劣等一系列特点。光伏组件很容易出现故障，光伏组件故障不易被发现，需要逐一检查组件，检修成本较高。
发明内容
本发明实施例提供一种光伏组件监测系统，旨在解决现有光伏组件出现故障时不 易被发现、检修成本高的问题。本发明实施例是这样实现的，一种光伏组件监测系统，所述光伏组件监测系统包括
与多组光伏组件内的电池片串并联，用于保护电池片串的多组旁路二极管；
与多组光伏组件内的电池片串及所述多组旁路二极管连接的电流采样电路；
与多组光伏组件内的电池片串连接的的多组电压采样电路；
与所述电流采样电路和所述多组电压采样电路连接用于数据处理的MCU电路；
连接在所述MCU电路与光伏组件内的电池片串之间的通信电路；以及 为系统供电的电源电路。进一步地，所述旁路二极管分别与光伏组件内对应的电池片串并联。进一步地，所述电流采样电路包括
连接在电池片串BTl与地之间的电阻Rl ;以及 连接在电池片串BTl与MCU电路的电流采样端口之间的运放。进一步地，所述电压采样电路包括
分别连接在光伏组件内对应的电池片串BTl、电池片串BT2、电池片串BT3与地线之间的电阻R2、电阻R4、电阻R6。进一步地，所述MCU电路由MCU及其外围电路构成。进一步地，所述通信电路由通信集成电路及其外围电路构成。进一步地，所述光伏组件监测系统还包括对电路进行保护的保护电路。进一步地，所述保护电路包括
与电池片串并联的第一级为压敏电阻器RlO ；
与电池片串并联的第二级瞬态抑制二极管TVS ;以及 串联在电池片串与压敏电阻器RlO之间的保险丝Fl。本发明所提供的光伏组件监测系统能够实时监测光伏组件的工作状态，可以将光伏组件的工作状态上传至主机，当设备发生故障时可以实时显示，故障状态可实施上传并精准定位，同时能够有效避免故障扩大，减少损失。
图I是本发明实施例提供的系统电路原理 图2是本发明实施例提供的通信电路的电路原理 图3是本发明实施例提供的通信电路的通信结构 图4是本发明实施例提供的保护电路的电路原理图。
具体实施方式
为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本发明进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。图I示出了本发明实施例提供的系统电路原理图，为方便说明，仅示出与本发明实施例相关部分。—种光伏组件检测系统,包括
与多组光伏组件内的电池片串连接的多组旁路二极管I ;
与多组光伏组件内的电池片串及多组旁路二极管I连接的电流采样电路2 ；
与多组光伏组件内的电池片串连接的的多组电压采样电路3 ；
与电流采样电路2和多组电压采样电路3连接的MCU电路4 ；
连接在MCU电路4与自光伏组件内的电池片串之间的通信电路5 ;以及 为系统供电的电源电路6。MCU电路4通过电流采样电路2和电压采样电路3实时监测电路信息，并通过通信电路5将电路信息发送至主机；同时，电路监测信息可以由MCU电路4的状态指示灯显示。旁路二极管D1、旁路二极管D2、旁路二极管D3分别与光伏组件内对应的电池片串BTI、电池片串BT2、电池片串BT3并联，旁路二极管I用于防止太阳能电池在强光下由于遮挡造成其中一些因为得不到光照而成为负载产生严重发热受损。电流采样电路2用于对电路的电流进行采样，包括
连接在电池片串BTl与地之间的电阻Rl ;以及连接在电池片串BTl与MCU电路4的电流采样端口之间的运放UI。电压采样电路3用于对电路的电压进行采样，包括
分别连接在光伏组件内对应的电池片串BTl、电池片串BT2、电池片串BT3与地线之间的电阻R2、电阻R4、电阻R6。MCU电路4为本系统的数据处理核心，完成信号的识别、数据运算、数据存储、状态判定、指令处理和显示控制，由MCU及其外围电路构成。通信电路5完成MCU电路3和主机的通信连接，将通信信号转换成适合在直流线路或其它传输通道上传输的信号，由通信集成电路U2及其外围电路构成。图2和图3分别示示出了通信电路5的电路原理图和通信结构图，为方便说明，仅不出与本发明实施例相关部分。当MCU电路4需要与其它单元通信时将指令或数据写入到通信集成电路U2的发送数据寄存器，通信集成电路U2的TXA和TXAN端将产生FSK (频移键控即利用载波的频率变化来传递数字信息)编码调制信号，信号通过耦合到波动的直流电路中，以此完成指令和数据的发送。同时，通信信号由电容C2、变压器TF1、电容C3、电阻R8分离出FSK编码调制信号送至通信集成电路U2的RXAN端，在通信集成电路U2内部完成放大和整形解码成指令或数据，并存入接收数据寄存器，MCU电路4读取通信集成电路U2的接收数据寄存器，以此完成指令和数据的接收。本发明实施例还包括用于避免光伏组件因雷击、反接等外部因素导致光伏组件损坏的保护电路7。图4示出了本发明实施例提供的保护电路7的电路原理图，为方便说明，仅示出与本发明实施例相关部分。
保护电路7包括
与电池片串并联的第一级为压敏电阻器RlO ；
与电池片串并联的第二级瞬态抑制二极管TVS ;以及 串联在电池片串与压敏电阻器RlO之间的保险丝Fl。当电路中的电压瞬间高于典型值50V时，压敏电阻器RlO阻值迅速下降，导通大电流，从而保护电路中其它元器件；当电压低于压敏电阻器RlO工作电压值时，压敏电阻器RlO阻值极高，近乎开路，因而不会影响器件或电器设备的正常工作。当电路中有瞬间高压脉冲或反接时，瞬态抑制二极管TVS迅速导通，将电压钳位在安全值或者完全导通从而起到保护所有元器件的作用。当电路中过载时快速保险丝Fl熔断，从而保护了整个电路。MCU电路4分别获取光伏组件电流的对应电压、电池片串BTl的电压、电池片串BT2和电池片串BT3的电压、电池片串BTf BT3的电压以及当前的温度。MCU电路4通过计算分析得出光伏组件实时电流、电池片串BT1、T3各串的电压、接线盒温度。光伏组件正常工作时，电池片串BT1、电池片串BT2、电池片串BT3的电压都为正极性且数值(典型值为+9、13V)非常接近，接线盒温度在-40度'85度，MCU电路4控制LED长时短闪绿色。此时，若MCU电路4接收到通过通信电路5由主机发来的数据命令，即可将接线盒的工作状态及各参数上传给主机，主机将此信息上传给监控中心即可监控每一块光伏组件的工作状态。若光伏组件受到部分遮挡或部分电池片故障则电池片串BT1、电池片串BT2、电池片串BT3的电压极性发生变化或电压数值相差较大。此时MCU电路控制LED闪红色，待通信线路空闲向主机发送数据请求或接受到主机命令时将工作状态上传。若光伏组件多个运行日内连续受到部分遮挡或部分电池片故障则MCU电路初步判定此组件发生故障需尽快更换，控制LED常亮黄色，待通信线路空闲向主机发送数据请求或接受到主机命令时将工作状态上传。本发明实施例所提供的光伏组件监测系统能够实时监测光伏组件的工作状态，可以将光伏组件的工作状态上传至主机，当设备发生故障时可以实时显示，故障状态可实施上传并精准定位，同时能够有效避免故障扩大，减少损失。以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本发明的保护 范围之内。
权利要求
1.一种光伏组件监测系统，其特征在于，所述光伏组件监测系统，包括 与多组光伏组件内的电池片串并联，用于保护电池片串的多组旁路二极管； 与多组光伏组件内的电池片串及所述多组旁路二极管连接的电流采样电路； 与多组光伏组件内的电池片串连接的的多组电压采样电路； 与所述电流采样电路和所述多组电压采样电路连接用于数据处理的MCU电路； 连接在所述MCU电路与光伏组件内的电池片串之间的通信电路；以及 为系统供电的电源电路。
2.如权利要求I所述的光伏组件监测系统，其特征在于，所述旁路二极管分别与光伏组件内对应的电池片串并联。
3.如权利要求I所述的光伏组件监测系统，其特征在于，所述电流采样电路包括 连接在电池片串BTl与地之间的电阻Rl ;以及 连接在电池片串BTl与MCU电路的电流采样端口之间的运放。
4.如权利要求I所述的光伏组件监测系统，其特征在于，所述电压采样电路包括 分别连接在光伏组件内对应的电池片串BTl、电池片串BT2、电池片串BT3与地线之间的电阻R2、电阻R4、电阻R6。
5.如权利要求I所述的光伏组件监测系统，其特征在于，所述MCU电路由MCU及其外围电路构成。
6.如权利要求I所述的光伏组件监测系统，其特征在于，所述通信电路由通信集成电路及其外围电路构成。
7.如权利要求I所述的光伏组件监测系统，其特征在于，所述光伏组件监测系统还包括对电路进行保护的保护电路。
8.如权利要求7所述的光伏组件监测系统，其特征在于，所述保护电路包括 与电池片串并联的第一级为压敏电阻器RlO ； 与电池片串并联的第二级瞬态抑制二极管TVS ;以及 串联在电池片串与压敏电阻器RlO之间的保险丝Fl。
全文摘要
本发明适用于光伏发电领域，提供了一种光伏组件监测系统，所述光伏组件监测系统包括与多组光伏组件内的电池片串并联，用于保护电池片串的多组旁路二极管；与多组光伏组件内的电池片串及所述多组旁路二极管连接的电流采样电路；与多组光伏组件内的电池片串连接的多组电压采样电路；与所述电流采样电路和所述多组电压采样电路连接用于数据处理的MCU电路；连接在所述MCU电路与光伏组件内的电池片串之间的通信电路；以及为系统供电的电源电路。本发明所提供的光伏组件监测系统能够实时监测光伏组件的工作状态，可以将光伏组件的工作状态上传至主机，当设备发生故障时可以实时显示，故障状态可实施上传并精准定位，同时能够有效避免故障扩大，减少损失。
文档编号G01R31/26GK102841301SQ20121036764
公开日2012年12月26日 申请日期2012年9月27日 优先权日2012年9月27日
发明者曹华 申请人:常州旭能新能源科技有限公司