专利名称：一种电站系统的制作方法
技术领域：
本实用新型涉及电站技术领域，尤其涉及一种电站系统。
背景技术：
图1是背景技术中一体式电站控制器的电路结构框图。如图1所示，目前一体式电站控制器的控制方式是由主控单元统ー管理其它各功能单元来进行正常充放电工作的， 这种工作方式有以下缺点1、一体化设计的太阳能电站控制器由于功能単元比较多，电路设计庞大，控制复杂，当其中某个子单元出现问题吋，会影响其它功能単元的正常工作，在维修时无法快速的找到问题点，而且维修工作量大(需要将整块电路拆除维修)，如果主控単元出现故障后， 整套系统将无法工作，系统冗余性较差。2、整套系统采用统一多路供电方式给各功能单元进行供电，当其中某路供电出现问题时，很可能影响到其他功能単元的正常供电，甚至导致整个系统瘫痪，供电电路设计不灵活。3、一体化电站控制器各功能単元与主控单元的通讯接ロ为SPI接ロ，以主从工作方式进行数据传送，如果主控単元SPI通讯出现问题时，则整套系统的控制将会出现问题， 系统通讯故障风险极大。4、一体化电站控制器功能単元配置不灵活，无法批量化生产，往往要根据不同的电站功率需求而定制生产对应的电站产品，生产周期长、成本高。5、整套系统线路多，装配复杂，只能在エ厂安装好后才能出货，而且整体装配完毕后体积较大，难以运输。
实用新型内容本实用新型的目的在于提出一种电站系统，可用于通讯光伏电源、独立光伏电站， 以及光伏-柴油/汽油发电机或市电互补的混合电源系统供电控制和管理，以最低的功率损耗、最高的供电质量和可靠性、最低的成本、最优的电磁兼容性、冗余性实现太阳能光伏混合电源控制。为达此目的，本实用新型采用以下技术方案一种电站系统，包括管理模块、输入输出模块、负载模块和充电模块，管理模块通过CAN总线分別与输入输出模块、负载模块和充电模块连接。管理模块进一歩包括微处理単元、通讯接ロ単元、Flash存储单元、状态指示LED、 IXD液晶显示单元、AD采样电路及接口和按键，微处理単元分別与通讯接ロ単元、Flash存储单元、状态指示LED、IXD液晶显示单元、AD采样电路及接口和按键连接。微处理单元是ARMCortex-M3内核芯片STM32F103RB T6，通讯接ロ单元进ー步包括内部CAN通讯处理芯片TJA1050、外部RS232通讯芯片MAX3232CUE和外部RS485通讯芯片 SP;3485EN，FLASH 存储单元是 AT4OTB161B-SU 或者 SST25VF016B。[0013]充电模块进一歩包括微处理単元、充电开关、状态指示LED、CAN通讯接ロ、模块温度采样调理、蓄电池电压采样调理、充电电流采样调理、光电池电压采样调理、蓄电池温度采样调理和多路隔离电源，其中，微处理単元分别与充电开关、状态指示LED、CAN通讯接 ロ、模块温度采样调理、蓄电池电压采样调理、充电电流采样调理、光电池电压采样调理和蓄电池温度采样调理连接。微处理单元是ARMCortex-M3 内核芯片 STM32F103C6 T6，CAN通讯接ロ是 TJA1050/ PCA82C250，模块温度采样调理、蓄电池电压采样调理、充电电流采样调理和光电池电压采样调理组成的采样电路是ADC121S625CIMM，蓄电池温度采样调理是DS18B20。输入输出模块进一歩包括微处理器、状态指示単元、两个4开关信号输入、两个4 开关信号输出、两个4模拟信号采集单元和多路隔离电源单元，其中微处理器分別与状态指示単元、两个4开关信号输入、两个4开关信号输出和两个4模拟信号采集单元连接。微处理器是ARMCortex-M3 内核芯片 STM32F103RB T6。负载模块进一歩包括微处理単元、从负载开关控制接ロ、输出开关、状态指示LED、 CAN通讯接ロ、模块温度采样调理、蓄电池电压采样调理、负载电流采样调理、蓄电池温度采样调理和多路隔离电源，其中微处理単元分別与从负载开关控制接ロ、输出开关、状态指示 LED、CAN通讯接ロ、模块温度采样调理、蓄电池电压采样调理、负载电流采样调理和蓄电池温度采样调理连接。微处理单元是ARMCortex-M3内核芯片STM32F103C6T6，CAN通讯电路是TJA1050。采用了本实用新型的技术方案，由于是分布式控制方式，将太阳电站系统分为4 大功能模块，每个模块既可以单独使用，也可以串、并联组合使用，由于采用多输出隔离电源，使主回路与各功能电路隔离，使得模块既可以应用于共正极系统，也可以用于共负极系统，从而以最低的功率损耗、最高的供电质量和可靠性、最低的成本、最优的电磁兼容性、冗余性实现太阳能光伏混合电源控制。
图1是背景技术中一体式电站控制器的电路结构框图。图2是本实用新型具体实施方式
中管理模块电路结构框图。图3是本实用新型具体实施方式
中充电模块电路结构框图。图4是本实用新型具体实施方式
中输入输出模块电路结构框图。图5是本实用新型具体实施方式
中负载模块电路结构框图。
具体实施方式
以下结合附图并通过具体实施方式
来进ー步说明本实用新型的技术方案。本电站系统采用分布式控制方式，将太阳电站系统分为4大功能模块，分别为管理模块、充电模块、输入输出(IO)模块和负载模块，管理模块通过CAN总线分別与输入输出模块、负载模块和充电模块连接。每个模块既可以单独使用，也可以串、并联组合使用。各模块独立供电，采用多输出隔离电源，使主回路与各功能电路隔离，使得模块既可以应用于共正极系统，也可以用于共负极系统。模块内部通讯采用CAN总线通讯，以多主方式进行串行通讯，每个模块均可自发自收，互不影响。模块系统配置灵活，冗余性好，装配简单，易维修、易运输，更适合批量化生产，是太阳能电站设计的一大创新和飞跃。其中，管理模块在整套系统中负责所有运行数据的管理工作，具体包括通过内部 CAN总线收集充电模块、负载模块以及IO模块的工作数据，然后将这些数据进行显示、存储和向外部设备通讯发送的功能，还有当系统出现异常时管理模块具有报警的功能，最后用户可通过管理模块的參数页面对各其它模块的系统參数进行修改。图2是本实用新型具体实施方式
中管理模块电路结构框图。如图2所示，管理模块进一歩包括微处理単元、通讯接 ロ単元、Flash存储单元、状态指示LED、IXD液晶显示单元、AD采样电路及接ロ、按键以及其他外设，微处理单元分別与通讯接ロ単元、Flash存储单元、状态指示LED、IXD液晶显示単元、AD采样电路及接ロ和按键连接。微处理单元是ARMCortex-M3内核芯片STM32F103RB T6，通讯接ロ单元进ー步包括内部CAN通讯处理芯片TJA1050、外部RS232通讯芯片MAX3232CUE和外部RS485通讯芯片 SP;3485EN，FLASH 存储单元是 AT4OTB161B-SU 或者 SST25VF016B。所有通讯接ロ电路均进行了信号隔离设计，从而给模块带来了更高的稳定性和更可靠的电磁兼容性。充电模块在模块化电站系统中主要负责光电池端到蓄电池端的充电管理工作，单模块设计为额定电流く 30A。如光伏电站发电电流く 30A可单台运行充电，如> 30A用户可根据光伏电站的实际发电电流值进行増加相应的充电模块数量来組成合适的充电系统，本系统最大连接8台充电模块Q40A)同时进行工作。在同一系统中，充电模块数量在>2台的情况下，所有在线的充电模块会自动进入主从模式进行充电工作，主从模式具体实现是由系统中的1台充电模块做为主模块对其余从模块进行统一管理来完成整个充电过程的模式。工作中系统各电模块间通讯都为内部 CAN总线通讯。图3是本实用新型具体实施方式
中充电模块电路结构框图。如图3所示， 充电模块进一歩包括微处理単元、充电开关、状态指示LED、CAN通讯接ロ、模块温度采样调理、蓄电池电压采样调理、充电电流采样调理、光电池电压采样调理、蓄电池温度采样调理和多路隔离电源，其中，微处理単元分别与充电开关、状态指示LED、CAN通讯接ロ、模块温度采样调理、蓄电池电压采样调理、充电电流采样调理、光电池电压采样调理和蓄电池温度采样调理连接。微处理单元是ARMCortex-M3 内核芯片 STM32F103C6 T6，CAN通讯接ロ是 TJA1050/ PCA82C250，模块温度采样调理、蓄电池电压采样调理、充电电流采样调理和光电池电压采样调理组成的采样电路是ADC121S625CIMM，蓄电池温度采样调理是DS18B20。多路隔离电源采用变压器隔离，与管理模块供电电路相似，隔离电源电路是利用变压器隔离原理对各控制电路供电进行隔离。IO模块在模块化电站系统中主要负责扩展输入、输出口的管理任务，共M个接 ロ，分别为8路输入ロ，8路输出ロ，8路模拟信号采样ロ，每个接ロ对应ー个功能，在与其它模块联网的状态下，输入输出口的状态与充电模块、管理模块的几项功能可形成关联动作， 从而为模块化电站提供了功能更加丰富的外部接ロ。IO模块通讯为CAN总线通讯。图4是本实用新型具体实施方式
中输入输出模块电路结构框图。如图4所示，输入输出模块进一步包括微处理器、状态指示単元、两个4开关信号输入、两个4开关信号输出、两个4模拟信号采集单元和多路隔离电源单元，其中微处理器分別与状态指示単元、两个4开关信号输入、两个4开关信号输出和两个4模拟信号采集单元连接。微处理器是ARMCortex-M3内核芯片STM32F103RB T6。多路隔离电源采用变压器隔离，与管理模块供电电路相似。负载模块在模块化电站系统中主要负责负载管理工作，包括负载开关(定时开关、光控开关、光控延时开关)管理、蓄电池过放保护、负载过载保护、负载短路保护等功能。负载模块通讯为CAN总线通讯。图5是本实用新型具体实施方式
中负载模块电路结构框图。如图5所示，负载模块进一歩包括微处理単元、从负载开关控制接ロ、输出开关、状态指示LED、CAN通讯接ロ、模块温度采样调理、蓄电池电压采样调理、负载电流采样调理、蓄电池温度采样调理和多路隔离电源，其中微处理単元分別与从负载开关控制接ロ、输出开关、状态指示LED、CAN通讯接ロ、模块温度采样调理、蓄电池电压采样调理、负载电流采样调理和蓄电池温度采样调理连接。微处理单元是ARMCortex-M3内核芯片STM32F103C6T6，CAN通讯电路是TJA1050。 多路隔离电源采用变压器隔离，与管理模块供电电路相似。本实用新型具体实施方式
中的电站系统具有以下特点模块化设计，易安装，易维护，多祥化组合满足多种应用需求；エ业级模块化电气设计结构及防护等级，IP21 ；具有高可靠性、高抗干扰能力、高效率、高电磁兼容性；各模块具有独立的MCU微处理器，分别负责系统的实时测控和人机交互管理，确保了实现各种复杂控制的实时能力；基于专家控制系统的优化SOC的充放电控制及保护；充电采用提升充电、均衡充电、浮充电(PWM完全充电)三段充电控制模式；放电采用放电率斜率及温度补偿计算的优化控制，确保准确的放电深度，保证蓄电池的正常寿命；精确的远程数字温度传感器(士 0. 1°C )，保证蓄电池温度补偿精度；每个充电回路ー个独立的控制模块，1 8阵列的多路充电控制组合灵活方便；采用宽温240 X 1 单色图形点阵式液晶显示器及16键键盘人机界面，设计有简洁的菜单式显示操作界面，方便、易用；各个模块主电路、采样电路、主监控电路的工作电源均采用隔离电源供电，全面的电气隔离，使之具备了极高的抗干扰性和稳定性；采用高性能12位模数转换器，具有很高的采样分辨率和精度；功率驱动单元采用大电流、超低内阻功率MOSFET模块，极低的开关功率损耗，大的过载能力和抗电流浪涌能力；每个模块均具有自保护、报警功能，并具有故障的自诊断、提醒；可自动控制后备发电机(或市电)后备电源的工作状态，可远程操作后备发电机 (或市电)的开关等工作状态，随时检查发电机是否正常，保证供电的持续性、可靠性，并具有后备电源的故障监控报警、数据采样记录；采用FLASH存储芯片进行数据记录存储，最长可记录20160条运行记录，27232条事件记录；具有专用实时时钟，掉电不丢失；[0056]具有防极性反接、防倒灌、防雷TVS、过载、短路等完整的自保护；多个输入、输出扩展接口，用于外部设备的控制、采样、报警等；支持RS-232、RS485 通讯接口 ；内部各个模块间使用CAN总线互联通讯，保证模块间数据传递的高可靠性；多种参数可用户设置，配备有用户密码，确保用户数据安全。以上所述，仅为本实用新型较佳的具体实施方式
，但本实用新型的保护范围并不局限于此，任何熟悉该技术的人在本实用新型所揭露的技术范围内，可轻易想到的变化或替换，都应涵盖在本实用新型的保护范围之内。因此，本实用新型的保护范围应该以权利要求的保护范围为准。
权利要求1.一种电站系统，其特征在干，包括管理模块、输入输出模块、负载模块和充电模块，管理模块通过CAN总线分別与输入输出模块、负载模块和充电模块连接。
2.根据权利要求1所述的ー种电站系统，其特征在干，管理模块进一歩包括微处理单元、通讯接ロ単元、Flash存储单元、状态指示LED、IXD液晶显示单元、AD采样电路及接ロ 和按键，微处理単元分別与通讯接ロ単元、Flash存储单元、状态指示LED、IXD液晶显示单元、AD采样电路及接ロ和按键连接。
3.根据权利要求2所述的ー种电站系统，其特征在干，微处理单元是ARMCortex-M3 内核芯片STM32F103RB T6，通讯接ロ单元进ー步包括内部CAN通讯处理芯片TJA1050、 外部RS232通讯芯片MAX3232CUE和外部RS485通讯芯片SP;3485EN，FLASH存储单元是 AT45DB161B-SU 或者 SST25VF016B。
4.根据权利要求1所述的ー种电站系统，其特征在于，充电模块进ー步包括微处理单元、充电开关、状态指示LED、CAN通讯接ロ、模块温度采样调理、蓄电池电压采样调理、充电电流采样调理、光电池电压采样调理、蓄电池温度采样调理和多路隔离电源，其中，微处理単元分别与充电开关、状态指示LED、CAN通讯接ロ、模块温度采样调理、蓄电池电压采样调理、充电电流采样调理、光电池电压采样调理和蓄电池温度采样调理连接。
5.根据权利要求4所述的ー种电站系统，其特征在干，微处理单元是ARMCorteX-M3 内核芯片STM32F103C6 T6, CAN通讯接ロ是TJA1050/PCA82C250，模块温度采样调理、 蓄电池电压采样调理、充电电流采样调理和光电池电压采样调理组成的采样电路是 ADC121S625CIMM，蓄电池温度采样调理是DS18B20。
6.根据权利要求1所述的ー种电站系统，其特征在干，输入输出模块进一歩包括微处理器、状态指示単元、两个4开关信号输入、两个4开关信号输出、两个4模拟信号采集单元和多路隔离电源单元，其中微处理器分別与状态指示単元、两个4开关信号输入、两个4开关信号输出和两个4模拟信号采集单元连接。
7.根据权利要求6所述的ー种电站系统，其特征在干，微处理器是ARMCortex-M3内核芯片 STM32F103RB T6。
8.根据权利要求1所述的ー种电站系统，其特征在于，负载模块进ー步包括微处理单元、从负载开关控制接ロ、输出开关、状态指示LED、CAN通讯接ロ、模块温度采样调理、蓄电池电压采样调理、负载电流采样调理、蓄电池温度采样调理和多路隔离电源，其中微处理单元分別与从负载开关控制接ロ、输出开关、状态指示LED、CAN通讯接ロ、模块温度采样调理、蓄电池电压采样调理、负载电流采样调理和蓄电池温度采样调理连接。
9.根据权利要求8所述的ー种电站系统，其特征在干，微处理单元是ARMCorteX-M3内核芯片 STM32F103C6T6，CAN 通讯电路是 TJA1050。
专利摘要本实用新型公开了一种电站系统，包括管理模块、输入输出模块、负载模块和充电模块，管理模块通过CAN总线分别与输入输出模块、负载模块和充电模块连接。采用了本实用新型的技术方案，可用于通讯光伏电源、独立光伏电站，以及光伏-柴油/汽油发电机或市电互补的混合电源系统供电控制和管理，以最低的功率损耗、最高的供电质量和可靠性、最低的成本、最优的电磁兼容性、冗余性实现太阳能光伏混合电源控制。
文档编号H02J11/00GK202309210SQ20112041116
公开日2012年7月4日 申请日期2011年10月25日 优先权日2011年10月25日
发明者孙斌, 孙本新, 张永岐 申请人:北京汇能精电科技有限公司