基于嵌入式的太阳能电池测试系统的制作方法

文档序号:11594596阅读:512来源:国知局

本实用新型涉及光电测试设备技术领域,具体为一种基于嵌入式的太阳能电池测试系统。



背景技术:

在太阳能光伏发电应用中,太阳能电池无疑占据着举足轻重的地位。太阳能电池的开路电压、短路电流、最大功率、转换效率等基本性能参数对其行业发展具有深远影响。因此,针对太阳能电池产品研制和生产过程中的重要设备,太阳能电池测试系统的研究有着十分重要的意义。

太阳能电池测试是在一定的光强和温度下进行的,改变负载,多次测量出太阳能电池的端电压、回路电流,由采样数据得出太阳能电池的开路电压、短路电流、最大输出功率、转换效率等参数,同时也可以得到太阳能电池的伏安特性曲线和输出功率曲线,据此对太阳能电池进行分类和评判。

针对太阳能电池测试设备体积大、价格贵、测量精度低等缺点设计了一种基于嵌入式的太阳能电池测试系统。



技术实现要素:

本实用新型的目的是提供一种基于嵌入式的太阳能电池测试系统,用以解决现有太阳能电池测试设备测量体积大、价格贵、测量结果不精确的难题。

为了达到上述目的,本实用新型所采取的技术方案为:基于嵌入式的太阳能电池测试系统,其特征在于包括:主控芯片、上位机、太阳能电池板、调理电路、电子负载、电压电流采集电路、光照度采集电路、温度采集电路、液晶显示电路;特征在于:上位机、电压电流采集电路、光照度采集电路、温度采集电路、液晶显示电路直接跟主控芯片相连接;太阳能电池板与电子负载相连后再跟主控芯片相连接;调理电路分别与太阳能电池板、电压电流采集电路相连。

所述的基于嵌入式的太阳能电池测试系统,其特征在于:主控芯片型号为STM32F105,主要功能是实时测量环境的温度、光照度、电压电流信号,并对所获取的信息进行计算、处理分析,把处理的结果发送给液晶显示电路和上位机;还具有A/D转换、D/A转换的功能。

所述的基于嵌入式的太阳能电池测试系统,其特征在于:在光照太阳能电池板时,启动本系统,使主控芯片开始工作,首先让主控芯片内D/A转换模块以一定的规律连续输出电压,来控制电子负载,让电子负载工作在可变电阻区这样在太阳能电池调理电路中,取样电阻的电压和电流也会随之而发生相应的变化,再利用主控芯片中的ADC1和ADC2来分别采集该调理电路中太阳能电池的电压和电流信号。

所述的基于嵌入式的太阳能电池测试系统,其特征在于:环境温度及光照度对测量结果有很大影响,采用型号为DS18B20温度传感器及型号为KITOZER100P光照度传感器,运用补偿算法将采集到的数据进行补偿和修正,然后通过主控芯片把数据传给上位机,在MATLAB中运用拟合算法将该数据拟合成曲线,即得到I-V曲线,或者直接输出到液晶显示电路中进行显示。

所述的基于嵌入式的太阳能电池测试系统,其特征在于:电子负载是整个电路设计的关键部分,它是一个可控的可变电阻器,可采用主控芯片通过控制D/A转换器输出电压进而调节VMOS管漏源电阻从零欧姆到几兆欧姆变化,进而实现负载的自动可调。在调节过程中,对太阳能电池输出电压和电流分别采样,即可得到太阳能电池伏安特性曲线。此外,由于本设计有负载的程控操作需求,选用了IRF540器件作为电子负载的核心元件。

本实用新型的优点:由于采用嵌入式技术作为本系统设计的核心,并且选用高性能的STM32F105作为主控芯片,使得本实用新型具有体积小、操作方便、实用性强、测量精度高的优点。

附图说明

图1为本实用新型的结构框图。

图2为本实用新型的软件结构流程图。

图3为本实用新型的电子负载及补偿电路图。

具体实施方式

结构框图如图1所示,基于嵌入式的太阳能电池测试系统,其特征在于包括:主控芯片、上位机、太阳能电池板、调理电路、电子负载、电压电流采集电路、光照度采集电路、温度采集电路、液晶显示电路;特征在于:上位机、电压电流采集电路、光照度采集电路、温度采集电路、液晶显示电路直接跟主控芯片相连接;太阳能电池板与电子负载相连后再跟主控芯片相连接;调理电路分别与太阳能电池板、电压电流采集电路相连。

具体实施流程:在光照太阳能电池板时,启动本系统,使主控芯片开始工作,首先让主控芯片内D/A转换模块以一定的规律连续输出电压,来控制电子负载,让电子负载工作在可变电阻区,这样在太阳能电池调理电路中,取样电阻的电压和电流也会随之而发生相应的变化,再利用主控芯片中的ADC1和ADC2来分别采集该调理电路中太阳能电池的电压和电流信号;采用型号为DS18B20温度传感器及型号为KITOZER100P光照度传感器分别采集环境温度信号和光照度信号,运用补偿算法将采集到的数据进行补偿和修正;最后把所有采集到的信号通过主控芯片把数据传给上位机,在MATLAB中运用拟合算法将该数据拟合成曲线,即得到I-V曲线,或者直接输出到液晶显示电路中进行显示。

软件结构流程图如图2所示,首先对STM32及外围电路进行初始化,其中包括对STM32的GPIO口、定时器模块、DMA模块、DAC模块、ADC模块以及液晶显示电路的初始化等;其次,系统初始化完成之后,STM32控制DAC工作输出制定的连续电压,控制电子负载的工作,进而测量到电压电流信号;同时,温度传感器及光照度传感器分别采集环境温度信号和光照度信号;进一步判断采集的数据是否合格,如果数据不合格返回继续采集数据,如果数据合格,则ADC选择的通道开始进行A/D转换,而转换的结果经数字滤波后在STM32控制下进行标准化计算和太阳电池参数的计算;最终得到太阳电池各参数值和曲线,再输出到液晶显示电路中。

电子负载及补偿电路图如图3所示,电子负载是整个电路设计的关键部分,它是一个可控的可变电阻器,可采用主控芯片通过控制D/A转换器输出电压进而调节VMOS管漏源电阻从零欧姆到几兆欧姆变化,进而实现负载的自动可调。在调节过程中,对太阳能电池输出电压和电流分别采样,即可得到太阳能电池伏安特性曲线。此外,由于本设计有负载的程控操作需求,选用了IRF540器件作为电子负载的核心元件。

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