一种具有远程关断功能的光伏组件监控系统的制作方法

本实用新型涉及光伏发电监控组件领域，具体涉及一种具有远程关断功能的光伏组件监控系统。

背景技术：

光伏发电是利用半导体界面的光生伏特效应而将光能直接转变为电能的一种技术。主要由太阳电池板（组件）、控制器和逆变器三大部分组成，主要部件由电子元器件构成。太阳能电池经过串联后进行封装保护可形成大面积的太阳电池组件，再配合上功率控制器等部件就形成了光伏发电装置。

目前，公开号为CN104124915A的中国专利公开了一种太阳能微逆变光伏组件监控系统，它包括光伏组件、实时监测模块、智能显示终端和监控中心，所述实时监测模块用于实时采集光伏组件的工作参数进行实时采集和监测，并将该监测数据发送至监控中心，数据中心对该工作参数进行存储，并发送至智能显示终端显示。

这种太阳能微逆变光伏组件监控系统虽然电路设计合理、接线方便且投入及使用成本低，使用操作简便且智能化程度高，但是由于其使用的接线盒一般仅具有防止热斑效应产生的功能，并不能准确获知组串中哪一片组件因为热斑效应或者其他因素导致单组件电压降低。

如果在大规模电站中，运维人员需要处理发电效率低的光伏发电组件，需要花较多的时间去寻找故障点，费时费力。并且一般分布式电站的光伏组件一般都是安装在屋顶等高处，运维人员在寻找故障点的过程中，也会带来人身安全的风险。而如果发生短路等故障，如果处理不及时，还很可能发生火灾等不可逆损失。

技术实现要素：

本实用新型的目的是提供一种具有远程关断功能的光伏组件监控系统，其具有能够远程关断、恢复单组件在组串中的电气连接状态，降低人工维修的风险和损失的优点。

本实用新型的上述技术目的是通过以下技术方案得以实现的：

一种具有远程关断功能的光伏组件监控系统，其特征在于：包括

电源转换模块，用于实现电压的转换并且为监控系统供电；

计量模块，用于采集单组光伏组件的电压和组串电流数据；

关断控制模块，包括N-MOSFET管和肖特基二极管，用于控制光伏组件系统的通断；

无线射频模块，用于接收和发送射频信号，以远程控制关断控制电路；

计量模块包括电压电流采样电路以及盒体温度采样电路，肖特基二极管的反向电压为100V，并通过一个IO控制N-MOSFET管的通断。

通过采用上述技术方案，计量模块可以对单组光伏组件进行监控，准确获取单组光伏组件的电气参数数据，并通过无线射频模块将电压、组串电流等数据远程展示给用户。同时，基于远程云平台的大数据分析和关断控制模块，可以实现远程的自动或手动一键关断或恢复。

如此用户可以对光伏组件进行远程操控，减少操作人员寻找故障点所耗费的时间，也能够降低故障点寻找过程中带来人身安全的风险，还能够及时对光伏组件进行控制，避免发生火灾等危险。

进一步设置：所述电源转换模块包括DCDC降压芯片，并连接至单组光伏组件的开路上。

通过采用上述技术方案，电源转换电路采用最高可达95V输入电压的DCDC芯片，能够将光伏组件产生的电压转化为监控系统所需的电压值，并从单组件开路两端取电，为监控系统供电，从而提供整体的电源输入。

进一步设置：所述电压电流采样电路包括RN8209D单相计量芯片。

通过采用上述技术方案，RN8209D单相计量芯片能够精准采集单组光伏组件的电压，和组串电流数据，校准后的精度可达1%，校准前的精度可达7%。

进一步设置：所述无线射频模块包括作为无线射频收发前端的SX1278芯片，并通过LoRA协议实现远距离通讯。

通过采用上述技术方案，SX1278芯片一般用于超长距离的扩频通信，其抗干扰性强，能够最大限度上降低电流损耗，从而提高整体使用性能。LoRa 是LPWAN通信技术中的一种，是一种基于扩频技术的超远距离无线传输方案，其具有远距离、低功耗、多节点、低成本的特性，能够进一步降低监控系统整体的能量损耗。

进一步设置：所述盒体温度采样电路包括用于模拟采样并将采样数据转化为温度的微控制单元和热敏电阻。

通过采用上述技术方案，

进一步设置：所述电压电流采样电路校准后的误差为±1%，盒体温度采样电路的测量误差为±2℃。

综上所述，本实用新型具有以下有益效果：

可以实现对光伏组件远程的自动或手动一键关断或恢复，能够对光伏组件进行电压、电流和功率检测，其实际应用场景通讯距离大于1km，空旷通讯距离大于1.5km，还能对光伏组件内部进行温度检测，降低故障点寻找过程中带来人身安全的风险，并且避免发生火灾等危险。

附图说明

下面结合附图对本实用新型进一步说明。

图1是实施例1的原理框图；

图2是实施例1的实施框图；

图3是实施例1中电源转换模块的电路图；

图4是实施例1中无线射频模块的电路图；

图5是实施例1中关断模块的电路图；

图6是实施例1中电压和电流采样电路图；

图7是实施例1中盒体温度电路图。

具体实施方式

下面结合附图对本实用新型的具体实施方式做进一步说明。

本实用新型所采用的技术方案是：

一种具有远程关断功能的光伏组件监控系统，如图1所示，包括用于采集光伏组件的电压和组串电流数据的计量模块，还包括关断控制模块，采集到的电压和电流数据与预设值比对，关断控制模块就能够控制光伏组件系统中单组件的通断。

关断控制模块外还设有电源转换模块和无线射频模块，如图3所示，电源转换电路采用最高可达95V输入电压的DCDC芯片，能够将光伏组件产生的电压转化为监控系统所需的电压值，并从单组件开路两端取电，为监控系统供电，从而提供系统的电源输入。

该芯片可输入直流范围大，输出的电压范围也比较大。驱动能力可以到700mA。并且其外围电路和LM5009A基本兼容，可以支持6～95V的直流输入，另外还有LM5008等可替代料直换。系统弱点环境中需要2组电源。

如图4所示，无线射频模块包括作为无线射频收发前端的SX1278芯片，并通过LoRA协议实现远距离通讯，LoRA具有更大的距离优势，并且还有LoRA WAN等可扩展性，因此作为无线通讯的载体更为合适。

根据系统要求，需要电路的电压电流检测及关断功能。所以，如图5所示，系统拟采用RN8209D单相计量芯片实现95V转5V DC电源转换，并通过一个LDO将5V转换为3.3V，为LoRA和MCU系统及控制电路供电。

关断控制模块采用1个N-MOSFET和1个反向电压达100V的肖特基二极管构建成开关电路，并通过一个IO控制N-MOSFET的通断。

计量模块包括电压和电流采样电路，如图6所示，其选择RN8209D单相计量芯片，计量精度在校准后可以达到1%。计量模块还包括盒体温度电路，如图7所示，其采用热敏电阻，通过MCU的AN0对热敏电阻受温度变化后的值进行模拟采样，并转化为温度值，其测量误差在±2℃以内。

以上是本实用新型的较佳实施例而已，并非对本实用新型作任何形式上的限制，凡是依据本实用新型的技术实质对以上实施例所做的任何简单修改、等同变化与修饰，均属于实用新型技术方案的范围内。