智能光伏电站模拟仪的汇流箱电路的制作方法

本实用新型属于智能化控制技术领域，本实用新型提供一种智能光伏电站模拟仪的汇流箱电路。

背景技术：

随着光伏发电系统研究的日益精进，大型光伏电站日益增多。如何将大型光伏电站无法用于实验研究是迫切需要解决的问题。虽然当下电力系统与光伏发电技术比较普遍，但是如何将光伏发电与市电转换，如何将光伏发电与市电转换的模拟系统进行实现。现有社会缺少这样的技术。

技术实现要素：

本实用新型的目的是针对现有技术的不足，提供一种智能光伏电站模拟仪的汇流箱电路。

本实用新型解决其技术问题所采用的技术方案如下：

智能光伏电站模拟仪的汇流箱电路，包括控制电路、供电电路、接口电路、通信电路和外围电路；

控制电路包括控制芯片UX、晶振Y1、晶振起振电容C4和C51；控制芯片UX的第5引脚同时与晶振Y1的一端、晶振起振电容C4的一端相连接；控制芯片UX的第6引脚同时与晶振Y1的另一端、晶振起振电容C51 的一端相连接；晶振起振电容C4和C51的另一端均接地。

控制芯片UX的第9、24、36、48引脚均外接电源VCC；控制芯片UX 的第8、23、35、47引脚均接地；

所述的控制芯片UX的型号为STM32F103C8T6。

供电电路包括3.3V降压芯片U3、5V降压芯片U4，输入滤波电容C41、 C63、C161和C171，输出滤波电容C2、C7和C8，滤波电容C20和C21，输出储能电感L1和L2，肖特基二极管D9和防逆流二极管D1。

3.3V降压芯片U3的输入端第3引脚同时与输入滤波电容C41和C63 的一端相连接后同时外接5V电压；3.3V降压芯片U3的输出端第2引脚同时与输出滤波电容C2、C7和C8的一端相连接后同时外接电源VCC；输入滤波电容C41和C63的另一端与输出滤波电容C2、C7和C8的另一端相连接；3.3V降压芯片U3的接地端第1引脚接地；

5V降压芯片U4的输入端第1引脚同时与输入滤波电容C161和C171 的正极、防逆流二极管D1的负极相连接；防逆流二极管D1的正极与供电接口PB的一个接口相连接，同时外接BAT(12V供电电压)；5V降压芯片 U4的输出端第2引脚同时肖特基二极管D9的负极、输出储能电感L1的一端相连接，输出储能电感L1的另一端同时与滤波电容C20的正极、输出储能电感L2的一端相连接，输出储能电感L2的另一端同时与滤波电容C20 的正极、5V降压芯片U4的第4引脚相连接，并且同时外接5V电压；输入滤波电容C161和C171的负极、5V降压芯片U4的第3和5引脚、肖特基二极管D9的正极、滤波电容C20和C21的负极均接地；

所述的3.3V降压芯片U3的型号为AMS1117；5V降压芯片U4的型号为LM2596。

接口电路包括采集板连接接口P1～P8、阵列板接口PARRAY、MOS管 Q、上拉电阻R20和R220和控制阵列板信号接口PR。

采集板连接接口P1的第2和4引脚分别与阵列板接口PARRAY的第2 和4引脚分相连接；采集板连接接口P1的第6引脚外接5V电压；采集板连接接口P1的第8引脚接地；采集板连接接口P1的第10和12引脚分别与 MOS管Q的漏极、上拉电阻R20的一端相连接；采集板连接接口P1的其他引脚悬空。

采集板连接接口P2的第2和4引脚分别与阵列板接口PARRAY的第6 和8引脚分相连接；采集板连接接口P2的第6引脚外接5V电压；采集板连接接口P2的第8引脚接地；采集板连接接口P2的第10和12引脚分别与 MOS管Q的漏极、上拉电阻R20的一端相连接；采集板连接接口P1的其他引脚悬空。

采集板连接接口P3的第2和4引脚分别与阵列板接口PARRAY的第 10和12引脚分相连接；采集板连接接口P3的第6引脚外接5V电压；采集板连接接口P3的第8引脚接地；采集板连接接口P3的第10和12引脚分别与MOS管Q的漏极、上拉电阻R20的一端相连接；采集板连接接口P1的其他引脚悬空。

采集板连接接口P4的第2和4引脚分别与阵列板接口PARRAY的第 14和16引脚分相连接；采集板连接接口P4的第6引脚外接5V电压；采集板连接接口P4的第8引脚接地；采集板连接接口P4的第10和12引脚分别与MOS管Q的漏极、上拉电阻R20的一端相连接；采集板连接接口P1的其他引脚悬空。

采集板连接接口P5的第2和4引脚分别与阵列板接口PARRAY的第 18和20引脚分相连接；采集板连接接口P5的第6引脚外接5V电压；采集板连接接口P5的第8引脚接地；采集板连接接口P5的第10和12引脚分别与MOS管Q的漏极、上拉电阻R20的一端相连接；采集板连接接口P1的其他引脚悬空。

采集板连接接口P6的第2和4引脚分别与阵列板接口PARRAY的第 22和24引脚分相连接；采集板连接接口P6的第6引脚外接5V电压；采集板连接接口P6的第8引脚接地；采集板连接接口P6的第10和12引脚分别与MOS管Q的漏极、上拉电阻R20的一端相连接；采集板连接接口P1的其他引脚悬空。

采集板连接接口P7的第2和4引脚分别与阵列板接口PARRAY的第 26和28引脚分相连接；采集板连接接口P7的第6引脚外接5V电压；采集板连接接口P7的第8引脚接地；采集板连接接口P7的第10和12引脚分别与MOS管Q的漏极、上拉电阻R20的一端相连接；采集板连接接口P1的其他引脚悬空。

采集板连接接口P8的第2和4引脚分别与阵列板接口PARRAY的第 30和32引脚分相连接；采集板连接接口P8的第6引脚外接5V电压；采集板连接接口P8的第8引脚接地；采集板连接接口P8的第10和12引脚分别与MOS管Q的漏极、上拉电阻R20的一端相连接；采集板连接接口P1的其他引脚悬空。

MOS管Q的栅极与上拉电阻R220的一端相连接，同时控制芯片UX 的第21引脚相连接；MOS管Q的源极与上拉电阻R220的另一端相连接，同时外接电源VCC；上拉电阻R20的一端与控制芯片UX的第22引脚相连接，上拉电阻R20的另一端外接电源VCC；

控制阵列板信号接口PR的第1和2引脚外接5V电压，控制阵列板信号接口PR的第4和6引脚接地；控制阵列板信号接口PR的第3、5、7、8、9和10引脚分别与控制芯片UX的第14、15、16、17、18和19引脚相连接。

所述的采集板连接接口P1～P8的型号为Header 6X2，阵列板接口 PARRAY的型号为Header 16X2，控制阵列板信号接口PR的型号为Header 5X2；

通信电路包括RS485通信芯片UR、隔离电容C71～C74、RS485通信接口P485和保护电阻R66。

RS485通信芯片UR的第1、3、9、10引脚接地；RS485通信芯片UR 的第2、8引脚外接电源VCC；RS485通信芯片UR的第4引脚与控制芯片 UX第13引脚相连接；RS485通信芯片UR的第5和6引脚与控制芯片UX 第11引脚相连接；RS485通信芯片UR的第7引脚与控制芯片UX第12引脚相连接；RS485通信芯片UR的第18引脚与RS485通信芯片UR的第13 引脚相连接；RS485通信芯片UR的第17引脚与RS485通信芯片UR的第 15引脚相连接；

隔离电容C71和C72的一端同时外接电源VCC，另一端接地；隔离电容C73和C74的一端同时与RS485通信芯片UR的第19引脚相连接；隔离电容C73和C74的另一端同时与RS485通信芯片UR的第20引脚相连接；保护电阻R66的两端分别与RS485通信接口P485的两个接口相连接；且 RS485通信接口P485的两个接口分别与RS485通信芯片UR的第17和18 引脚相连接。

外围电路包括限流电阻R4、R5、R7和R8，隔离电容C5、C13、C14、 C15、C17和C18，复位按键开关B1，下拉电阻R22和R23，调试接口PD，发光二极管LD1、LD2和程序下载接口H12。

限流电阻R7和R8的一端外接电源VCC，另一端分别与发光二极管LD2 和LD1的正极相连接；发光二极管LD2和LD1的负极分别与控制芯片UX 第4和3引脚相连接；隔离电容C5的一端接地，另一端同时与限流电阻R4 的一端、限流电阻R5的一端相连接后，同时与控制芯片UX第7引脚相连接；限流电阻R5的另一端外接电源VCC；限流电阻R4的另一端与复位按键开关B1的一端相连接，复位按键开关B1的另一端接地；调试接口PD的两个端口分别与控制芯片UX第30和31引脚相连接；下拉电阻R22和R23 的一端接地，另一端分别与控制芯片UX第44和20引脚相连接；隔离电容 C13、C14、C15、C17和C18的一端均外接电源VCC，另一端均接地；程序下载接口H12的第1引脚接地，第4引脚外接电源VCC；程序下载接口 H12的第2和3引脚分别与控制芯片UX第37和34引脚相连接。

本实用新型有益效果如下：

本实用新型可以用于光伏发电系统与阵列板，采集板的通信，使得主控板可以控制采集板及阵列板。

本实用新型可以实现8块太阳能电池板的电压以及电流汇总输出。

附图说明

图1为本实用新型控制电路图。

图2为本实用新型供电电路图。

图3为本实用新型接口电路图。

图4为本实用新型通信电路图。

图5为本实用新型外围电路图。

具体实施方式

下面结合附图和实施例对本实用新型作进一步说明。

如图1-5所示，一种智能光伏电站模拟仪的汇流箱电路，包括控制电路、供电电路、接口电路、通信电路和外围电路；

如图1所示，控制电路包括控制芯片UX、晶振Y1、晶振起振电容C4 和C51；控制芯片UX的第5引脚同时与晶振Y1的一端、晶振起振电容C4 的一端相连接；控制芯片UX的第6引脚同时与晶振Y1的另一端、晶振起振电容C51的一端相连接；晶振起振电容C4和C51的另一端均接地。

控制芯片UX的第9、24、36、48引脚均外接电源VCC；控制芯片UX 的第8、23、35、47引脚均接地；

所述的控制芯片UX的型号为STM32F103C8T6。

如图2所示，供电电路包括3.3V降压芯片U3、5V降压芯片U4，输入滤波电容C41、C63、C161和C171，输出滤波电容C2、C7和C8，滤波电容C20和C21，输出储能电感L1和L2，肖特基二极管D9和防逆流二极管 D1。

3.3V降压芯片U3的输入端第3引脚同时与输入滤波电容C41和C63 的一端相连接后同时外接5V电压；3.3V降压芯片U3的输出端第2引脚同时与输出滤波电容C2、C7和C8的一端相连接后同时外接电源VCC；输入滤波电容C41和C63的另一端与输出滤波电容C2、C7和C8的另一端相连接；3.3V降压芯片U3的接地端第1引脚接地；

5V降压芯片U4的输入端第1引脚同时与输入滤波电容C161和C171 的正极、防逆流二极管D1的负极相连接；防逆流二极管D1的正极与供电接口PB的一个接口相连接，同时外接BAT(12V供电电压)；5V降压芯片 U4的输出端第2引脚同时肖特基二极管D9的负极、输出储能电感L1的一端相连接，输出储能电感L1的另一端同时与滤波电容C20的正极、输出储能电感L2的一端相连接，输出储能电感L2的另一端同时与滤波电容C20 的正极、5V降压芯片U4的第4引脚相连接，并且同时外接5V电压；输入滤波电容C161和C171的负极、5V降压芯片U4的第3和5引脚、肖特基二极管D9的正极、滤波电容C20和C21的负极均接地；

所述的3.3V降压芯片U3的型号为AMS1117；5V降压芯片U4的型号为LM2596。

如图3所示，接口电路包括采集板连接接口P1～P8、阵列板接口PARRAY、 MOS管Q、上拉电阻R20和R220和控制阵列板信号接口PR。

采集板连接接口P1的第2和4引脚分别与阵列板接口PARRAY的第2 和4引脚分相连接；采集板连接接口P1的第6引脚外接5V电压；采集板连接接口P1的第8引脚接地；采集板连接接口P1的第10和12引脚分别与 MOS管Q的漏极、上拉电阻R20的一端相连接；采集板连接接口P1的其他引脚悬空。

采集板连接接口P2的第2和4引脚分别与阵列板接口PARRAY的第6 和8引脚分相连接；采集板连接接口P2的第6引脚外接5V电压；采集板连接接口P2的第8引脚接地；采集板连接接口P2的第10和12引脚分别与 MOS管Q的漏极、上拉电阻R20的一端相连接；采集板连接接口P1的其他引脚悬空。

采集板连接接口P3的第2和4引脚分别与阵列板接口PARRAY的第 10和12引脚分相连接；采集板连接接口P3的第6引脚外接5V电压；采集板连接接口P3的第8引脚接地；采集板连接接口P3的第10和12引脚分别与MOS管Q的漏极、上拉电阻R20的一端相连接；采集板连接接口P1的其他引脚悬空。

采集板连接接口P4的第2和4引脚分别与阵列板接口PARRAY的第 14和16引脚分相连接；采集板连接接口P4的第6引脚外接5V电压；采集板连接接口P4的第8引脚接地；采集板连接接口P4的第10和12引脚分别与MOS管Q的漏极、上拉电阻R20的一端相连接；采集板连接接口P1的其他引脚悬空。

采集板连接接口P5的第2和4引脚分别与阵列板接口PARRAY的第 18和20引脚分相连接；采集板连接接口P5的第6引脚外接5V电压；采集板连接接口P5的第8引脚接地；采集板连接接口P5的第10和12引脚分别与MOS管Q的漏极、上拉电阻R20的一端相连接；采集板连接接口P1的其他引脚悬空。

采集板连接接口P6的第2和4引脚分别与阵列板接口PARRAY的第 22和24引脚分相连接；采集板连接接口P6的第6引脚外接5V电压；采集板连接接口P6的第8引脚接地；采集板连接接口P6的第10和12引脚分别与MOS管Q的漏极、上拉电阻R20的一端相连接；采集板连接接口P1的其他引脚悬空。

采集板连接接口P7的第2和4引脚分别与阵列板接口PARRAY的第 26和28引脚分相连接；采集板连接接口P7的第6引脚外接5V电压；采集板连接接口P7的第8引脚接地；采集板连接接口P7的第10和12引脚分别与MOS管Q的漏极、上拉电阻R20的一端相连接；采集板连接接口P1的其他引脚悬空。

采集板连接接口P8的第2和4引脚分别与阵列板接口PARRAY的第 30和32引脚分相连接；采集板连接接口P8的第6引脚外接5V电压；采集板连接接口P8的第8引脚接地；采集板连接接口P8的第10和12引脚分别与MOS管Q的漏极、上拉电阻R20的一端相连接；采集板连接接口P1的其他引脚悬空。

MOS管Q的栅极与上拉电阻R220的一端相连接，同时控制芯片UX 的第21引脚相连接；MOS管Q的源极与上拉电阻R220的另一端相连接，同时外接电源VCC；上拉电阻R20的一端与控制芯片UX的第22引脚相连接，上拉电阻R20的另一端外接电源VCC；

控制阵列板信号接口PR的第1和2引脚外接5V电压，控制阵列板信号接口PR的第4和6引脚接地；控制阵列板信号接口PR的第3、5、7、8、 9和10引脚分别与控制芯片UX的第14、15、16、17、18和19引脚相连接。

所述的采集板连接接口P1～P8的型号为Header 6X2，阵列板接口 PARRAY的型号为Header 16X2，控制阵列板信号接口PR的型号为Header 5X2；

如图4所示，通信电路包括RS485通信芯片UR、隔离电容C71～C74、 RS485通信接口P485和保护电阻R66。

RS485通信芯片UR的第1、3、9、10引脚接地；RS485通信芯片UR 的第2、8引脚外接电源VCC；RS485通信芯片UR的第4引脚与控制芯片 UX第13引脚相连接；RS485通信芯片UR的第5和6引脚与控制芯片UX 第11引脚相连接；RS485通信芯片UR的第7引脚与控制芯片UX第12引脚相连接；RS485通信芯片UR的第18引脚与RS485通信芯片UR的第13 引脚相连接；RS485通信芯片UR的第17引脚与RS485通信芯片UR的第 15引脚相连接；

隔离电容C71和C72的一端同时外接电源VCC，另一端接地；隔离电容C73和C74的一端同时与RS485通信芯片UR的第19引脚相连接；隔离电容C73和C74的另一端同时与RS485通信芯片UR的第20引脚相连接；保护电阻R66的两端分别与RS485通信接口P485的两个接口相连接；且 RS485通信接口P485的两个接口分别与RS485通信芯片UR的第17和18 引脚相连接。

如图5所示，外围电路包括限流电阻R4、R5、R7和R8，隔离电容C5、 C13、C14、C15、C17和C18，复位按键开关B1，下拉电阻R22和R23，调试接口PD，发光二极管LD1、LD2和程序下载接口H12。

限流电阻R7和R8的一端外接电源VCC，另一端分别与发光二极管LD2 和LD1的正极相连接；发光二极管LD2和LD1的负极分别与控制芯片UX 第4和3引脚相连接；隔离电容C5的一端接地，另一端同时与限流电阻R4 的一端、限流电阻R5的一端相连接后，同时与控制芯片UX第7引脚相连接；限流电阻R5的另一端外接电源VCC；限流电阻R4的另一端与复位按键开关B1的一端相连接，复位按键开关B1的另一端接地；调试接口PD的两个端口分别与控制芯片UX第30和31引脚相连接；下拉电阻R22和R23 的一端接地，另一端分别与控制芯片UX第44和20引脚相连接；隔离电容 C13、C14、C15、C17和C18的一端均外接电源VCC，另一端均接地；程序下载接口H12的第1引脚接地，第4引脚外接电源VCC；程序下载接口 H12的第2和3引脚分别与控制芯片UX第37和34引脚相连接。

本实用新型工作过程如下：

如图4所示，当串口通信芯片ADM2587接收到主控板发送来的差分信号后，将对信号进行解析，解析为TTL信号，并通过RX2,TX2送向控制芯片；

如图1所示，当控制芯片接收到ADM2587芯片发来的数据时，控制芯片内部程序会对数据进行解析，执行相应操作；

如图3所示，当控制芯片解析接收到的数据后将通过接口电路对采集板以及阵列板进行控制，由于采集板上进行了串口通信隔离，为保证采集板与汇流板的正常通信，在接口电路部分也进行了信号的反转；

如图5所示，当控制芯片正常工作时，其内部程序将控制LD1、LD2分别以600毫秒，100毫秒的间隔闪烁，用于指示控制芯片处于正常工作的状态之中。

实施例1：

如图4所示，当主控板发来控制数据为使8块采集板导通，阵列板8并输出时，先经过ADM2587将信号进行转换，再发送到控制芯片，控制芯片对接收到的控制信息进行解析后，得到8块采集板的状态为正常导通，阵列板状态为8并。接着，控制芯片将采集板和阵列板的控制信号通过接口电路发送给8块采集板与阵列板，阵列板在接收到控制信号后执行相应动作，采集板在接收到控制信息后先进行相应操作，之后再将采集到的太阳能电压，电流数据也通过接口电路发送给汇流板。汇流板在接收到采集板通过接口电路发送来的太阳能电压，电流数据后，再将这些数据通过通信电路发送给主控板，至此完成一次控制-通信过程。