一种用于太阳能电站的实时智能监测系统的制作方法
【技术领域】
[0001]本发明涉及一种用于太阳能电站的实时智能监测系统。
【背景技术】
[0002]随着科技不断发展，对能源需求增大，能源枯竭日益凸显，新能源成为全球研究热点。光伏发电凭借无环境污染，取之不尽用之不竭，成为最受欢迎的绿色能源。
[0003]太阳能电站的发电量，受很多因素影响。材料老化、阴影遮挡、盐雾腐蚀、灰尘遮盖、积雪重压都影响电站发电量。光伏组件的光电转换效率会出现不同程度的衰减，从而造成光伏发电系统发电量的降低，严重时会损坏整个太阳能发电系统。因此，要保证太阳能发电系统长期的高效、安全运行，需要实现对光伏组件的环境因素、IV特性、效率衰减等问题的快速发现和诊断。
[0004]目前，对太阳能电池组件的测试，主要是在出厂之前进行IV测试。而对于电站中的太阳能电池组件，则很少进行IV测试，或者仅仅通过手持式测试仪，不定期的进行IV测试，如专利号为201310009745.X的便携式太阳能电池测量仪，用手持式仪器进行IV曲线测试时，需要将整串组件断开，再逐一进行测试，并且需要人工对组件进行断路和连接，无法实现智能测试。又如专利号为201210486764.7的测试平台，仅仅能够对太阳能电池片进行检测。因此传统的太阳能电站检测系统存在适用范围狭窄以及使用不方便的问题。
【发明内容】
[0005]本发明所要解决的，就是针对上述传统太阳能电站检测系统存在的问题，提出一种用于太阳能电站的实时智能监测系统。
[0006]为实现上述目的，本发明采用如下技术方案:
[0007]—种用于太阳能电站的实时智能监测系统，如图1所示，包括上位机、数据处理模块、数模转换模块、大功率电流调节模块、开关模块、信号调节模块、模数转换模块和环境监测模块；所述上位机与数据处理模块连接；所述数据处理模块分别与数模转换模块、模数转换模块、开关模块和环境监测模块连接；所述数模转换模块与大功率电流调节模块连接；所述开关模块分别与大功率电流调节模块和信号调节模块连接；所述信号调节模块与数模转换模块连接；其中，
[0008]所述开关模块用于接收数据处理模块的控制信号，并根据控制信号将被测太阳能电池组件与大功率电流调节模块和信号调节模块连通；
[0009]所述大功率电流调节模块用于接收数据处理模块通过模数转换模块发送的控制信号，向被太阳能电池施加由小到大的电流；
[0010]所述信号调节模块用于接收太阳能电池的电压信号，并将其转换为设定的电压范围后通过模数转换模块后发送到数据处理模块；
[0011]所述数据处理模块用于接收上位机的控制指令，并向开关模块和大功率电流调节模块发送控制指令，同时接收信号调节模块发送的太阳能电池电压信号以及接收环境监测模块发送的信号，将接收到信号处理后发送到上位机；
[0012]所述上位机用于向数据处理模块发送控制信号，接收、存储和显示数据处理模块发送的信号。
[0013]进一步的，所述数据处理模块为单片机。
[0014]进一步的，如图2所示，所述大功率电流调节模块由第一运算放大器、第二运算放大器、第一电阻R1、第二电阻R2、第三电阻R3、第四电阻R4、第五电阻R5、第六电阻R6、第七电阻R7、三级管Ql和二极管Dl构成；其中，第一运算放大器的正向输入端接数模转换模块的输出端，其反向输入端通过第二电阻R2后接地，其输出端接第二运算放大器的正向输入端；第一运算放大器的输出端与第二运输放大器正向输入端的连接点通过第一电阻Rl后接第一运算放大器的反相输入端，该连接点还通过第五电阻R5后接第七电阻R7与三极管Ql集电极的连接点；第二运输放大器的反相输入端通过第四电阻R4后接地，其输出端接通过第三电阻R3后接三极管Ql的基极；三极管Ql的集电极通过第七电阻R7后接开关模块的一端，其发射极通过第六电阻R6后接开关模块的另一端；二极管Dl的正极接三极管Ql与第六电阻R6的连接点，其负极接三极管集电极与第七电阻R7的连接点。
[0015]更进一步的，如图3所示，所述信号调节模块由第三运算放大器、第四运算放大器、第八电阻R8、第九电阻R9、第十电阻R10、第^^一电阻R11、第十二电阻R12、第十三电阻R13、第十四电阻R14、第十五电阻R15构成；其中，第八电阻R8的一端接第七电阻R7与开关模块一端的连接点，第八电阻R8的另一端通过第十电阻RlO后接第三运算放大器的正向输入端；第九电阻R9的一端接第六电阻R6与开关模块另一端的连接点，第九电阻R9的另一端接第八电阻R8与第十电阻RlO的连接点；第三运算放大器的反向输入端通过第十一电阻Rll后接其输出端，其输出端接模数转换模块的一个输入端；第十四电阻R14的一端接第六电阻R6与三极管Ql发射极的连接点，其另一端接第四运算放大器的正向输入端；第十三电阻R13的一端接第六电阻R6与开关模块另一端的连接点，其另一端接第十四电阻R14的一端；第四运算放大器的反向输入端接其输出端，其输出端接模数转换模块的另一个输入端。
[0016]本发明的有益效果为，具有结构简单，操作方便的优点，能够实时对太阳能电站的任一电池组件进行IV特性测试。
【附图说明】
[0017]图1为本发明的太阳能电站的实时智能监测系统逻辑结构框图；
[0018]图2为本发明的大功率电流调节模块电路结构示意图；
[0019]图3为本发明的信号调节模块电路结构示意图；
[0020]图4为本发明监测4个电池组件时开关模块的电路结构示意图；
[0021]图5为本发明的太阳能电站的实时智能监测系统实时监测太阳能电池组件的工作流程示意图。
【具体实施方式】
[0022]下面结合附图，详细描述本发明的技术方案:
[0023]如图1所示，本发明所述太阳能电站电池组件实时监测系统，其包括:上位机，数据处理模块，数模转换模块，大功率电流调节模块，信号调节模块，模数转换模块，开关模块，被测电池组件，环境检测模块。由上位机发出总控制信号，经过USB接口和串口转换，发送至数据处理模块。数据处理模块收到控制信号后，发出驱动数模转换模块的指令，使数模转换模块输出模拟信号，驱动大功率电流调节模块。同时，数据处理模块发出控制信号，改变开关模块的拓扑结构，实现相应电子开关开和断的功能。大功率电流调节模块改变电流，电流流过开关模块，改变回路中被测太阳能电池组件两端的电压和电流。被测太阳能电池组件两端电压和采样电阻两端电压过大，范围超过了模数转换模块所能识别的最大电压，不能直接采集，故通过信号调节模块，将电压转换成合适的电压范围，模数转换模块采集调理后的模拟信号，并将其转化为数字信号，发送给数据处理模块。环境监测模块采集电池组件温度、环境温度和日照强度，并将其转换为数字信号，发送给数据处理模块。数据处理模块处理来自数模转换模块和环境监测模块的数据，并将其发送给上位机。最后，上位机对数据进行存储，显示和分析。
[0024]本发明所述的数模转换模块，可以采用型号为DAC0832的数模转换芯片，DAC0832芯片是8位并行数据输入的数模转换芯片，具有8位分辨率。其优点是价格低廉、接口简单、易于控制。也可以选用其他类型的数模转换芯片。芯片的输入端连接数据处理模块，需要8根数据线作为数据输入接口 ；芯片的输出端连接到大功率电流调节模块。ADC0809芯片是8位逐次逼近式模数转换芯片，具有8个通道，每次转换时，需要选通一个通道。当然也可以选用其他型号的模数转换芯片。
[0025]如图2所示，为大功率电流调节模块的电路结构示意图。大功率电流调节模块由第一运算放