[发明专利]基于无线传感器网络的智能光伏组件

说明书

技术领域

本发明属于光伏发电技术领域，特别涉及太阳能光伏电站的基于无线传感器网络的智能光伏组件。

背景技术

随着光伏发电技术越来越广泛的应用，已有大量的光伏系统投入运行。太阳能光伏阵列在运行过程中，标准矩形电池板的局部故障，特别是电池板的开路、短路或性能下降，会使整个供电系统输出电压或功率有明显的下降。严重时会发生连锁反应，从而破坏整个系统的工作。实际应用中由于组件封装工艺等原因，当光伏组件运行八至十年后，局部区域因为气孔的渗入或扩散而老化，使得组件中的部分电池损坏，影响系统输出。因此，在大功率光伏发电系统中对光伏组件的输出电压和电流进行调节，保证局部性能下降的组件有正常的输出电流和电压，避免影响整个光伏阵列的正常运行，提高系统的发电效率，同时进行实时有效的故障在线分析与诊断显得十分重要。我国最近几年太阳能光伏技术的快速发展，较多的太阳能光伏电站投入运行，运行初期此问题不是很明显，随着若干年的运行，此问题将更突出。

发明内容

本发明的目的是提供解决现有光伏组件因局部故障的一种基于无线传感器网络的智能光伏组件。

本发明包括主电路和测量控制电路，所述主电路包括与光伏组件的输出端连接的续流MOS管电路、光伏组件输出电压取样电路、光伏组件输出电流取样电路和BOOST电路，在续流MOS管电路上还连接续流MOS管电流取样电路，主电路还包括智能组件输出端，以及智能组件输出电流取样电路和智能组件输出电压取样电路；所述测量控制电路包括微控制器MC56F8013，在所述微控制器MC56F8013的输入端分别连接光伏组件输出电流调理电路、光伏组件输出电压调理电路、智能组件输出电流调理电路、智能组件输出电压调理电路和续流MOS管电路调理电路，所述光伏组件输出电流调理电路连接在所述光伏组件输出电流取样电路的输出端，所述光伏组件输出电压调理电路连接在所述光伏组件输出电压取样电路的输出端，所述智能组件输出电流调理电路连接在所述智能组件输出电流取样电路的输出端，所述智能组件输出电压调理电路连接在所述智能组件输出电压取样电路的输出端，所述续流MOS管电路调理电路连接在所述续流MOS管电流取样电路的输出端，在所述微控制器MC56F8013的输出端分别连接BOOST驱动电路和续流MOS管驱动电路，所述微控制器MC56F8013还连接无线收发器。

本发明通过传感器获取主电路的输人输出电流和电压，通过相应的调理电路，输出到微控制器MC56F8013，根据控制要求，输出信号控制续流MOS管和BOOST电路的工作，同时将获取的信号输出到JN5121无线控制芯片，无线芯片处理后输出到天线。

本发明可减轻个别组件性能下降对光伏阵列的影响，从而保证了光伏电站的整体发电效率，同时为光伏电站的故障诊断提供大量的内部实时信息，可以解决因大量测点的存在而出现电缆成本高和施工困难问题，可以解决光伏电站中光伏阵列中电气参数监测的灵敏度低和定位困难问题。通过天线网络获取组件信息，可对光伏组件的特性实时检测、历史存储、统计和推理，从而能够精确诊断和定位，防止故障的进一步扩大，提高光伏电站供电的可靠性和供电质量具有重要意义。

本发明所述微控制器MC56F8013还连接时钟电路。

所述时钟电路包括DS1302芯片。

所述续流MOS管电流取样电路的采样电阻为0.01Ω的锰铜丝电阻。

所述续流MOS管电路调理电路包括由一只OP07构成的差动放大器、由另一只OP07构成的电压跟随器和一只稳压管1N4728，所述OP07构成的差动放大器连接在续流MOS管电流取样电路的输出端，所述OP07构成的差动放大器的输出端通过OP07构成的电压跟随器与所述稳压管1N4728连接。

所述光伏组件输出电流取样电路包括霍尔直流电流传感器TBC10SY。

所述光伏组件输出电流调理电路包括一只OP07差动放大器和连接在OP07差动放大器输出端的稳压管1N4728。

所述光伏组件输出电压调理电路包括HCPL光耦隔离器、OP07差动放大器、OP07电压跟随器和1N4728稳压管，所述HCPL光耦隔离连接在光伏组件输出电压取样电路的输出端，所述HCPL光耦隔离的输出端通过OP07差动放大器连接OP07电压跟随器，所述1N4728稳压管连接在OP07电压跟随器的输出端。

附图说明

图1为本发明的主电路原理图；

图2为本发明的测量控制电路框图；

图3为本发明测量控制电路的部分原理图。