專利名稱：一種太陽能電池板單板智能控制卡的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種太陽能電池板單板智能控制卡，屬于太陽能應(yīng)用技術(shù)領(lǐng)域。
背景技術(shù)：
隨著太陽能光伏發(fā)電的發(fā)展，提高太陽能光伏組件的工作功率是世界范圍 內(nèi)的研究重點。不論是光伏系統(tǒng)的最大功率點跟蹤與控制，還是單個太陽能光 伏組件的最大功率點的跟蹤與控制，如何在太陽能光伏組件工作特性已定的情 況下，利用外部的最大功率點跟蹤與控制器來提高光伏組件的發(fā)電功率，獲得 更人的輸出功率就顯得更為重要。若在太陽能光伏組件工作時，對其工作情況 進行監(jiān)測和控制，迫使太陽能光伏組件工作在最大功率點上，則太陽能光伏組 件的輸出功率將大大增加?？梢?，應(yīng)用太陽能電池板單板智能控制卡可以有效 的提高太陽能光伏組件的發(fā)電功率。
目前國內(nèi)科學工作者和企業(yè)界也研究出一些太陽能智能控制卡，但這些太 陽能智能控制卡都是針對控制整個光伏系統(tǒng)的最大功率輸出，或是針對專門的 蓄電池的最大功率的充電控制器。而目前為止，國內(nèi)尚無針對單個組件進行的 最大功率跟蹤與控制器，尤其是針對單個組件最大功率輸出并同時對單個組件 的工作狀態(tài)的監(jiān)控的控制器還是空白。
最近的現(xiàn)有技術(shù)只能對某整套光伏系統(tǒng)進行最大功率跟蹤與控制，或是針 對專門的蓄電池的最大功率的充電控制器。這些太陽能智能控制卡可以宏觀的 使光伏系統(tǒng)產(chǎn)生最大功率輸出，或是針對蓄電池的充電要求使太陽能光伏組件 向蓄電池輸出匹配的最大功率。而以上這些都忽略了單個光伏組件的工作情況和單個光伏組件的最大功率輸出的控制。

發(fā)明內(nèi)容
為了改善原來的太陽能智能控制卡對整體系統(tǒng)控制的單一和蓄電池充電控 制器最大功率點跟蹤控制的局限性，本發(fā)明提供一種稱為太陽能電池板單板智 能控制卡，特別是針對單個組件的最大功率點跟蹤控制與監(jiān)控。
本發(fā)明解決其技術(shù)問題所采用的技術(shù)方案是太陽能光伏組件輸入端于太 陽能光伏組輸出電壓電流采集電路連接，然后通過太陽能光伏組功率輸出控制
電路輸出到串行RS485通信電路，再傳輸至其他終端。這樣不僅實現(xiàn)了單個太 陽能光伏組件的最大功率點跟蹤與控制，同時還可以實現(xiàn)對單個太陽能光伏組 件工作狀態(tài)的監(jiān)控。
為了實現(xiàn)對太陽能光伏組件輸出電流的采集，進一步地從輸入端引入太 陽能光伏組件的主線，并將主線接至電阻值為0.01歐姆的康銅絲電阻，通過電 流傳感芯片MAX4080TASA檢測其流過康銅絲電阻的電流，并將采集到的電流 結(jié)果送至單片機AT89C51AC2，這樣獲得太陽能光伏組件的輸出電流。
為了實現(xiàn)對太陽能光伏組件輸出電壓的采集，進一步地從輸入端引入太 陽能光伏組件的主線，并增加電壓采集旁路支線，支線與主線并聯(lián)，電壓采集 旁路支線串聯(lián)兩只電阻值分別為68千歐和10千歐的電阻進行分壓，通過采集 分壓后的模擬量數(shù)據(jù)得到分壓后的電壓，并將電壓數(shù)據(jù)送至單片機 AT89C51AC2，單片機根據(jù)分壓比例計算得到太陽能光伏組件的主線的電壓，這 樣獲得太陽能光伏組件的輸出電壓。
為了實現(xiàn)對太陽能光伏組件最大功率點的跟蹤，進一步地采用單片機 AT89C51AC2對采集到的太陽能光伏組件的輸出電壓和電流進行計算，通過計算得到太陽能光伏組件的最大功率點。
為了實現(xiàn)對太陽能光伏組件工作在最大功率點的控制，進一步地采用并 聯(lián)在太陽能光伏組件輸出主線的控制支線進行控制，使得太陽能光伏組件工作
在最大功率點?？刂浦Ь€由MOS FET驅(qū)動芯片TC4432EPA和場效應(yīng)管IRF7468 串聯(lián)組成。其中，MOS FET驅(qū)動芯片TC4432EPA由單片機AT89C51AC2進行 控制。其控制方法為單片機AT89C51AC2進行策略控制的計算，并且單片機 AT89C51AC2輸出由控制策略得到的計算值變換為的可調(diào)脈沖寬度的脈沖控制 MOS FET驅(qū)動芯片TC4432EPA，再由MOS FET驅(qū)動芯片TC4432EPA產(chǎn)生的 控制電壓控制場效應(yīng)管IRF7468，由于場效應(yīng)管IRF7468并聯(lián)在太陽能光伏組件 輸出主線，從而由場效應(yīng)管IRF7468控制了太陽能光伏組件輸出主線的輸出電 壓，進而調(diào)整了太陽能光伏組件的輸出功率。這樣使太陽能光伏組件輸出最大 功率。
為了實現(xiàn)對單個太陽能光伏組件輸出電流和電壓的監(jiān)控，進一步的采用 串行RS485通信機制將太陽能光伏組件輸出電流和電壓的數(shù)據(jù)輸出給其他需要 監(jiān)控的終端。RS485為國際標準的串行通信協(xié)議下的一種傳行通信方式，其通 用性強，可通過其和其他數(shù)字終端進行通信和數(shù)據(jù)交換。在上文中，單片機 AT89C51AC2已經(jīng)采集到了太陽能光伏組件輸出電流和電壓數(shù)據(jù)。這里單片機 AT89C51AC2通過串行RS485通信芯片DS75176將電流和電壓數(shù)據(jù)按照國際標 準RS485通信協(xié)議發(fā)送給其他終端。這樣實現(xiàn)了對單個組件工作電壓和電流的 監(jiān)控。
本發(fā)明的有益效果是實現(xiàn)了太陽能光伏組件工作時最大功率點的自動跟 蹤與控制，提高了太陽能光伏組件的發(fā)電功率。另外，通過串行RS485通信接口可以將當前太陽能光伏組件的輸出電壓、電流數(shù)據(jù)提交給系統(tǒng)控制器實現(xiàn)對 太陽能光伏組件監(jiān)控功能。


下面結(jié)合附圖和實施例對本發(fā)明進一步說明。 圖1是本發(fā)明的單片機控制系統(tǒng)。
圖2是本發(fā)明控制系統(tǒng)供電。
圖3是本發(fā)明太陽能組輸出電流電壓采樣電路。
圖4是本發(fā)明太陽能組功率輸出控制電路。
圖5是本發(fā)明串行RS485通信電路。
圖6是本發(fā)明電路原理圖。
具體實施例方式
圖1、圖6所示為最大功率點跟蹤控制的系統(tǒng)核心，采用了單片機 AT89C51AC2作為主控制器。在本發(fā)明中涉及到數(shù)據(jù)采集中，需要使用到模擬到 數(shù)字量的轉(zhuǎn)換(ADC)和在對功率控制所需的脈沖寬度可調(diào)輸出(P麗)，都由單 片機AT89C51AC2的片上ADC和P麗模塊完成。
圖2所示為系統(tǒng)供電電路，通過使用LM2576芯片從太陽能光伏組輸出主線 上獲得系統(tǒng)用電，這樣既防止了增加外部供電導致的成本增加和資源浪費。同 時還滿足了白天太陽能光伏組工作則系統(tǒng)工作，晚上太陽能光伏組停止工作， 則系統(tǒng)停止工作的自動開關(guān)機功能。使得系統(tǒng)在晚間可以自動關(guān)機節(jié)省功耗， 延長系統(tǒng)使用壽命。
圖3所示為太陽能光伏組輸出電壓電流采集電路，通過與太陽能光伏組件輸出主線并聯(lián)的由R102和R103串聯(lián)組成的電壓采樣支線，采用分壓原理從 SP—VOLTAGE端得到分壓后的電壓模擬量，并將此電壓模擬量送單片機 AT89C51AC2進行數(shù)據(jù)采集，通過模擬到數(shù)字量的轉(zhuǎn)換(ADC)得到具體電壓數(shù)據(jù)， 并由分壓比例，通過計算得到太陽能光伏組件輸出電壓。電流采集則通過電流 采樣芯片MAX4080T進行采集，電流采樣芯片MAX4080T通過獲得流過康銅絲電 阻R100的電流得到數(shù)據(jù)后通過Vcurrent將數(shù)據(jù)傳輸給單片機AT89C51AC2。
圖4所示為太陽能光伏組功率輸出控制電路，通過單片機AT89C51AC2發(fā)送 脈沖寬度可調(diào)脈沖(P麗)至Vcontrol端，再由MOS FET驅(qū)動芯片TC4432EPA 根據(jù)PWM信號產(chǎn)生電壓從MOS FET驅(qū)動芯片TC4432EPA的OUT端輸出控制場效 應(yīng)管IRF7468，最后通過場效應(yīng)管IRF7468控制太陽能光伏組輸出功率。
圖5所示為串行RS485通信電路，通過RS485通信芯片DS75176將太陽能 光伏組輸出電壓電流數(shù)據(jù)發(fā)送出去。
權(quán)利要求
1.一種太陽能電池板單板智能控制卡，其特征是太陽能光伏組件輸入端于太陽能光伏組輸出電壓電流采集電路連接，然后通過太陽能光伏組功率輸出控制電路輸出到串行RS485通信電路，再傳輸至其他終端。
2. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的太陽能電池板單板智能控制卡，其特征是所述串行RS485通信電路由一個串行RS485通信接口、 一個通用輸入輸出(GPIO)接 口連接而成。
3. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的太陽能電池板單板智能控制卡，其特征是所述太 陽能光伏組輸出電壓電流采集電路與太陽能光伏組功率輸出控制電路安裝在太 陽能光伏組件接線盒內(nèi)，所述太陽能光伏組件接線盒由三個機械孔固定。
4. 所述根據(jù)權(quán)利要求3所述的太陽能電池板單板智能控制卡，其特征是所述太陽能光伏組件接線盒內(nèi)的電路連接為電路板主線并聯(lián)分壓式電壓采集電路，同時串聯(lián)主線上串聯(lián)康銅絲電流采集電阻，電流采集康銅絲電阻上并聯(lián)電流采集芯片MAX4080TASA，在電流采集芯片MAX4080TASA之后主線上串聯(lián) 整流電感，在整流電感之后主線上并聯(lián)太陽能光伏組功率輸出控制電路，主線 最后串聯(lián)一路變換為最大功率后的輸出端。
5. 根據(jù)權(quán)利要求4所述的太陽能電池板單板智能控制卡，其特征是所述太 陽能光伏組功率控制電路由MOS FET驅(qū)動芯片與場效應(yīng)管IRF7468串聯(lián)組成。
全文摘要
本發(fā)明涉及太陽能電池板單板智能控制卡，屬于太陽能應(yīng)用技術(shù)領(lǐng)域。它的內(nèi)部連接為太陽能光伏組件輸入端于太陽能光伏組輸出電壓電流采集電路連接，然后通過太陽能光伏組功率輸出控制電路輸出到串行RS485通信電路，再傳輸至其他終端。本發(fā)明實現(xiàn)了太陽能光伏組件工作時最大功率點的自動跟蹤與控制，提高了太陽能光伏組件的發(fā)電功率。另外，通過串行RS485通信接口可以將當前太陽能光伏組件的輸出電壓、電流數(shù)據(jù)提交給系統(tǒng)控制器實現(xiàn)對太陽能光伏組件監(jiān)控功能。
文檔編號H02N6/00GK101630927SQ20091003318
公開日2010年1月20日 申請日期2009年6月15日 優(yōu)先權(quán)日2009年6月15日
發(fā)明者王興華 申請人:泰通(泰州)工業(yè)有限公司