太陽能發(fā)電系統(tǒng)限壓保護型采樣電路的制作方法
【專利說明】太陽能發(fā)電系統(tǒng)限壓保護型采樣電路
[0001]
技術(shù)領(lǐng)域
[0002]本發(fā)明涉及采樣電路領(lǐng)域，具體地，涉及一種太陽能發(fā)電系統(tǒng)限壓保護型采樣電路。
【背景技術(shù)】
[0003]光伏電池(也叫PV電池)，是太陽能光伏電池的簡稱，它是通過光電效應(yīng)或者光化學效應(yīng)直接把光能轉(zhuǎn)化成電能的裝置。
[0004]PV電池的直流電流-電壓(1-V)測量可以利用直流1-V曲線圖對PV電池進行評測，1-V曲線圖通常表示太陽能電池產(chǎn)生的電流與電壓的函數(shù)關(guān)系。電池能夠產(chǎn)生的最大功率(PMAX)出現(xiàn)在最大電流(IMAX)和電壓(VMAX)點，曲線下方的面積表示不同電壓下電池能夠產(chǎn)生的最大輸出功率。生成這種1-V曲線圖需要對光伏電池進行采樣，以準確測量電流和電壓。
[0005]太陽能發(fā)電系統(tǒng)中，一般利用專門的測量工具(例如安培計和電壓源)，或者集成了電源和測量功能的儀器(例如數(shù)字源表或者源測量單元)，生成這種ι-v曲線圖。為了適應(yīng)這類應(yīng)用的需求，測試設(shè)備必須能夠在PV電池測量可用的量程范圍內(nèi)提供電壓源并吸收電流，同時，提供分析功能以準確測量電流和電壓，使用設(shè)備較多、成本較高。
【發(fā)明內(nèi)容】
[0006]本發(fā)明的目的就在于克服上述現(xiàn)有技術(shù)的缺點和不足，提供一種結(jié)構(gòu)簡單、使用方便、成本低的太陽能發(fā)電系統(tǒng)限壓保護型采樣電路，該采樣電路還設(shè)置有鉗位保護電路，還能對采樣電路提供限壓保護。
[0007]本發(fā)明解決上述問題所采用的技術(shù)方案是:
太陽能發(fā)電系統(tǒng)限壓保護型采樣電路，包括光伏電池、運算放大器F、滑動變阻器R4、電阻R5、電阻R6、電阻R7、電阻R8、兩個ADC轉(zhuǎn)換器；光伏電池的負極通過電阻R6接地、正極連接輸入電源Vo ;滑動變阻器R4與電阻R5串聯(lián)后滑動變阻器R4連接光伏電池的正極，電阻R5接地；所述運算放大器F的同相輸入端連接光伏電池的負極，反相輸入端通過電阻R7接地，輸出端與一個ADC轉(zhuǎn)換器的輸入端相連；所述電阻R8連接在運算放大器F的輸出端和反相輸入端之間；另一個ADC轉(zhuǎn)換器的輸入端連接在電阻R5和滑動變阻器R4之間；所述ADC轉(zhuǎn)換器的輸入端還設(shè)置有對輸入信號進行限壓保護的鉗位保護電路。
[0008]作為本發(fā)明的進一步改進，所述鉗位保護電路由2個二極管構(gòu)成，一個二極管正極連接ADC轉(zhuǎn)換器的輸入端、負極連接電源VDD，另一個二極管正極接地、負極連接ADC轉(zhuǎn)換器的輸入端。
[0009]作為本發(fā)明的又一改進，上述太陽能發(fā)電系統(tǒng)限壓保護型采樣電路還包括濾波電容C2，濾波電容C2 —端連接輸入電源Vo，另一端接地。
[0010]優(yōu)選的，所述電阻R6的阻值為0.1 Ω。
[0011]作為本發(fā)明的再一改進，上述太陽能發(fā)電系統(tǒng)限壓保護型采樣電路還包括兩個低通濾波電路，第一個低通濾波電路由電阻Rl和電容Cl構(gòu)成，電阻Rl的一端連接運算放大器F的輸出端，電容Cl的一端接地，電阻Rl的另一端和電容Cl的另一端均連接一個ADC轉(zhuǎn)換器的輸入端；第二個低通濾波電路由電阻R2和電容C3構(gòu)成，電阻R2的一端連接在電阻R5和滑動變阻器R4之間，電容C3的一端接地，電阻R2的另一端和電容C3的另一端均連接另一個ADC轉(zhuǎn)換器的輸入端。
[0012]綜上，本發(fā)明的有益效果是:
本發(fā)明的采樣電路的電路結(jié)構(gòu)簡單，可以與單片機配合，簡單、方便地實現(xiàn)光伏電池的電流和電壓采樣，無需使用其他的傳感器和復雜的設(shè)備，成本低；本發(fā)明的采樣電路還設(shè)置有鉗位保護電路，還能對采樣電路的ADC轉(zhuǎn)換器提供限壓保護。
【附圖說明】
[0013]圖1是本發(fā)明的電路原理圖。
【具體實施方式】
[0014]下面結(jié)合實施例及附圖，對本發(fā)明作進一步地的詳細說明，但本發(fā)明的實施方式不限于此。
[0015]實施例1:
如圖1所示，太陽能發(fā)電系統(tǒng)限壓保護型采樣電路，包括光伏電池、運算放大器F、滑動變阻器R4、電阻R5、電阻R6、電阻R7、電阻R8、第一 ADC轉(zhuǎn)換器ADC0、第二 ADC轉(zhuǎn)換器ADCl、濾波電容C2 ;光伏電池的負極通過電阻R6接地、正極連接輸入電源Vo ;滑動變阻器R4與電阻R5串聯(lián)后滑動變阻器R4連接光伏電池的正極，電阻R5接地；所述運算放大器F的同相輸入端連接光伏電池的負極，反相輸入端通過電阻R7接地，輸出端與第一 ADC轉(zhuǎn)換器ADCO的輸入端相連，電源端連接+5V直流電源，接地端接地；所述電阻R8連接在運算放大器F的輸出端和反相輸入端之間；第二 ADC轉(zhuǎn)換器ADCl的輸入端連接在電阻R5和滑動變阻器R4之間；濾波電容C2—端連接輸入電源Vo，另一端接地。兩個ADC轉(zhuǎn)換器(第一 ADC轉(zhuǎn)換器ADCO、第二 ADC轉(zhuǎn)換器ADCl)為用于數(shù)據(jù)的模數(shù)轉(zhuǎn)換的模數(shù)轉(zhuǎn)換器，第一 ADC轉(zhuǎn)換器ADCO、第二ADC轉(zhuǎn)換器ADCl均具有電源端和接地端，其電源端連接電源VDD、接地端接地。輸入電源Vo來自外部電路，可用于對光伏電池充電。
[0016]為了防止進入兩個ADC轉(zhuǎn)換器的電壓過大造成芯片損壞，本實施例中還利用鉗位保護二極管進行限壓保護，分別在第一 ADC轉(zhuǎn)換器ADC0、第二 ADC轉(zhuǎn)換器ADCl的輸入端設(shè)置對輸入信號進行限壓保護的鉗位保護電路。
[0017]第一 ADC轉(zhuǎn)換器ADCO的鉗位保護電路由二極管Dl和二極管D2構(gòu)成，二極管D2正極連接第一 ADC轉(zhuǎn)換器ADCO的輸入端、負極連接電源VDD，二極管Dl正極接地、負極連接第一 ADC轉(zhuǎn)換器ADCO的輸入端。
[0018]第二 ADC轉(zhuǎn)換器ADCl的鉗位保護電路由二極管D3和二極管D4構(gòu)成，二極管D4正極連接第二 ADC轉(zhuǎn)換器ADCl的輸入端、負極連接電源VDD，二極管D3正極接地、負極連接第二 ADC轉(zhuǎn)換器ADCl的輸入端。
[0019]本發(fā)明中對光伏電池的電流采樣不外加傳感器，通過I個傳感電阻R6把流過光伏電池的電流轉(zhuǎn)換成電壓后，再進行ADC轉(zhuǎn)換取樣。電壓采樣直接通過改變滑動變阻器R4的大小，使輸出電壓在額定范圍，再傳送到ADC轉(zhuǎn)換器的進行數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換。本發(fā)明的采樣電路可以與單片機配合，簡單、方便地實現(xiàn)光伏電池的電流和電壓采樣，而且電路結(jié)構(gòu)簡單、成本低。
[0020]由于流過光伏電池的電流可能會很大(超過1A)，如果電阻R6取得較大，那么就會產(chǎn)生較大的電壓降，消耗的功率太大，就會產(chǎn)生較多的熱量。本發(fā)明中使R6=0.1Ω，用LM358運算放大器把電壓放大后再傳送到ADC轉(zhuǎn)換器中。
[0021]本實施例中，所述濾波電容C2的容值為200 μ F。
[0022]實施例2:
在實施例1的基礎(chǔ)上，為了抑制串入ADC轉(zhuǎn)換器輸入信號上的干擾，還進行RC低通濾波，在兩個ADC轉(zhuǎn)換器的輸入端錢設(shè)置兩個低通濾波電路，第一個低通濾波電路由電阻Rl和電容Cl構(gòu)成，電阻Rl的一端連接運算放大器F的輸出端、另一端連接第一 ADC轉(zhuǎn)換器ADCO的輸入端，電容Cl的一端接地，另一端連接第一 ADC轉(zhuǎn)換器ADCO的輸入端；第二個低通濾波電路由電阻R2和電容C3構(gòu)成，電阻R2的一端連接在電阻R5和滑動變阻器R4之間、另一端連接第二 ADC轉(zhuǎn)換器ADCl的輸入端，電容C3 —端接地、另一端連接第二 ADC轉(zhuǎn)換器ADCl的輸入端。
[0023]以上僅是本發(fā)明的優(yōu)選實施方式，本發(fā)明的保護范圍并不僅局限于上述實施例，凡屬于本發(fā)明思路下的技術(shù)方案均屬于本發(fā)明的保護范圍。應(yīng)當指出，對于本技術(shù)領(lǐng)域的普通技術(shù)人員來說，在不脫離本發(fā)明原理前提下的若干改進和潤飾，應(yīng)視為本發(fā)明的保護范圍。
【主權(quán)項】
1.太陽能發(fā)電系統(tǒng)限壓保護型采樣電路，其特征在于，包括光伏電池、運算放大器F、滑動變阻器R4、電阻R5、電阻R6、電阻R7、電阻R8、兩個ADC轉(zhuǎn)換器；光伏電池的負極通過電阻R6接地、正極連接輸入電源No ;滑動變阻器R4與電阻R5串聯(lián)后滑動變阻器R4連接光伏電池的正極，電阻R5接地；所述運算放大器F的同相輸入端連接光伏電池的負極，反相輸入端通過電阻R7接地，輸出端與一個ADC轉(zhuǎn)換器的輸入端相連；所述電阻R8連接在運算放大器F的輸出端和反相輸入端之間；另一個ADC轉(zhuǎn)換器的輸入端連接在電阻R5和滑動變阻器R4之間；所述ADC轉(zhuǎn)換器的輸入端還設(shè)置有對輸入信號進行限壓保護的鉗位保護電路。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的太陽能發(fā)電系統(tǒng)限壓保護型采樣電路，其特征在于，所述鉗位保護電路由2個二極管構(gòu)成，一個二極管正極連接ADC轉(zhuǎn)換器的輸入端、負極連接電源VDD,另一個二極管正極接地、負極連接ADC轉(zhuǎn)換器的輸入端。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的太陽能發(fā)電系統(tǒng)限壓保護型采樣電路，其特征在于，還包括濾波電容C2，濾波電容C2 —端連接輸入電源Vo，另一端接地。
4.根據(jù)權(quán)利要求1至3任一所述的太陽能發(fā)電系統(tǒng)限壓保護型采樣電路，其特征在于，所述電阻R6的阻值為0.1 Ω。
5.根據(jù)權(quán)利要求1至3任一所述的太陽能發(fā)電系統(tǒng)限壓保護型采樣電路，其特征在于，還包括兩個低通濾波電路，第一個低通濾波電路由電阻Rl和電容Cl構(gòu)成，電阻Rl的一端連接運算放大器F的輸出端，電容Cl的一端接地，電阻Rl的另一端和電容Cl的另一端均連接一個ADC轉(zhuǎn)換器的輸入端；第二個低通濾波電路由電阻R2和電容C3構(gòu)成，電阻R2的一端連接在電阻R5和滑動變阻器R4之間，電容C3的一端接地，電阻R2的另一端和電容C3的另一端均連接另一個ADC轉(zhuǎn)換器的輸入端。
【專利摘要】太陽能發(fā)電系統(tǒng)限壓保護型采樣電路，包括運算放大器、滑動變阻器、電阻R5、電阻R7、電阻R8、2個ADC轉(zhuǎn)換器；光伏電池的負極通過電阻R6接地、正極連接輸入電源Vo；滑動變阻器與電阻R5串聯(lián)后滑動變阻器連接光伏電池的正極，電阻R5接地；運算放大器的同相輸入端連接光伏電池的負極，反相輸入端通過電阻R7接地，輸出端與一個ADC轉(zhuǎn)換器的輸入端相連；電阻R8連接在運算放大器的輸出端和反相輸入端之間；另一個ADC轉(zhuǎn)換器的輸入端連接在電阻R5和滑動變阻器之間；ADC轉(zhuǎn)換器的輸入端設(shè)置有對輸入信號進行限壓保護的鉗位保護電路。本發(fā)明電路結(jié)構(gòu)簡單，可與單片機配合，簡單、方便地實現(xiàn)電池的電流和電壓采樣，成本低。
【IPC分類】H02S50-10
【公開號】CN104852685
【申請?zhí)枴緾N201510216489
【發(fā)明人】梁?？? 王梓涵, 張昕
【申請人】成都銳奕信息技術(shù)有限公司
【公開日】2015年8月19日
【申請日】2015年4月30日