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霍尔开关的太阳能光伏发电检测系统中的应用

返回列表 来源:未知 浏览: 发布日期:2020-07-02 08:46:28【

由于太阳能具有清洁、无污染、可再生的特点,我国又出台的新能源政策促使光伏产品质量与数量齐升。面临的首要问题是对光伏发电组件进行检测与维护。而光伏系统主要采用直流电源,可以依据输出端电压、电流来判断光伏组件运行状态。因此,监测光伏组件的输出端电压、电流具有重要意义。


监测系统主要是采集光伏组件输出电压、电流信号。但是,阵列中的电压、电流值较高且电池板间具有电位联系,导致目前实现直接测量比较困难。研究前期,提出一些测量方法:共模、差模V/F转换无触点采样等方法来测量电压,但都存在精度低,线性度差,电压测量范围小,响应速度慢,不能适用于任何波形等缺点;采用直放式LEM传感器、罗氏线圈、电磁式电流互感器、TMR电流传感器、分流器或坏原有系统完整性、影响被测电流波形、绝缘难度大等问题。


因此,针对光伏发电系统的特殊性并结合目前的测量方法,采用依据霍尔效应制作的一种磁场传感器一霍尔开关来测量光伏阵列的电压、电流。

采用CAN总线16-7,实时上传数据至上位机。这种种方便操作且结构简单的方法可以实现实时监测光伏发电组件工作状态的装置。相比于其他单一的光伏发电监测系统,它可以克服目前测量方法存在的不足。而且具有两大优势:一是可以实现同时监测发电组件的电压、电流;二是可以实现数据的实时上传。


太阳能光伏阵列的检测关键是对太阳能光伏阵列输出电压、电流信号的采集。但是,电池板串联数量多使得串联整组的电压、电流高,而且每个发电组件之间的电位都有一定的联系。因此,为实现实时监测光伏发电组件的工作状态并上传数据;第一时间定位故障点的具体位置并给出报警信号。对本检测系统的设计提出以下要求:
1) 传感器装置价格低廉,绝缘度高,体积小且重量轻。
2) 检测系统对工作温度检测精度应高于1%,任何波形都适用,进而提高测量效率。
3) 系统电压测量范围应扩大到6400 V。
4) 系统采样动作的延迟时间要短且不受外界影响维持长期稳定。

信号采集电路单元结构
如图2所示,信号采集电路由8个霍尔开关组成(H1~H7为电压霍尔开关,H8为电流霍尔开关)。其中电压霍尔开关H1~H6检测单块太阳能电池板电压,H7检测串联支路两端总电压,电流霍尔开关采集太阳能光伏阵列每条支路上的电流信号。

其中H1~H7使用+15V直流电源供电,H8使用+5 V直流电源供电。电压霍尔开关H1~H7通过接线端子J5~J11与电池板相连(图2)产生霍尔效应,得到0~5V的电压信号。将太阳能电池板输出电流导线穿过带有电流感应孔的电流霍尔开关H8输出额定值为0~2。5伏直流电压信号。上述电压信号连接单片机U1的A/D引脚(图3),将分压电阻R101~R108(图2)放在单片机U1与霍尔之间,防止感应电压过高而损坏单片机。


 
该系统体积小,重量轻,成本低廉可应用于未来的光伏发电系统,只需依据光伏组件的实际数量做出具体调整即可。并且证明该系统使用的传感器测量的电流、电压信号的精度高、可靠性好。因为该传感器延时短可以即时发现光伏发电系统的故障节点,更加方便工作人员及时对光伏阵列进行维护与检修,进而在保证生产成本的基础上提高了光伏发电效率。