太陽(yáng)能光伏匯流箱監測系統設計

摘要 光伏匯流箱是光伏發(fā)電的重要組成部分，主要用于太陽(yáng)能光伏組件與直流控制柜間的連接。文中設計的光伏匯流箱主電路以單片機STC12C5A60S2為控制核心，由電流檢測電路、溫度檢測電路、通信電路和電源電路等組成，主要實(shí)現光伏匯流箱溫度檢測；利用霍爾傳感器實(shí)現了太陽(yáng)能光伏組件陣列的電流巡檢；同時(shí)利用DC—DC原理實(shí)現了高電壓到低電壓的轉換，并以此為主控電路提供電源。此外，還實(shí)現了光伏匯流箱與PC機的通信。該設計簡(jiǎn)單實(shí)用，且具有成本低、可靠性高的優(yōu)點(diǎn)。
關(guān)鍵詞 光伏匯流箱；單片機STC12C5A60S2；霍爾傳感器

中國光伏企業(yè)產(chǎn)品大多集中在下游技術(shù)，結合中國特殊的財務(wù)市場(chǎng)狀況和勞動(dòng)資本，截至2011年，中國銷(xiāo)往歐洲的光伏電池組件及零部件總額高達210億歐元，約占中國光伏產(chǎn)品出口額的60％。2012年，歐盟對中國進(jìn)口的光伏板、光伏電池以及其他光伏組件發(fā)起反傾銷(xiāo)調查，導致中國大部分光伏企業(yè)受?chē)H經(jīng)濟形勢影響，處于停產(chǎn)或半停產(chǎn)狀態(tài)，在中國光伏產(chǎn)業(yè)面臨決定自身命運的關(guān)鍵時(shí)刻。將高科技技術(shù)與光伏技術(shù)進(jìn)行結合才是光伏產(chǎn)業(yè)的出路。

1 系統總體設計
針對光伏組件陣列的電流檢測問(wèn)題，文中設計了基于STC12C5A60S2單片機自動(dòng)巡檢光伏組件陣列輸出電流的硬件電路及光伏匯流箱溫度檢測的硬件電路。硬件系統結構如圖1所示。

數據主站PC通過(guò)通信模塊給單片機發(fā)送抄收命令，當單片機接收到命令時(shí)，開(kāi)始采集電流和溫度信號，進(jìn)行簡(jiǎn)單的存儲并利用通信模塊發(fā)送回數據主站PC機。為獲取更高的電壓和電流，光伏組件需要串聯(lián)獲取大電流，并聯(lián)獲取高電壓。由于光伏組件串聯(lián)結構，每一塊光伏組件的電流完全相同，因此設計只要測量支路電流就可得到每一塊光伏板的輸出電流。

2 硬件電路設計
2．1 主控電路
數據終端的主控電路采用功能強大的STC12C5A60S2單片機。是宏晶科技生產(chǎn)的單時(shí)鐘／機器周期(1T)的單片機，是高速、低功耗和超強抗干擾的新一代8051單片機，指令代碼完全兼容傳統的8051，但速度提升8～12倍。內部集成MAX810專(zhuān)用復位電路，2路PWM，8路高速10位A／D轉換(250 kbit·s-1，即25萬(wàn)次／s)。STC12C5A60S2系列單片機的ADC是逐次比較型ADC。逐次比較型A／D轉換器具有速度高、功耗低等優(yōu)點(diǎn)。此外該單片機通過(guò)模擬多路開(kāi)關(guān)，將通過(guò)ADC0～ADC7的模擬量輸入到比較器。用數模轉換器(DCA)轉換的模擬量與本次輸入的模擬量通過(guò)比較器比較，將其結果保存到逐次比較器，并通過(guò)逐次比較寄存器輸出轉換結果。單片機STC12C5A60S2管腳圖如圖2所示。