十六路电流检测系统技术方案

本发明专利技术公开了一种十六路电流检测系统，其结构主要由MCU主控模块、DC/DC电源模块、电流采样模块、数字量采样模块、有线数据传输模块、无线数据传输模块构成，其中DC/DC电源模块通过导线与MCU主控模块连接，电流采样模块、数字量采样模块分别通过模拟/数字转换器ADC、输入/输出GPIO与MCU主控模块连接，有线数据传输模块和无线数据传输模块分别通过同步异步收发机USART与MCU主控模块连接；本发明专利技术将电流采样模块、数字量采样模块收集的数据，通过编码、加密后，形成完整的数据包，再通过有线数据传输模块传输到系统后台，实现数据记录和显示，使用无线传输模块传输数据到后台，自动判别故障支路，加快检修时间；且适用于智能汇流箱、各类电流检测设备中。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及一种光伏电站汇流箱、汇流柜的电流检测系统，尤其涉及一种包括霍尔传感器、电流变送、模数转换、通信协议等的十六路电流检测系统。
技术介绍
当今世界，煤炭、石油等化石能源日益枯竭，而太阳能作为一种储量无限、可清洁利用、最具潜力的可再生能源，越来越受到青睐。大力发展光伏产业、积极开发太阳能，已成为各国可持续发展战略的重要组成部分。在光伏发电系统中，为了尽量减少连接线，通常会将多路光伏组件输入通过直流汇流箱汇流成一路输出，连接至逆变器，既方便接线，也提高了可靠性。目前常见的光伏汇流箱主要有两种:一种是基本型汇流箱，将多路光伏组件串通过熔断器汇流成一路输出，在汇流后接断路器并输出，并且在输出端设有防雷击保护；另一种是在基本型汇流箱的基础上，增加了光伏组件串电流检测与显示模块、防反二极管，虽提高了可靠性，但不能实现电流检测数据的远程传输。目前西北隔壁和荒漠地带，光照特别充足，这这些地方建立集中式光伏电站，具有很明显的优势，但是一般这些地方人烟稀少，本设计能够实现无人值守，自动判别故障支路，加快检修时间。
技术实现思路
本专利技术的目的在于克服上述现有技术存在的不足，提供一种十六路电流检测系统；能够实现无人值守，自动判别故障支路，加快检修时间；且适用于智能汇流箱、直流配电柜、各类电流检测设备中，应用范围广。本专利技术是通过以下的技术方案来实现的: 十六路电流检测系统，其结构主要由MCU主控模块、DC/DC电源模块、电流采样模块、数字量采样模块、有线数据传输模块、无线数据传输模块构成，其中DC/DC电源模块通过导线与MCU主控模块连接，电流采样模块、数字量采样模块分别通过模拟/数字转换器ADC、输入/输出GP1与MCU主控模块连接，有线数据传输模块和无线数据传输模块分别通过同步异步收发机USART与MCU主控模块连接；且相互间能实现控制，将电流采样模块、数字量采样模块收集的数据，通过编码、加密后，形成完整的数据包，再通过有线数据传输模块传输到系统后台，实现数据记录和显示，无须布线，使用无线传输模块传输数据到后台，而DC/DC电源模块为所有的设备提供电力支持。上述的十六路电流检测系统，其中所述的MCU主控模块，其内部设置有嵌入式ARMCortex-M3处理器，ARM Cortex_M3处理器为32位的RISC处理器，提供额外的代码效率，在通常8和16位系统的存储空间上得到了 ARM核心的高性能，能够为MCU主控模块提供低成本的平台、缩减的管脚数目、降低的系统功耗，同时提供卓越的计算性能和先进的中断系统响应。进一步的，所述的ARM Cortex-M3 32位的RISC处理器，其工作频率为72MHz，内置高速存储器，128K字节的闪存和20K字节的内存SRAM，丰富的增强I/O端口和联接到两条APB总线的外设，且器件上均包含2个12位的模拟/数字转换器ADC、3个通用16位定时器、I个P定时器丽，还包含标准和先进的通信接口:2个I2C和串行通信接口 SP1、3个串行通信接口 USART、I个USB和I个CAN总线接口。STM32F103xx增强型系列工作于-40° C至+105° C的温度范围，供电电压2.0V至3.6V，一系列的省电模式保证低功耗应用的要求。上述的十六路电流检测系统，其中所述的电流采用模块，其连接至MCU主控模块U2的15?36引脚上，采用霍尔电流传感器将高电流信号转变成小信号，供单片机识别；一般情况下霍尔传感器输出信号是4-20mA，单片机系统可以接受的信号却是0-2.5V的电压信号，这就需要使用模拟电路将霍尔传感器信号转换成单片机可以识别信号，并且通过调整参数，找出实际值的倍比、更准确的技术电流值。上述的十六路电流检测系统，其中所述的数字量采集模块，其连接至MCU主控模块中U2的引脚41-45、51-57，且包括温度传感器数据采集、防雷器工作状态采集、断路器工作状态的采集等，温度传感器的数据采集主要通过1-Wire通信协议；系统由一台主机和若干台从机通过一条线连接而成；主机由此完成对从机的寻址、控制、数据传输甚至供电；防雷器工作状态采集、断路器工作状态的采集等均可通过通用输入输出引脚GP1来采集到。上述的十六路电流检测系统，其中所述的有线数据传输模块，其与MCU主控模块中U2的引脚46、47、48连接，其通过工业数据传输标准RS485总线完成，RS485总线采用差分信号负逻辑，逻辑"I”以两线间的电压差为+(2~6) V表示；逻辑"O"以两线间的电压差为-(2~6)V表示；数据最高传输速率为10Mbps，RS-485接口是采用平衡驱动器和差分、接收器的组合，抗共模干扰能力增强，最大的通信距离约为1219m，最大传输速率为10Mbps，传输速率与传输距离成反比，在10KbpS的传输速率下，可以达到最大的通信距离，如果需传输更长的距离，需要加485中继器。RS-485总线一般最大支持32个节点，如果使用特制的485芯片，可以达到128个或者256个节点，最大的可以支持到400个节点。上述的十六路电流检测系统，其中所述的无线数据传输模块，其与MCU主控模块中U2的引脚78、79、84连接，通过433M无线数据方式，MODBUS通信协议完成数据通信，其无线数据传输介质采用433Mhz频段，数据发射模块的工作频率为315M，采用声表谐振器SAW稳频，频率稳定度极高，当环境温度在一 25?+85度之间变化时，频飘仅为3ppm/度；特别适合多发一收无线遥控及数据传输系统；声表谐振器的频率稳定度仅次于晶体，而一般的LC振荡器频率稳定度及一致性较差，即使采用高品质微调电容，温差变化及振动也很难保证已调好的频点不会发生偏移。上述的十六路电流检测系统，其中所述的DC/DC电源模块，通过PCB线路板，给各个模块提供电力支持，保证各个模块正常工作，供电方式包括1000V转5V，5V转隔离5V等。本专利技术的工作流程如下: 系统上电以后，第一步进行初始化，MCU主控模块检测各个子模块的工作状况，主要是检测DC/DC电源模块的各个电压数据是否正常，设置电流采样模块数据参数，设置数字量采样模块的数据参数，检测有线数据传输模块传输通路是否正常，检测无线数据传输模块传输通路是否正常； 第二步，MCU主控模块实时收集电流采样模块和数字量采样模块传回来的数据，并进行处理和存储； 第三步，MCU主控模块接收有线数据传输模块和无线数据传输模块的数据采集命令，并将收集到电流采样模块和数字量采样模块的数据打包、加密，发送给有线数据传输模块和无线数据传输模块。由于采用了以上技术，本专利技术较现有技术或产品相比，具有的有益效果如下: O能够实现无人值守，自动判别故障支路，加快检修时间。2)方便用户及时准确地掌握光伏组件串的工作情况，保证光伏发电系统发挥最大功效，提尚系统的可靠性。3)采用隔离485通信，在电源和信号双重隔离，隔离强度大于DC3000V。优化了防浪涌电路方案，可以很好的避开浪涌电流。4 )适用于智能汇流箱、直流配电柜、各类电流检测设备中，应用范围广。【附图说明】图1、为本专利技术的结构框图。图2、为本专利技术的MCU主控模块的电路图。图3、为本专利技术的电流采样模块一的电路图。图4、为本专利技术的电流采样模块二的电路图。图5、为本文档来自技高网...

【技术保护点】
十六路电流检测系统，其结构主要由 MCU主控模块、DC/DC电源模块、电流采样模块、数字量采样模块、有线数据传输模块、无线数据传输模块构成，其特征在于：其中DC/DC电源模块通过导线与MCU主控模块连接，电流采样模块、数字量采样模块分别通过模拟/数字转换器ADC、输入/输出GPIO 与MCU主控模块连接，有线数据传输模块和无线数据传输模块分别通过同步异步收发机USART与MCU主控模块连接；且相互间能实现控制，将电流采样模块、数字量采样模块收集的数据，通过编码、加密后，形成完整的数据包，再通过有线数据传输模块传输到系统后台，实现数据记录和显示，无须布线，使用无线传输模块传输数据到后台，而DC/DC电源模块为所有的设备提供电力支持。

【技术特征摘要】

【专利技术属性】
技术研发人员：卢光伟，戴云锦，李达非，李梦义，
申请(专利权)人：上海太阳能科技有限公司，
类型：发明
国别省市：上海;31