[实用新型]一种基于霍尔传感器的太阳能光伏系统的检测装置

说明书

(一)技术领域：

本实用新型属于太阳能光伏发电组件的实时检测领域，针对光伏发电系统的电压、电流进行实时监控并上传数据，第一时间了解光伏组件的运行状态；尤其是一种基于霍尔传感器的太阳能光伏系统的检测装置。主要涉及霍尔传感器对光伏发电系统输出电压、电流的实时检测和CAN总线数据传输技术。

(二)背景技术：

随着现代工业化建设的持续发展，太阳能作为一种清洁无污染的可再生能源，可以被持续利用，在国家新能源政策的推动下，中国太阳能光伏产品产量和产能不断增加。与此同时，对于光伏发电组件的检测与维护也成为首要问题。

目前，光伏发电系统大多采用直流电源，实践经验表明，在所有光伏组件的参数之中，光伏组件的输出电压、电流最能体现光伏组件的当前状况。可以根据输出端电压、电流判断光伏组件的发电情况，当前电压、电流是否超出允许的极限。还可以判断光伏组件的均一性好坏等。因此，对光伏组件的输出端电压、电流的测量十分重要。

太阳能电池板工作状态的监测关键在于太阳能电池板输出电压、电流信号的采集。由于串联太阳能电池板的数量较多，整组电压、电流很高，而且每个太阳能电池板之间都有电位联系，因此直接测量比较困难。在研究太阳能电池板监测系统过程中，人们提出了许多测量串联电池板电压、电流的方法。

现有电压测量技术主要包括共模测量法、差模测量法、继电器切换提取电压、V/F转换无触点采样提取电压、浮动地技术测量电池端电压。

与现有的光伏组件电压监测系统相比，本实用新型的优点是选择霍尔电压传感器测量电压，与共模测量法相比霍尔电压测量精度高，在工作温度区内精度优于1％，该精度适合于任何波形的测量，能有效改善共模测量法精度不高的弊端；与差模测量法相比，霍尔电压测量范围大，电压测量可达6400V，很大程度上优于差模测量法，解决了差模测量法测量范围小的问题；相比之下，继电器切换提取电压方法使精度趋低，而且电容充放电时间及晶体管和隔离芯等器件动作延迟采样时间长等缺点也非常明显；采用V/F转换作为A/D转换器的缺点是响应速度慢，在小信号范围内线性度差，精度低，而霍尔电压测量方法线性度好，优于0.1％；浮动地技术测量电池端电压，地电位经常受现场干扰发生变化，影响整个系统的测量精度，与之相比霍尔电压测量法基于霍尔效应对电压进行测量，不受外界环境因素影响，保证测量精度不会发生变化。

现有电流测量技术主要包括直放式LEM传感器、分流测量方法、直接检测法、罗氏线圈测量方法、电磁式电流互感器测量方法、TMR电流传感器测量方法、分流器测量方法。

与现有的光伏组件电流监测系统相比，本实用新型的优点是选择霍尔电流传感器测量电流。同霍尔传感器相比直放式LEM传感器，存在零点飘移问题，并且目前市场上多为双电源，单电源数量少而且价格高且易发生磁化问题，霍尔传感器可采用单电源供电且价格相对较低；分流测量方法的缺点在于高的工作温度和分流电阻中的温差将对增益和偏移误差产生负面影响，霍尔电流测量法基于霍尔效应对电流进行测量，不受外界环境因素影响，保证测量精度不会发生变化；直接检测法是把直流电流表，直接串入被测量回路，这种方法破坏了原有系统的完整性，霍尔传感器只需把导线穿过感应孔即可，不影响原有电路；霍尔传感器解决了罗氏线圈测量法不能测量直流分量的弊端；电磁式电流互感器测量方法绝缘难度大，特别是500kV以上，因绝缘而使互感器的体积、质量、价格均提高，动态范围小，电流较大时，CT会出现饱和现象，饱和会使二次保护不能正确识别故障现象，互感器输出信号需敷设电缆到二次设备，还要二次转换成数字量，CT开路会产生高压，危及人身和设备安全，相比之下霍尔传感器绝缘度好，隔离电压可达9600Vrms，体积小，重量轻可直接放置于电路板，霍尔传感器二次侧允许开路，不会产生高电压，使用安全；分流器测量法存在的最大问题是输入与输出之间没有电隔离。此外，用分流器检测高频或大电流时，不可避免地带有电感性，因此分流器的接入既影响被测电流波形，也不能真实传递非正弦波形，而霍尔传感器原边电路与副边电路之间有良好的电气隔离，隔离电压可达9600Vrms，并且可以测量任意波形的电流，甚至对瞬态峰值的测量，副边电流忠实地反应原边电流的波形，不会影响被测电流的波形。