太陽能光伏匯流箱監測系統設計

摘要 光伏匯流箱是光伏發電的重要組成部分，主要用于太陽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，主要實現光伏匯流箱溫度檢測；利用霍爾傳感器實現了太陽能光伏組件陣列的電流巡檢；同時利用DC—DC原理實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，還實現了光伏匯流箱與PC機的通信。該設計簡單實用，且具有成本低、可靠性高的優點。
關鍵詞 光伏匯流箱；單片機STC12C5A60S2；霍爾傳感器

中國光伏企業產品大多集中在下游技術，結合中國特殊的財務市場狀況和勞動資本，截至2011年，中國銷往歐洲的光伏電池組件及零部件總額高達210億歐元，約占中國光伏產品出口額的60％。2012年，歐盟對中國進口的光伏板、光伏電池以及其他光伏組件發起反傾銷調查，導致中國大部分光伏企業受國際經濟形勢影響，處于停產或半停產狀態，在中國光伏產業面臨決定自身命運的關鍵時刻。將高科技技術與光伏技術進行結合才是光伏產業的出路。

1 系統總體設計
針對光伏組件陣列的電流檢測問題，文中設計了基于STC12C5A60S2單片機自動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通過通信模塊給單片機發送抄收命令，當單片機接收到命令時，開始采集電流和溫度信號，進行簡單的存儲并利用通信模塊發送回數據主站PC機。為獲取更高的電壓和電流，光伏組件需要串聯獲取大電流，并聯獲取高電壓。由于光伏組件串聯結構，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。是宏晶科技生產的單時鐘／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、功耗低等優點。此外該單片機通過模擬多路開關，將通過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比較器比較，將其結果保存到逐次比較器，并通過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。