本實用新型屬于太陽能光伏發電組件的實時檢測領域，針對光伏發電系統的電壓、電流進行實時監控并上傳數據，第一時間了解光伏組件的運行狀態；尤其是一種基于霍爾傳感器的太陽能光伏系統的檢測裝置。主要涉及霍爾傳感器對光伏發電系統輸出電壓、電流的實時檢測和CAN總線數據傳輸技術。

(二)

背景技術：
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隨著現代工業化建設的持續發展，太陽能作為一種清潔無污染的可再生能源，可以被持續利用，在國家新能源政策的推動下，中國太陽能光伏產品產量和產能不斷增加。與此同時，對于光伏發電組件的檢測與維護也成為首要問題。

目前，光伏發電系統大多采用直流電源，實踐經驗表明，在所有光伏組件的參數之中，光伏組件的輸出電壓、電流最能體現光伏組件的當前狀況。可以根據輸出端電壓、電流判斷光伏組件的發電情況，當前電壓、電流是否超出允許的極限。還可以判斷光伏組件的均一性好壞等。因此，對光伏組件的輸出端電壓、電流的測量十分重要。

太陽能電池板工作狀態的監測關鍵在于太陽能電池板輸出電壓、電流信號的采集。由于串聯太陽能電池板的數量較多，整組電壓、電流很高，而且每個太陽能電池板之間都有電位聯系，因此直接測量比較困難。在研究太陽能電池板監測系統過程中，人們提出了許多測量串聯電池板電壓、電流的方法。

現有電壓測量技術主要包括共模測量法、差模測量法、繼電器切換提取電壓、V/F轉換無觸點采樣提取電壓、浮動地技術測量電池端電壓。

與現有的光伏組件電壓監測系統相比，本實用新型的優點是選擇霍爾電壓傳感器測量電壓，與共模測量法相比霍爾電壓測量精度高，在工作溫度區內精度優于1％，該精度適合于任何波形的測量，能有效改善共模測量法精度不高的弊端；與差模測量法相比，霍爾電壓測量范圍大，電壓測量可達6400V，很大程度上優于差模測量法，解決了差模測量法測量范圍小的問題；相比之下，繼電器切換提取電壓方法使精度趨低，而且電容充放電時間及晶體管和隔離芯等器件動作延遲采樣時間長等缺點也非常明顯；采用V/F轉換作為A/D轉換器的缺點是響應速度慢，在小信號范圍內線性度差，精度低，而霍爾電壓測量方法線性度好，優于0.1％；浮動地技術測量電池端電壓，地電位經常受現場干擾發生變化，影響整個系統的測量精度，與之相比霍爾電壓測量法基于霍爾效應對電壓進行測量，不受外界環境因素影響，保證測量精度不會發生變化。

現有電流測量技術主要包括直放式LEM傳感器、分流測量方法、直接檢測法、羅氏線圈測量方法、電磁式電流互感器測量方法、TMR電流傳感器測量方法、分流器測量方法。

與現有的光伏組件電流監測系統相比，本實用新型的優點是選擇霍爾電流傳感器測量電流。同霍爾傳感器相比直放式LEM傳感器，存在零點飄移問題，并且目前市場上多為雙電源，單電源數量少而且價格高且易發生磁化問題，霍爾傳感器可采用單電源供電且價格相對較低；分流測量方法的缺點在于高的工作溫度和分流電阻中的溫差將對增益和偏移誤差產生負面影響，霍爾電流測量法基于霍爾效應對電流進行測量，不受外界環境因素影響，保證測量精度不會發生變化；直接檢測法是把直流電流表，直接串入被測量回路，這種方法破壞了原有系統的完整性，霍爾傳感器只需把導線穿過感應孔即可，不影響原有電路；霍爾傳感器解決了羅氏線圈測量法不能測量直流分量的弊端；電磁式電流互感器測量方法絕緣難度大，特別是500kV以上，因絕緣而使互感器的體積、質量、價格均提高，動態范圍小，電流較大時，CT會出現飽和現象，飽和會使二次保護不能正確識別故障現象，互感器輸出信號需敷設電纜到二次設備，還要二次轉換成數字量，CT開路會產生高壓，危及人身和設備安全，相比之下霍爾傳感器絕緣度好，隔離電壓可達9600Vrms，體積小，重量輕可直接放置于電路板，霍爾傳感器二次側允許開路，不會產生高電壓，使用安全；分流器測量法存在的最大問題是輸入與輸出之間沒有電隔離。此外，用分流器檢測高頻或大電流時，不可避免地帶有電感性，因此分流器的接入既影響被測電流波形，也不能真實傳遞非正弦波形，而霍爾傳感器原邊電路與副邊電路之間有良好的電氣隔離，隔離電壓可達9600Vrms，并且可以測量任意波形的電流，甚至對瞬態峰值的測量，副邊電流忠實地反應原邊電流的波形，不會影響被測電流的波形。

現有檢測方案只是單一的電壓測量或者電流測量，而且現有檢測方案不能做到數據的實時共享，使用繁瑣，不適合光伏發電系統現場作業。與現有光伏發電檢測系統相比本實用新型的一大優勢在于采用霍爾傳感器同時檢測電壓和電流；另一個優勢在于數據可以實時上傳，本實用新型采用CAN總線數據傳輸方式，可以將數據實時上傳至上位機。這兩大優勢是其他單一的光伏發電監控系統無法比擬的。

考慮到光伏發電系統的特殊性，結合現有測量方法的優缺點，本實用新型采用霍爾傳感器測量串聯電池板組電壓、電流，霍爾傳感器是根據霍爾效應制作的一種磁場傳感器。

(三)

技術實現要素：
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本實用新型的目的在于提供一種基于霍爾傳感器的太陽能光伏系統的檢測裝置，它可以克服現有技術的不足，是一種結構簡單、操作方便，且可以實時監控太陽能光伏系統中光伏組件工作狀態的裝置。

本實用新型的技術方案：一種基于霍爾傳感器的太陽能光伏系統的檢測裝置，包括實時監測光伏組件運行狀態的數據處理計算機，其特征在于它包括穩壓電路單元、信號采集電路單元、數據處理電路單元、撥碼開關單元和CAN總線數據傳輸電路單元；其中所述信號采集電路單元是由電壓信號采集電路模塊和電流信號采集電路模塊構成；所述電壓信號采集電路模塊和電流信號采集電路模塊的輸入端分別采集太陽能電池板的電壓信號和電流信號，其輸出端與數據處理電路單元的輸入端連接；所述CAN總線數據傳輸電路單元的輸入端連接數據處理電路單元的輸出端，其輸出端通過CAN總線與實時監測光伏組件運行狀態的數據處理計算機連接；所述穩壓電路單元為信號采集電路單元、數據處理電路單元和CAN總線數據傳輸電路單元提供穩定電源；所述撥碼開關單元與數據處理電路單元的輸入端連接。

所述信號采集電路單元至少為1個，與太陽能光伏系統中太陽能光伏陣列的個數對應；所述太陽能光伏陣列是N*M維，其中，N是相互串聯的太陽能電池板的數量，M是并列支路的個數；則信號采集電路單元的個數即為M個；所述每個信號采集電路單元中的電壓信號采集電路模塊由X個電壓信號采集電路構成；所述每個信號采集電路單元中的電流信號采集電路模塊由1個電流信號采集電路構成；所述X為大于等于1的正整數；X的取值與相互串聯的太陽能電池板的數量N相對應；當N＝1時，X＝1；若N>1時，則X＝N+1；所述N*M維太陽能光伏陣列一共包括N*M+M個電壓信號采集電路和M+1個電流信號采集電路。

所述電壓信號采集電路是由電壓霍爾傳感器、電阻R、電容C和接線端子J構成；其中所述電壓霍爾傳感器有1管腳、3管腳、4管腳、5管腳、6管腳和8管腳；所述接線端子J的兩個端子分別連接與霍爾傳感器1管腳和霍爾傳感器8管腳之間；所述電阻R的一端與霍爾傳感器6管腳連接，其另一端與電容C的一端連接，同時連接數據處理電路單元的輸入端；所述電容C的另一端接地；所述霍爾傳感器3管腳連接15V電源；所述霍爾傳感器4管腳置空；所述霍爾傳感器5管腳接地；

所述電流信號采集電路是由電流霍爾傳感器、電阻R、電容C構成；其中所述霍爾傳感器有1管腳、2管腳、3管腳、4管腳；所述電阻R的一端與霍爾傳感器4管腳連接，其另一端與電容C的一端連接，同時連接數據處理電路單元的輸入端；所述電容C的另一端接地；所述霍爾傳感器3管腳連接5V電源；所述霍爾傳感器2管腳置空；所述霍爾傳感器1管腳接地。

所述太陽能光伏陣列是6*4維，即6個太陽能電池板相互串聯成一支路，一共4條支路，即N＝6，M＝4，X＝7，則信號采集電路單元的個數即為4個，對應太陽能光伏陣列的4條支路；所述每個信號采集電路單元中的電流信號采集電路模塊是由7個電壓信號采集電路構成；所述每個信號采集電路單元中的電流信號采集電路模塊由1個電流信號采集電路構成；7個電壓信號采集電路分別記為電壓信號采集電路I、電壓信號采集電路II、電壓信號采集電路III、電壓信號采集電路IV、電壓信號采集電路V、電壓信號采集電路VI和電壓信號采集電路VII；其中，所述電流信號采集電路采集所在支路總的電流信號；所述電壓信號采集電路I、電壓信號采集電路II、電壓信號采集電路III、電壓信號采集電路IV、電壓信號采集電路V、電壓信號采集電路VI分別采集6塊太陽能光伏電池板的電壓信號；所述電壓信號采集電路VII則采集所在支路兩端總的電壓信號。

所述電流信號采集電路是由電流霍爾傳感器H8、電阻R108、電容C108構成；所述電阻R108的一端與霍爾傳感器H8的4管腳連接，其另一端與電容C108的一端連接，同時連接數據處理電路單元的輸入端；所述電容C108的另一端接地；所述霍爾傳感器H8的3管腳連接5V電源；所述霍爾傳感器H8的2管腳置空；所述霍爾傳感器H8的1管腳接地；

所述電流霍爾傳感器H8是型號為NHA-01的電流霍爾傳感器。

所述電壓信號采集電路I是由電壓霍爾傳感器H1、接線端子J5、電阻R101、電容C101構成；所述接線端子J5的兩個端子分別連接與霍爾傳感器H1有1管腳和霍爾傳感器H1的8管腳之間；所述電阻R101的一端與霍爾傳感器H1的6管腳連接，其另一端與電容C101的一端連接，同時連接數據處理電路單元的輸入端；所述電容C101的另一端接地；所述霍爾傳感器H1的3管腳連接15V電源；所述霍爾傳感器H1的4管腳置空；所述霍爾傳感器H1的5管腳接地；

所述電壓信號采集電路II是由電壓霍爾傳感器H2、接線端子J6、電阻R102、電容C102構成；所述接線端子J6的兩個端子分別連接與霍爾傳感器H2有1管腳和霍爾傳感器H2的8管腳之間；所述電阻R102的一端與霍爾傳感器H2的6管腳連接，其另一端與電容C102的一端連接，同時連接數據處理電路單元的輸入端；所述電容C102的另一端接地；所述霍爾傳感器H2的3管腳連接15V電源；所述霍爾傳感器H2的4管腳置空；所述霍爾傳感器H2的5管腳接地；

所述電壓信號采集電路III是由電壓霍爾傳感器H3、接線端子J7、電阻R103、電容C103構成；所述接線端子J7的兩個端子分別連接與霍爾傳感器H3有1管腳和霍爾傳感器H3的8管腳之間；所述電阻R103的一端與霍爾傳感器H3的6管腳連接，其另一端與電容C103的一端連接，同時連接數據處理電路單元的輸入端；所述電容C103的另一端接地；所述霍爾傳感器H3的3管腳連接15V電源；所述霍爾傳感器H3的4管腳置空；所述霍爾傳感器H3的5管腳接地；

所述電壓信號采集電路IV是由電壓霍爾傳感器H4、接線端子J8、電阻R104、電容C104構成；所述接線端子J8的兩個端子分別連接與霍爾傳感器H4有1管腳和霍爾傳感器H4的8管腳之間；所述電阻R104的一端與霍爾傳感器H4的6管腳連接，其另一端與電容C104的一端連接，同時連接數據處理電路單元的輸入端；所述電容C104的另一端接地；所述霍爾傳感器H4的3管腳連接15V電源；所述霍爾傳感器H4的4管腳置空；所述霍爾傳感器H4的5管腳接地；

所述電壓信號采集電路V是由電壓霍爾傳感器H5、接線端子J9、電阻R105、電容C105構成；所述接線端子J9的兩個端子分別連接與霍爾傳感器H5有1管腳和霍爾傳感器H5的8管腳之間；所述電阻R105的一端與霍爾傳感器H5的6管腳連接，其另一端與電容C105的一端連接，同時連接數據處理電路單元的輸入端；所述電容C105的另一端接地；所述霍爾傳感器H5的3管腳連接15V電源；所述霍爾傳感器H5的4管腳置空；所述霍爾傳感器H5的5管腳接地；

所述電壓信號采集電路VI是由電壓霍爾傳感器H6、接線端子J10、電阻R106、電容C106構成；所述接線端子J10的兩個端子分別連接與霍爾傳感器H6有1管腳和霍爾傳感器H6的8管腳之間；所述電阻R106的一端與霍爾傳感器H6的6管腳連接，其另一端與電容C106的一端連接，同時連接數據處理電路單元的輸入端；所述電容C106的另一端接地；所述霍爾傳感器H6的3管腳連接15V電源；所述霍爾傳感器H6的4管腳置空；所述霍爾傳感器H6的5管腳接地。

所述電壓霍爾傳感器H1、電壓霍爾傳感器H2、電壓霍爾傳感器H3、電壓霍爾傳感器H4、電壓霍爾傳感器H5、電壓霍爾傳感器H6是型號為NHS01的電壓霍爾傳感器。

所述電壓信號采集電路VII是由電壓霍爾傳感器H7、接線端子J11、電阻R107、電容C107構成；所述霍爾傳感器H7有1管腳、5管腳、6管腳、7管腳、9管腳和10管腳；所述接線端子J11的兩個端子分別連接與霍爾傳感器H7有1管腳和霍爾傳感器H7的5管腳之間；所述電阻R107的一端與霍爾傳感器H7的9管腳連接，其另一端與電容C107的一端連接，同時連接數據處理電路單元的輸入端；所述電容C107的另一端接地；所述霍爾傳感器H7的10管腳連接15V電源；所述霍爾傳感器H7的6管腳置空；所述霍爾傳感器H7的7管腳接地。

所述電壓霍爾傳感器H7是型號為IHV001的霍爾傳感器。

所述數據處理電路是由單片機U1、電阻R28、電阻R1、電阻R5、電容C10、電容C1、電容C2、電容C3、晶振Y1、LED燈L2、接線端子J1構成；其中，所述電容C10的一端與單片機U1連接，其另一端接地；所述電容C1和電容C2一端同時接地，而另一端則分別與晶振Y1的兩端相連；所述晶振Y1的兩端還分別與單片機U1連接；所述電阻R28的一端與單片機U1連接，其另一端連接接線端子J1；所述電容C3的一端連接接線端子J1；其另一端接地；所述電阻R1的一端連接接線端子J1；其另一端接電源VCC；所述接線端子J1還與電源VCC連接；所述電阻R5的一端與單片機U1連接，其另一端與LED燈L2的一端連接；所述LED燈L2的另一端接地；所述接線端子J1依編程線與實時監測光伏組件運行狀態的數據處理計算機的USB口連接。

所述單片機U1是PIC18F25K80單片機芯片，共28個引腳，從MCLR/RE3引腳起逆時針順序編號，依次記作1號引腳～28號引腳；所述接線端子J1是單片機編程接口且用于調試程序用的接線端子，有6個引腳，標號記作1號接口～6號接口；所述單片機U1的2號引腳、3號引腳、4號引腳、5號引腳、7號引腳、21號引腳、22號引腳和25號引腳分別連接電壓信號采集電路I中電阻R101、電壓信號采集電路II中電阻R102、電壓信號采集電路III中電阻R103、電壓信號采集電路IV中電阻R104、電壓信號采集電路V中電阻R105、電壓信號采集電路VI中電阻R106、電壓信號采集電路VII中電阻R107、電流信號采集電路中電阻R108；所述單片機U1的6號引腳與電容C10的一端連接；所述單片機U1的8號引腳接地；所述單片機U1的9號引腳和10號引腳連接分別與晶振Y1的兩端連接；所述單片機1號引腳與電阻R28的一端連接；所述接線端子J1的1號接口與電阻R28的另一端連接；所述接線端子J1的1號接口與電容C3的一端連接；所述接線端子J1的1號接口與電阻R1的一端連接；所述接線端子J1的2號接口連接電源VCC；其3號接口接地，4號接口接單片機U1的28引腳，5號接口接單片機U1的27號引腳；所述單片機U1的26號引腳與電阻R5的一端連接；所述單片機U1的19號引腳接地；所述單片機U1有輸入輸出引腳，即2號～5號引腳、7號引腳、21號～28號引腳、11號～18號引腳，其中11號～18號引腳分別與撥碼開關單元手動選擇開關連接。

所述晶振Y1晶振選擇16MHz，構成單片機最小系統。

所示穩壓電路單元是由電容C4、電容C5、電容CV2、電容CV3、二極管D1、二極管D2、接線端子J2、接線端子J4、電源芯片MC7805和電源芯片MC7815構成；所述電容C4正極端連接電源VCC，負極端接地；所述電容C5正極端連接+15V電源，負極端接地；所述電容CV2正極端連接+24V直流電源，負極端接地；所述電容CV3正極端連接連接+24V直流電源，負極端接地；所述二極管D1的負極與電源芯片MC7805的電壓輸入口Vin端子連接，其正極端與接口端子J2連接；所述二極管D2的負極與電源芯片MC7815的電壓輸入口Vin端子連接，其正極端與接口端子J2連接；所述接線端子J2的端子還與地、單片機U1連接；所述接線端子J2的端子還有兩個置空的端子；所述接線端子J4的端子分別與接線端子J2的非置空端子連接；所述電源芯片MC7805電壓輸出口Vout輸出+5V電壓，其GND口接地；所述電源芯片MC7815的電壓輸出口Vout輸出+15V電壓，其GND口接地。

所述撥碼開關單元為8位手動選擇開關，由8位獨立開關組成，每一位手動選擇開關分別與單片機U1的8個I/O引腳相連，即連接單片機U1的11號～18號引腳。

所述數據傳輸電路包括通訊收發芯片U6、分壓電阻R2、分壓電阻R3、共模濾波電感L3、CAN總線濾波放大電路、瞬態抑制二極管Z1、瞬態抑制二極管Z2、保險F1和保險F2構成；所述分壓電阻R2的兩端分別與通訊收發芯片U6和單片機U1連接；所述分壓電阻R3的兩端分別與通訊收發芯片U6和單片機U1連接；所述通訊收發芯片U6與共模濾波電感L3連接；所述CAN總線濾波放大電路的輸入端與共模濾波電感L3連接，其輸出端分別與瞬態抑制二極管Z1、瞬態抑制二極管Z2、保險F1和保險F2連接。

所述CAN總線濾波放大電路是由電容C6、電容C7、電容C8、電阻R10、電阻R11、電阻R12和電阻R13構成；所述通訊收發芯片U6是型號為TJA1040的通訊芯片；所述TJA1040通訊芯片與單片機PIC18F25K80的通訊接口之間是CAN總線通訊方式連接；所述通訊收發芯片U6有8個管腳，分別記作1號管腳～8號管腳；所述分壓電阻R2的兩端分別與通訊收發芯片U6的1號管腳和單片機U1的23號引腳連接；所述分壓電阻R3的兩端分別與通訊收發芯片U6的4號管腳和單片機U1的24號引腳連接；所述通訊收發芯片U6的2號管腳接地，3號管腳接電源VCC，8號管腳接地；所述通訊收發芯片U6的6號引腳和7號引腳分別與共模濾波電感L3連接；所述電容C6的一端與共模濾波電感L3連接，其另一端接地；所述電容C7一端與共模濾波電感L3連接，其另一端接地；所述電阻R10一端與共模濾波電感L3連接，其另一端與電容C8的一端連接，電容C8另一端接地；所述R11一端與共模濾波電感L3連接，其另一端與電容C8的一端連接；所述R12的一端與共模濾波電感L3連接，其另一端與瞬態抑制二極管Z1的一端連接，瞬態抑制二極管Z1的另一端接地；所述R13的一端與共模濾波電感L3連接，其另一端與瞬態抑制二極管Z2的一端連接，瞬態抑制二極管Z2的另一端接地；所述保險F1的一端與瞬態抑制二極管Z1連接，其另一端接接線端子J2；所述保險F2的與瞬態抑制二極管Z2連接，其另一端接接線端子J2。

所述共模濾波電感L3有4個端子，分別記作1號端子～4號端子；所述共模濾波電感L3的1號端子、2號端子、3號端子、4號端子分別與通訊收發芯片U6的7號管腳、電容C6、電容C7、通訊收發芯片U6的6號管腳連接；所述共模濾波電感L3的2號端子和3號端子還分別與電阻R10和電阻R11連接；所述共模濾波電感L3的2號端子和3號端子還分別與電阻R12和電阻R13連接。

本實用新型的工作方法：

①將外部+24V直流電源通過穩壓電路單元接入接線端子J2的一端，接線端子J2一端與電源芯片MC7805和MC7815相連，MC7805將24V電源轉化為+5V，MC7815將24V電源轉化為+15V；+5V直流電源用于為單片機和電流霍爾傳感器供電，+15V直流電源用于為電壓霍爾傳感器供電，電源部分為通用電路；

②由電壓信號采集電路單元中的電壓霍爾傳感器采集太陽能光伏陣列的每條支路的每塊太陽能電池板的電壓信號和支路兩端的電壓信號；由電流霍爾傳感器采集太陽能光伏陣列的每條支路的電流信號；電壓霍爾傳感器采集太陽能電池板的電壓后內部產生霍爾效應，得到0-5V的電壓信號；太陽能光伏陣列支路的輸出電流導線穿過電流霍爾傳感器的電流感應孔，內部產生霍爾效應，得到0-2.5V的電壓信號，得到的兩個電壓信號流向數據處理電路中的單片機U1，在U1與每個霍爾傳感器之間放置有分壓電阻，起到分壓作用，防止出現過高的感應電壓損壞單片機。

③數據處理電路單元中的單片機U1接收到霍爾傳感器輸出的電壓信號，單片機U1內部A/D模塊對其進行數模轉換，將模擬信號轉換成數字信號，并通過單片機U1的內部程序按照如下公式進行數據計算和相應分析處理：

被測電壓＝((ad結果采樣)*基準)/AD位數，8位AD位數＝256

被測電流＝((ad結果采樣)*基準)/AD位數，8位AD位數＝256

上述算法得到的結果即電壓數據和電流數據，電壓數據和電流數據存儲至單片機U1的內部寄存器，再由其內部的ECAN模塊將檢測結果通過CAN總線技術輸出給CAN總線數據傳輸電路單元；單片機U1內部的ECAN模塊引腳通過CAN總線數據傳輸電路單元中的分壓電阻R2、分壓電阻R3與通訊收發芯片U6相連；所述數據處理電路單元中的LED燈L2可分辨單片機的工作狀態，當單片機處于工作狀態時指示燈L2會閃爍；所述接線端子J1依編程線與實時監測光伏組件運行狀態的數據處理計算機的USB接口連接，可以通過計算機實現對單片機U1的程序下載、編寫和運行調試；

④通過撥碼開關設置每個基于霍爾傳感器的太陽能光伏發電檢測系統的站號，撥碼開關的每一位與單片機U1的I/O引腳相連，每一位有開/關兩種狀態，手動向上撥即為開向單片機寫1，手動向下撥即為關向單片機寫0，撥碼開關的輸出相當于一個8位2進制數，即0000 0000-1111 1111，手動調節撥碼開關的8個開關觸點，生成一個8位2進制數，即一個檢測系統的站號，每個單獨的電流檢測系統在CAN總線中相當于一個節點，每個節點都有一個不同的站號，以此在總線系統里區分各個節點的身份；

⑤數據傳輸電路單元得到的電壓數據和電流數據經過分壓電阻R2和分壓電阻R3流向通訊收發芯片U6，通訊收發芯片U6自帶CAN總線通訊協議，在接收到單片機U1傳輸的電壓數據和電流數據后對其進行通訊協議轉化，轉化后的電壓數據和電流數據信號流向共模濾波電感L3，濾除掉信號中的干擾成分，并經過電阻R12和電阻R13的分壓保護，經過瞬態抑制二極管Z1和瞬態抑制二極管Z2后流向保險F1和保險F2，最終通過接線端子J2和外部CAN總線相連，并通過CAN總線將測量得到的電壓數據和電流數據上傳至實時監測光伏組件運行狀態的數據處理計算機，完成整個檢測流程。

本實用新型工作原理：本實用新型是基于霍爾電壓傳感器和霍爾電流傳感器發明的電壓、電流檢測系統，霍爾傳感器是根據霍爾效應制作的一種磁場傳感器。霍爾效應是磁電效應的一種，這一現象是在研究金屬的導電機構時發現的。后來發現半導體、導電流體等也有這種效應，而半導體的霍爾效應比金屬強得多，利用這現象制成的各種霍爾元件，廣泛地應用于工業自動化技術、檢測技術及信息處理等方面。

霍爾傳感器進行電壓檢測在使用中與其他現有方法相比具有以下優點：1、霍爾傳感器可以測量任意波形的電流和電壓，如：直流、交流、脈沖波形等，甚至對瞬態峰值的測量。副邊電流忠實地反應原邊電流的波形。而普通互感器則是無法與其比擬的，它一般只適用于測量50Hz正弦波；2、原邊電路與副邊電路之間有良好的電氣隔離，隔離電壓可達9600Vrms；3、精度高：在工作溫度區內精度優于1％，該精度適合于任何波形的測量；4、線性度好：優于0.1％；5、寬帶寬：高帶寬的電流傳感器上升時間可小于1μs；但是，6400Vrms的高壓電壓傳感器上升時間約500uS，帶寬約700Hz；6、測量范圍：霍爾傳感器為系列產品，電流測量可達50KA，電壓測量可達6400V。

而CAN是ControlIerAreaNetwork的縮寫，即“局域網控制器”的意思,可以歸屬于工業現場總線的范疇，CAN總線以廣播的方式從一個節點向另一個節點發送數據，當一個節點發送數據時，該節點的CPU把將要發送的數據和標識符發送給本節點的CAN芯片，并使其進入準備狀態；一旦該CAN芯片收到總線分配，就變為發送報文狀態，該CAN芯片將要發送的數據組成規定的報文格式發出。此時，網絡中其他的節點都處于接收狀態，所有節點都要先對其進行接收，通過檢測來判斷該報文是否是發給自己的。

CAN總線在數據通信方面具有高可靠性、實時性和靈活性，其應用領域廣泛。在本實用新型中之所以選擇CAN總線傳輸方式是因為考慮到CAN總線在實際應用中具有以下特點：(1)多主機方式工作：網絡上任意節點可在任意時刻向其他節點發送數據，通信方式靈活；(2)網絡上每個節點都有不同的優先級，可以滿足實時性的要求；(3)采用非破壞性仲裁總線結構，當兩個節點同時向網絡上傳送信息時，優先級高的優先傳送；(4)傳送方式有點對點、點對多點、點對全局廣播三種；(5)通信距離可達6km；通信速率可達1MB/s；節點數可達110個；(6)采用的是短幀結構，每幀有8個有效字節；(7)具有可靠的檢錯機制，使得數據的出錯率極低；(8)當發送的信息遭到破壞后，可自動重發；(9)節點在嚴重錯誤時，會自動切斷與總線聯系，以免影響總線上其他操作。

本實用新型的優越性：1、霍爾電壓測量精度高，在工作溫度區內精度優于1％，該精度適合于任何波形的測量；2、霍爾電壓測量范圍大，電壓測量可達6400V，解決了差模測量法測量范圍小的問題；3、本實用新型系統測量電壓響應速度快；4、霍爾電壓、電流測量方法線性度好，優于0.1％；5、霍爾電壓測量法和霍爾電流測量法基于霍爾效應對電壓、電流進行測量，不受外界環境因素影響，保證測量精度不會發生變化；6、原邊電路與副邊電路之間有良好的電氣隔離，隔離電壓可達9600Vrms，并且可以測量任意波形的電流，甚至對瞬態峰值的測量，副邊電流忠實地反應原邊電流的波形，不會影響被測電流的波形；7、光伏組件的故障檢測，針對串聯連接的光伏發電系統，通過對單塊太陽能電池板輸出電壓、整組太陽能電池板輸出電壓以及整組太陽能電池板輸出電流的集中分析，光伏組件的工作情況便可實時上傳至上位機，實時監控光伏系統中各個組件的工作狀態，可在第一時間發現故障點的具體位置，并發出警報，工作人員可以及時維護，使光伏發電系統工作效率得以保證。

(四)附圖說明：

圖1為本實用新型所涉一種基于霍爾傳感器的太陽能光伏系統的檢測裝置的整體結構框圖。

圖2為本實用新型所涉一種基于霍爾傳感器的太陽能光伏系統的檢測裝置的整體電路結構示意圖。

圖3為本實用新型所涉一種基于霍爾傳感器的太陽能光伏系統的檢測裝置中信號采集電路單元的電路結構示意圖。

圖4為本實用新型所涉一種基于霍爾傳感器的太陽能光伏系統的檢測裝置中數據處理電路單元的電路結構示意圖。

圖5為本實用新型所涉一種基于霍爾傳感器的太陽能光伏系統的檢測裝置中CAN總線數據傳輸電路單元的電路結構示意圖。

圖6為本實用新型所涉一種基于霍爾傳感器的太陽能光伏系統的檢測裝置中CAN總線濾波放大電路示意圖

(五)具體實施方式：

實施例：一種基于霍爾傳感器的太陽能光伏系統的檢測裝置(見圖1、圖2)，包括實時監測光伏組件運行狀態的數據處理計算機，其特征在于它包括穩壓電路單元、信號采集電路單元、數據處理電路單元、撥碼開關單元和CAN總線數據傳輸電路單元；其中所述信號采集電路單元是由電壓信號采集電路模塊和電流信號采集電路模塊構成；所述電壓信號采集電路模塊和電流信號采集電路模塊的輸入端分別采集太陽能電池板的電壓信號和電流信號，其輸出端與數據處理電路單元的輸入端連接；所述CAN總線數據傳輸電路單元的輸入端連接數據處理電路單元的輸出端，其輸出端通過CAN總線與實時監測光伏組件運行狀態的數據處理計算機連接；所述穩壓電路單元為信號采集電路單元、數據處理電路單元和CAN總線數據傳輸電路單元提供穩定電源；所述撥碼開關單元與數據處理電路單元的輸入端連接。

所述信號采集電路單元至少為1個，與太陽能光伏系統中太陽能光伏陣列的個數對應；所述太陽能光伏陣列是N*M維，其中，N是相互串聯的太陽能電池板的數量，M是并列支路的個數；則信號采集電路單元的個數即為M個；所述每個信號采集電路單元中的電壓信號采集電路模塊由X個電壓信號采集電路構成；所述每個信號采集電路單元中的電流信號采集電路模塊由1個電流信號采集電路構成；所述X為大于等于1的正整數；X的取值與相互串聯的太陽能電池板的數量N相對應；當N＝1時，X＝1；若N>1時，則X＝N+1；所述N*M維太陽能光伏陣列一共包括N*M+M個電壓信號采集電路和M+1個電流信號采集電路。

所述電壓信號采集電路(見圖3)是由電壓霍爾傳感器、電阻R、電容C和接線端子J構成；其中所述電壓霍爾傳感器有1管腳、3管腳、4管腳、5管腳、6管腳和8管腳；所述接線端子J的兩個端子分別連接與霍爾傳感器1管腳和霍爾傳感器8管腳之間；所述電阻R的一端與霍爾傳感器6管腳連接，其另一端與電容C的一端連接，同時連接數據處理電路單元的輸入端；所述電容C的另一端接地；所述霍爾傳感器3管腳連接15V電源；所述霍爾傳感器4管腳置空；所述霍爾傳感器5管腳接地；

所述電流信號采集電路(見圖3)是由電流霍爾傳感器、電阻R、電容C構成；其中所述霍爾傳感器有1管腳、2管腳、3管腳、4管腳；所述電阻R的一端與霍爾傳感器4管腳連接，其另一端與電容C的一端連接，同時連接數據處理電路單元的輸入端；所述電容C的另一端接地；所述霍爾傳感器3管腳連接5V電源；所述霍爾傳感器2管腳置空；所述霍爾傳感器1管腳接地。

所述太陽能光伏陣列是6*4維，即6個太陽能電池板相互串聯成一支路，一共4條支路，即N＝6，M＝4，X＝7，則信號采集電路單元的個數即為4個，對應太陽能光伏陣列的4條支路；所述每個信號采集電路單元(見圖3)中的電壓信號采集電路模塊是由7個電壓信號采集電路構成；所述每個信號采集電路單元中的電流信號采集電路模塊由1個電流信號采集電路構成；7個電壓信號采集電路分別記為電壓信號采集電路I、電壓信號采集電路II、電壓信號采集電路III、電壓信號采集電路IV、電壓信號采集電路V、電壓信號采集電路VI和電壓信號采集電路VII；其中，所述電流信號采集電路采集所在支路總的電流信號；所述電壓信號采集電路I、電壓信號采集電路II、電壓信號采集電路III、電壓信號采集電路IV、電壓信號采集電路V、電壓信號采集電路VI分別采集6塊太陽能光伏電池板的電壓信號；所述電壓信號采集電路VII則采集所在支路兩端總的電壓信號。

所述電流信號采集電路(見圖3)是由電流霍爾傳感器H8、電阻R108、電容C108構成；所述電阻R108的一端與霍爾傳感器H8的4管腳連接，其另一端與電容C108的一端連接，同時連接數據處理電路單元的輸入端；所述電容C108的另一端接地；所述霍爾傳感器H8的3管腳連接5V電源；所述霍爾傳感器H8的2管腳置空；所述霍爾傳感器H8的1管腳接地；

所述電流霍爾傳感器H8是型號為NHA-01的電流霍爾傳感器。

所述電壓信號采集電路I(見圖3)是由電壓霍爾傳感器H1、接線端子J5、電阻R101、電容C101構成；所述接線端子J5的兩個端子分別連接與霍爾傳感器H1有1管腳和霍爾傳感器H1的8管腳之間；所述電阻R101的一端與霍爾傳感器H1的6管腳連接，其另一端與電容C101的一端連接，同時連接數據處理電路單元的輸入端；所述電容C101的另一端接地；所述霍爾傳感器H1的3管腳連接15V電源；所述霍爾傳感器H1的4管腳置空；所述霍爾傳感器H1的5管腳接地；

所述電壓信號采集電路II(見圖3)是由電壓霍爾傳感器H2、接線端子J6、電阻R102、電容C102構成；所述接線端子J6的兩個端子分別連接與霍爾傳感器H2有1管腳和霍爾傳感器H2的8管腳之間；所述電阻R102的一端與霍爾傳感器H2的6管腳連接，其另一端與電容C102的一端連接，同時連接數據處理電路單元的輸入端；所述電容C102的另一端接地；所述霍爾傳感器H2的3管腳連接15V電源；所述霍爾傳感器H2的4管腳置空；所述霍爾傳感器H2的5管腳接地；

所述電壓信號采集電路III(見圖3)是由電壓霍爾傳感器H3、接線端子J7、電阻R103、電容C103構成；所述接線端子J7的兩個端子分別連接與霍爾傳感器H3有1管腳和霍爾傳感器H3的8管腳之間；所述電阻R103的一端與霍爾傳感器H3的6管腳連接，其另一端與電容C103的一端連接，同時連接數據處理電路單元的輸入端；所述電容C103的另一端接地；所述霍爾傳感器H3的3管腳連接15V電源；所述霍爾傳感器H3的4管腳置空；所述霍爾傳感器H3的5管腳接地；

所述電壓信號采集電路IV(見圖3)是由電壓霍爾傳感器H4、接線端子J8、電阻R104、電容C104構成；所述接線端子J8的兩個端子分別連接與霍爾傳感器H4有1管腳和霍爾傳感器H4的8管腳之間；所述電阻R104的一端與霍爾傳感器H4的6管腳連接，其另一端與電容C104的一端連接，同時連接數據處理電路單元的輸入端；所述電容C104的另一端接地；所述霍爾傳感器H4的3管腳連接15V電源；所述霍爾傳感器H4的4管腳置空；所述霍爾傳感器H4的5管腳接地；

所述電壓信號采集電路V(見圖3)是由電壓霍爾傳感器H5、接線端子J9、電阻R105、電容C105構成；所述接線端子J9的兩個端子分別連接與霍爾傳感器H5有1管腳和霍爾傳感器H5的8管腳之間；所述電阻R105的一端與霍爾傳感器H5的6管腳連接，其另一端與電容C105的一端連接，同時連接數據處理電路單元的輸入端；所述電容C105的另一端接地；所述霍爾傳感器H5的3管腳連接15V電源；所述霍爾傳感器H5的4管腳置空；所述霍爾傳感器H5的5管腳接地；

所述電壓信號采集電路VI(見圖3)是由電壓霍爾傳感器H6、接線端子J10、電阻R106、電容C106構成；所述接線端子J10的兩個端子分別連接與霍爾傳感器H6有1管腳和霍爾傳感器H6的8管腳之間；所述電阻R106的一端與霍爾傳感器H6的6管腳連接，其另一端與電容C106的一端連接，同時連接數據處理電路單元的輸入端；所述電容C106的另一端接地；所述霍爾傳感器H6的3管腳連接15V電源；所述霍爾傳感器H6的4管腳置空；所述霍爾傳感器H6的5管腳接地。

所述電壓霍爾傳感器H1、電壓霍爾傳感器H2、電壓霍爾傳感器H3、電壓霍爾傳感器H4、電壓霍爾傳感器H5、電壓霍爾傳感器H6是型號為NHS01的電壓霍爾傳感器。

所述電壓信號采集電路VII(見圖3)是由電壓霍爾傳感器H7、接線端子J11、電阻R107、電容C107構成；所述霍爾傳感器H7有1管腳、5管腳、6管腳、7管腳、9管腳和10管腳；所述接線端子J11的兩個端子分別連接與霍爾傳感器H7有1管腳和霍爾傳感器H7的5管腳之間；所述電阻R107的一端與霍爾傳感器H7的9管腳連接，其另一端與電容C107的一端連接，同時連接數據處理電路單元的輸入端；所述電容C107的另一端接地；所述霍爾傳感器H7的10管腳連接15V電源；所述霍爾傳感器H7的6管腳置空；所述霍爾傳感器H7的7管腳接地。

所述電壓霍爾傳感器H7是型號為IHV001的霍爾傳感器。

所述數據處理電路(見圖4)是由單片機U1、電阻R28、電阻R1、電阻R5、電容C10、電容C1、電容C2、電容C3、晶振Y1、LED燈L2、接線端子J1構成；其中，所述電容C10的一端與單片機U1連接，其另一端接地；所述電容C1和電容C2一端同時接地，而另一端則分別與晶振Y1的兩端相連；所述晶振Y1的兩端還分別與單片機U1連接；所述電阻R28的一端與單片機U1連接，其另一端連接接線端子J1；所述電容C3的一端連接接線端子J1；其另一端接地；所述電阻R1的一端連接接線端子J1；其另一端接電源VCC；所述接線端子J1還與電源VCC連接；所述電阻R5的一端與單片機U1連接，其另一端與LED燈L2的一端連接；所述LED燈L2的另一端接地；所述接線端子J1依編程線與實時監測光伏組件運行狀態的數據處理計算機的USB口連接。

所述單片機U1(見圖4)是PIC18F25K80單片機芯片，共28個引腳，從MCLR/RE3引腳起逆時針順序編號，依次記作1號引腳～28號引腳；所述接線端子J1是單片機編程接口且用于調試程序用的接線端子，有6個引腳，標號記作1號接口～6號接口；所述單片機U1的2號引腳、3號引腳、4號引腳、5號引腳、7號引腳、21號引腳、22號引腳和25號引腳分別連接電壓信號采集電路I中電阻R101、電壓信號采集電路II中電阻R102、電壓信號采集電路III中電阻R103、電壓信號采集電路IV中電阻R104、電壓信號采集電路V中電阻R105、電壓信號采集電路VI中電阻R106、電壓信號采集電路VII中電阻R107、電流信號采集電路中電阻R108；所述單片機U1的6號引腳與電容C10的一端連接；所述單片機U1的8號引腳接地；所述單片機U1的9號引腳和10號引腳連接分別與晶振Y1的兩端連接；所述單片機1號引腳與電阻R28的一端連接；所述接線端子J1的1號接口與電阻R28的另一端連接；所述接線端子J1的1號接口與電容C3的一端連接；所述接線端子J1的1號接口與電阻R1的一端連接；所述接線端子J1的2號接口連接電源VCC；其3號接口接地，4號接口接單片機U1的28引腳，5號接口接單片機U1的27號引腳；所述單片機U1的26號引腳與電阻R5的一端連接；所述單片機U1的19號引腳接地；所述單片機U1有輸入輸出引腳，即2號～5號引腳、7號引腳、21號～28號引腳、11號～18號引腳，其中11號～18號引腳分別與撥碼開關單元手動選擇開關連接。

所述晶振Y1晶振選擇16MHz，構成單片機最小系統。

所示穩壓電路單元(見圖2)是由電容C4、電容C5、電容CV2、電容CV3、二極管D1、二極管D2、接線端子J2、接線端子J4、電源芯片MC7805和電源芯片MC7815構成；所述電容C4正極端連接電源VCC，負極端接地；所述電容C5正極端連接+15V電源，負極端接地；所述電容CV2正極端連接+24V直流電源，負極端接地；所述電容CV3正極端連接連接+24V直流電源，負極端接地；所述二極管D1的負極與電源芯片MC7805的電壓輸入口Vin端子連接，其正極端與接口端子J2連接；所述二極管D2的負極與電源芯片MC7815的電壓輸入口Vin端子連接，其正極端與接口端子J2連接；所述接線端子J2的端子還與地、單片機U1連接；所述接線端子J2的端子還有兩個置空的端子；所述接線端子J4的端子分別與接線端子J2的非置空端子連接；所述電源芯片MC7805電壓輸出口Vout輸出+5V電壓，其GND口接地；所述電源芯片MC7815的電壓輸出口Vout輸出+15V電壓，其GND口接地。

所述撥碼開關單元(見圖2)為8位手動選擇開關，由8位獨立開關組成，每一位手動選擇開關分別與單片機U1的8個I/O引腳相連，即連接單片機U1的11號～18號引腳。

所述數據傳輸電路(見圖5)包括通訊收發芯片U6、分壓電阻R2、分壓電阻R3、共模濾波電感L3、CAN總線濾波放大電路、瞬態抑制二極管Z1、瞬態抑制二極管Z2、保險F1和保險F2構成；所述分壓電阻R2的兩端分別與通訊收發芯片U6和單片機U1連接；所述分壓電阻R3的兩端分別與通訊收發芯片U6和單片機U1連接；所述通訊收發芯片U6與共模濾波電感L3連接；所述CAN總線濾波放大電路的輸入端與共模濾波電感L3連接，其輸出端分別與瞬態抑制二極管Z1、瞬態抑制二極管Z2、保險F1和保險F2連接。

所述CAN總線濾波放大電路是由電容C6、電容C7、電容C8、電阻R10、電阻R11、電阻R12和電阻R13構成(見圖5、圖6)；所述通訊收發芯片U6是型號為TJA1040的通訊芯片(見圖5)；所述TJA1040通訊芯片與單片機PIC18F25K80的通訊接口之間是CAN總線通訊方式連接；所述通訊收發芯片U6有8個管腳，分別記作1號管腳～8號管腳；所述分壓電阻R2的兩端分別與通訊收發芯片U6的1號管腳和單片機U1的23號引腳連接；所述分壓電阻R3的兩端分別與通訊收發芯片U6的4號管腳和單片機U1的24號引腳連接；所述通訊收發芯片U6的2號管腳接地，3號管腳接電源VCC，8號管腳接地；所述通訊收發芯片U6的6號引腳和7號引腳分別與共模濾波電感L3連接；所述電容C6的一端與共模濾波電感L3連接，其另一端接地；所述電容C7一端與共模濾波電感L3連接，其另一端接地；所述電阻R10一端與共模濾波電感L3連接，其另一端與電容C8的一端連接，電容C8另一端接地；所述R11一端與共模濾波電感L3連接，其另一端與電容C8的一端連接；所述R12的一端與共模濾波電感L3連接，其另一端與瞬態抑制二極管Z1的一端連接，瞬態抑制二極管Z1的另一端接地；所述R13的一端與共模濾波電感L3連接，其另一端與瞬態抑制二極管Z2的一端連接，瞬態抑制二極管Z2的另一端接地；所述保險F1的一端與瞬態抑制二極管Z1連接，其另一端接接線端子J2；所述保險F2的與瞬態抑制二極管Z2連接，其另一端接接線端子J2(見圖2)。

所述共模濾波電感L3有4個端子，分別記作1號端子～4號端子；所述共模濾波電感L3的1號端子、2號端子、3號端子、4號端子分別與通訊收發芯片U6的7號管腳、電容C6、電容C7、通訊收發芯片U6的6號管腳連接；所述共模濾波電感L3的2號端子和3號端子還分別與電阻R10和電阻R11連接；所述共模濾波電感L3的2號端子和3號端子還分別與電阻R12和電阻R13連接(見圖5)。

本實用新型以一個實際太陽能光伏系統為例，該太陽能光伏系統是由6*4維光伏陣列構成，共有相互并列的4條支路，每條支路由6個太陽能電池板相互串聯構成一組。每一個太陽能電池板有一個電壓采集電路對兩端電壓信號進行采集，沒條支路還需要一個電壓采集電路對該支路兩端電壓信號進行采集；對于電流信號，則需要對每條支路的電流進行采集，同時對4條支路的匯合總電流進行采集；即改系統中共用到28個電壓采集電路和5個電流采集電路。

每塊太陽能電池板額定輸出電壓為50伏，串聯后每組額定輸出電壓為300伏。本檢測系統檢測單塊太陽能板的輸出電壓、整組太陽能板的輸出電壓以及整組太陽能板的輸出電流，通過單片機對數據進行分析處理得知每個光伏組件的運行狀態，并對每塊太陽能板進行編號，通過CAN總線將數據結果上傳至上位機，可以清楚地了解光伏系統中的故障位置。

本實用新型電路原理圖如圖2所示，電路有三個主要部分組成：

1、信號采集電路單元

信號采集電路單元(如圖3)由8個霍爾傳感器組成，(圖3中H1-H7為電壓霍爾傳感器，H8為電流霍爾傳感器)。其中電壓霍爾傳感器H1、電壓霍爾傳感器H2、電壓霍爾傳感器H3、電壓霍爾傳感器H4、電壓霍爾傳感器H5、電壓霍爾傳感器H6檢測單塊太陽能電池板電壓，電壓霍爾傳感器H7檢測串聯后的支路兩端總電壓，電流霍爾傳感器H8檢測串聯后的太陽能電池板支路的總電流；電壓霍爾傳感器(H1-H7)信號輸入端連接有接線端子J，接線端子J直接和太陽能電池板相連，霍爾傳感器H(H1-H7)額定輸出0-5伏直流電壓；電流霍爾傳感器H8帶有電流感應孔，將太陽能電池板輸出電流導線穿過電流霍爾傳感器H8電流感應孔，電流霍爾傳感器H8額定輸出0-2.5伏直流電壓；霍爾傳感器輸出端鏈接一個電阻R，達到保護電路的目的，霍爾傳感器輸出信號經電阻連接到單片機的A/D引腳，電壓霍爾傳感器(H1-H7)使用+15V直流電源供電，電流霍爾傳感器H8使用+5V直流電源供電。

2、數據處理電路單元

上述數據處理部分主要由單片機U1構成(見圖4)，單片機U1的1號引腳用于連接編程器，外接分壓電阻R28和5V電源，單片機U1采用+5V電源供電，由MC7805電源芯片提供。單片機U1的28號引腳、27號引腳連接至接線端子J1用于程序編寫，單片機U1的26號引腳接LED燈L2用于系統運行指示，單片機U1的2號引腳、3號引腳、4號引腳、5號引腳、7號引腳、21號引腳、22號引腳、25號引腳是單片機A/D引腳。單片機U1的2號引腳連接電壓霍爾傳感器H1、單片機U1的3號引腳連接電壓霍爾傳感器H2、單片機U1的4號引腳連接電壓霍爾傳感器H3、單片機U1的5號引腳連接電壓霍爾傳感器H4、單片機U1的7號引腳連接電壓霍爾傳感器H5、單片機U1的21號引腳連接電壓霍爾傳感器H6、單片機U1的22號引腳連接電壓霍爾傳感器H7、單片機U1的25號引腳連接電流霍爾傳感器H8。單片機U1的9號引腳、單片機U1的10號引腳連接晶振Y1構成單片機最小系統，單片機U1的23號引腳連接數據傳輸電路中的分壓電阻R2，單片機U1 24號引腳連接數據傳輸電路中的分壓電阻R3。

3、CAN總線數據傳輸電路單元

CAN總線數據傳輸部分電路原理(見圖5)，本部分電路主要圍繞通訊收發芯片U6、分壓電阻R2、分壓電阻R3、共模濾波電感L3、CAN總線濾波放大電路、瞬態抑制二極管Z1、瞬態抑制二極管Z2、保險F1和保險F2構成，通訊收發芯片U6用于CAN總線協議的轉換，上述U6 1號管腳和4號管腳為TX和RX,用于和單片機U1之間的數據交互，分壓電阻R2、分壓電阻R3連接在通訊收發芯片U6和單片機U1之間，起到保護電路的作用。通訊收發芯片U6的6號管腳、7號管腳為CAN總線數據連接引腳，在U6的6號管腳、7號管腳外部鏈接共模濾波電感L3，共模濾波電感L3在電路中起到抗干擾的作用，如圖6所示，這部分電路在CAN總線傳輸電路中對輸入信號進行濾波放大，上述瞬態抑制二極管Z1、瞬態抑制二極管Z2是一種限壓型的過電壓保護器件,在電路中把過高的電壓限制在一個安全范圍之內，從而起到保護后面電路的作用。保險F1和保險F2防止過高的電壓從外部涌入電路，用來保護電路中其他電子器件。OCANH、OCANL為CAN總線與外部連接端，連接至接線端子J2，用來進行和上位機之間的通訊。

具體檢測過程如下：

①將外部+24V直流電源通過穩壓電路單元接入接線端子J2的一端，接線端子J2一端與電源芯片MC7805和MC7815相連(見圖2)，MC7805將24V電源轉化為+5V，MC7815將24V電源轉化為+15V；+5V直流電源用于為單片機和電流霍爾傳感器供電，+15V直流電源用于為電壓霍爾傳感器供電，電源部分為通用電路(見圖2)；

②將太陽能電池板輸出電壓接至電壓霍爾傳感器(H1、H2、H3、H4、H5、H6、H7)的輸入端接線端子，單塊太陽能電池板電壓分別鏈接至上述電壓信號采集電路、電壓信號采集電路II、電壓信號采集電路III、電壓信號采集電路IV、電壓信號采集電路V、電壓信號采集電路VI，太陽能電池板串聯后總電壓鏈接至電壓信號采集電路VII；電壓信號采集電路中的電壓霍爾傳感器(H1、H2、H3、H4、H5、H6、H7)通過接線端子J(J5、J6、J7、J8、J9、J10、J11)與太陽能電池板相連(見圖3)，霍爾傳感器(H1、H2、H3、H4、H5、H6、H7)得到太陽能電池板的電壓后內部產生霍爾效應，得到0-5V的電壓信號；太陽能電池板輸出電流導線穿過電流霍爾傳感器H8的電流感應孔，太陽能電池板總電流穿過上述電流信號采集電路；電流霍爾傳感器H8得到太陽能電池板的電流后內部產生霍爾效應，得到0-2.5V的電壓信號；上述電壓信號流向數據處理電路中的單片機U1(見圖4)，在U1與霍爾傳感器之間放置有分壓電阻R(R101、R102、R103、R104、R105、R106、R107、R108)(見圖3)，電阻R起到分壓作用，防止出現過高的感應電壓損壞單片機；

③數據處理電路單元中的單片機U1接收到霍爾傳感器H輸出的電壓信號，單片機U1內部A/D模塊對其進行數模轉換，將模擬信號轉換成數字信號，并通過單片機U1的內部程序按照如下公式進行數據計算和相應分析處理：

被測電壓(電流)＝((ad結果采樣)*基準)/AD位數，8位AD位數＝256

得到的檢測結果存儲至單片機U1的內部寄存器，再由其內部的ECAN模塊將檢測結果通過CAN總線技術輸出給CAN總線數據傳輸電路單元；單片機U1內部的ECAN模塊引腳通過CAN總線數據傳輸電路單元中的分壓電阻R2、分壓電阻R3與通訊收發芯片U6相連(見圖5)；所述數據處理電路單元中的LED燈L2可分辨單片機的工作狀態，當單片機處于工作狀態時指示燈L2會閃爍；所述接線端子J1依編程線與實時監測光伏組件運行狀態的數據處理計算機的USB接口連接，可以通過計算機實現對單片機U1的程序下載、編寫和運行調試；

④通過撥碼開關設置每個基于霍爾傳感器的太陽能光伏發電檢測系統的站號，撥碼開關的每一位與單片機U1的I/O引腳，即21號～28號引腳相連，每一位有開/關兩種狀態，手動向上撥即為開向單片機寫1，手動向下撥即為關向單片機寫0，撥碼開關的輸出相當于一個8位2進制數，即00000000-1111 1111，手動調節撥碼開關的8個開關觸點，生成一個8位2進制數，即一個檢測系統的站號，每個單獨的電壓、電流檢測系統在CAN總線中相當于一個節點，每個節點都有一個不同的站號，以此在總線系統里區分各個節點的身份；

⑤數據傳輸電路單元(見圖5、圖6)得到的電壓、電流數據經過分壓電阻R2和分壓電阻R3流向通訊收發芯片U6，通訊收發芯片U6自帶CAN總線通訊協議，在接收到單片機U1傳輸的電壓、電流數據后對其進行通訊協議轉化，轉化后的電壓、電流數據信號流向共模濾波電感L3，濾除掉信號中的干擾成分，并經過電阻R12和電阻R13的分壓保護，經過瞬態抑制二極管Z1和瞬態抑制二極管Z2后流向保險F1和保險F2，最終通過接線端子J2和外部CAN總線相連，并通過CAN總線將測量得到的電壓、電流數據上傳至實時監測光伏組件運行狀態的數據處理計算機，完成整個檢測流程。

本電路可根據光伏組件的實際數量做出具體調整，可以第一時間發現光伏發電系統的故障節點，實時監測光伏系統的發電效率，以方便工作人員及時維護，從而提高光伏發電效率，在光伏發電系統中有著重要作用。