基于PIC24FJ64的智能光伏汇流采集装置设计及应用

　　0引言

　　伴随着世界人口的不断增长和城市化进程的不断推进，化石能源日趋枯竭，燃烧化石燃料所导致的环境污染日趋严重。从而使太阳能这种清洁能源备受关注，太阳能是一种低密度的平面能源，需要数量巨大的太阳能电池板阵列进行串并联组合来达到所需功率，为了减少电池组件与逆变器之间的连接线和方便日后维护，同时减少投资成本，需要在直流侧配置光伏阵列防雷汇流箱、直流柜、逆变器、按分段连接、逐级汇流的方式进行一次和二次汇流。

　　本文介绍一种基于PIC24FJ64的智能光伏AGF系列汇流采集装置，本装置使用霍尔传感器隔离测量来自光伏电池阵列的电流，同时可以测量其输出电压，监测汇流箱内部的防雷器和直流断路器的工作状态、配有温度、风速，辐照等传感器输入接口，带有接点输出，用于驱动外部执行机构。本装置通过RS485总线与上位机通讯，用于接收计算机指令，上传检测到的光伏电池阵列、汇流箱组件和外部环境状态。本装置最多可监测16路光伏电池组输出电流，并可以根据输入电压计算分相和合相功率。本装置带有LED数码显示器和设定拨码，用于查看数据和设定本装置的通讯地址、数据格式、波特率等参数。

　　1电路设计原理

　　PIC24FJ64是MicroChip公司的一种改进的哈佛架构的高速16位低功耗单片机，在32M时钟频率时系统性能可达16MIPS，17位x17位单周期硬件乘法器，最大可内带64k的FlashROM，8k系统SRAM，2个模块，2个UART模块、允许对许多外部I/O口功能进行重新定义，增加了系统设计的灵活性。电路框图见图1

图1

　　1.1电流输入模块

　　电流输入模块分成两个8路模块，最多可以输入16路的电池串列，电流采样使用霍尔传感器实现对光伏电流的隔离型测量，霍尔效应是指的是当有一半导体薄片，假设以三维空间的视角来看，在其Y轴方向施加一个一定强度的磁场，在X轴方向通以电流，则在此半导体薄片的Z轴方向会产生电动势，该电动势就是霍尔电势，见图2，本霍尔传感器采用单电源5V供电方式，在输入最大输入电流为-15A～+15A对应输出电压为0～5V。霍尔传感器的输出接入到一个8选一的模拟开关，由程序控制对8个输入通道逐个扫描，模拟开关的输出经过一个RC滤波电路然后接入到A/D转换芯片ADS1110,ADS1110是TI公司的16位精度模数转换器，宽工作电源2.7～5.5V,芯片内置有5ppm/°C温度系数的2.048V高精度电压参考，芯片内置PGA，可以对输入信号进行放大，放大倍数为1、2、4、8倍。芯片使用总线接口最快速度可以达到400kHz(图3)。

图2