塔式太阳能热发电系统的电流检测模块及电流检测方法技术方案

一种塔式太阳能热发电系统的电流检测模块,包括：三路电流采样单元，能同时对三种不同或相同的大电流信号进行实时采样并输出小电流信号；转换单元，与三路电流采样单元电连接，用于将小电流信号转换成数字信号；处理单元，与转换单元电连接，基于电路信息确定电流计算公式，并通过电流计算公式及数字信号进行计算得到电流值，电流值为电流检测模块检测的电流值。通过三路电流采样单元能同时对三种不同或相同的大电流信号进行采样，有效减少配电柜中检测模块的安装数量，三路电流采样单元中使用的电流互感器集成有温度补偿电路、相位补偿电路再通过软件滤波的方法，提高了电流检测模块的测量精度，输入电流在几安到几百安的测量精度都可达到0.01级。

【技术实现步骤摘要】
塔式太阳能热发电系统的电流检测模块及电流检测方法
本专利技术涉及太阳能热发电
，具体涉及塔式太阳能热发电系统的电流检测模块及电流检测方法。
技术介绍
在经济不断发展的同时，能源日趋短缺，传统的不可再生能源日益枯竭，经济发展越来越受制于能源的开发利用，可再生能源的利用受到普遍关注，特别是太阳能利用更受世人的重视。太阳能热发电是当前太阳能利用的一种主要方式。当前太阳能热发电按照太阳能采集方式可划分为(1)塔式太阳能热发电；(2)槽式太阳能热发电；(3)碟式太阳能热发电。在太阳能热发电领域，塔式太阳能热发电因具有高光热转换效率，高聚焦温度，控制系统安装调试简单，散热损失少等优势，将成为下一个可商业化运营的新型能源技术。在塔式太阳能热发电领域，供电系统为塔式太阳能热发电系统的一个重要组成部分。而检测配电柜与各个系统之间的供电电流是电流检测的重点及难点。配电柜与其他系统的供电回路的电气连线十分复杂，电流检测模块使用量大，空间占用率大。在塔式太阳能热发电领域，环境温度变化大，电流检测模块内部电流互感器二次侧输出电压变化大，导致检测误差较大，无法满足检测精度的要求。在塔式太阳能热发电领域，电流常在几安到几百安之间变化，常见的电流互感器在某一小量程内检测精度能达到0.2级甚至更高，不能满足全量程内的精度达到0.2级。
技术实现思路
本申请提供一种塔式太阳能热发电系统的电流检测模块及电流检测方法，该电流检测模块在温度变化大的环境中保持特性基本不变，全量程内的检测精度都在0.01级。根据第一方面，一种实施例中提供一种塔式太阳能热发电系统的电流检测模块，包括壳体，还包括：三路电流采样单元，用于能同时对三种不同或相同的大电流信号进行实时采样并输出小电流信号，所述大电流信号为配电柜输出的电流信号，所述小电流信号为将所述大电流信号按变比缩小后的电流信号；转换单元，与所述三路电流采样单元电连接，用于将小电流信号转换成数字信号；处理单元，与所述转换单元电连接，基于电路信息确定电流计算公式，并通过所述电流计算公式及数字信号进行计算得到电流值，所述电流值为所述电流检测模块检测的电流值，所述电路信息包括所述三路电流采样单元中的采样电阻值、变比值、采样电压通过增益放大N倍的量程值、电流值输入处理单元所对应的W位无符号数。一种实施例中，所述电流计算公式为：I＝(Irms-I0)/2W×Umax/R×B；其中，I为待测信号的电流值；Irms为输入处理单元的W位无符号数；I0为待测电流值为0A时输入处理单元的W位无符号数；2W为输入处理单元为满量程时的10进制输出编码；Umax为采样电压通过增益放大N倍时的电压量程值，R为采样电阻值，B为变比值。一种实施例中，所述三路电流采样单元分别固定三个不同变比的电流互感器，且相邻电流互感器之间互不影响，使得，通过三个不同变比的电流互感器能同时对三种不同或相同的大电流信号进行实时采样并输出小电流信号。一种实施例中，所述电流互感器包括环形磁芯和线圈，所述环形磁芯采用超微晶导磁材料制成，所述线圈采用漆包线，所述线圈精密绕制均匀分布在所述环形磁芯的圆周上，且绕制方式为交错绕制。一种实施例中，所述电流互感器集成有温度补偿电路和相位补偿电路，所述温度补偿电路用于减少所述线圈发热导致测量电压的变化，所述相位补偿电路用于补偿二次侧电流相位差。一种实施例中，所述转换单元包括：滤波电路，用于对小电流信号进行滤波；转换电路，用于对滤波后的电流信号转换成数字信号；限流电路，设置于所述转换电路之前，用于限流保护，防止所测电流超过最大量程。一种实施例中，所述滤波电路包括：低通滤波器，对电流信号进行低通滤波，以除去高频噪声；高通滤波器，用于除去电流信号中的直流成分；软件滤波，采集M次通过电流计算公式计算得到的电流值，计算M个电流值的平均电流值，将平均电流值与M个电流值一一比较，拟合出最接近实际的电流值。一种实施例中，所述壳体采用特殊ABS材料制作，以使所述电流检测模块在-40℃-85℃环境中不会失去特性。一种实施例中，所述壳体的底部安装有导轨式卡槽。根据第二方面，一种实施例中提供一种上述的电流检测模块的电流检测方法，包括步骤：通过三路电流采样单元对检测的大电流信号进行实时采样并输出小电流信号，所述大电流信号为配电柜输出的电流信号，所述小电流信号为将所述大电流信号按变比缩小后的电流信号；通过转换单元将小电流信号转换成数字信号；通过处理单元基于电路信息确定电流计算公式，并通过所述电流计算公式及数字信号进行计算得到电流值，所述电流值为所述电流检测模块检测的电流值，所述电路信息包括所述三路电流采样单元中的采样电阻值、变比值、采样电压通过增益放大N倍的量程值、电流值输入处理单元所对应的W位无符号数。依据上述实施例的电流检测模块，通过三路电流采样单元能同时对三种不同或相同的大电流信号进行采样，有效减少配电柜中检测模块的安装数量，另外，三路电流采样单元中使用的电流互感器集成有温度补偿电路、相位补偿电路再通过软件滤波的方法，提高了电流检测模块的测量精度，输入电流在几安到几百安的测量精度都可达到0.01级。附图说明图1为电流检测模块原理框图；图2为电流检测模块详细原理框图；图3为电流互感器结构示意图；图4为软件滤波示意图；图5为RS485通讯接口电路图；图6为塔式太阳能热发电系统原理图；图7为电流检测模块安装位置示意图。具体实施方式下面通过具体实施方式结合附图对本专利技术作进一步详细说明。在本专利技术实施例中，提供一种适用于塔式太阳能热发电系统的电流检测模块，该电流检测模块具有体积小、测量精度高的特点，该电流检测模块对输入电流在几安到几百安的测量精度都可达到0.01级，下面对该电流检测模块进行详细描述。电流检测模块的内部原理框图如图1所示，具体原理图如图2所示，电流检测模块包括壳体、三路电流采样单元、转换单元和处理单元，其中，三路电流采样单元安装于壳体外部，用于能同时对三种不同或相同的大电流信号进行实时采样并办出小电流信号；转换单元置于壳体内部，与三路电流采样单元电连接，用于将小电流信号转换成数字信号；处理单元置于壳体内部，与转换单元电连接，基于电路信息确定电流计算公式，并通过电流计算公式及数字信号进行计算得到电流值，电流值为电流检测模块检测的电流值。本例的电流检测模块的壳体采用特殊ABS材料制作，满足工业级环境，适应-40℃-85℃的要求，使得电流检测模块在-40℃-85℃环境中不会失去特性。其中，壳体的底部安装有导轨式卡槽，使电流检测模块可垂直墙面安装，提高空间利用率。在本例中，电流检测模块的长宽高为70mm*70mm*50mm，可适应狭窄空间安装布置。需要说明的是，本例中的三路电流采样单元将大电流信号变换成小电流信号，其中，大电流信号为配电柜输出的电流信号，而小电流信号为将大电流信号按变比缩小后的电流信号。本例的三路电流采样单元分别固定三个不同变比的电流互感器，且相邻电流互感器之间互不影响，也即是，每一路固定一个电流互感器，电流互感器的最外层包覆有绝缘层，这样，三路电流采样固定有三个不同变比的电流互感器，相邻电流互感器之间因绝缘层互不影响，使得，通过三个不同变比的电流互感器能同时对三种不同或相同的大电流信号进行实时采样并通过变比输出小电流信号；本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种塔式太阳能热发电系统的电流检测模块，其特征在于，包括：三路电流采样单元，用于能同时对三种不同或相同的大电流信号进行实时采样并输出小电流信号，所述大电流信号为配电柜输出的电流信号，所述小电流信号为将所述大电流信号按变比缩小后的电流信号；转换单元，与所述三路电流采样单元电连接，用于将小电流信号转换成数字信号；处理单元，与所述转换单元电连接，基于电路信息确定电流计算公式，并通过所述电流计算公式及数字信号进行计算得到电流值，所述电流值为所述电流检测模块最终检测的电流值，所述电路信息包括所述三路电流采样单元中的采样电阻值、变比值、采样电压通过增益放大N倍的量程值、电流值输入处理单元所对应的W位无符号数。

【技术特征摘要】
1.一种塔式太阳能热发电系统的电流检测模块，其特征在于，包括：三路电流采样单元，用于能同时对三种不同或相同的大电流信号进行实时采样并输出小电流信号，所述大电流信号为配电柜输出的电流信号，所述小电流信号为将所述大电流信号按变比缩小后的电流信号；转换单元，与所述三路电流采样单元电连接，用于将小电流信号转换成数字信号；处理单元，与所述转换单元电连接，基于电路信息确定电流计算公式，并通过所述电流计算公式及数字信号进行计算得到电流值，所述电流值为所述电流检测模块最终检测的电流值，所述电路信息包括所述三路电流采样单元中的采样电阻值、变比值、采样电压通过增益放大N倍的量程值、电流值输入处理单元所对应的W位无符号数。2.如权利要求1所述的电流检测模块，其特征在于，所述电流计算公式为：I＝(Irms-I0)/2W×Umax/R×B；其中，I为待测信号的电流值；Irms为输入处理单元的W位无符号数；I0为待测电流值为0A时输入处理单元的W位无符号数；2W为输入处理单元为满量程时的10进制输出编码；Umax为采样电压通过增益放大N倍时的电压量程值，R为采样电阻值，B为变比值。3.如权利要求1所述的电流检测模块，其特征在于，所述三路电流采样单元分别固定三个不同变比的电流互感器，且相邻电流互感器之间互不影响，使得，通过三个不同变比的电流互感器能同时对三种不同或相同的大电流信号进行实时采样并输出小电流信号。4.如权利要求3所述的电流检测模块，其特征在于，所述电流互感器包括环形磁芯和线圈，所述环形磁芯采用超微晶导磁材料制成，所述线圈采用漆包线，所述线圈精密绕制均匀分布在所述环形磁芯的圆周上，且绕制方式为交错绕制。5.如权利要求3所述的电流检测模块，其特征在于，所述电流互感器集成有温度补偿电路和相位补偿...

【专利技术属性】
技术研发人员：许涔沨，丁永健，龚鑫辉，曹鸿祥，贾文强，谢继谦，
申请(专利权)人：浙江中控太阳能技术有限公司，
类型：发明
国别省市：浙江,33