一种基于无线传感器网络的分布电源系统

1.本发明属于新能源系统技术领域，具体涉及一种基于无线传感器网络的分布电源系统。


背景技术：

2.目前新能源系统日益使用频繁，在新能源发电系统中分布电源是重要的一部分。而在系统中工作的单点分布电源运行状态尚不明确，分布电源的工作状态以及电能参数直接影响电力线路管理。现如今关于分布式电源的专利更多是偏向于研究分布电源接入电网控制方法，解决分布电源电力调度问题，然而针对系统中单个分布电源工作状况时不是太明确，在实际运用中分布电源中单元工作的状态与最终整个系统的更易控制关系密切。监测系统中“节点电源”工作状态并实时反馈对整个系统可靠工作十分重要。


技术实现要素：

3.本实用新型解决的一个主要问题是系统中工作的单点分布电源运行状态不明确的问题。
4.本实用新型提供一种基于无线传感器网络的分布电源系统，包括：降压主回路、控制芯片、辅助电源电路、电流采样电路、电压采样电路和显示电路；
5.所述辅助电源电路为所述降压主回路提供稳定电压；
6.所述控制芯片具有zigbee协议组网的无线传感器网络远程组网芯片，且所述控制芯片用于输出pwm波形占空比来控制所述降压主回路的开关管；
7.负载侧的所述电流采样电路和所述电压采样电路反馈电信号给控制芯片；
8.所述显示电路用于接收所述控制芯片输出的电信号，以输出显示信号。
9.进一步地，所述辅助电源电路包括第一三端稳压集成电路芯片、第二三端稳压集成电路芯片，正向低压降稳压器和可控精密稳压源；
10.所述第一三端稳压集成电路芯片输出电信号至所述第二三端稳压集成电路芯片，然后经过所述正向低压降稳压器给所述控制芯片供电。
11.进一步地，所述降压主回路由稳压滤波器、pwm控制器和采样反馈电路组成，输入电压经过所述稳压滤波器后，在所述pwm控制器的作用下开关管进行降压，然后采样电路部分将降压后的电压反馈给所述pwm控制器。
12.进一步地，所述降压主回路的输入端用于输入经过滤波稳压得到可靠电源后的输出信号。
13.进一步地，所述降压主回路的稳压部分采用双电容组合，并利用其中0.1uf 电容进行高频信号波滤除。
14.进一步地，所述控制芯片为cc2530型号。
15.进一步地，所述控制芯片为基于zigbee协议组网的无线传感器网络远程组网。
16.进一步地，所述zigbee协议组网中的单个节点组网用于将分布电源电路的系统状
态数据传输到后台管理平台处理。
17.进一步地，所述电流采样电路和电压采样电路采用电阻分压后运放电路。
18.在本实用新型中利用cc2530采样电路参数调整pwm波形输出，然后采集数据并通过单个电源节点发送到协调器端进行组网，以传输电路工作数据。基于无线传感器网络远程的分布电源设计在实现buck分布电源工作的同时进行控制芯片无线组网将分布电源工作状态电路参数显示，使分布电源工作状态方便检测与控制管理，提升分布电源系统工作易排查易控制性。
附图说明
19.本实用新型构成说明书的一部分附图描述了本实用新型的实施例，并且连同说明书一起用于解释本实用新型的原理。
20.图1为本实用新型实施例中分布电源控制原理图示意图。
21.图2为本实用新型实施例中辅助电路设计框图示意图。
22.图3为本实用新型实施例中辅助电源电路图示意图。
23.图4为本实用新型实施例中主回路控制过程框图。
24.图5为本实用新型实施例中pwm控制电路图。
25.图6为采样与显示流程图。
26.图7为组网网络基本结构图。
具体实施方式
27.下面将结合附图来详细描述本实用新型的各种示例性实施例。应注意到：除非另外具体说明，否则在这些实施例中阐述的部件和步骤的相对布置、数字表达式和数值不限制本实用新型的范围。
28.同时，应当明白，为了便于描述，附图中所示出的各个部分的尺寸并不是按照实际的比例关系绘制的。
29.以下对至少一个示例性实施例的描述实际上仅仅是说明性的，决不作为对本实用新型及其应用或使用的任何限制。
30.为使本实用新型的目的、技术方案和优点更加清楚明白，以下结合具体实施例，并参照附图，对本实用新型进一步详细说明。
31.对于相关领域普通技术人员已知的技术、方法和设备可能不作详细讨论，但在适当情况下，所述技术、方法和设备应当被视为授权说明书的一部分。
32.在这里示出和讨论的所有示例中，任何具体值应被解释为仅仅是示例性的，而不是作为限制。因此，示例性实施例的其它示例可以具有不同的值。
33.应注意到：相似的标号和字母在下面的附图中表示类似项，因此，一旦某一项在一个附图中被定义，则在随后的附图中不需要对其进行进一步讨论。
34.如图1所示，提供一种基于无线传感器网络的分布电源系统，用于输出电压低于输入电压的降压场合，该电路包括(buck)降压主电路、cc2530控制芯片、辅助电源电路、电流采样电路、电压采样电路、显示电路，本设计通过 cc2530控制芯片输出pwm波形占空比控制buck主回路电路的开关管工作实现对输出电压精确调节，并通过采样电路反馈给主控芯片
后由显示屏输出电压与电流显示。同时本实施例控制芯片均具有zigbee协议组网，多组构成网络结构，具备远程监测显示分布电源工作状况功能。在单个节点组网后对整个系统状态数据传输后台管理平台处理。
35.分布电源电路中辅助电源电路、降压主电路、辅助电源电路、电流采样电流、电压采样电路与控制芯片相连；电流采样电路和电压采样电路的采样电路部分采用电阻分压后运放电路。
36.辅助电源电路为电源提供固定电压5v与3.3v，电路控制原理图如图1所示。
37.输入部分：光伏发电板在经过滤波稳压得到可靠电源后输出到分布电源电路输入端口作为直流输入。
38.辅助电源电路：为降压主回路电路提供稳定电压，其中输出稳定＝12v为主回路中运放提供工作电压，输出稳定 3.3v为控制芯片cc2530供电。同时稳压 5v为显示电路提供工作电压。电路图如图2所示，采用lm7812可使光伏输入电压变为稳定 12v，lm7812三端口稳压集成电路ic芯片元器件，适用于各种电源稳压电路，具有输出稳定性好、使用方便、输出过流、过热自动保护特性。电路中lm7812输出后给lm7805使输出稳定 5v电压，然后经过 ams117-3.3输出可靠稳定3.3v给cc2530供电，辅助电路设计框图如图2所示，辅助电源部分电路图见图3所示。
39.降压主回路电路：降压主回路由稳压滤波、pwm控制、采样反馈电路组成。在电路的稳压部分采用双电容组合进行其中0.1uf电容来进行高频信号波滤除，220uf电容滤除杂波的同时有稳压作用。本分布式电源pwm波产生部分依靠给定电压基准给u6芯片sg3525集成pwm控制芯片产生可靠pwm波 (脉冲宽度调制)，u6的13号引脚输出pwm波接开关管控制脚，u6的5号引脚外接电容，6号引脚外接电阻，芯片产生的pwm波震荡频率由外接电容与外接电阻共同决定。u6的2号引脚为基准电压输入脚，由cc2530根据电路主回路反馈再由分压电阻给tl431稳压管提供基准电压稳定pwm波。主回路 d2采用肖特基二极管替代传统二极管，肖特基二极管低功耗，反向恢复时间极短且正向压降仅0.4v左右。设计中电感选择低损耗、体积小、高功率同时还具备比普遍电感更强抗电磁干扰能力的功率电感，主回路pwm控制电路图见图 5所示，主回路控制过程设计框图见图4所示。
40.由于cc2530芯片具备远程无线传感器通讯的同时具有成本低、极高接收灵敏度与抗干扰特性，在实施例中利用cc2530采样电路参数调整pwm波形输出，然后用采集数据显示并通过单个电源节点发送数据到协调器端进行组网，传输电路工作数据，cc2530采样与显示程序流程图如图6所示。
41.cc2530进行无线传感器网络远程组网，将单个分布电源电路工作参数采集统一检测显示并管理分布电源系统工作状态。无线传感器组网选择mesh拓扑方式，在其基础结构的上可以形成及其复杂的网络来满足系统工作的需要，该网络结构还具有自组织、自恢复功能，组网网络基本结构图见图7所示。
42.本实用新型在主控芯片采集信号对比下，利用pwm调整芯片进行主回路开关管的控制使buck电路稳定工作，采用低功耗器件提升电路效率。其中 cc2530控制芯片进行组网对分布电源工作电路参数采集并发送显示，更易对系统工作状态观测控制。进行组网后将采集数据统一传输至后台管理平台。
43.总之，本实用新型基于无线传感器网络远程的分布电源设计在实现buck 分布电
源工作的同时进行控制芯片无线组网将分布电源工作状态电路参数显示，使分布电源工作状态方便检测与控制管理，提升分布电源系统工作易排查易控制性。
44.以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用于限制本发明，凡在本发明的精神和原则范围之内所作的任何修改、等同替换以及改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。
45.还需要说明的是，术语“包括”、“包含”或者其任何其他变体意在涵盖非排他性的包含，从而使得包括一系列要素的过程、方法、商品或者设备不仅包括那些要素，而且还包括没有明确列出的其他要素，或者是还包括为这种过程、方法、商品或者设备所固有的要素。在没有更多限制的情况下，由语句“包括一个
……”
限定的要素，并不排除在包括要素的过程、方法、商品或者设备中还存在另外的相同要素。