光伏电池无线测量分析系统

【摘要】：随着社会的发展，能源已经成为人类所面临的首要问题。而太阳能作为一种新型的绿色可再生能源，具有储量大、寿命长、无污染的优点，因而成为最具前途的一种新能源，发展潜力巨大，成为全世界研究的热点。 通过对国内外众多太阳能电站故障数据统计，光伏电池故障发生概率最大，危害最大的因素是“热斑效应”。为解决这一问题，目前国内外普遍采用的检测监控方案中，存在着包括无法实时监控各种环境参数，无法无线传输，无法远程控制，精度不高等各种问题。 本文针对在光伏电池运行过程中出现的检测监控问题，设计了一种以CC2530为核心基于无线传感网络的检测监控系统。该系统的数据采集节点通过设计的硬件电路对伏安数据进行采集；通过温湿度传感器和日照幅度计及其外围电路对光伏电池的各种运行数据进行实时采集，并将采集到的数据通过ZigBee无线传感网络传送到汇聚节点，再由汇聚节点通过RS232通信串口传送到计算机终端，经过计算机终端软件对采集到的数据进行分析处理；最后综合运用光伏电池的填充因数和小波变换来判断发生故障的光伏电池板。 与传统系统相比，运用了信号处理相关理论判断发生热斑现象或类似的品质变差(如内阻变大）的现象，在成组串联使用的电池组中的电池板，提高了品质变差的电池板实时在线检测准确性和可靠性，提高了电池组的整体综合效率，降低了成本，为光伏电池检测监控提供了一种比较可靠的解决方案。 【关键词】：太阳能电池 CC2530 ZigBee 小波变换
【学位授予单位】：湖南大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2013
【分类号】：TM914.4;TP274
【目录】：

• 摘要5-6
• Abstract6-7
• 目录7-9
• 插图索引9-11
• 附表索引11-12
• 第1章 绪论12-19
• 1.1 本文研究的背景12-14
• 1.1.1 能源与环境问题12-13
• 1.1.2 物联网13-14
• 1.2 国内外光伏发展现状14-16
• 1.3 国内外光伏检测技术发展现状16-17
• 1.4 本文研究的意义17-18
• 1.5 课题来源和本文主要内容18-19
• 第2章 光伏电池与光伏阵列19-24
• 2.1 光伏电池基本原理与结构19
• 2.2 光伏电池的分类19-20
• 2.3 光伏电池伏安特性20-22
• 2.4 光伏阵列22-23
• 2.5 本章小结23-24
• 第3章 光伏电池数据采集设计24-35
• 3.1 总体设计24
• 3.2 系统芯片 CC2530 介绍24-25
• 3.3 物联网技术相关介绍25-28
• 3.3.1 无线传感网络25-27
• 3.3.2 ZigBee 技术27
• 3.3.3 无线传感网络节点设计27-28
• 3.4 数据采集电路设计28-32
• 3.4.1 伏安数据采集电路28-29
• 3.4.2 温湿度数据采集电路29-31
• 3.4.3 光照强度数据采集电路31-32
• 3.5 电源电路32
• 3.6 串口通信电路32-33
• 3.7 抗干扰设计33-34
• 3.8 本章小结34-35
• 第4章 无线传感网络设计35-48
• 4.1 开发平台 IAR Embedded Workbench35
• 4.2 Z-Stack 协议栈35-38
• 4.3 ZigBee 网络组网方案38-41
• 4.4 数据采集节点软件设计41-43
• 4.5 汇聚节点软件设计43-45
• 4.6 数据传输45-47
• 4.7 本章小结47-48
• 第5章 光伏电池数据处理设计48-65
• 5.1 计算机终端处理程序48-53
• 5.2 基于小波变换的光伏电池板故障检测53-64
• 5.2.1 小波变换理论54-60
• 5.2.2 信号的奇异性检测原理60-64
• 5.2.3 小波变换应用于光伏电池板故障检测64
• 5.3 本章小结64-65
• 第6章 系统测试与分析65-74
• 6.1 串口通信测试65
• 6.2 Zigbee 组网测试65-67
• 6.3 伏安数据采集67-68
• 6.4 温湿度与光强数据采集68-69
• 6.5 故障电池板分析69-71
• 6.6 辐照度对光伏电池 I-V 特性曲线影响研究71-73
• 6.7 本章小结73-74
• 结论74-76
• 参考文献76-79
• 致谢79-80
• 附录 A 攻读学位期间发表的论文80-81
• 附录 B 系统设计实物图81

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