基于MODBUS协议的光伏逆变器监控系统软件研究

【摘要】：太阳能是资源最丰富的可再生能源,而光伏发电技术的诞生为太阳能的利用提供了一个广阔的舞台。与核电,火电等相比,光伏发电具有地点偏远,分布分散等缺点。目前光伏监控系统应用范围不广,且智能化程度不高,一般都是现场显示和控制,不能进行远程监控,信息的集中化处理和能源的高效调度。建立高质量的监控系统对于光伏发电系统有着特别重要的价值。 综合前人的研究成果和技术的发展趋势,设计了可对光伏逆变器进行现场和远程监控的监控系统。该系统具有三层体系结构,即逆变器监控层,工控机监控层和中控机远程监控层。其中逆变器监控层采用了TMS320F2812DSP作为处理器,设计和实现了LCD显示模块,按键控制模块和串口通信模块；工控机监控层对-个机柜内的若干台逆变器运行状态进行实时监控；中控机远程监控层实现对各子站(工控机)的远程控制。工控机和中控机实现光伏逆变器监控系统的上位机功能,主要包括数据通信,界面显示控制和数据存储三大功能模块。整个监控系统基于Modbus协议进行通信,逆变器和工控机之间采用MODBUS/RTU通信协议,而在工控机和中控机之间采用MODBUS/TCP通信协议。 将上述设计构架进行了具体的软件实现,在实验样机平台上进行了详细的实验测试,结果表明该监控系统具有很强的实用性和可靠性。并应用于3KW,5KW光伏并网逆变器,已在现场成功运行1年。 【关键词】：光伏逆变器 监控系统 MODBUS 多线程通信
【学位授予单位】：电子科技大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2012
【分类号】：TM464;TP277
【目录】：

• 摘要4-5
• ABSTRACT5-10
• 第一章 绪论10-16
• 1.1 引言10-12
• 1.2 光伏逆变器监控系统国内外研究现状12-14
• 1.2.1 光伏逆变器监控系统国外研究现状12-13
• 1.2.2 光伏逆变器监控系统国内研究现状13-14
• 1.3 论文的研究目标及内容14-16
• 第二章 光伏逆变器监控系统的总体设计16-26
• 2.1 监控系统的主要功能16
• 2.2 监控系统的总体结构16-18
• 2.2.1 改造前光伏逆变器监控系统的基本结构16-17
• 2.2.2 改造后光伏逆变器监控系统的基本结构17-18
• 2.3 系统通信协议设计18-23
• 2.3.1 MODBUS通讯协议的优势19
• 2.3.2 MODBUS通信原理19-21
• 2.3.3 MODBUS协议的传输方式21-23
• 2.4 软硬件平台的构筑23-25
• 2.4.1 监控系统硬件23-24
• 2.4.2 监控系统软件24-25
• 2.5 小结25-26
• 第三章 光伏逆变器监控系统下位机软件实现26-39
• 3.1 下位机总体设计26-27
• 3.2 下位机监测子站功能划分27
• 3.3 下位机编程语言的选择27-28
• 3.4 LCD-按键显示控制模块设计28-31
• 3.5 串口数据通信模块设计31-38
• 3.5.1 串行通信的工作方式31-32
• 3.5.2 串口数据通信协议设计32-36
• 3.5.3 串口通信模块的软件实现36-38
• 3.6 小结38-39
• 第四章 光伏逆变器监控系统上位机软件实现39-62
• 4.1 上位机监控系统的功能需求分析39-40
• 4.1.1 工控机功能39
• 4.1.2 中控机功能39-40
• 4.2 上位机系统总体构架设计40-41
• 4.2.1 系统开发流程40-41
• 4.2.2 上位机监控系统的层次化结构设计41
• 4.2.3 上位机编程语言的选择41
• 4.3 多线程通信模块的设计41-51
• 4.3.1 工控机通信模块的实现42-48
• 4.3.2 中控机通信模块的实现48-51
• 4.4 界面显示控制功能实现51-57
• 4.4.1 中控机界面模块设计51-53
• 4.4.2 工控机界面模块设计53-57
• 4.5 数据库存储模块57-61
• 4.5.1 ADO简介57-58
• 4.5.2 VC中使用ADO数据库编程的开发步骤58
• 4.5.3 数据库的选择和设计58-59
• 4.5.4 上位机监控数据的存储和查询实现59-61
• 4.6 小结61-62
• 第五章 调试与运行62-74
• 5.1 下位机监控系统测试63-66
• 5.1.1 LCD-按键显示模块测试64
• 5.1.2 串口通信模块测试64-66
• 5.2 工控机监控系统测试66-70
• 5.2.1 工控机与逆变器串口通信功能测试67
• 5.2.2 界面显示控制功能测试67-69
• 5.2.3 数据库存储功能模块测试69-70
• 5.3 中控机监控系统测试70-73
• 5.3.1 C/S模式网口通信模块测试70-71
• 5.3.2 中控机端界面显示和控制功能测试71-73
• 5.3.3 数据存储功能测试73
• 5.4 小结73-74
• 第六章 总结与展望74-76
• 致谢76-77
• 参考文献77-79
• 攻硕期间取得的研究成果79

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