太阳能光伏发电单元综合监控系统的研究与设计

【摘要】：本文在综合分析国内外太阳能光伏发电监控技术现状的基础上,结合太阳能光伏发电相关专业知识,应用计算机测控技术、数据处理技术、通信技术和自动化技术,提出了用四柱支撑太阳能光伏阵列的方法,建立了光伏阵列跟踪控制和故障检测的数学模型,设计了太阳能光伏发电单元综合监控系统。系统采用分布式结构,上位机与主机之间采用RS-485总线方式连接,主机与各从机间采用I2C总线方式连接。对太阳能光伏阵列跟踪控制技术和故障检测技术进行了充分的研究,综合实现了对太阳能光伏发电单元的实时监测和控制,功能包括:控制光伏阵列跟踪太阳、检测故障电池组件、自动清理光伏阵列表面灰尘、积雪和卸负荷等。通过测试,达到了预期设计要求,具有应用价值。 【关键词】：太阳能光伏阵列 分布式测控 自动跟踪 电池故障检测 自动维护
【学位授予单位】：华北电力大学（河北）
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2009
【分类号】：TM615
【目录】：

• 中文摘要4
• 英文摘要4-8
• 第一章 引言8-13
• 1.1 课题背景及意义8-9
• 1.1.1 太阳能光伏发电的意义8-9
• 1.1.2 对光伏发电系统进行微机监控的意义9
• 1.2 国内外研究动态9-12
• 1.2.1 分布式控制系统的发展9-10
• 1.2.2 光伏系统监控技术的发展10-12
• 1.3 本文的主要工作12-13
• 第二章 太阳能光伏发电单元监控13-25
• 2.1 太阳能光伏发电技术13-16
• 2.1.1 太阳能光伏电站组成及分类13
• 2.1.2 太阳能光伏阵列的分类及工作原理13-15
• 2.1.3 太阳能光伏阵列特性15-16
• 2.2 分布式测控技术16-20
• 2.2.1 计算机测控技术16-17
• 2.2.2 分布式测控系统17-20
• 2.2.2.1 分布式控制系统的结构18-20
• 2.2.2.2 分布式控制系统的特点20
• 2.3 光伏电站监控技术20-25
• 2.3.1 光伏阵列跟踪控制20-22
• 2.3.1.1 被动式跟踪技术20-21
• 2.3.1.2 主动式跟踪技术21-22
• 2.3.2 光伏阵列故障检测22-23
• 2.3.3 光伏发电单元维护23-25
• 第三章 系统的组成结构、实现的功能及开发工具25-28
• 3.1 系统设计原则25
• 3.2 系统组成结构25-26
• 3.3 系统实现的功能26
• 3.4 采用的开发工具26-28
• 第四章 太阳能光伏发电单元综合监控系统的设计与实现28-60
• 4.1 微控制器的选择28-29
• 4.2 硬件设计29-40
• 4.2.1 主机硬件设计29-33
• 4.2.1.1 硬时钟电路设计30
• 4.2.1.2 键盘输入电路设计30-31
• 4.2.1.3 RS-485 总线驱动电路设计31
• 4.2.1.4 LCD 显示电路设计31-32
• 4.2.1.5 看门狗电路设计32-33
• 4.2.2 从机1 硬件设计33-37
• 4.2.2.1 光伏阵列支架受力分析33-35
• 4.2.2.2 控制跟踪方案实现35-37
• 4.2.3 从机2 硬件设计37-39
• 4.2.3.1 电流检测装置设计38
• 4.2.3.2 模拟量输入设计38-39
• 4.2.4 从机3 硬件设计39-40
• 4.2.5 从机4 硬件设计40
• 4.3 软件设计40-54
• 4.3.1 主机软件设计40-44
• 4.3.1.1 初始化41
• 4.3.1.2 LCD 显示41-42
• 4.3.1.3 输入报文处理42-43
• 4.3.1.4 给从机发命令43-44
• 4.3.2 从机1 软件设计44-48
• 4.3.2.1 步进电机控制算法45-46
• 4.3.2.2 跟踪太阳程序设计46-47
• 4.3.2.3 报文处理程序设计47-48
• 4.3.3 从机2 软件设计48-52
• 4.3.3.1 光伏阵列故障检测方法48-50
• 4.3.3.2 主程序设计50
• 4.3.3.3 故障支路判定程序设计50-52
• 4.3.4 从机3 软件设计52-53
• 4.3.5 从机4 软件设计53-54
• 4.4 通信网络及抗干扰措施54-60
• 4.4.1 通信网络设计54-57
• 4.4.1.1 主机与上位机通信54-55
• 4.4.1.2 主机与从机通信55-56
• 4.4.1.3 通信规约的设计56-57
• 4.4.2 系统抗干扰措施57-60
• 4.4.2.1 硬件抗干扰技术58
• 4.4.2.2 软件抗干扰技术58-60
• 第五章 结论60-62
• 5.1 本课题的实验测试结果60
• 5.2 本课题取得的成果60-61
• 5.3 进一步的研究内容61-62
• 参考文献62-65
• 致谢65-66
• 附录66-69
• 在学期间发表的学术论文和参加科研情况69

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