光伏系统运行状态检测与数据分析技术研究

【摘要】： 太阳能作为一种非常重要的可再生能源日益受到人们的关注，光伏发电是目前太阳能利用的主要方式。而太阳能电池作为光伏发电的主要部件，其长期的工作状态和电气特性需要进行观测和研究。针对这一问题，本论文提出并研究了一套光伏电池长期运行参数检测系统的设计方案。 本课题主要进行了以下几方面的工作： 1、首先介绍了对光伏电力检测系统的总体设计方案，该系统的分析测试和管理采用基于LabVIEW测试软件的虚拟仪器自动测试平台。采集模块存储的数据可以通过USB接口回放到分析平台的PC机上。 2、介绍了数据采集存储模块采用的硬件设计原理。模块的主控芯片采用带有USB接口的C8051F320微处理器和大规模的FLASH存储器AT45DB321。详细介绍了微处理器与PC机的USB接口技术、传输方式及通信协议。USB接口的通信软件部分采用了USBXpress驱动开发套件。 3、PC机的软件部分采用美国NI公司的LabVIEW开发平台，实现了采集存储设备的状态检测、硬件参数设置与读取、数据回放与擦除、数据显示与分析等功能。本系统运用了模块化的思想进行编程，很好的实现了程序的复用，有效降低系统的开发成本和周期，大大提高了仪器的灵活性和数据处理能力。 4、进行光伏电池特性检测实验。首先使用标准信号进行数据采集，验证采集模块和软件部分的正确性，然后应用本课题设计的检测系统对光伏电池进行数据采集，实现数据存储、回放、显示及分析全部过程。实验证明，本系统具有良好的可靠性和实用性。 5、本课题主要解决了USB接口数据与LabVIEW的连接问题，实现了运用动态连接库技术来驱动非NI公司产品的数据采集卡，为实验室提供了一个基于USB接口的数据采集与通信的虚拟仪器平台。 【关键词】：光伏系统 数据采集 USB接口 LabVIEW
【学位授予单位】：北京工业大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2007
【分类号】：TM914.4
【目录】：

• 摘要4-5
• ABSTRACT5-8
• 第1章 绪论8-13
• 1.1 课题背景概述8-9
• 1.2 领域现状与发展9-11
• 1.2.1 太阳能发电技术的现状与发展9
• 1.2.2 虚拟仪器的现状与发展9-11
• 1.3 课题研究内容11-12
• 1.4 本论文各章节安排12-13
• 第2章 系统总体方案13-19
• 2.1 光伏系统状态分析13-15
• 2.1.1 光电池的伏安特性13-14
• 2.1.2 功率匹配14
• 2.1.3 光电池运行数据检测14-15
• 2.2 数据检测系统设计15-17
• 2.3 工作状态描述17-19
• 2.3.1 记录状态17-18
• 2.3.2 USB 操作状态18-19
• 第3章 系统的硬件电路设计19-29
• 3.1 硬件系统概述19
• 3.2 核心芯片简介19-24
• 3.2.1 C8051F320 芯片19-23
• 3.2.2 AT45DB321 存储芯片23-24
• 3.3 USB 接口24-26
• 3.3.1 USB 接口技术简介24
• 3.3.2 USB 传输方式24-25
• 3.3.3 USB 系统特点25-26
• 3.3.4 USB 数据回放接口电路26
• 3.4 采集与存储电路26-27
• 3.5 C8051F320 芯片与AT45DB321 接口电路27-28
• 3.6 本章小结28-29
• 第4章 数据采集存储模块软件设计29-41
• 4.1 开发环境29
• 4.2 AD 数据采集模块29-32
• 4.3 Flash 接口模块32-36
• 4.4 基于USBXPress 的USB 通信模块36-41
• 第5章 应用软件设计41-67
• 5.1 虚拟仪器平台LabVIEW 概述41-48
• 5.1.1 软件平台LabVIEW 的结构和特点42-46
• 5.1.2 LabVIEW 的操作模板46-47
• 5.1.3 设计特点47-48
• 5.2 LabVIEW 与采集硬件USB 通信48-54
• 5.2.1 USB 驱动49-50
• 5.2.2 DLL 动态链接库50-52
• 5.2.3 LabVIEW 接口52-53
• 5.2.4 上下位机通信协议53-54
• 5.3 应用软件编制54-66
• 5.3.1 整体设计54-55
• 5.3.2 前面板设计55-57
• 5.3.3 设备检测模块57-60
• 5.3.4 参数设置与读回模块60-61
• 5.3.5 数据回放与擦除61-62
• 5.3.6 数据显示与分析模块62-66
• 5.4 本章小结66-67
• 第6章 系统测试与数据分析67-76
• 6.1 模块调试67-68
• 6.1.1 硬件电路67
• 6.1.2 USB 通信67
• 6.1.3 PC 上位机软件67-68
• 6.2 系统测试68-70
• 6.2.1 模拟信号69
• 6.2.2 实际测试69-70
• 6.3 光伏数据和状态分析70-75
• 6.3.1 光照强度71
• 6.3.2 工作温度71-72
• 6.3.3 电压电流72-74
• 6.3.4 光电池内阻74
• 6.3.5 状态分析总结74-75
• 6.4 本章小结75-76
• 结论76-78
• 参考文献78-82
• 附录1 数据采集系统操作与使用过程说明82-87
• 附录2 上位机程序安装方法与代码注释87-90
• 附录3 采集电路主程序及注释90-94
• 攻读硕士学位期间所发表的学术论文94-95
• 致谢95

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