光伏直流监控装置的研究分析

【摘要】：本文研究了对太阳能发电站直流柜进行实时监控的系统，介绍了监控装置研发的背景，目标功能，技术指标以及其对光伏产业发展的重大意义，设计了一款能够实时监测直流柜的电能信息，开关量信息并与远程控制中心进行通信的监控装置。 监控装置采用了模块化设计方法，以STM32F103微处理器为核心，将仪表电路划分为基于FM24C16芯片的数据存储模块，通信模块，采集模块和LCD显示模块。16路电流电压信号经过74HC4051芯片将并行信息转化成串行数据发送给微处理器。开关量信号经过光耦隔离去抖动，直接挂接在微处理器上。比较存储器优缺点，选择铁电存储器存储系统的实时信息，包括电流，电压，电能大小，开关量的状态及系统工作的温度等。STM32F103微处理器同时还将系统的实时信息发送至LCD模块显示。 利用altium designer09软件设计电路，完成印制电路板。MDK RealView编写微控制器与模块进行通信，处理所获得信息的软件。并综合比较现场总线，选择在微处理器与数据存储模块和采集模块之间使用I2C总线通信，与远程中心之间使用RS485接口，Modbus-RTU通信协议传输数据。最终实现了光伏直流监控装置的设计。完成设计后，本文根据仪表的功能指标，用U-link下载程序，在线仿真完成仪表的各项功能。 【关键词】：光伏发电 监控终端 微处理器 系统扩充 传输模式
【学位授予单位】：西安电子科技大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2014
【分类号】：TM615
【目录】：

• 摘要5-6
• Abstract6-9
• 第一章 绪论9-13
• 1.1 研究背景及意义9
• 1.2 国内外研究概况和发展趋势9-11
• 1.3 本文研究对象11-13
• 第二章 光伏直流监控装置总体设计13-17
• 2.1 光伏直流监控装置的设计原则13-14
• 2.2 光伏直流监控装置的主要功能14-15
• 2.3 光伏直流监控装置的技术指标15
• 2.4 系统的开发环境和工具15-17
• 第三章 光伏直流监控装置的结构设计17-21
• 3.1 光伏直流监控装置的接线图17-18
• 3.2 初始值设定18-19
• 3.3 设计框图19-21
• 第四章 硬件设计21-33
• 4.1 引言21-22
• 4.2 输入电路设计22-24
• 4.2.1 16 选 1 的模拟开关22-23
• 4.2.2 开关量的采集23-24
• 4.3 微控制器单元设计24-27
• 4.3.1 STM32F103 微控制器24-25
• 4.3.2 数据存储模块25-27
• 4.4 通信电路设计27-28
• 4.5 其他部分电路设计28-33
• 4.5.1 电源设计28-30
• 4.5.2 时钟设计30-31
• 4.5.3 调试电路31-33
• 第五章 软件设计33-45
• 5.1 嵌入式实时操作系统33-35
• 5.1.1 嵌入式操作系统的发展33
• 5.1.2 常用嵌入式操作系统概述33-34
• 5.1.3 嵌入式实时操作系统的选择34-35
• 5.2 功能模块的软件设计35-45
• 5.2.1 软件及软件设计35-37
• 5.2.2 软件整体结构设计37-45
• 5.2.2.1 初始化模块38-41
• 5.2.2.2 输入模块设计41-42
• 5.2.2.3 输出模块42-45
• 第六章 光伏直流监控装置的通信模式45-61
• 6.1 I2C 总线通信45-50
• 6.1.1 概述45
• 6.1.2 I2C 总线相关术语及传输规定45-47
• 6.1.3 数据传输过程47-50
• 6.2 RS485 总线通信50-61
• 6.2.1 485 串行接口标准50-52
• 6.2.2 Modbus 通信协议52-53
• 6.2.3 ModBus 协议的消息帧53-61
• 6.2.3.1 消息帧的功能码53-58
• 6.2.3.2 CRC 检测58-61
• 第七章 光伏直流监控装置的功能测试61-63
• 结束语63-65
• 致谢65-67
• 参考文献67-70
• 硕士在读期间的成果70-71

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