基于DSP的光伏电站监控系统的设计

【摘要】：在能源危机和环境污染问题日益突出的今天，大力发展太阳能等可再生能源已经成为世界各国的共识，这也使得光伏产业在近些年发展较为迅猛。发展光伏发电不仅能够解决那些远离市区的无电或缺电地区的用电需求，而且对环境的污染小。然而光伏电站多建设在偏远、分散、环境恶劣的地方，不易于工作人员的值守，从而严重的制约了光伏发电技术的推广，同时也突出了光伏监控的重要性。本文在结合数字信号处理技术和总线传输技术的基础上，设计了基于DSP和CAN总线的光伏电站远程监控系统。 本文采用TI公司的TMS320F2812DSP芯片作为主控制芯片，以CAN总线为底层网络，通过CAN智能接口卡与上位机进行通信；将采集到的光伏电站运行状态信息，通过信号调理电路输送到微处理器，微处理器对采集到的信息进行模数转换等相应的处理，然后再将该信号通过CAN总线传送至监控中心计算机。 首先，本文以TMS320F2812DSP为控制核心，设计DSP系统的外围模块及CAN总线通信模块的硬件电路。通过DSP内部集成的具有强大功能的CAN总线控制器(eCAN)来传输数据。在DSP的集成开发环境CCS下，利用C语言，进行软件编程与调试。通过对CAN总线协议的制定，实现与上位机的实时通信。 其次，采用LabVIEW虚拟仪器上位机的人机界面进行设计，实现系统通讯参数的配置，能够直观显示电站的运行参数，操作简单、可靠性高；同时也实现了系统曲线绘制、历史数据查询等功能。 最后，对整个监控系统的设计工作进行总结，对后续的系统进一步完善进行了展望。 【关键词】：光伏电站 远程监控 DSP CAN总线 LabVIEW
【学位授予单位】：西安科技大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2013
【分类号】：TP277
【目录】：

• 摘要2-3
• ABSTRACT3-7
• 1 绪论7-12
• 1.1 课题背景及意义7
• 1.2 光伏监控系统研究现状及发展7-8
• 1.3 远程监控技术在光伏发电系统中的实现8-10
• 1.4 光伏电站实现远程监控的重要意义10-11
• 1.5 论文章节安排11-12
• 2 光伏监控系统总体方案设计与分析12-31
• 2.1 光伏电站远程监控系统的总体设计12-14
• 2.1.1 远程监控系统的组成12-13
• 2.1.2 主要性能指标13-14
• 2.1.3 监控方案分析14
• 2.2 最大功率点跟踪技术14-29
• 2.2.1 光伏电池工作原理14-15
• 2.2.2 光伏电池等效电路及输出特性15-20
• 2.2.3 最大功率点跟踪原理20
• 2.2.4 最大功率点跟踪方法的比较分析20-29
• 2.3 蓄电池充放电控制29-30
• 2.4 本章小结30-31
• 3 光伏监控系统硬件设计31-42
• 3.1 硬件系统总体构架31-35
• 3.1.1 微控制器选择31-32
• 3.1.2 DSP 的功能结构32-33
• 3.1.3 电源电路设计33-34
• 3.1.4 eCAN 模块的硬件设计34-35
• 3.2 采样电路设计35-39
• 3.2.1 直流信号采样电路35-36
• 3.2.2 交流信号采样电路36-37
• 3.2.3 温度采样电路37-38
• 3.2.4 光强检测电路38-39
• 3.3 蓄电池过压欠压保护39-40
• 3.4 辅助电源设计40-41
• 3.5 本章小结41-42
• 4 控制器软件设计42-50
• 4.1 软件设计概述42
• 4.2 主程序流程设计42-43
• 4.3 AD 采样流程设计43
• 4.4 带有 MPPT 算法的蓄电池充电程序43-45
• 4.5 CAN 总线通信的软件设计45-49
• 4.5.1 eCAN 模块介绍45-47
• 4.5.2 数据发送与接收47-49
• 4.6 本章小结49-50
• 5 上位机监控平台设计50-66
• 5.1 软件设计概述50
• 5.2 设计平台 LabVIEW 简介50-51
• 5.3 CAN 通信配置及程序51-53
• 5.3.1 CAN 适配卡的选型51
• 5.3.2 CAN 卡的测试及函数库51-53
• 5.4 上位机界面程序设计53-65
• 5.4.1 登录界面设计53-54
• 5.4.2 主界面设计54-55
• 5.4.3 远程通信设计55-59
• 5.4.4 数据处理模块59-62
• 5.4.5 数据管理模块62-65
• 5.5 本章小结65-66
• 6 结论66-67
• 6.1 总结66
• 6.2 展望66-67
• 致谢67-68
• 参考文献68-71
• 附录71

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