建筑光伏发电一体化监测系统研究与设计

【摘要】：建筑光伏发电一体化监测系统是以建筑光伏一体化(BIPV)工程为监测对象,主要完成BIPV系统发电数据采集和系统运行状态监测,研究以及开发完善的BIPV监测系统对提高整体系统的能量转化效率、降低光伏发电的成本有着十分重大的意义。 本文针对某建筑光伏一体化工程未能及时监测发电数据的情况,选用了虚拟仪器软件LabWindows/CVI平台,开发建筑光伏发电一体化监测系统。通过分析系统中关键设备特征和协议,以Modbus协议为基础,选择了RS-485通信方式,实现了对BIPV系统中太阳能双轴跟踪系统、直流汇流箱、并网逆变器,这些关键设备的实时监测,并针对BIPV中太阳能辐射测量系统的通讯接口未定义和协议不可监听的缺点,设计了基于STM32的光伏发电环境测量系统,通过自定Modbus协议,为BIPV监测系统提供了温度、湿度、辐照度数据参考。在BIPV监测系统数据管理方面,以LabWindows/CVI平台连接ACCESS数据库与Excel功能为基础,实现了系统的数据存储和报表功能,并以TCP/IP为通讯协议基础,实现了系统的远程网络通信功能,整体系统界面友好,操作简单,很好地完成了各个预定功能指标,达到了系统设计和应用的要求。 论文提供了一种用虚拟仪器技术实现建筑光伏发电一体化监测系统的方法,完成了BIPV系统监测任务,并对本监测系统的改进提出了一些想法。 【关键词】：建筑光伏一体化(BIPV) 监测系统 虚拟仪器技术 Modbus
【学位授予单位】：西安工业大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2012
【分类号】：TM615
【目录】：

• 摘要3-4
• Abstract4-8
• 1 绪论8-16
• 1.1 课题背景概述8-10
• 1.1.1 全球面临能源危机与环境污染8
• 1.1.2 太阳能发展前景8-9
• 1.1.3 我国光伏发电优势9-10
• 1.2 光伏发电系统结构10-11
• 1.2.1 离网光伏发电系统10
• 1.2.2 并网光伏发电系统10-11
• 1.3 建筑光伏一体化系统11-13
• 1.3.1 建筑光伏一体化概念及并网策略11-12
• 1.3.2 BIPV的国内外发展现状12-13
• 1.3.3 BIPV的监测系统国内外现状13
• 1.4 课题的内容和意义13-15
• 1.4.1 课题的内容13-14
• 1.4.2 课题的意义14-15
• 1.5 本文的结构安排15-16
• 2 监测系统基础技术分析16-24
• 2.1 系统整体结构概述16-17
• 2.2 监测系统需求分析17-18
• 2.3 通讯方式18-19
• 2.4 监测系统设计原则19-21
• 2.4.1 Modbus协议19-20
• 2.4.2 开发工具选择20
• 2.4.3 测控设计原则20-21
• 2.5 监测系统设计方案21-23
• 2.6 本章小结23-24
• 3 太阳能双轴跟踪系统24-39
• 3.1 双轴跟踪视日算法24-27
• 3.2 基于PLC的双轴跟踪控制系统研究27-29
• 3.2.1 跟踪系统主控制器研究27
• 3.2.2 跟踪系统结构研究27-29
• 3.3 通讯协议分析29-35
• 3.3.1 硬件与软件环境29-31
• 3.3.2 报文解析31
• 3.3.3 双轴跟踪系统数据采集31-35
• 3.4 程序编写35-37
• 3.5 上位机双轴跟踪系统监测模块设计37-38
• 3.6 本章小结38-39
• 4 光伏发电汇流系统与逆变系统39-51
• 4.1 光伏发电汇流系统39-44
• 4.1.1 汇流箱介绍39-41
• 4.1.2 汇流箱协议分析41-43
• 4.1.3 汇流系统采集程序设计43-44
• 4.2 光伏逆变系统44-50
• 4.2.1 逆变设备介绍44-45
• 4.2.2 逆变器协议分析45-49
• 4.2.3 逆变系统采集程序设计49-50
• 4.3 汇流系统与逆变系统监测实现50
• 4.4 本章小结50-51
• 5 基于STM32的光伏发电环境测量系统设计51-67
• 5.1 STM32微控制器及片上外设51-53
• 5.1.1 STM32微控制器简介51-52
• 5.1.2 STM32片上资源52-53
• 5.2 最小系统与采样电路设计53-58
• 5.2.1 最小系统及稳压电路53-54
• 5.2.2 采样电路设计54-58
• 5.3 外围电路设计及驱动设计58-64
• 5.3.1 通讯接口与驱动设计58-60
• 5.3.2 液晶显示电路与驱动设计60-62
• 5.3.3 PSoC触摸按键模块与驱动设计62-64
• 5.4 系统主结构与应答设计64-65
• 5.4.1 系统主结构设计64-65
• 5.4.2 应答设计65
• 5.5 上位机监测实现65-66
• 5.6 本章小结66-67
• 6 BIPV监测软件实现67-78
• 6.1 数据存储和报表67-70
• 6.1.1 数据库与报表设计67-68
• 6.1.2 数据存储与历史查询68-69
• 6.1.3 BIPV监测系统报表功能实现69-70
• 6.2 远程通信70-75
• 6.2.1 服务端与客户端设计70-71
• 6.2.2 远程通讯软件设计71-74
• 6.2.3 远程通实现74-75
• 6.3 BIPV监测系统其他功能汇总75-77
• 6.3.1 系统登录75
• 6.3.2 监测系统主界面75-76
• 6.3.3 用户管理76
• 6.3.4 系统维护与数据查询76-77
• 6.4 本章小结77-78
• 7 结论78-80
• 7.1 结论78
• 7.2 展望78-80
• 参考文献80-84
• 攻读硕士学位期间发表的论文84-85
• 致谢85-87

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