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太阳能光伏发电单元综合监控系统的研究与设计

作　者: 郭莉
导　师: 黄志强
学　校: 华北电力大学（河北）
专　业: 计算机应用技术
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
分类号: TM615
类　型: 硕士论文
年　份: 2009年
下　载: 422次
引　用: 3次
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内容摘要

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。

全文目录

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

太阳能光伏发电单元综合监控系统的研究与设计

内容摘要

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