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基于網絡技術的太陽能光伏發電系統

來源: 發布時間:2019-01-10 12351 次瀏覽

采用本地、遠程監控技術對光伏發電系統進行實時監控,達到將這些分散式的能源系統進行集中調度管理,實現大

1引言

近年來,太陽能光伏發電技術在國內外得到了廣泛應用和飛速發展。世界太陽能光伏產業以年平均超過33%的增長率發展, 2002年的增長率更是超過40%。目前,全世界的光伏系統裝機容量己經超過2. 0GW 到2010年將超過15GW。未來,太陽能光伏建筑一體化、光伏并網系統是太陽能光伏應用的最終發展方向。然而,光伏并網電站系統的運行一般都是處于無人執守的情況下運行,太陽能光伏電站是由一個個分散的光伏發電子系統構成,要對地域上廣泛、分散的光伏系統進行監測維護是十分困難、繁瑣的,需要大量的人力、物力。采用本地、遠程監控技術對光伏發電系統進行實時監控,達到將這些分散式的能源系統進行集中調度管理,實現大電網的調峰、分配、計量、有效使用等目標,可以將地域上廣泛的、分散的太陽能光伏并網系統聯系起來,構成一個安全的、智能化的、分散式綠色能源調度管理大系統。因此,研究光伏系統本地、遠程監控技術具有十分重要的意義。特別是我國即將到來的能源短缺,加速并網太陽能光伏電站在城鄉的普及推廣具有重要現實意義。

本文研究的主要內容是利用以太網技術, 通過構建以DSP為核心的嵌入式Web2Se ve r并與In te rne t互連,實現對光伏系統進行狀態監控、故障檢測、數據采集、能源調度與分配、計量等。

2系統實現原理

圖1是光伏發電監控系統的系統框圖。其中最主要的是以DSP為核心的嵌入式Web2seve r,電能計量及相關參數監測,液晶顯示等部分。其中,電能計量部分不僅要計量由逆變器轉換后的電能量和諧波量等,而且還要通過采集各種傳感器的信息來監測太陽輻照量、太陽電池板溫度、太陽電池陣列電壓、蓄電池電壓、太陽電池陣列電流、蓄電池電流。所以它已經不是傳統意義上的電能計量,而是一個功能完善的數據采集系統。因此采用先進的DSP 測量技術,以保證電能計量表的高精度和高穩定性。

3系統方案設計

3. 1通信方式的選擇

本系統采用以太網的通信方式,其優點是以太網應用廣泛, 成本低廉, 通信速率高, 軟硬件資源非常豐富等,由于以太網的這些優點,利用以太網技術做為網絡通信平臺有很多的優勢,通過In te rne t接入系統,只要擁有一臺能上網的電腦、PDA或者手機,就能隨時隨地對光伏系統中的設備進行自動化監控,對能源進行優化管理與控制,有很大的應用前景。

3. 2基于ADSP2BF537的網絡通信??櫚納杓?/span>

本系統選擇ADSP2BF537做為主控制器,該芯片是一塊時鐘頻率高達600MHZ的高性能blackfin處理器,片內有132KB全速SRAM, 10級R ISC MCU /DSP流水線,具有更佳代碼密度的混合16 /32位ISA,功能強大和靈活的高速緩存很適合軟實時控制和工業標準系統,以及硬實時信號的處理,而且該芯片嵌入了IEEE802. 3兼容10 /100以太網MAC,有緩沖振蕩器輸出到單獨的PHY,非常適合做以太網控制器,簡化了電路的設計,節約了設計成本。物理層接口芯片選用LAN83C185,該LAN83C185芯片是低功耗高集成度模擬接口IC,包括有編碼器/譯碼器,擾碼器/解擾碼器,帶整形和輸出驅動器的發送器,帶片內自適應均衡器和基線漫游(BLW)修正的雙絞線接收器,時鐘和數據恢復電路以及媒體單獨接口(M II)部分,集成了帶自適應均衡器的DSP,支持自動流通和平行檢測,工作電壓3. 3V, 完全和IEEE 802. 2 /802 /3u 標準兼容, 有全雙工10BASE2T/100BASE2TX收發器,支持10Mbp s和100Mbp s不屏蔽雙絞線,完整的功率管理特性。

3. 3電能計量??櫚納杓?/span>

在設計中,采用美國模器件公司的ADE7169作為電能計量芯片,該電能計量芯片將AD I公司成熟的電能測量內核與微處理器、片內閃存、LCD驅動、實時時鐘和智能電池管理電路結合在一起,不僅降低了功耗而且簡化電路的設計。電壓傳感器采集的電壓信號,經過濾波以后,通過49腳和50腳送入電能計量芯片,同樣通過電流傳感器獲得電流信號,經過濾波以后送入電能計量芯片7169的52腳和53腳,這樣便可以進行有功功率、無功功率和視在功率的電能計算,以及電壓有效值(RMS)和電流有效值RMS的測量。以ADE7169為核心的電能計量??櫚牡緶吠技?。

3. 4人機接口的設計

人機接口設計包括液晶顯示???。液晶顯示??椴捎肨SG128128A系列??櫬訟盜幸壕允灸?榛赟MD技術,顯示內容為128x128點圖形點陣式,連接???2插腳,引腳間距2. 54mm. 典型的操作電壓電流;可進行對比度的調節,顯示效果清晰,屏幕穩定性能好。該??橛階DE7169 的7 - 33 腳連接。

4軟件設計及其工作流程

本系統的RJ - 45為系統與局域網的接口。由于大部分局域網都采用以太網,這里的LAN83C185就是用于處理以太網協議( IEEE 802. 3)的。數據的流向是請求信息從局域網中來,通過RJ - 45送到LAN83C185,處理后的數據包送入DSP系統的協議棧,由協議棧對數據包進行解析,得到原始請求信息。請求信息再經過DSP系統的處理,產生響應信息。響應信息通過局域網傳送到用戶的瀏覽器。整個系統的軟件流程如圖3所示。

本系統中嵌入式Web服務器的軟件主要由芯片初始化設置、lwip協議棧的實現、數據采集及處理等??樽槌?。在程序中加入基于lwip協議的用戶自定義數據通信協議。這樣就能使客戶局域網中的PC機與嵌入式Web服務器進行自定義的通信,如:發送數據采集命令、采集參數初始化命令等。網絡層部分加入了地址解析協議(ARP ) ,實現IP地址到物理地址的映射。

協議棧的實現主要分為接收數據包的解釋以及發送數據包的打包。以太網數據以幀的格式進行傳輸,如果幀類型字段值為0x0806,則為ARP包;如果為0x0800,則為IP數據包。

接收幀時,根據不同的幀類型由不同的軟件??槎運寫?。發送數據幀時,也根據不同的幀類型由不同的程序進行打包處理。幀的接收和發送都是基于物理層對PHY的操作,包括讀接收緩沖區、寫發送緩沖區。



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