太陽能光伏發(fā)電監(jiān)控系統(tǒng)的設計與實現(xiàn)

【摘要】：當今社會,以常規(guī)能源為基礎的能源結構隨著資源的不斷耗用將愈來愈不適應可持續(xù)發(fā)展的需要,加速開發(fā)利用太陽能等可再生能源已成為人們的共識,利用潔凈的太陽能光生伏打效應為基礎的光伏發(fā)電技術有著十分廣闊的應用前景。但太陽能利用效率低這一問題一直影響和阻礙著太陽能技術的普及。為了推廣太陽能技術的應用,提高太陽能的利用效率,本文在設計太陽能光伏發(fā)電系統(tǒng)的基礎上,開發(fā)了基于計算機編程語言和數(shù)據(jù)庫的光伏發(fā)電監(jiān)控系統(tǒng),最后又對本文所設計的太陽能光伏發(fā)電系統(tǒng)的節(jié)能和環(huán)保效益進行了分析,說明了本設計的工程實踐意義。 本文在仔細研究國內(nèi)外的太陽能發(fā)電技術背景以及發(fā)展狀況的條件下,闡述了課題的研究背景、意義、開發(fā)的目的。以50KW光伏發(fā)電系統(tǒng)為背景,進行了系統(tǒng)的總體設計和上位機SCADA監(jiān)控系統(tǒng)的設計與實現(xiàn)。首先,介紹了光伏發(fā)電系統(tǒng)的發(fā)展,其應用具有長遠的重要意義,闡述了各類光伏發(fā)電系統(tǒng)的工作原理、系統(tǒng)結構和在實際中的應用概況等。然后,結合50KW太陽能光伏發(fā)電系統(tǒng)的實際情況和需要,對所用的光伏組件進行了計算和分析,選擇了適合于本系統(tǒng)的光伏組件。在此之上,設計了系統(tǒng)的總體結構,這里包括：最大功率控制、DC/DC變換控制電路、DC/AC變換控制電路。針對光伏組件路數(shù)多、需要監(jiān)視的參數(shù)多和逆變器參數(shù)多的特點,應用DSP和FPGA等先進芯片,對采樣系統(tǒng)和通訊系統(tǒng)進行了設計與實現(xiàn)。然后,在軟件實現(xiàn)時,為了保證監(jiān)控數(shù)據(jù)的實時性和可靠性,應用SOLServer2000和VB6.0,對系統(tǒng)進行了功能模塊設計、實時數(shù)據(jù)庫設計、歷史數(shù)據(jù)庫設計和界面設計。利用MSComm控件,實現(xiàn)計算機與下位機的通訊。在這里有三點重要的設計,建立監(jiān)控系統(tǒng)通訊接口的設計,這是監(jiān)控軟件的關鍵部分,即在物理層RS485構建Modbus通訊協(xié)議；數(shù)據(jù)庫設計,用ODBC開發(fā)光伏發(fā)電SCADA數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)應用程序并用MFC訪問ODBC;人機界面程序設計,選擇計算機編程語言進行顯示界面的程序設計,并且利用了MSComm控件功能設計可視化的人機界面。從而實現(xiàn)了PC機對太陽能發(fā)電系統(tǒng)各個設備的運行消耗情況進行狀態(tài)監(jiān)控、參數(shù)設置、系統(tǒng)管理以及故障報警信息等,研究并實現(xiàn)了在用計算機軟件對太陽能光電系統(tǒng)進行監(jiān)控的過程中的上下位機之間的通信。最后,全面分析了光伏發(fā)電系統(tǒng)的節(jié)能與經(jīng)濟效益,通過對成本的測算和發(fā)電量等的計算和分析,證明了光伏系統(tǒng)為我們所帶來的經(jīng)濟效益是巨大的。 【關鍵詞】：光伏發(fā)電系統(tǒng) 監(jiān)控 人機界面 串行通訊接口 數(shù)據(jù)庫
【學位授予單位】：東北大學
【學位級別】：碩士
【學位授予年份】：2011
【分類號】：TM615;TM76
【目錄】：

• 摘要5-7
• Abstract7-12
• 第1章 緒論12-20
• 1.1 太陽能光伏發(fā)電技術背景及簡介12-14
• 1.2 國內(nèi)外光伏發(fā)電系統(tǒng)的發(fā)展現(xiàn)狀14-17
• 1.2.1 國外光伏發(fā)電的現(xiàn)狀和趨勢14-16
• 1.2.2 國內(nèi)光伏發(fā)電的現(xiàn)狀和趨勢16-17
• 1.3 太陽能光伏發(fā)電監(jiān)控系統(tǒng)的研究背景及意義17-18
• 1.4 太陽能光伏發(fā)電監(jiān)控系統(tǒng)的發(fā)展18-19
• 1.5 本文主要研究內(nèi)容19-20
• 第2章 太陽能光伏發(fā)電系統(tǒng)組成與總體設計20-38
• 2.1 光伏組件方陣的設計23-24
• 2.2 太陽能電池方陣傾角的確定24
• 2.3 光伏發(fā)電系統(tǒng)的蓄電池設計24-26
• 2.4 DC/DC變換器及其控制電路設計26-29
• 2.5 DC/AC逆變器及其控制電路設計29-30
• 2.6 50KW太陽能光伏發(fā)電系統(tǒng)的開發(fā)設計30-38
• 2.6.1 環(huán)境介紹及系統(tǒng)總體設計30-36
• 2.6.2 監(jiān)控系統(tǒng)的上位機程序設計36-38
• 第3章 太陽能光伏發(fā)電監(jiān)控系統(tǒng)設計38-78
• 3.1 光伏發(fā)電監(jiān)控系統(tǒng)架構分析38-43
• 3.1.1 系統(tǒng)總體功能分析40-42
• 3.1.2 系統(tǒng)的非功能性需求42
• 3.1.3 開發(fā)平臺和開發(fā)工具的選擇42-43
• 3.2 光伏發(fā)電監(jiān)控系統(tǒng)硬件設計43-45
• 3.3 上位機程序設計45-66
• 3.3.1 監(jiān)控系統(tǒng)的數(shù)據(jù)庫設計45-58
• 3.3.2 監(jiān)控系統(tǒng)的人機界面程序設計58-66
• 3.4 基于PLC的光伏發(fā)電數(shù)據(jù)中轉站設計66-69
• 3.4.1 數(shù)據(jù)中轉站的結構66-68
• 3.4.2 與上位機監(jiān)控系統(tǒng)數(shù)據(jù)通信的實現(xiàn)68-69
• 3.5 FX系列PLC編程口與上位機通訊實現(xiàn)69-73
• 3.5.1 本系統(tǒng)的通訊71-72
• 3.5.2 RS-485通信標準72-73
• 3.6 與FPGA數(shù)據(jù)通信的實現(xiàn)73-78
• 3.6.1 通信數(shù)據(jù)格式73-74
• 3.6.2 PLC發(fā)送與接收數(shù)據(jù)的特點74-75
• 3.6.3 PLC與FPGA數(shù)據(jù)通信的實現(xiàn)75-78
• 第4章 上位機界面程序運行結果78-86
• 4.1 系統(tǒng)登錄/注銷78
• 4.2 系統(tǒng)賬戶管理78
• 4.3 用戶切換或退出管理界面78-79
• 4.4 通訊連接單元79-80
• 4.5 運行參數(shù)80-81
• 4.6 工廠參數(shù)81-82
• 4.7 故障顯示單元82
• 4.8 運行界面82-83
• 4.9 窗口控件中展示數(shù)據(jù)庫數(shù)據(jù)記錄83-86
• 第5章 節(jié)能和環(huán)保效益分析86-92
• 5.1 系統(tǒng)的主要技術指標86
• 5.2 節(jié)能和環(huán)保效益分析86-92
• 5.2.1 一般光伏發(fā)電系統(tǒng)的成本構成86-87
• 5.2.2 發(fā)電量測算與環(huán)保效益分析87-90
• 5.2.3 資金投入與效益分析90-92
• 第6章 總結與展望92-94
• 6.1 全文總結92-93
• 6.2 展望93-94
• 參考文獻94-98
• 致謝98

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