建筑光伏發(fā)電一體化監(jiān)測系統(tǒng)研究與設計

【摘要】：建筑光伏發(fā)電一體化監(jiān)測系統(tǒng)是以建筑光伏一體化(BIPV)工程為監(jiān)測對象,主要完成BIPV系統(tǒng)發(fā)電數(shù)據(jù)采集和系統(tǒng)運行狀態(tài)監(jiān)測,研究以及開發(fā)完善的BIPV監(jiān)測系統(tǒng)對提高整體系統(tǒng)的能量轉化效率、降低光伏發(fā)電的成本有著十分重大的意義。 本文針對某建筑光伏一體化工程未能及時監(jiān)測發(fā)電數(shù)據(jù)的情況,選用了虛擬儀器軟件LabWindows/CVI平臺,開發(fā)建筑光伏發(fā)電一體化監(jiān)測系統(tǒng)。通過分析系統(tǒng)中關鍵設備特征和協(xié)議,以Modbus協(xié)議為基礎,選擇了RS-485通信方式,實現(xiàn)了對BIPV系統(tǒng)中太陽能雙軸跟蹤系統(tǒng)、直流匯流箱、并網(wǎng)逆變器,這些關鍵設備的實時監(jiān)測,并針對BIPV中太陽能輻射測量系統(tǒng)的通訊接口未定義和協(xié)議不可監(jiān)聽的缺點,設計了基于STM32的光伏發(fā)電環(huán)境測量系統(tǒng),通過自定Modbus協(xié)議,為BIPV監(jiān)測系統(tǒng)提供了溫度、濕度、輻照度數(shù)據(jù)參考。在BIPV監(jiān)測系統(tǒng)數(shù)據(jù)管理方面,以LabWindows/CVI平臺連接ACCESS數(shù)據(jù)庫與Excel功能為基礎,實現(xiàn)了系統(tǒng)的數(shù)據(jù)存儲和報表功能,并以TCP/IP為通訊協(xié)議基礎,實現(xiàn)了系統(tǒng)的遠程網(wǎng)絡通信功能,整體系統(tǒng)界面友好,操作簡單,很好地完成了各個預定功能指標,達到了系統(tǒng)設計和應用的要求。 論文提供了一種用虛擬儀器技術實現(xiàn)建筑光伏發(fā)電一體化監(jiān)測系統(tǒng)的方法,完成了BIPV系統(tǒng)監(jiān)測任務,并對本監(jiān)測系統(tǒng)的改進提出了一些想法。 【關鍵詞】：建筑光伏一體化(BIPV) 監(jiān)測系統(tǒng) 虛擬儀器技術 Modbus
【學位授予單位】：西安工業(yè)大學
【學位級別】：碩士
【學位授予年份】：2012
【分類號】：TM615
【目錄】：

• 摘要3-4
• Abstract4-8
• 1 緒論8-16
• 1.1 課題背景概述8-10
• 1.1.1 全球面臨能源危機與環(huán)境污染8
• 1.1.2 太陽能發(fā)展前景8-9
• 1.1.3 我國光伏發(fā)電優(yōu)勢9-10
• 1.2 光伏發(fā)電系統(tǒng)結構10-11
• 1.2.1 離網(wǎng)光伏發(fā)電系統(tǒng)10
• 1.2.2 并網(wǎng)光伏發(fā)電系統(tǒng)10-11
• 1.3 建筑光伏一體化系統(tǒng)11-13
• 1.3.1 建筑光伏一體化概念及并網(wǎng)策略11-12
• 1.3.2 BIPV的國內外發(fā)展現(xiàn)狀12-13
• 1.3.3 BIPV的監(jiān)測系統(tǒng)國內外現(xiàn)狀13
• 1.4 課題的內容和意義13-15
• 1.4.1 課題的內容13-14
• 1.4.2 課題的意義14-15
• 1.5 本文的結構安排15-16
• 2 監(jiān)測系統(tǒng)基礎技術分析16-24
• 2.1 系統(tǒng)整體結構概述16-17
• 2.2 監(jiān)測系統(tǒng)需求分析17-18
• 2.3 通訊方式18-19
• 2.4 監(jiān)測系統(tǒng)設計原則19-21
• 2.4.1 Modbus協(xié)議19-20
• 2.4.2 開發(fā)工具選擇20
• 2.4.3 測控設計原則20-21
• 2.5 監(jiān)測系統(tǒng)設計方案21-23
• 2.6 本章小結23-24
• 3 太陽能雙軸跟蹤系統(tǒng)24-39
• 3.1 雙軸跟蹤視日算法24-27
• 3.2 基于PLC的雙軸跟蹤控制系統(tǒng)研究27-29
• 3.2.1 跟蹤系統(tǒng)主控制器研究27
• 3.2.2 跟蹤系統(tǒng)結構研究27-29
• 3.3 通訊協(xié)議分析29-35
• 3.3.1 硬件與軟件環(huán)境29-31
• 3.3.2 報文解析31
• 3.3.3 雙軸跟蹤系統(tǒng)數(shù)據(jù)采集31-35
• 3.4 程序編寫35-37
• 3.5 上位機雙軸跟蹤系統(tǒng)監(jiān)測模塊設計37-38
• 3.6 本章小結38-39
• 4 光伏發(fā)電匯流系統(tǒng)與逆變系統(tǒng)39-51
• 4.1 光伏發(fā)電匯流系統(tǒng)39-44
• 4.1.1 匯流箱介紹39-41
• 4.1.2 匯流箱協(xié)議分析41-43
• 4.1.3 匯流系統(tǒng)采集程序設計43-44
• 4.2 光伏逆變系統(tǒng)44-50
• 4.2.1 逆變設備介紹44-45
• 4.2.2 逆變器協(xié)議分析45-49
• 4.2.3 逆變系統(tǒng)采集程序設計49-50
• 4.3 匯流系統(tǒng)與逆變系統(tǒng)監(jiān)測實現(xiàn)50
• 4.4 本章小結50-51
• 5 基于STM32的光伏發(fā)電環(huán)境測量系統(tǒng)設計51-67
• 5.1 STM32微控制器及片上外設51-53
• 5.1.1 STM32微控制器簡介51-52
• 5.1.2 STM32片上資源52-53
• 5.2 最小系統(tǒng)與采樣電路設計53-58
• 5.2.1 最小系統(tǒng)及穩(wěn)壓電路53-54
• 5.2.2 采樣電路設計54-58
• 5.3 外圍電路設計及驅動設計58-64
• 5.3.1 通訊接口與驅動設計58-60
• 5.3.2 液晶顯示電路與驅動設計60-62
• 5.3.3 PSoC觸摸按鍵模塊與驅動設計62-64
• 5.4 系統(tǒng)主結構與應答設計64-65
• 5.4.1 系統(tǒng)主結構設計64-65
• 5.4.2 應答設計65
• 5.5 上位機監(jiān)測實現(xiàn)65-66
• 5.6 本章小結66-67
• 6 BIPV監(jiān)測軟件實現(xiàn)67-78
• 6.1 數(shù)據(jù)存儲和報表67-70
• 6.1.1 數(shù)據(jù)庫與報表設計67-68
• 6.1.2 數(shù)據(jù)存儲與歷史查詢68-69
• 6.1.3 BIPV監(jiān)測系統(tǒng)報表功能實現(xiàn)69-70
• 6.2 遠程通信70-75
• 6.2.1 服務端與客戶端設計70-71
• 6.2.2 遠程通訊軟件設計71-74
• 6.2.3 遠程通實現(xiàn)74-75
• 6.3 BIPV監(jiān)測系統(tǒng)其他功能匯總75-77
• 6.3.1 系統(tǒng)登錄75
• 6.3.2 監(jiān)測系統(tǒng)主界面75-76
• 6.3.3 用戶管理76
• 6.3.4 系統(tǒng)維護與數(shù)據(jù)查詢76-77
• 6.4 本章小結77-78
• 7 結論78-80
• 7.1 結論78
• 7.2 展望78-80
• 參考文獻80-84
• 攻讀碩士學位期間發(fā)表的論文84-85
• 致謝85-87

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