【系统设计】并网型户用太阳能光伏发电监控系统的设计

龙源期刊网 http//www.qikan.com.cn 并网型户用太阳能光伏发电监控系统的设计 作者刘国超 邢佳 来源企业文化 2013 年第 05 期 摘 要本文根据户用并网系统的实际情况要求，介绍了一种基于 DSP 和 CAN 总线的监控 方案，使系统具有较高的可靠性和良好的可扩展性；并对系统的软硬件进行了设计，开发了基 于 VB 的上位机界面。通过试验和运行验证，该系统对数据的采集速度快，通信质量高，实现 了被监控对象的要求，验证了该方案的可行性，达到了预期效果。 关键词光伏并网 CAN 总线 监控 光伏发电是根据光生伏打效应原理，利用太阳电池将太阳光能直接转化为电能。不论是独 立使用还是并网发电，光伏发电系统主要由太阳电池板（组件）、控制器和逆变器三大部分组 成，它们主要由电子元器件构成，不涉及机械部件，所以，光伏发电设备极为精炼，可靠稳定 寿命长、安装维护简便。理论上讲，光伏发电技术可以用于任何需要电源的场合，上至航天 器，下至家用电源，大到兆瓦级电站，小到玩具，光伏电源可以无处不在。 1 光伏并网监控系统简介 光伏并网监控系统根据传输距离远近可以分为远程监控和本地监控，根据是否采用通讯总 线可以分为无线监控和有线监控。由于本文是基于户用的并网监控系统，距离近，且不是处于 偏远山区，故采用有线近距离监控，根据实验和研究综合考虑，采用 CAN 总线来实现下位机 与监控主 PC 机之间的通讯，系统的显示终端采用 VB 开发工具来实现，逆变器的参数以及电 网参数由 DSP 采集和计算转换，太阳能辐射强度由太阳能辐射仪来测量，环境温度由环境气 温仪来测量，发电量由数字式电能计量表测量，实现对系统运行参数全面实时监控。传统的光 伏并网监控系统仅考虑对一台逆变器进行监控，由于单模块逆变器的扩充性和可靠性具有一定 的限制性，在负载设备对功率容量要求很高的情况下不能满足要求，所以在户用并网系统中采 用多模块逆变器来提高系统的可靠性。 2 光伏并网监控系统硬件电路设计 CAN 总线废除了传统的站地址编码，代之以对通信数据块进行编码，是一个基于报文而 不是基于站点地址的协议，它的报文帧有 4 种类型数据帧、远程帧、出错帧和超载帧。而 CAN 模块是其内部集成的一个支持 CAN2.0B 协议的 CAN 控制器，它采用邮箱形式来发送接 收报文，它包含 6 个邮箱，每个邮箱最大可存储 8Byte 的数据。这 6 个邮箱其中 2 个功能为接 收，另外 2 个功能为发送，还有 2 个可以任意设置。每个邮箱都有标识寄存器和控制寄存器， 应用过程中，先初始化控制寄存器，需要发送的数据写入邮箱，然后把发送控制位进行置位， 这样就可以完成数据的输出，而数据输入采用的是中断方式实现。本系统的接口电路主要有两 部分，一个是 CAN 总线与 DSP 的接口，另外一个是 CAN 总线与主机之间接口。 CAN 总线与