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重庆文理学院毕业论文模板
分类号 单位代码10642
密 级 公开 学号
学士学位论文
论文题目:
独立光伏电站数据监侧系统设计
论文作者:
XXXX
指导教师:
XXX职称
专 业:
XXXXXXXXX
提交论文日期:
XXXX年XX月XX日
论文答辩日期:
XXXX年XX月XX日
学位授予单位:
重庆文理学院
中国∙重庆
XXXX年XX月
GraduationThesisofChongqingUniversity of Artsand Sciences
DataMonitoringSystem ofStand-alonePVPowerPlant
Candidate:
XXXXX
Supervisor:
XXXX
Major:
XXXXXXX
DepartmentofPhysics&InformationEngineering
Chongqing University ofArts andSciences
XX,XXXX
摘要I
AbstractII
0引言1
1设计方案ﻩ1
1.1信号采集部分ﻩ1
1.2 DSP信号处理部分2
1.3 ARM处理平台ﻩ3
2电源及接口3
3 实验结果与总结ﻩ3
致谢ﻩ6
摘要
针对我国边远地区独立光伏电站缺少有效监测设备的实际情况,本文介绍了一种基于嵌入式平台的数据监测系统设计方案。
系统采用模块化设计,包括信号采集、DSP信号处理和ARM处理平台三部分。
信号采集部分采用16通道同步采样,对计算精度有一定提高。
通过DSP和ARM的有效结合,系统能够独立完成光伏电站系统运行分析所需主要参数的采集、计算、显示和存储工作。
该方案对提高监测系统的便携性,降低成本和能耗,有一定的参考价值。
关键词:
独立光伏电站;数据监测;嵌入式系统;DSP;ARM
Abstract
Accordingtothe real situationoflackofmonitoringdeviceforstand-alonePVpower plantinruralareasof china,this paperintroduce adatamonitoringsystemwhichbasedon embeddedplatform. Thissystemadoptsmodularizationdesignwhichincludessignalcollecting,DSPsignalprocessingandARM processing platform.Theaccuracyofdatacountingis apparentlyimprovedbecausethedata collecting unitadopts 16channelssynchronoussampling; system can collects, counts, displaysand storesplantoperationdatafor system analysiseffectively,sincecombinationof DSP andARM. Thissolution is usefultodesignmonitoringsystem whichwillbemoreportable,lowercostandenergyconsumption.
Keywords:
stand-alonePV power plant,datamonitoring, embeddedsystem,DSP,ARM
0 引 言
中国政府组织实施的“送电到乡”工程已在我国西部建成721座独立光伏和风光互补电站,总容量达15536.9kWp,使中国全部乡所在地都通上了电。
然而由于设计原因和资金问题,目前已经建成的光伏电站绝大部分没有装设数据监测系统。
无法对电站运行情况进行实时监测和分析,以了解由于设计、管理及环境变化等原因对电站运行的影响。
以工控机为主体的电站数据监测系统,由于不便携带和成本昂贵等原因,并不适用于边远地区独立光伏电站的数据监测[1][2]。
……………(此处部分文字略)…………………………………………………………………………
1 设计方案
本数据监测系统主要由信号采集部分、DSP信号处理部分和ARM处理平台三部分组成(见图1)。
(图略)
图1系统结构框图
Fig.1Systemstructure diagram
1.1 信号采集部分
………………………………………………………………………(此处部分文字略)……………………
…………………………………………………
(1)电流检测
ﻩ电流检测包括光伏阵列输出电流、蓄电池充放电……………………………………………………………如图2所示,当原边被测电流Ip产生的磁通量与霍尔元件输出信号控制的副边电流Is通过副边线圈所产生的磁通量相平衡时,副边电流Is即能精确地反映原边电流。
Is可通过采样电阻R将电流量转换成电压信号,供信号处理电路采集。
图2霍尔电流变送器工作原理图
Fig.2Fundamental diagramofHallcurrenttransducer
(2)电压检测
ﻩ………………………………………………………………(此处部分文字略)………………………
…………………………………………………………
(3)温度检测
………………………………………………………………(此处部分文字略)………
(4)辐射度检测
选用LI200X硅辐射仪检测辐射度,LI200X通过安装在其顶部的硅光电探测器来测量太阳辐射。
探测器输出电流值,通过内部的分流电阻将电流信号转换为电压信号供信号处理电路采集。
………………………………………………(此处部分文字略)……………………
1.2 DSP信号处理部分
本系统采用德州仪器公司生产的TMS320F2812数字信号处理器。
它的时钟频率最高可达150MHz,能在一个指令周期内完成32×32位的乘法累加运算,保证数据的实时性。
灵活的可编程性为不同结构电站的信号采集提供便利,16通道12bits的A/D转换模块大大简化了A/D转化电路,同时最大4G的寻址范围为长时间在无人监管状态下海量数据存储提供便利。
如图3所示,DSP信号处理板由TMS320F2812处理芯片,IS61LV25616SRAM存储芯片,16路信号调整电路,RS485通讯电路,+3.3V、+1.8V、+5V、+/-12V系统电源,系统时钟及外围扩展接口组成。
图3 DSP信号处理板结构
Fig.3DSPsignalprocessing structuresheet
………………………………………………………………(此处部分文字略)…………………………
…………………如图4所示,电路工作时先将各传感器………………………………………………………………(此处部分文字略)………………………………………………………………………………………
(图略)
图4信号处理示意图
Fig.4Signalprocessingdiagram
针对不同信号的测量,硬件设计上也充分考虑了电路的通用性,如图5所示。
信号调整电路的主要功能是把输入信号S1转换成0~3V的电压信号S2输出,供DSP2812AD转换使用。
如果输入S1是电压信号,则V1通过R1和R4比值分压得到电压V2,如果S1是电流信号,则开路电阻R4,S1流过R2和R3转换成电压信号V1,通过限流电阻R1得到电压V2。
电压V2通过1:
1的隔离放大器得到电压V3,再通过式
(1)转换为电压V4。
如果输入是交流信号,选择适当的参数R5,R6,R7通过式
(1)能将输出V4转换为非负的电压信号。
两个二极管组成钳位电路,保证信号S2不会超出AD转换的输入电压允许范围。
(1)
图5 DSP通用信号调整电路
Fig.5GeneralDSPsignaladjustmentcircuit
1.3 ARM处理平台
以ARM(AdvancedRISCMachines)为核心的
………………………………………………………………(此处部分文字略)……………………………
…………………………………………………………
如图6所示,软件可对所监测电站的系统配置、容量
………………………………………………………………(此处部分文字略)……………………………
……………………………………………………………………………………………………………………
(图略)
图6 数据管理软件结构示意图
Fig.6Softwarestructurediagramofdatamanagement
2 电源及接口
………………………………………………………………(此处部分文字略)……………………………
…………………………………………………………
3 实验结果与总结
该系统对户外1000瓦独立光伏电站进行了实验运行监测,数据如表1所示。
Ip为光伏输出电流;Vp为光伏输出电压;Vb为蓄电池电压;Ibin为蓄电池池充电电流;Ibout为蓄电池放电电流;Ic为逆变器输入电流;Io为逆变器输出电流;Pc为负载功率;VAC为逆变器输出电压。
………………………………………………………………(此处部分文字略)……………………………
……………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………(此处部分文字略)……………………
表1 实验结果
Tab.1Theexperimentresults
时间
Ip/A
Vp/V
Vb/V
Ibin/A
Ibout/A
Ic/A
Io/A
Pc/W
VAC/V
15:
47:
16
12.894
28.86
28.33
3.700
0.000
9.194
1.014
207.25
204.40
15:
47:
21
11.440
28.57
29.08
2.772
0.000
8.669
0.980
200.62
204.69
15:
47:
26
10.685
28.33
28.36
1.465
0.000
9.220
1.014
208.10
205.28
15:
47:
31
0.000
29.15
26.50
0.000
9.750
9.748
1.004
205.57
204.76
15:
47:
36
0.000
29.39
26.64
0.000
9.467
9.463
0.980
200.62
204.62
15:
47:
41
0.000
29.52
26.56
0.000
9.694
9.687
0.998
204.73
205.13
监测电站设备参数:
光伏组件:
1000W; 蓄电池:
2000Ah/24V; 太阳能控制器:
24Vdc/1920W;逆变器:
2000W/220V
(图略)
图7太阳能控制器充放电曲线
Fig.7Solar controllercharge-discharge curve
图8 逆变器效率曲线
Fig.8Inverterefficiencycurve
参考 文献
[1]龙平.独立运行风/光互补监测系统研究[D]. 北京:
中科院硕士学位论文,2004.
LONGPing.The research ofsupervisionsystemforstand-alone wind/photovoltaicgeneratingstation[D]. Beijing:
ChineseAcademyof Sciencesmaster'sdegreethesis, 2004.
[2]赵炜,孙晓.光伏电站的数据采集系统[J].新能源,2000,23(9):
31-34.
[3]ZHAOWei, SUNXiao.Thephotovoltaicpowerplantdataacquisitionsystem[J].NewEnergy,2000,23(9):
31-34.
[4] 张雄伟,DSP芯片原理与开发应用[M].北京:
电子工业出版社,1997.
[5]………………………………………………………………(此处部分文字略)……………………………
[6]N.Forero, J.Herna′ndez,G.Gordillo.Developmentofa monitoringsystemfora PV solarplant[EB/OL].ELSEVIER,EnergyConversionandManagement,2006
[7]王明亮.关于中国学术期刊标准化数据库系统工程的进展[EB/OL].http:
//www.cajcd.edu.cn/pub/wml.txt/980810-2.html'1998-08-16/1998-10-04.?
.
致 谢
本设计的制作和论文的撰写是在XXXX老师的悉心指导下完成的,同时也与系上各位领导的关怀;各位同学、朋友的帮助密不可分。
我的毕业设计和论文中无不倾注着XX老师辛勤的汗水和心血。
他对科学认真求实的工作作风,对指导毕业设计工作积极负责、实事求是的态度都深深影响着即将走出社会的我,让我不仅系统的掌握了专业知识体系,也让我有了正确的态度和坚定的信心去面对未来。
当然我挚亲的朋友、同学也给予了我太多的帮助,大家相互鼓励、一起探讨,奋斗了多个日日夜夜,才换来我们毕业设计的顺利完成。
在此,我对所有关心我们的领导、老师和同学、朋友表示衷心的感谢!
XXXXX
XXXX年XX月于重庆
ﻬ
独创性声明
本人声明所呈交的学位论文是本人在导师指导下进行的研究工作及取得有研究成果。
据我所知,除了文中特别加以标注和致谢的地方外,论文中不包含其他人已经发表或撰写过的研究成果,也不包含为获得重庆文理学院或其他教育机构的学位或证书而使用过的材料。
与我一同工作的同志对本研究所做的任何贡献均已在论文中作了明确的说明并表示谢意。
论文作者签名:
日期:
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论文作者签名:
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指导教师签名:
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