5kW光伏并网逆变器通信系统的研究与实现

摘要

能源作为人类赖以生存和发展的重要物质基础所起的作用越发明显，传统化石能源作为不可再生能源正在消耗殆尽，太阳能以其分布的广泛性和清洁型，成为未来理想的替代能源。作为太阳能利用的重要手段光伏发电已经成为当前最具发展前景的新能源技术，也成为许多国家和地区重点发展的产业。光伏通信系统作为其重要组成部分涉及的技术范围较广，对于不同技术的要求也有所不同，光伏并网通信系统是由硬件电路和软件算法构成，只有合理的电路设计和高效的软件算法相结合才能实现通信系统性能最优化。
　　 本文对通信系统的软硬件进行深入的研究，设计了一个性能稳定的光伏并网通信系统。首先对光伏并网逆变器的基本原理和其运行机理进行研究，确定光伏并网通信系统的主要任务，并以通信对象的特性要求作为通信总线的选型依据。然后深入分析系统不同通信方案的特性和优缺点，归纳对比不同系统方案应用领域，在总结典型通信系统方案的基础上，制定新型系统方案，给出系统方案结构框图。第三，从逆变器的主控模块、显示模块和电量数据采集器三方面入手，设计了通信系统中RS-485总线、CAN总线和SCI总线的硬件接口电路原理图，并分析原理图中各元器件选型依据;最后，从光伏通信系统的实际应用出发，从光伏电池板与逆变器之间、逆变器控制模块与显示模块之间、各逆变器与电量数据采集器之间三方面入手，实现了整个通信系统的软件设计，并通过实验验证证明了其可行性。

目录

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摘要

第一章 绪论

1．1 课题选题背景

1．2 光伏并网逆变器通信系统的发展现状

1．3 本文研究的主要内容

第二章 光伏逆变器系统原理及结构分析

2．1 光伏并网逆变器的基本原理

2．2．1 前端DC-DC变换工作原理

2．2．2 后端DC-AC变换工作原理

2．2 光伏电池板

2．2．1 光伏电池组件

2．2．2 光伏电池组件建模

2．2．3 光伏建模实验验证

2．3 本章小结

第三章 光伏并网逆变器通信系统的研究

3．1 光伏并网通信系统概述

3．2 光伏逆变器通信对象的研究

3．2．1 逆变器主控芯片DSP

3．2．2 逆变器显示芯片ARM

3．2．3 光伏数据采集器

3．3 本章小结

第四章 光伏并网通信系统的硬件设计

4．1 逆变器主控模块DSP硬件原理

4．1．1 CAN接口设计

4．1．2 SCI接口设计

4．1．3 RS-485接口设计

4．1．4 DSP硬件电路板

4．2 逆变器显示模块ARM硬件原理

4．2．1 UART接口设计

4．2．2 ARM硬件电路板

4．3 数据采集器硬件原理

4．4 本章小结

第五章 光伏并网通信系统的软件设计

5．1 光伏电池板与逆变器之间的数据通信

5．1．1 CAN总线概述

5．1．2 CAN2．0B协议

5．1．3 CAN总线编程

5．2 DSP主控模块与ARM显示模块之间的数据通信

5．2．1 通信模块概述

5．2．2 SCI通信编程

5．3 各逆变器与数据采集器的通信

5．3．1 RS-485总线概述

5．3．2 RS-485通讯协议

5．3．3 RS-485总线编程

5．4 本章小结

第六章 总结与展望

6．1 全文总结

6．2 发展展望

参考文献

致谢

附录 攻读硕士期间发表的论文