光伏逆變器監控系統設計

王 飛，李先祥

（佛山科學技術學院,廣東 佛山 528000）

0 引言

太陽能的熱能利用和光能利用是兩個最重要的應用領域，太陽能的利用引人注目的原因，是由太陽能的特殊性所決定的，它具有儲量巨大、不會枯竭、不受地域限制等優點，是一種清潔能源。近幾十年來，太陽能光伏發電技術得到了世界各國的重視，光伏發電已經成為利用太陽能的主要方式之一。但是光伏電池一般安裝在屋頂等無人看守的地方，同時地域分布也比較大，要對光伏發電系統進行實時監控比較困難，基于此，本文設計了一套基于Si4432無線數傳芯片和GPRS無線網絡的光伏逆變器監控系統，可對光伏電站實現遠程監控。

1 監控系統結構

整個監控系統是由光伏逆變器、Si4432無線數傳模塊、GPRS無線網絡和上位機四部分構成的，其結構框圖如圖1所示。光伏逆變器的參數由含有無線通信模塊的光伏逆變器控制器通過無線網絡傳送給GPRS基站，GPRS基站將多個逆變器的參數收集后按照一定的協議通過GPRS網絡傳送給上位機GPRS模塊，上位機GPRS模塊再通過RS485將參數傳送給上位機。

圖1 系統結構圖

2 硬件系統

2.1 上位機GPRS模塊

上位機GPRS模塊是由PIC24FJ32單片機控制，它是由Microchip公司設計的一款具有豐富的外設功能集和增強的計算性能的16位RISC單片機。其原理框圖如圖2所示。

其工作原理是：單片機通過RS485與上位機監控中心連接，通過UART串口與GPRS模塊連接。發送過程中，上位機監控中心首先發送指令給單片機，單片機收到指令后，再通過UART串口發送給GPRS模塊，GPRS模塊再通過AT指令將數據發送出去。接收過程中，GPRS模塊首先將接收的數據通過UART串口送給單片機，單片機再通過RS485傳送給上位機。

圖2 上位機GPRS模塊

2.2 基站GPRS無線通信模塊

基站GPRS無線通信模塊包含微處理器，Si4432無線數傳模塊和GPRS無線通信模塊三部分，微處理器也是采用PIC24FJ32單片機，其原理圖框圖如圖3所示。

圖3 基站GPRS無線通信模塊

Si4432無線數傳模塊將從逆變器接收的數據送給CPU處理，CPU收到數據后,先對其中的內容分析,然后執行相應數據控制和發送命令，將處理后數據通過GPRS無線通信網絡傳送給上位機GPRS通信模塊。

2.3 逆變器無線通信模塊

逆變器主控芯片采用dsPIC30F6010，該CPU芯片是16位單片機，它融合了可管理高速計算活動的數字信號處理器功能，具有功能強大的外圍設備和快速中斷處理能力。主控芯片除控制逆變器外，還實現對Si4432無線數傳模塊的控制。其原理圖框圖如圖4所示。微處理器對光伏逆變器的電壓電流等參數進行控制，并將采集的光伏逆變器的電壓電流等參數通過Si4432無線數傳模塊發送給基站,Si4432無線數傳模塊與微處理器之間采用SPI通信方式。

圖4 逆變器無線通信模塊

3 軟件系統

本系統軟件包括上位機軟件和單片機控制軟件，單片機控制軟件采用C語言，其軟件子程序包括GPRS通信控制模塊、Si4432無線模塊數據接收發送程序、光伏逆變控制程序，A/D采樣程序，定時器中斷程序等。

上位機監控軟件采用VB，VB中含有串口通信控件MSComm1，MSComm1控件提供了兩種處理通信的方式：事件驅動方式和查詢方式。本系統采用事件驅動接收方式來接收數據。上下位機的通信協議采用Modbus協議，其格式如表1所示：

系統采用主從發送方式，主機發送命令至控制器，控制器接收到地址信息后判斷是否是本機地址，如果是，則繼續接收后面的數據，并根據功能碼及相關要求返回相應的信息，如果不是，則不應答。

4 結語

用GPRS模塊和Si4432無線數傳模塊實現了對光伏系統的遠程監控，充分利用現有的、成熟無線通信網絡，提高了系統的可靠性和開發成本。實驗的結果表明：該系統通信穩定、傳輸距離遠、可靠性高，基本滿足了光伏系統遠程監控的要求。

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