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1、分类号 学号 M201072047 学校代码1 0 4 8 7 密级 硕士学位论文 小型光伏电站实时监测系统设计 学位申请人 ： 苑鹏 学 科 专 业： 微电子学与固体电子学 指 导 教 师： 付明 副教授 答 辩 日 期： 2013.01.18 A Dissertation Submitted in Partial Fulfillment of the Requirements for the Degree of Master of Engineering Design of the Real-Time Monitoring System For the Small PV Stations
2、Candidate: Yuan Peng Major: Microelectronics and Solid Electronics Supervisor: Associate Prof. Fu Ming Huazhong University of Science & Technology Wuhan 430074, P. R. China January, 2013 独创性声明 本人声明所呈交的学位论文是我个人在导师指导下进行的研究工作及取得的研究成果。尽我所知，除文中已经标明引用的内容外，本论文不包含任何其他个人或集体已经发表或撰写过的研究成果。对本文的研究做出贡献的个人和集体，均已在文
3、中以明确方式标明。本人完全意识到本声明的法律结果由本人承担。 学位论文作者签名： 日期： 年 月 日 学位论文版权使用授权书 本学位论文作者完全了解学校有关保留、使用学位论文的规定，即：学校有权保留并向国家有关部门或机构送交论文的复印件和电子版，允许论文被查阅和借阅。本人授权华中科技大学可以将本学位论文的全部或部分内容编入有关数据库进行检索，可以采用影印、缩印或扫描等复制手段保存和汇编本学位论文。 保密， 在 年解密后适用本授权书。 不保密。 （请在以上方框内打“”） 学位论文作者签名： 指导教师签名： 日期： 年 月 日 日期： 年 月 日本论文属于 华 中 科 技 大 学 硕 士 学 位
4、论 文 I 摘 要 光伏发电作为一种可再生能源，是近期的研究热点之一。小型光伏电站具有投资小、建设快、占地面积小、政策支持力度大等优点，具有广阔的应用前景。然而在建设的同时，由于设计原因及地域因素等问题，绝大部分小型光伏电站没有配备数据监测系统，无法对电站的运行情况进行实时监测和分析。基于以上情况，本文设计了小型光伏电站实时监测系统。 在分析光伏发电原理的基础上，论文首先设计了小型光伏发电系统。以 18KW电站为例，计算了建造电站所需的光伏组件、蓄电池、控制器及逆变器等器件的型号和容量，同时分析了小型光伏发电系统的发电成本及应用前景。论文同时设计了小型光伏电站实时监测系统，该监测系统是基于核心
5、器件PCI（Peripheral Component Interconnect）高速总线数据采集卡和Visual C+软件而设计的，其总体结构由太阳能电池组件、PCI数据采集卡、传感器、信号转换电路、计算机、软件开发工具等构成。 监测系统设计包括硬件设计和软件设计两大部分。硬件设计部分主要包括太阳能电池组件、16 位并行 PCI 数据采集卡、霍尔电流传感器、数字温度传感器、光强传感器和外围信号转换电路等，实现了对光伏电站的工作电压、工作电流、温度、光强等数据的并行采集和传送。系统的软件设计是应用VC+工具开发而成，利用动态链接库（DLL）和多线程方式编写的应用程序控制 PCI 卡对光伏电站进行
6、数据采集工作，设计的监测界面能实现良好的人机对话，可根据实际情况方便地设置采集参数。软件同时完成了数据信号还原处理、实时动态曲线的显示、实时保存和对数据的历史查询等功能。在对监测系统进行调试校准后，对实验室2块输出功率为25W的光伏组件组成的光伏系统进行发电情况的实时监测。在系统运行过程中，对光伏组件一天的发电数据进行监测，分析了温度和光强等外界环境因素对其发电情况的影响，同时对光伏组件进行一段日期内连续监测和分析。该监测系统经过一定时间运行后表明其具有成本低、操作方便、功能完善、精度高、运行稳定可靠等优点，具有很好的实用价值。 关键字：光伏电站；电池组件；实时监测；PCI采集卡；VC+软件设
7、计 华 中 科 技 大 学 硕 士 学 位 论 文 II Abstract Photovoltaic power generation as a renewable energy becomes one of hot research at present. The small PV stations show a good application prospect, with the advantages of low investment, fast construction, small footprint, strong governments support policy and s
8、o on. However, while building PV stations，most of these dont equip data monitoring system owing to the reasons of design and region. So we cant real-timely monitor and analyse the operation situation of stations. Aiming at the situation, this paper designs a real-time monitoring system. On the basis
9、 of photovoltaic power generation principle, this paper designs a small photovoltaic system at first. Take 18KW stations as an example, we calculate the model and capacity of PV module, PV battery, controller, inverter etc, and analyses the power cost and application prospect of small PV stations. A
10、nd then, this paper designs the real-time monitoring system which is based on PCI bus data acquisition card and Microsoft Visual C+ software. The general structure of the monitoring system includes solar module, PCI card, sensors, signal conversion circuit, computer, software tool etc. This system i
11、s composed of hardware and software. The hardware design mainly includes 16 bits parallel PCI acquisition card, Hall sensors, digital temperature sensor, light intensity sensor and signal conversion circuit etc. It realizes parallel signal acquisition and transmission of voltage, current, temperatur
12、e and light intensity of PV stations. The software of system is designed with VC+, and uses DLL and multithreading to apply the PCI card acquisition application program to complete the collection work. The monitoring interface provides a good manmachine interaction and could conveniently set up para
13、meters according to actual situation. Meanwhile, the software achieves the functions of signal handling, real-time digital and curve displaying, storage and inquiry etc. After debugging of this system, it begins to monitor the working condition of PV system which is built with two 25W PV module in l
14、aboratory. In the process of this system, we monitor one day data of PV module, and analyse the effect of temperature and 华 中 科 技 大 学 硕 士 学 位 论 文 III light intensity. At the same time, we monitor and analyse the working condition of PV module for a long time. Running for a long time shows that this monitoring system is low cost, simple operation, perfect function, high precision, stability and reliability, so it has a good practical value. Keywords PV stations; solar module; real-time monitoring; PCI acquisition card; VC+ software华 中 科 技 大 学 硕 士 学 位 论 文 IV 目 录 摘 要 . I ABSTRACT . II 1 绪论. 1
