无线传感网络的光伏逆变器运行状态监控节点设计(附件)
本课题在分析研究STM32/ZigBee技术的基础上，对光伏逆变器运行状态监控节点的硬件电路和软件部分进行了相应的设计。课题设计的硬件部分对逆变器的构造和原理进行了分析，对系统相关器件的型号进行了选择，对逆变器交流侧电流和直流侧电压进行了数据采集和处理；理解它的构造和组成，结合本设计所需要的部分，绘制出合格的原理图。将STM32作为主处理器，将它采集到数据进行计算解析，由此可以进行即时监控。运用液晶屏对监控数据进行展示并加置了相应的报警电路。确定CC2530作为无线通信模块，经串口和STM32连接，以此来达到逆变器终端节点进行收集和分析数据的功能以及传送功能。软件部分先设计了电压、电流传感器的A/D转换程序以及DS18B20传感器对温度数据值获取程序，应用算法分析和计算收集的数据，通过液晶显示将真实数据显示，还要经过串口来传送程序，将数据传到CC2530模块中，进行各模块的连接通信，最终把相应的数据显示在液晶显示屏上。反复对本设计的硬件电路进行调试，对软件程序进行修改，最终确定本课题整体设计方案的可操作性。关键词 逆变器，节点监控，ZigBee 协议，无线监控
目 录
1 绪论 1
1.1 课题研究背景和意义 1
1.2 研究现状和发展趋势 1
1.3 课题研究的内容 2
2 系统方案和硬件电路设计 3
2.1 系统方案设计 3
2.2 主控模块与无线通信模块 3
2.3 数据采集模块的设计 4
2.3.1 传感器的选型 4
2.3.2 直流电压的收集和处理 4
2.3.3 交流电流采集与处理 5
2.3.4 系统仿真及交流电压的采集与处理模块 7
2.3.5 DS18B20温度采集模块 10
2.4 逆变器监控节点的设计 10
2.4.1 按键设计 10
2.4.2 显示设计 11
2.4.3 报警设计 11
2.5 无线通讯模块 11
2.6 供电模块的设计 13
3 软件设计 13
3.1 主控制模块 13
3.2 系统各模块的设计 15 *好棒文|www.hbsrm.com +Q: ^351916072^
3.2.1 按键设计 15
3.2.2 模数转换及数据处理设计 15
3.3温度模块设计 18
3.4 显示模块设计 19
3.4.1 直流电压的计算及获取 19
3.4.2 交流电压的计算和获取 19
3.4.3 交流电流实际值的获取 20
3.5从主节点信息模块的通讯 20
3.5.1 从节点信息通讯 20
3.5.2 CC2530的信息通讯 21
3.5.3 主节点通讯单元 21
4 系统调试 22
4.1 硬件调试 22
4.1.1 元器件的检测 22
4.1.2 各模块器件的性能调试 23
4.2 软件调试 25
4.2.1 数据处理与显示 25
4.2.2 报警单元测试 26
4.2.3 数据发送与接收 26
5 联合测试 28
5.1 数据处理与显示 28
5.2 超限故障报警 28
总结与展望 29
致 谢 30
参考文献 31
附录1：数据采集及处理 33
附录2：无线发送模块 34
附录3：数据采集PCB板 35
数据处理PCB板 36
附录4 代码 37
绪论
1.1 课题研究背景和意义
经济发展离不开各类能源供给。渐渐地能源开始出现匮乏，如煤炭、钢铁等不能循环利用的能源日益缺失，人们开始放眼在可循环能源的开发上，比如具有环保、可循环、便捷等特点的太阳能，被大家发掘。我国有很多居民，而每个人能分到的资源量十分稀缺。但是在经济发展日益依赖能源供给的现在，为了我国的经济可持续发展，我们需要利用好具有优良特性的太阳能，在我国，地广物博，相对的太阳光照的范围也十分广阔，因此利用好太阳能将会使我国收益匪浅[1]。
太阳能具有覆盖广泛、清洁廉价、使用安全、不需要维修等特点，充分利用太阳能，能有效地降低发展经济对环境的压力，进一步让我国实现可持续发展。光伏发电能把清洁的太阳能转变成能供给大家日常生活使用的电能，以此来供应我国的日常生活和工作供电。
因为光伏发电的优势，我国对光伏发电变得越发依赖，随之大家对光伏发电的安全性的关注度也开始提高[2]。光伏发电的过程中存在着不少的安全隐患，比如，过多的发电量会使主板过热，导致最终的输出电流不稳定等问题。并且我国的光伏发电，大多是建立在光照强的地方，都是各自建站的，不仅不能实现即时的远程调控，连现场的数据测算也是很异常艰难的工作，一旦出现问题维护会显得非常吃力。
为了有效处理因为由于地域问题发电装备的维护以及实时检测的难题，还可以把许多终端设备用协调器节点来控制，本文设计出全新的无线传感网络，及时的监控发电设备的工作情况。这样不仅可以节省人员成本，还可以让整个发电装备趋于稳定[3]。
1.2 研究现状和发展趋势
近些年来，在经济需要很多的不可再生能源，致使这类能源日益缺乏，所以我国急切的需要扩大太阳能这类能源的使用量，以降低我国的能源压力。随着我国对光伏发电产业的愈发重视，对它们的实时监控也变得举足轻重[4]。其中，最值得重视的是长距离的监控系统，为了提高光伏发电系统的工作效率，更好的监控其工作时的运行状态，在原有的基础上，我国增加了现代化信息数据处理和无线通讯等功能。
当今时代，我国的光伏发电站基本都是孤立设点的，站与站之间相距较远，也构不成可以互相联系的体系。只有很少的光伏发电站设立了实验需要的并网联系[5]。我国对电站的控制系统的开发还处在摸索阶段，这项研发的技术还比较薄弱。光伏发电的监控系统也是近距离的，需要操作人员不断地勘察，费时费事。现有的以电话架接线或光纤等有线连接为基础的远程监控系统，建设起来显得十分浪费。
发达国家的光伏发电监控系统的技术手段十分娴熟。它们在几十年前便开始了技术钻研，经过数年的探索，克服了很多难题，渐渐地形成了以下的特色方案：独特的试验手段、先进的数据收集方法、科学的管理理念等，在这里，不难看出，我国与其他国家的差距除了技术本身的落后，还有思维模式、创新意识上的缺乏，对此我们需要加倍努力，夯实基础，开拓创新，建立自己的特色和理念，达到世界的前列[68]。
目 录
1 绪论 1
1.1 课题研究背景和意义 1
1.2 研究现状和发展趋势 1
1.3 课题研究的内容 2
2 系统方案和硬件电路设计 3
2.1 系统方案设计 3
2.2 主控模块与无线通信模块 3
2.3 数据采集模块的设计 4
2.3.1 传感器的选型 4
2.3.2 直流电压的收集和处理 4
2.3.3 交流电流采集与处理 5
2.3.4 系统仿真及交流电压的采集与处理模块 7
2.3.5 DS18B20温度采集模块 10
2.4 逆变器监控节点的设计 10
2.4.1 按键设计 10
2.4.2 显示设计 11
2.4.3 报警设计 11
2.5 无线通讯模块 11
2.6 供电模块的设计 13
3 软件设计 13
3.1 主控制模块 13
3.2 系统各模块的设计 15 *好棒文|www.hbsrm.com +Q: ^351916072^
3.2.1 按键设计 15
3.2.2 模数转换及数据处理设计 15
3.3温度模块设计 18
3.4 显示模块设计 19
3.4.1 直流电压的计算及获取 19
3.4.2 交流电压的计算和获取 19
3.4.3 交流电流实际值的获取 20
3.5从主节点信息模块的通讯 20
3.5.1 从节点信息通讯 20
3.5.2 CC2530的信息通讯 21
3.5.3 主节点通讯单元 21
4 系统调试 22
4.1 硬件调试 22
4.1.1 元器件的检测 22
4.1.2 各模块器件的性能调试 23
4.2 软件调试 25
4.2.1 数据处理与显示 25
4.2.2 报警单元测试 26
4.2.3 数据发送与接收 26
5 联合测试 28
5.1 数据处理与显示 28
5.2 超限故障报警 28
总结与展望 29
致 谢 30
参考文献 31
附录1：数据采集及处理 33
附录2：无线发送模块 34
附录3：数据采集PCB板 35
数据处理PCB板 36
附录4 代码 37
绪论
1.1 课题研究背景和意义
经济发展离不开各类能源供给。渐渐地能源开始出现匮乏，如煤炭、钢铁等不能循环利用的能源日益缺失，人们开始放眼在可循环能源的开发上，比如具有环保、可循环、便捷等特点的太阳能，被大家发掘。我国有很多居民，而每个人能分到的资源量十分稀缺。但是在经济发展日益依赖能源供给的现在，为了我国的经济可持续发展，我们需要利用好具有优良特性的太阳能，在我国，地广物博，相对的太阳光照的范围也十分广阔，因此利用好太阳能将会使我国收益匪浅[1]。
太阳能具有覆盖广泛、清洁廉价、使用安全、不需要维修等特点，充分利用太阳能，能有效地降低发展经济对环境的压力，进一步让我国实现可持续发展。光伏发电能把清洁的太阳能转变成能供给大家日常生活使用的电能，以此来供应我国的日常生活和工作供电。
因为光伏发电的优势，我国对光伏发电变得越发依赖，随之大家对光伏发电的安全性的关注度也开始提高[2]。光伏发电的过程中存在着不少的安全隐患，比如，过多的发电量会使主板过热，导致最终的输出电流不稳定等问题。并且我国的光伏发电，大多是建立在光照强的地方，都是各自建站的，不仅不能实现即时的远程调控，连现场的数据测算也是很异常艰难的工作，一旦出现问题维护会显得非常吃力。
为了有效处理因为由于地域问题发电装备的维护以及实时检测的难题，还可以把许多终端设备用协调器节点来控制，本文设计出全新的无线传感网络，及时的监控发电设备的工作情况。这样不仅可以节省人员成本，还可以让整个发电装备趋于稳定[3]。
1.2 研究现状和发展趋势
近些年来，在经济需要很多的不可再生能源，致使这类能源日益缺乏，所以我国急切的需要扩大太阳能这类能源的使用量，以降低我国的能源压力。随着我国对光伏发电产业的愈发重视，对它们的实时监控也变得举足轻重[4]。其中，最值得重视的是长距离的监控系统，为了提高光伏发电系统的工作效率，更好的监控其工作时的运行状态，在原有的基础上，我国增加了现代化信息数据处理和无线通讯等功能。
当今时代，我国的光伏发电站基本都是孤立设点的，站与站之间相距较远，也构不成可以互相联系的体系。只有很少的光伏发电站设立了实验需要的并网联系[5]。我国对电站的控制系统的开发还处在摸索阶段，这项研发的技术还比较薄弱。光伏发电的监控系统也是近距离的，需要操作人员不断地勘察，费时费事。现有的以电话架接线或光纤等有线连接为基础的远程监控系统，建设起来显得十分浪费。
发达国家的光伏发电监控系统的技术手段十分娴熟。它们在几十年前便开始了技术钻研，经过数年的探索，克服了很多难题，渐渐地形成了以下的特色方案：独特的试验手段、先进的数据收集方法、科学的管理理念等，在这里，不难看出，我国与其他国家的差距除了技术本身的落后，还有思维模式、创新意识上的缺乏，对此我们需要加倍努力，夯实基础，开拓创新，建立自己的特色和理念，达到世界的前列[68]。
版权保护: 本文由 hbsrm.com编辑，转载请保留链接: www.hbsrm.com/jxgc/zdh/1669.html
