光伏逆变器监控系统设计

王 飞，李先祥

（佛山科学技术学院,广东 佛山 528000）

0 引言

太阳能的热能利用和光能利用是两个最重要的应用领域，太阳能的利用引人注目的原因，是由太阳能的特殊性所决定的，它具有储量巨大、不会枯竭、不受地域限制等优点，是一种清洁能源。近几十年来，太阳能光伏发电技术得到了世界各国的重视，光伏发电已经成为利用太阳能的主要方式之一。但是光伏电池一般安装在屋顶等无人看守的地方，同时地域分布也比较大，要对光伏发电系统进行实时监控比较困难，基于此，本文设计了一套基于Si4432无线数传芯片和GPRS无线网络的光伏逆变器监控系统，可对光伏电站实现远程监控。

1 监控系统结构

整个监控系统是由光伏逆变器、Si4432无线数传模块、GPRS无线网络和上位机四部分构成的，其结构框图如图1所示。光伏逆变器的参数由含有无线通信模块的光伏逆变器控制器通过无线网络传送给GPRS基站，GPRS基站将多个逆变器的参数收集后按照一定的协议通过GPRS网络传送给上位机GPRS模块，上位机GPRS模块再通过RS485将参数传送给上位机。

图1 系统结构图

2 硬件系统

2.1 上位机GPRS模块

上位机GPRS模块是由PIC24FJ32单片机控制，它是由Microchip公司设计的一款具有丰富的外设功能集和增强的计算性能的16位RISC单片机。其原理框图如图2所示。

其工作原理是：单片机通过RS485与上位机监控中心连接，通过UART串口与GPRS模块连接。发送过程中，上位机监控中心首先发送指令给单片机，单片机收到指令后，再通过UART串口发送给GPRS模块，GPRS模块再通过AT指令将数据发送出去。接收过程中，GPRS模块首先将接收的数据通过UART串口送给单片机，单片机再通过RS485传送给上位机。

图2 上位机GPRS模块

2.2 基站GPRS无线通信模块

基站GPRS无线通信模块包含微处理器，Si4432无线数传模块和GPRS无线通信模块三部分，微处理器也是采用PIC24FJ32单片机，其原理图框图如图3所示。

图3 基站GPRS无线通信模块

Si4432无线数传模块将从逆变器接收的数据送给CPU处理，CPU收到数据后,先对其中的内容分析,然后执行相应数据控制和发送命令，将处理后数据通过GPRS无线通信网络传送给上位机GPRS通信模块。

2.3 逆变器无线通信模块

逆变器主控芯片采用dsPIC30F6010，该CPU芯片是16位单片机，它融合了可管理高速计算活动的数字信号处理器功能，具有功能强大的外围设备和快速中断处理能力。主控芯片除控制逆变器外，还实现对Si4432无线数传模块的控制。其原理图框图如图4所示。微处理器对光伏逆变器的电压电流等参数进行控制，并将采集的光伏逆变器的电压电流等参数通过Si4432无线数传模块发送给基站,Si4432无线数传模块与微处理器之间采用SPI通信方式。

图4 逆变器无线通信模块

3 软件系统

本系统软件包括上位机软件和单片机控制软件，单片机控制软件采用C语言，其软件子程序包括GPRS通信控制模块、Si4432无线模块数据接收发送程序、光伏逆变控制程序，A/D采样程序，定时器中断程序等。

上位机监控软件采用VB，VB中含有串口通信控件MSComm1，MSComm1控件提供了两种处理通信的方式：事件驱动方式和查询方式。本系统采用事件驱动接收方式来接收数据。上下位机的通信协议采用Modbus协议，其格式如表1所示：

系统采用主从发送方式，主机发送命令至控制器，控制器接收到地址信息后判断是否是本机地址，如果是，则继续接收后面的数据，并根据功能码及相关要求返回相应的信息，如果不是，则不应答。

4 结语

用GPRS模块和Si4432无线数传模块实现了对光伏系统的远程监控，充分利用现有的、成熟无线通信网络，提高了系统的可靠性和开发成本。实验的结果表明：该系统通信稳定、传输距离远、可靠性高，基本满足了光伏系统远程监控的要求。

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