电力载波在光伏微逆变器分布式发电监控系统中的应用研究

【摘要】：光伏微逆变器分布式发电系统中单台微逆变器的工作异常可能对整个分布式发电系统产生不良影响，降低整体发电效率；并且当微逆变器发生故障时，希望能快速定位到该微逆变器，进行故障排除。因此，设计光伏微逆变器分布式发电监控系统，监控每台光伏微逆变器的工作参数和整个光伏微逆变器分布式发电系统的整体运行参数，以便防止、查找和分析发电系统中的故障，这对光伏并网发电的发展和电网电压的稳定具有重要意义。 本文分析了光伏微逆变器分布式发电监控系统的国内外发展现状；研究了光伏微逆变器分布式发电系统的特点；提出了集电力线载波通信系统、能源管理单元中转站和上位机监控平台一体的监控系统方案。 研究了电力线载波通信方式的原理，分析比较了各种载波调制方式的优缺点，选择基于FSK+DSSS调制的电力线载波模块，并针对此模块设计了相应的耦合电路。 提出了能源管理单元EMU的设计方案，并对关键元件的参数进行设计和选型。通过能源管理单元进行分布式发电监控系统的数据中转，并实现光伏微逆变器分布式发电系统与上位机的数据传输。 开发了基于.NET平台、C#语言的PC上位机监控平台，设计了良好的人机操作界面，方面用户查看和操作；建立了全面的历史数据库系统，有利于系统故障的分析和科学研究，也为以后系统的改进和优化提供了有价值的参考数据。 建立了光伏微逆变器分布式发电模拟系统、能源管理单元和PC上位机监控系统的测试平台。对电力线载波通信模块和能源管理单元的信号传输可靠性和实时性、上位机功能进行了测试。试验表明：研制的能源管理单元与电力线载波模块传输质量良好，上位机能实时监控光伏微逆变器分布式发电系统的整体运行参数和每台微逆变器的工作参数，并生成报表，建立历史数据库。 【关键词】：光伏微逆变器 分布式发电系统 电力线载波通信 监控系统
【学位授予单位】：华南理工大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2014
【分类号】：TM464;TP277
【目录】：

• 摘要5-6
• ABSTRACT6-11
• 第一章 绪论11-17
• 1.1 引言11-12
• 1.2 光伏微逆变器分布式发电监控系统的国内外研究概况12-14
• 1.2.1 国外的研究概况12-13
• 1.2.2 国内的研究概况13-14
• 1.3 光伏微逆变器分布式发电监控系统关键技术问题14-15
• 1.4 本课题研究的目的和意义15-16
• 1.5 本课题研究的主要内容16-17
• 第二章 基于电力线载波通信的分布式发电监控系统17-30
• 2.1 分布式发电监控系统通信方式17-21
• 2.1.1 有线通信方式18-19
• 2.1.2 无线通信方式19-21
• 2.2 电力线载波通信技术21-29
• 2.2.1 电力线载波通信技术的原理21-23
• 2.2.2 电力线载波通信中的调制方式23-27
• 2.2.3 电力线载波通信技术的可行性及优势27-29
• 2.3 本章小结29-30
• 第三章 光伏微逆变器分布式发电监控系统总体方案研究30-40
• 3.1 光伏微逆变器分布式发电监控系统30-34
• 3.1.1 太阳能电池特性31-32
• 3.1.2 光伏微逆变器电路拓扑及控制32-34
• 3.1.3 能源管理单元 (EMU)34
• 3.1.4 用户端负载和双向电能表34
• 3.2 监控系统的功能要求34-35
• 3.3 监控参数35-37
• 3.3.1 发电系统整体运行参数35-36
• 3.3.2 微逆变器的运行参数36-37
• 3.4 光伏微逆变器分布式发电监控系统37-39
• 3.5 本章小结39-40
• 第四章 电力线通信系统设计40-59
• 4.1 电力线载波通信（PLC）模块研究40-51
• 4.1.1 PLC 模块设计40-41
• 4.1.2 电力线载波通信模块选择41-42
• 4.1.3 信号耦合电路设计42-45
• 4.1.4 信号发送电路45-46
• 4.1.5 信号接收电路46-51
• 4.2 能源管理单元(EMU)51-58
• 4.2.1 能源管理单元(EMU)方案52-55
• 4.2.2 能源管理单元硬件设计55-58
• 4.3 本章小结58-59
• 第五章 分布式发电监控系统软件开发59-70
• 5.1 电力线通信系统通信协议59-62
• 5.1.1 电力线载波数据通信协议59-60
• 5.1.2 载波通信软件设计60-62
• 5.2 能源管理单元模块与上位机通信软件62-63
• 5.3 能源管理单元系统软件设计63-65
• 5.3.1 EMU 系统软件总体设计63-64
• 5.3.2 EMU 系统主程序64
• 5.3.3 并网电流和电网电压采样子程序64-65
• 5.4 监控系统上位机软件实现65-69
• 5.4.1 上位机系统总体框架设计66
• 5.4.2 监控系统界面功能模块设计66-69
• 5.5 本章小结69-70
• 第六章 分布式发电监控系统的测试与分析70-79
• 6.1 电力线载波通信模块与能源管理单元测试70-73
• 6.1.1 信号传输的可靠性测试70-72
• 6.1.2 信号传输的实时性测试72-73
• 6.2 光伏微逆变器分布式发电监控系统测试73-78
• 6.2.1 实验测试平台73-74
• 6.2.2 上位机功能测试74-78
• 6.3 本章小结78-79
• 结论79-81
• 一、工作总结及主要成果79
• 二、工作展望79-81
• 参考文献81-85
• 攻读硕士学位期间发表的学术论文85-86
• 致谢86-87
• 附件87

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