具有以太网接口的独立光伏发电系统的研究

论文摘要

光伏发电以其能提高可再生能源利用率、改善生态、保护环境等独特优势,将成为未来电力结构中的重要组成部分。目前在我国,独立光伏发电系统仍占据重要地位,它们主要应用于无电地区的电力建设以及电信、电力、石油等工业部门通讯设备的备用电源系统,另外在一些突发公共事件的应急中光伏发电也突显其作用,为我国电力、工业建设做出了重要贡献,然而这些系统很少配备微机监控系统,不能实时了解光伏发电系统的数据以及各部分运行状态。基于以上问题,本文为独立光伏发电系统配备了微机监控系统,并将以太网接口用于独立光伏发电系统中,实现系统的网络监控。本文介绍了具有以太网接口的独立光伏发电系统的硬件、软件设计过程,主要分四个部来介绍整个系统的实现过程：1、太阳能电池特性及MPPT算法；2、独立光伏发电系统的设计,主要包括充放电控制器及正弦波光伏逆变器的设计；3、独立光伏发电系统通信部分设计,包括采用精简TCP/IP协议栈实现光伏数据的网络通信以及Atmega48与TMS320LF2407之间的SPI通信；4、上位机Visual Basic监控软件的设计。最终经过对整个系统的调试与运行,实现了对独立光伏发电系统的网络监控。在论文的结尾,还提出了一些不足和有待进一步改进研究的问题。

论文目录

• 摘要
• Abstract
• 第一章 绪论
• 1.1 课题研究背景
• 1.2 太阳能光伏发电系统组成及其发展趋势
• 1.2.1 太阳能光伏发电系统组成
• 1.2.2 我国太阳能光伏发电发展趋势
• 1.3 独立光伏发电系统的应用及研究现状
• 1.3.1 独立光伏发电系统应用
• 1.3.2 独立光伏发电系统研究现状
• 1.4 以太网在独立光伏发电系统中的应用
• 1.5 论文主要的研究内容与任务
• 第二章 太阳能电池特性及其最大功率点跟踪控制
• 2.1 太阳能电池
• 2.1.1 太阳能电池的工作原理
• 2.1.2 太阳能电池输出特性
• 2.2 太阳能电池的MPPT功能研究
• 2.2.1 太阳能电池MPPT原理
• 2.2.2 太阳能电池MPPT方法
• 2.3 MPPT控制算法仿真
• 2.4 本章小结
• 第三章 独立光伏发电系统设计
• 3.1 具有MPPT功能控制器
• 3.1.1 控制器硬件设计方案
• 3.1.2 控制器控制策略的实现
• 3.2 独立光伏发电系统正弦波逆变器
• 3.2.1 正弦波逆变器的硬件方案
• 3.2.2 正弦波逆变器硬件设计
• 3.2.3 逆变器控制策略
• 3.2.4 实验得出波形
• 3.3 本章小结
• 第四章 独立光伏发电系统通信设计
• 4.1 以太网（Ethernet）及TCP/IP协议介绍
• 4.1.1 以太网（Ethernet）概述
• 4.1.2 TCP/IP通信协议介绍
• 4.2 独立光伏发电系统以太网接口设计
• 4.2.1 RTL8019AS以太网控制芯片介绍
• 4.2.2 独立光伏发电系统以太网接口电路硬件设计
• 4.2.3 RTL8019AS以太网控制芯片驱动
• 4.3 TCP/IP协议栈在TMS320LF2407上的实现
• 4.3.1 精简TCP/IP协议链路层
• 4.3.2 精简TCP/IP协议网络层
• 4.3.3 精简TCP/IP协议传输层
• 4.3.4 精简TCP/IP协议应用层
• 4.3.5 整个精简TCP/IP协议在TMS320LF2407上的实现
• 4.4 ATmega48与TMS320LF2407的SPI通信实现
• 4.5 本章小结
• 第五章 上位机Visual Basic监控软件开发
• 5.1 Visual Basic 6.0介绍
• 5.2 操作界面的设计
• 5.3 Access数据库的建立及使用ADO控件对数据库进行访问和浏览
• 5.4 VB监控软件中以太网通信功能的实现
• 5.5 本章小结
• 第六章 系统的调试与运行
• 6.1 上位机接收下位机传送的数据
• 6.2 显示数据
• 6.3 数据曲线
• 6.4 本章小结
• 第七章 总结与展望
• 7.1 总结
• 7.2 展望
• 参考文献
• 附录1 精简的TCP/IP协议栈在TMS320LF2407上的实现程序
• 附录2 上位机VB监控系统部分程序
• 致谢
• 作者简介及读研期间发表论文情况