论文摘要
随着传统能源的不断减少、环境污染的严重,人类对于可再生新能源的开发日趋迫切。光伏发电凭借其普遍、长久以及无污染等特点,已经成为人们关注的焦点。但由于光伏电站一般建在比较偏远的地区,且规模较大,信息采集、设备维护十分不便,单独对其架设监测通信网络是一项十分巨大的工程,因此有必要建设一个成本低、易于维护且方便控制的光伏电站监测系统。本论文研制了一种通过电力载波技术实现现场通信的光伏电站监测系统。其中,现场采集控制设备与集中器之间利用电力线传输数据信息,并以LonWorks为标准制定通信协议,从而实现实时、可靠、有序的通信。电力载波通信技术最大特点就是不用布线,直接利用已有电力线即可实现通信,既节省了电站通信网络的建设投资,同时监测范围也覆盖了整个光伏电站,只要有电力线的地方就可以实现通信。LonWorks总线技术则是电力载波通信领域应用最广泛的现场总线技术之一,其使用了遵循ISO/OSI七层模型结构的LonTalk通信协议,实现了系统的开放性和互操作性。本论文的主要工作内容包括以下几个方面：(1)研究光伏发电技术以及光伏发电系统结构,分析需要采集的现场参数。(2)通过对多种通信方式以及总线技术的比较,选择电力载波通信以及LonWorks总线技术设计光伏电站现场监测通信系统。(3)分析光伏电站信道的传输特性,针对其时变、衰减以及噪声大的特性设计了一种基于时频分析中短时离散傅里叶变换(DSTFT)的2FSK调制解调系统,实现高可靠性的通信。(4)利用Microchip公司的PIC32MX系列芯片制作电力载波调制解调器,实现现场采集控制终端与集中器之间的通信。实现过程分为硬件和软件两个步骤,硬件主要包括发送电路、接收电路、耦合电路、调制解调芯片及其串行接口电路。软件则主要包括2FSK调制、解调以及串行接口驱动等部分,并编写了基于LonTalk七层结构的通信协议。(5)样机制作完成后,在实验室环境下对电力载波调制解调器的通信性能进行测试。测试结果表明,本设计可以满足电力线信道环境下通信需求。
论文目录
中文摘要Abstract第一章 引言1.1 课题背景1.2 光伏发电发展情况1.3 电力载波通信技术及其发展情况1.4 LonWorks总线技术及其发展情况1.5 本文主要研究内容1.6 章节安排第二章 光伏发电系统监测通信网络设计方案2.1 光伏发电基本原理2.1.1 p型半导体2.1.2 n型半导体2.1.3 p-n结2.1.4 光伏效应2.2 光伏发电系统分类2.2.1 独立光伏发电系统2.2.2 并网光伏发电系统2.3 光伏监测通信系统的设计2.3.1 光伏系统监测概述2.3.2 光伏电站通信方式的选择2.3.3 控制网络总线技术的选择2.3.4 光伏电站通信系统网络拓扑的规划第三章 电力载波信道分析及调制解调算法设计3.1 光伏电站电力信道特性分析3.1.1 低压电力线信道研究3.1.2 光伏电站通信信道研究3.2 2FSK调制解调技术3.2.1 2FSK调制技术3.2.2 用谱估计检测FSK信号的解调方法3.3 基于离散短时傅里叶变换的FSK解调方法3.3.1 离散短时傅里叶变换（DSTFT）理论介绍3.3.2 基于DSTFT的FSK信号解调方法3.4 FSK解调系统设计3.4.1 信号采样3.4.2 码元同步设计3.4.3 自适应门限设计3.4.4 码元判决3.5 本章小结第四章 电力载波调制解调器硬件设计4.1 调制解调器芯片及其相关电路4.1.1 PIC32MX系列MCU介绍4.1.2 电源模块4.1.3 串行接口电路4.2 调制解调器电力线接口电路4.2.1 耦合电路4.2.2 功率放大电路4.2.3 谐振放大电路4.3 本章小结第五章 电力载波调制解调器软件设计5.1 配置位设置及系统初始化5.2 FSK调制模块5.2.1 波特率5.2.2 PWM5.3 A/D转换模块5.4 FSK解调模块5.5 串行通信接口（UART）软件设计5.6 基于LonWorks总线的通信协议设计5.6.1 LonTalk协议规范5.6.2 LonTalk协议内嵌实现5.6.3 电力数据包格式5.6.4 LonWorks通信方式选择5.7 本章小结第六章 调制解调器通信性能测试6.1 调制解调器电路功能测试6.1.1 发送电路测试6.1.2 谐振电路测试6.1.3 接收放大电路测试6.2 测试软件6.2.1 主控软件6.2.2 接收软件6.3 测试方案6.4 测试结果6.5 本章小结总结与展望参考文献致谢个人简历攻读硕士期间的研究成果及发表的学术论文
相关论文文献
标签：光伏发电论文; 电力载波通信论文; 短时离散傅里叶变换论文;
