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集智達RemoDAQ-8350與PCI-5141在太陽能并網發電及控制系統中的應用


太陽能發電是最理想的新能源

　　照射在地球上的太陽能非常巨大，大約40分鐘照射在地球上的太陽能，便足以供全球人類一年能量的消費。可以說，太陽能是真正取之不盡、用之不竭的能源。而且太陽能發電絕對干凈，不產生公害。所以太陽能發電被譽為是理想的能源。

　　從太陽能獲得電力，需通過太陽電池進行光電變換來實現。它同以往其他電源發電原理完全不同，具有以下特點：①無枯竭危險；②絕對干凈（無公害）；③不受資源分布地域的限制；④可在用電處就近發電；⑤能源質量高；⑥使用者從感情上容易接受；⑦獲取能源花費的時間短。不足之處是：①照射的能量分布密度小，即要占用巨大面積；②獲得的能源同四季、晝夜及陰晴等氣象條件有關。但總的說來，瑕不掩瑜，作為新能源，太陽能具有極大優點，因此受到世界各國的重視。

　　

太陽能發電原理

　　太陽能發電是對光有響應并能將光能轉換成電力的器件。能產生光伏效應的材料有許多種，如：單晶硅，多晶硅，非晶硅，砷化鎵，硒銦銅等。它們的發電原理基本相同，現以晶體為例描述光發電過程。P型晶體硅經過摻雜磷可得N型硅，形成P－N結。

　　當光線照射太陽能電池表面時，一部分光子被硅材料吸收；光子的能量傳遞給了硅原子，使電子發生了越遷，成為自由電子在P－N結兩側集聚形成了電位差，當外部接通電路時，在該電壓的作用下，將會有電流流過外部電路產生一定的輸出功率。這個過程的實質是：光子能量轉換成電能的過程。

并網發電系統

　　并網發電系統是將光伏陣列產生的可再生能源不經過蓄電池儲能，通過并網逆變器直接反向饋入電網的發電系統。

　　因為直接將電能輸入電網，免除配置蓄電池，省掉了蓄電池儲能和釋放的過程，可以充分利用可再生能源所發出的電力，減小能量損耗，降低系統成本。并網發電系統能夠并行使用市電和可再生能源作為本地交流負載的電源，降低整個系統的負載缺電率。同時，可再生能源并網系統可以對公用電網起到調峰作用。網發電系統是太陽能風力發電的發展方向，代表了21世紀最具吸引力的能源利用技術。

系統包括光伏板、匯流箱、逆變器、配電箱組成（如圖所示）



并網發電控制系統

并網發電控制系統包括光伏板支架控制子系統、匯流箱檢控制子系統、逆變器及配電采集控制子系統，經由雙CAN現場總線，與本地上位工業控制計算機相連，再通過廣域網與中心計算機系統相連（如圖所示）



系統采用現場總線CAN對各子系統進行實時采集和控制，為保證安全可靠采用熱備冗余系統，對于原有子系統具有RS-232/485串口的，通過R-8350轉換為雙CAN接口。

R-8350模塊主要實現RS-232/485與CAN的轉換，同時帶有模擬量輸入和開關量輸入功能，以實現特定數據的采集，其具體規格如下：

1. 2路CAN隔離接口，路間隔離，對外隔離，安全可靠

2. 1路RS-232接口,光電隔離，提供ESD保護，TX/RX指示燈

3. 1路RS-485接口,光電隔離，提供ESD保護，TX/RX指示燈

4. 提供2路隔離DI，1路AI。

5. 提供4個0~9BCD編碼輸入

6. 可實現232/485到CAN的透明轉換，也可實現帶協議（Device NET） 的轉換，也可以提供可編程環境，適應用戶個性化要求。

7. 工作溫度-40~+85度

8. 模塊化設計，體積小易于安裝（導軌）

該模塊適應性強，既可以將RS-232/485設備轉換為CAN總線設備，又可以直接作為采集器使用。

對于沒有智能口的匯流箱和配電箱，通過對R-8350擴展I/O口來實現。

上位機采用集智達工業控制計算機，以保證系統的穩定性和可靠性，并通過PCM-5141 4口CAN智能通信卡與各子系統相連，軟件采用IFIX組態軟件，易于開發，畫面美觀，運行穩定。

集智達公司PCI-5141智能CAN接口卡是具有PCI接口的高性能CAN總線通訊適配卡,它使PC機方便地連接到CAN總線上，實現CAN2.0B協議的數據通訊。

PCI-5141智能CAN接口卡采用標準PCI接口，實現與主機PC的高速數據交換；接口符合PCI2.1規范。PCI-5141智能CAN接口卡集成4個電氣獨立的CAN接口通道，使得在開發應用中更顯方便和靈活；每個通道光電隔離，保護計算機避免地環流的損壞，增強系統在惡劣環境中使用的可靠性；接口卡采用四層電路板，全部SMT工藝，保證長期工作的可靠性。

PCI-5141智能CAN接口卡采用WDM驅動程序支持WIN98，WIN2000，WinXP等操作系統，支持一機多卡；提供完整VC++開發例程示范代碼，方便用戶進行開發。

具體參數如下：
◆ PC接口： 32位33M PCI數據總線，PCI 2.1兼容；

◆ 板載數據存儲器： 8KB Dual Port RAM；

◆ CAN控制器： PHILIPS SJA1000T；

◆ CAN收發器： PHILIPS PCA82C250；

◆ 數據傳送速率： CAN通訊速率可編程，范圍在5Kbps~1Mbps之間；

◆ CAN通訊接口： DB9針型插座；

◆ CAN協議： CAN 2.0B規范（PeliCAN）；

◆ 光電隔離耐壓： 1000VDC；

◆ 物理尺寸標準 135.6mm * 95.6mm

◆ 運行環境： Win98、Win2000/XP等操作系統；

工業控制計算機通過CAN總線對子系統設備進行采集和控制，并將數據通過廣域網絡傳給管理中心計算機。操作人員可以在現場對設備進行操作和查看信息，也可以在遠程計算機上對現場的設備進行操作及查看數據