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    摘 要：近年來，隨著國(guó)內(nèi)外大批的太陽能光伏電站的建立和并網(wǎng)發(fā)電，作為光伏發(fā)電的關(guān)鍵設(shè)備光伏并網(wǎng)逆變器具有廣闊的市場(chǎng)前景。本文主要介紹WEINVIEW 觸摸屏在太陽能光伏并網(wǎng)逆變器中的應(yīng)用，在這個(gè)系統(tǒng)中，觸摸屏和逆變控制器通信，完成相關(guān)的數(shù)據(jù)采集，資料的保存，報(bào)警信息的登錄，圖文并茂顯示逆變器運(yùn)行參數(shù)和實(shí)時(shí)狀態(tài)，并通過485 或以太網(wǎng)和上位計(jì)算機(jī)進(jìn)行遠(yuǎn)程通訊，實(shí)現(xiàn)整個(gè)并網(wǎng)電站的實(shí)時(shí)監(jiān)控和調(diào)配。

   關(guān)鍵詞：光伏；逆變器；觸摸屏；DSP

   引言

   隨著全球經(jīng)濟(jì)的迅猛發(fā)展，各行業(yè)能耗加劇，石油、煤炭等傳統(tǒng)化石能源日趨枯竭。世界各國(guó)都把目光投向了可再生能源，希望可再生能源改變?nèi)祟惖哪茉唇Y(jié)構(gòu)，維持長(zhǎng)遠(yuǎn)的可持續(xù)發(fā)展。在可再生能源中，太陽能以其獨(dú)有的優(yōu)勢(shì)而成為人們關(guān)注的焦點(diǎn)。太陽能是取之不盡、用之不竭、無污染的綠色能源。世界各國(guó)都在投入巨資建設(shè)大規(guī)模的太陽能發(fā)電站。我國(guó)在光伏研究和產(chǎn)業(yè)方面也取得了較快的進(jìn)展，2006 年1 月1 日實(shí)施的《可再生能源法》，標(biāo)志著太陽能發(fā)電已納入我國(guó)的能源發(fā)展規(guī)劃之中。根據(jù)2007 年9 月發(fā)布的《可再生能源中長(zhǎng)期發(fā)展規(guī)劃》，2020 年，我國(guó)太陽能發(fā)電設(shè)備累計(jì)裝機(jī)容量將達(dá)到2000MW 。太陽能光伏并網(wǎng)逆變器是整個(gè)光伏發(fā)電系統(tǒng)中最為關(guān)鍵的設(shè)備之一，它是把太陽能電池板產(chǎn)生的直流電能轉(zhuǎn)換為交流電能的設(shè)備，運(yùn)行過程中需要多個(gè)參數(shù)進(jìn)行監(jiān)測(cè)、計(jì)算、顯示、記錄、保存、報(bào)警等處理，需要和上位計(jì)算機(jī)、逆變控制器、無線GPRS 模塊進(jìn)行通訊，實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)交換。本文主要講述WEINVIEW 觸摸屏在太陽能光伏并網(wǎng)逆變器中的應(yīng)用。

   2 系統(tǒng)原理和方案設(shè)計(jì)

   太陽能光伏并網(wǎng)逆變器是把太陽能電池板通過光伏效應(yīng)產(chǎn)生的直流電能進(jìn)行逆變，轉(zhuǎn)換成同電網(wǎng)同頻率、同相位的交流電，接入電網(wǎng)對(duì)外進(jìn)行輸電。逆變器運(yùn)行中要把測(cè)量的實(shí)時(shí)參數(shù)送給觸摸屏，進(jìn)行顯示、記錄等操作，也可和上位機(jī)通訊進(jìn)行遠(yuǎn)程監(jiān)控功能。系統(tǒng)結(jié)構(gòu)圖如圖1 所示：
  
                     

                                                 圖1 系統(tǒng)結(jié)構(gòu)圖  

   3 WEINVIEW 畫面設(shè)計(jì)要求

   本系統(tǒng)采用WEINVIEW MT8100I 型號(hào)觸摸屏，高品質(zhì)10寸寬屏設(shè)計(jì)，LED 背光模組；采用400MHz RISC CPU，使運(yùn)行速度更快；內(nèi)置電源隔離保護(hù)器，提高了產(chǎn)品的抗干擾能力，適應(yīng)復(fù)雜環(huán)境下運(yùn)行；多種標(biāo)準(zhǔn)的通訊接口和網(wǎng)絡(luò)協(xié)議，方便用戶使用；大容量的數(shù)據(jù)存儲(chǔ)功能，并且可以直接存儲(chǔ)或備份到U 盤、SD 卡或上位機(jī)上，滿足逆變器運(yùn)行過程中產(chǎn)生的海量數(shù)據(jù)信息。

   3.1 觸摸屏主界面設(shè)計(jì)

  主界面顯示逆變器運(yùn)行的各種運(yùn)行參數(shù)：PV 電壓、PV電流、A、B、C 三項(xiàng)交流電壓和電流、功率因數(shù)、電網(wǎng)頻率、輸出功率、日發(fā)電量、總發(fā)電量、CO2 減排量等，逆變器運(yùn)行狀態(tài)指示，實(shí)時(shí)時(shí)間，以及其他操作菜單。下圖分別是主界面的中英文顯示菜單。
  
                    

                                圖2 觸摸屏主界面中文顯示  

                     

                                                    圖3 觸摸屏主界面英文顯示

   3.2 功率曲線顯示功能設(shè)計(jì)

   實(shí)時(shí)功率是逆變器運(yùn)行中一個(gè)非常重要的參數(shù)，功率曲線圖反映逆變器運(yùn)行的歷史運(yùn)行情況和趨勢(shì)。逆變器功率曲線顯示由兩條宏指令完成：

  （1）逆變器運(yùn)行的實(shí)時(shí)功率計(jì)算與存儲(chǔ)功率計(jì)算宏指令1 分鐘循環(huán)執(zhí)行一次，計(jì)算三相輸出功率。根據(jù)當(dāng)前時(shí)間計(jì)算出功率存儲(chǔ)的地址，把當(dāng)前功率值保存在RW_A 對(duì)應(yīng)的地址中。

   存儲(chǔ)地址= 日×1440+ 時(shí)×60+ 分。每分鐘保存一次，功率數(shù)據(jù)占一個(gè)單元（功率數(shù)據(jù)保存是從0 時(shí)開始的全天數(shù)據(jù)）。

   （2）功率曲線顯示

    觸摸屏上功率曲線顯示，是通過XY 曲線元件來實(shí)現(xiàn)。

   XY 曲線顯示宏指令如下：

   macro_command main()

   short i,add,add0,day

   int z

   i=3

    SetData(i, "Local HMI", LW, 402, 1)

//XY 曲線顯示控制單元

   i=720

    SetData(i, "Local HMI", LW, 403, 1)

//XY 曲線顯示長(zhǎng)度

   for i=0 to 720 step 1

    add=500+i

    SetData(i, "Local HMI", LW, add, 1) / / X

軸資料賦值，從500 單元開始, 賦值0 到720

    next i

    GetData(day, "Local HMI", LW, 9020, 1) / /

   讀取當(dāng)前日期

   add=day*1440+360

             // 從早上6 點(diǎn)開始，單元地址

加6*60=360 偏置量

   for i=0 to 720 step 1

         GetData(z, "Local HMI", RW_A, add, 1)

// 從RW_A 讀取功率值

   add=add+1

   add1=i+1300

   SetData(z, "Local HMI", LW, add1, 1)

   //Y 軸資料賦值，從1300 單元開始

next i

end macro_command

   進(jìn)行相應(yīng)按鍵觸摸后執(zhí)行該條宏指令，寫入顯示控制地址內(nèi)容為3（清除原曲線，顯示新曲線），曲線長(zhǎng)度為720（12×60），X 軸資料從LW 的第500 單元開始，內(nèi)容依次為0 ～ 720，Y 軸資料從LW 的第1300 單元開始，內(nèi)容依次為從早6 點(diǎn)到晚18 點(diǎn)的功率數(shù)據(jù)。
  
                     

                                                圖4 功率曲線  

    XY 曲線顯示配置方式如圖5 所示。
 
                        

                                     圖5 XY 曲線配置  

   4 觸摸屏通訊設(shè)計(jì)

   觸摸屏在光伏并網(wǎng)逆變系統(tǒng)正常運(yùn)行中主要扮演監(jiān)控與數(shù)據(jù)傳輸?shù)淖饔茫孩傧到y(tǒng)運(yùn)行時(shí)的實(shí)時(shí)參數(shù)、狀態(tài)等要及時(shí)傳輸?shù)接|摸屏上進(jìn)行計(jì)算、顯示、記錄、報(bào)警；②遠(yuǎn)端的上位機(jī)電腦需要通過觸摸屏去監(jiān)控、調(diào)配系統(tǒng)。其通訊配置如下圖6 所示。
 
                    

                                          圖6 觸摸屏通訊拓?fù)鋱D  

   觸摸屏中添加通訊設(shè)備情況如7 所示。
  
                         

                                               圖7 設(shè)備列表

   4.1 觸摸屏與逆變器通訊設(shè)置

   光伏逆變器主控制器采用TI 公司TMS320F2812 數(shù)字處理器，觸摸屏通過MODBUS RTU (Adjustable) 通訊協(xié)議與之通訊，通訊波特率為9600Kbps，采用RS232 接口類型。系統(tǒng)參數(shù)設(shè)置如圖8 所示。
  
                 
                                   圖8 觸摸屏與DSP 通訊參數(shù)設(shè)定

   4.2 上位機(jī)監(jiān)控調(diào)配設(shè)置

   光伏并網(wǎng)逆變器在需要和上位機(jī)進(jìn)行并網(wǎng)發(fā)電監(jiān)控時(shí)，采用458 總線通訊，主從方式，觸摸屏作為MODBUS Server設(shè)備。根據(jù)設(shè)置的站號(hào)進(jìn)行區(qū)分。當(dāng)上位機(jī)發(fā)出讀取逆變器運(yùn)行數(shù)據(jù)命令，符合觸摸屏站號(hào)時(shí)，觸摸屏返回相應(yīng)單元的內(nèi)容，完成數(shù)據(jù)傳輸。實(shí)現(xiàn)光伏電站的監(jiān)控功能。系統(tǒng)參數(shù)設(shè)置如圖9 所示。
  
                 
                                                      圖9 上位機(jī)通訊設(shè)置

   觸摸屏每隔一段時(shí)間，自動(dòng)保存逆變器的數(shù)據(jù)內(nèi)容，上位機(jī)通過讀取觸摸屏中保存的逆變器數(shù)據(jù)，從而實(shí)現(xiàn)光伏電站的監(jiān)控功能。觸摸屏獲取逆變器數(shù)據(jù)采用定時(shí)數(shù)據(jù)傳輸元件，設(shè)置如下；1 秒定時(shí)進(jìn)行數(shù)據(jù)讀取逆變器單元0 開始的12 個(gè)單元，逆變器實(shí)時(shí)運(yùn)行數(shù)據(jù)保存在LW100 連續(xù)的12 個(gè)地址單元中，如圖10 所示。
  
                   
                                       圖10 觸摸屏讀取逆變器數(shù)據(jù)設(shè)定

   5 結(jié)束語

   本系統(tǒng)采用WEINVIEW MT8100I 觸摸顯示屏，實(shí)現(xiàn)了和DSP 數(shù)字信號(hào)處理器的實(shí)時(shí)通訊。圖文并茂的顯示了并網(wǎng)逆變器運(yùn)行的各個(gè)參數(shù)和狀態(tài)，曲線坐標(biāo)顯示了逆變器的功率參數(shù)和其趨勢(shì)效果圖。大容量的數(shù)據(jù)存儲(chǔ)功能，保存了逆變器詳細(xì)的歷史運(yùn)行數(shù)據(jù)。靈活、多樣的通訊接口方便實(shí)現(xiàn)光伏并網(wǎng)電站的監(jiān)控。觸摸屏可靠、穩(wěn)定的運(yùn)行，方便、靈活的操作，大大提高并網(wǎng)逆變器產(chǎn)品的市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)力，取得了良好的社會(huì)效益和經(jīng)濟(jì)效益。

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