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威(wei)綸通【WEINVIEW HMI應用(yong)】太陽能光伏并網(wang)逆變器

特變(bian)電工西安電氣科技(ji)有限公司 吳軍利 / 梁歡迎

摘要：近年(nian)來(lai)，隨(sui)著國內外大批(pi)的(de)(de)太陽能光伏電站的(de)(de)建立和并網發電，作為(wei)光伏發電的(de)(de)關鍵設備(bei)光伏并網逆變器具有廣闊(kuo)的(de)(de)市場前景(jing)。

本文主要(yao)介紹WEINVIEW觸摸屏在(zai)太(tai)陽能光伏并(bing)網(wang)逆變器中(zhong)的應用(yong)，在(zai)這個系統(tong)中(zhong)，觸摸屏和逆變控制器通(tong)信，完成相(xiang)關的數據采集，資料的保存，報警信息的登(deng)錄，圖(tu)文并(bing)茂顯(xian)示逆變器運行參(can)數和實時狀態，并(bing)通(tong)過485或以太(tai)網(wang)和上(shang)位計(ji)算機(ji)進行遠程(cheng)通(tong)訊，實現(xian)整個并(bing)網(wang)電站的實時監控和調配(pei)。

關鍵詞(ci)：光伏 逆變器 觸(chu)摸(mo)屏(ping) DSP

Abstract：In recent years, with the large number of solar photovoltaic power plants establishing and grid connection generation at home and abroad , As the key equipment in PV power generation, photovoltaic grid-connected inverter has broad market prospect. The introduction in this paper focus on the application of WEINVIEW touch screen in photovoltaic grid-connected inverter. In this system, touch screen communicates with the microcontroller, and completes related data acquisition, information saving, alarm information loginning, and shows operating parameters and real-time status of inverter on the touch screen , Remote communication with the host computer through the RS485 or the Ethernet, At last to achieve real-time monitoring and deploy of the entire grid station.

Keywords: Photovoltaic Inverter Touch screen DSP

1 引言

隨著全球(qiu)經濟的(de)(de)迅猛發(fa)(fa)展(zhan)，各(ge)(ge)行業(ye)能(neng)(neng)(neng)(neng)(neng)耗加劇，石(shi)油、煤炭(tan)等傳統化石(shi)能(neng)(neng)(neng)(neng)(neng)源(yuan)(yuan)日趨枯竭(jie)。世(shi)界(jie)各(ge)(ge)國(guo)都(dou)把目光投(tou)向了(le)可(ke)再生(sheng)(sheng)能(neng)(neng)(neng)(neng)(neng)源(yuan)(yuan)，希(xi)望可(ke)再生(sheng)(sheng)能(neng)(neng)(neng)(neng)(neng)源(yuan)(yuan)改變人類的(de)(de)能(neng)(neng)(neng)(neng)(neng)源(yuan)(yuan)結構，維(wei)持(chi)長遠的(de)(de)可(ke)持(chi)續發(fa)(fa)展(zhan)。在可(ke)再生(sheng)(sheng)能(neng)(neng)(neng)(neng)(neng)源(yuan)(yuan)中，太(tai)陽(yang)(yang)能(neng)(neng)(neng)(neng)(neng)以(yi)其獨(du)有(you)的(de)(de)優勢而成為人們關注(zhu)的(de)(de)焦(jiao)點。太(tai)陽(yang)(yang)能(neng)(neng)(neng)(neng)(neng)是取之不(bu)盡、用之不(bu)竭(jie)、無(wu)污染的(de)(de)綠色能(neng)(neng)(neng)(neng)(neng)源(yuan)(yuan)。世(shi)界(jie)各(ge)(ge)國(guo)都(dou)在投(tou)入巨資建設大(da)規模的(de)(de)太(tai)陽(yang)(yang)能(neng)(neng)(neng)(neng)(neng)發(fa)(fa)電(dian)站。我(wo)國(guo)在光伏研究和產業(ye)方面也取得了(le)較快的(de)(de)進展(zhan)，2006年1月(yue)1日實(shi)施的(de)(de)《可(ke)再生(sheng)(sheng)能(neng)(neng)(neng)(neng)(neng)源(yuan)(yuan)法(fa)》，標志著太(tai)陽(yang)(yang)能(neng)(neng)(neng)(neng)(neng)發(fa)(fa)電(dian)已納入我(wo)國(guo)的(de)(de)能(neng)(neng)(neng)(neng)(neng)源(yuan)(yuan)發(fa)(fa)展(zhan)規劃(hua)之中。根據2007年9月(yue)發(fa)(fa)布(bu)的(de)(de)《可(ke)再生(sheng)(sheng)能(neng)(neng)(neng)(neng)(neng)源(yuan)(yuan)中長期發(fa)(fa)展(zhan)規劃(hua)》，2020年，我(wo)國(guo)太(tai)陽(yang)(yang)能(neng)(neng)(neng)(neng)(neng)發(fa)(fa)電(dian)設備累計裝機(ji)容(rong)量將(jiang)達到2000MW 。

太(tai)陽能(neng)光伏并(bing)網逆變器是(shi)整(zheng)個光伏發電(dian)系統中最為(wei)關鍵的設備(bei)之一，它是(shi)把太(tai)陽能(neng)電(dian)池板產生的直(zhi)流(liu)電(dian)能(neng)轉換(huan)為(wei)交(jiao)流(liu)電(dian)能(neng)的設備(bei)，運行過程中需要(yao)多個參數進行監(jian)測、計算、顯示(shi)、記錄(lu)、保存、報警等處理(li)，需要(yao)和上位計算機、逆變控(kong)制器、無線GPRS模塊進行通訊，實現數據交(jiao)換(huan)。本文(wen)主(zhu)要(yao)講(jiang)述(shu)WEINVIEW觸摸屏在太(tai)陽能(neng)光伏并(bing)網逆變器中的應用。

2 系統原理和方案設計

太(tai)陽能(neng)光伏(fu)并網逆(ni)變(bian)器是把太(tai)陽能(neng)電池板通過光伏(fu)效應產生(sheng)的直(zhi)流(liu)電能(neng)進(jin)行逆(ni)變(bian)，轉換成同(tong)電網同(tong)頻率、同(tong)相位的交(jiao)流(liu)電，接(jie)入電網對(dui)外進(jin)行輸電。逆(ni)變(bian)器運行中(zhong)要把測量的實(shi)時參數送給觸摸屏，進(jin)行顯示、記錄等(deng)操作，也(ye)可(ke)和上(shang)位機通訊進(jin)行遠程監控(kong)功能(neng)。系(xi)統(tong)結構(gou)圖如下(xia)圖所示：

圖(tu)1 系(xi)統結構圖(tu)

3 WEINVIEW畫(hua)面設計要求 

本系統采用(yong)(yong)WEINVIEW MT8100I型號觸摸屏，高(gao)(gao)品(pin)質(zhi)10寸寬屏設計，LED背(bei)光(guang)模(mo)組(zu)；采用(yong)(yong)400MHz RISC CPU，使運行(xing)速度更快；內置電(dian)源隔(ge)離保護(hu)器(qi)，提高(gao)(gao)了產(chan)品(pin)的(de)抗干擾能(neng)力，適(shi)應復雜(za)環境下運行(xing)；多種標準(zhun)的(de)通訊(xun)接口(kou)和網絡(luo)協(xie)議，方便用(yong)(yong)戶使用(yong)(yong)；大容量(liang)的(de)數據(ju)存(cun)儲功能(neng)，并且可以直(zhi)接存(cun)儲或備份到U盤(pan)、SD卡或上位機上，滿(man)足逆變器(qi)運行(xing)過程中產(chan)生(sheng)的(de)海量(liang)數據(ju)信息(xi)。

3.1 觸摸屏主界面設計

主(zhu)(zhu)界面顯示逆變器運行(xing)的各種運行(xing)參(can)數：PV電(dian)(dian)壓、PV電(dian)(dian)流(liu)、A、B、C三項交流(liu)電(dian)(dian)壓和(he)電(dian)(dian)流(liu)、功率(lv)(lv)因數、電(dian)(dian)網頻(pin)率(lv)(lv)、輸出功率(lv)(lv)、日發電(dian)(dian)量(liang)、總發電(dian)(dian)量(liang)、CO2減(jian)排量(liang)等，逆變器運行(xing)狀態指示，實時時間，以(yi)及其他(ta)操作菜(cai)單。下(xia)圖分別是主(zhu)(zhu)界面的中英文顯示菜(cai)單。

圖2 觸摸屏主界面中(zhong)文顯示

圖3 觸摸屏主(zhu)界(jie)面英文顯示

3.2 功率曲線顯示(shi)功能設(she)計

實時功率(lv)是逆(ni)變器(qi)(qi)運(yun)行(xing)中一個非常重(zhong)要的參數，功率(lv)曲線圖(tu)反映(ying)逆(ni)變器(qi)(qi)運(yun)行(xing)的歷史(shi)運(yun)行(xing)情況和(he)趨勢。逆(ni)變器(qi)(qi)功率(lv)曲線顯(xian)示由兩(liang)條宏指令完(wan)成：

A:逆(ni)變器運行(xing)的實時功率(lv)計算與存(cun)儲(chu)

功(gong)率計(ji)算宏指令1分鐘(zhong)循環(huan)執(zhi)行一次，計(ji)算三相輸(shu)出功(gong)率。根(gen)據當前時(shi)間計(ji)算出功(gong)率存(cun)(cun)儲(chu)的(de)地址,把當前功(gong)率值(zhi)保存(cun)(cun)在RW_A對應的(de)地址中。 存(cun)(cun)儲(chu)地址=日*1440+時(shi)*60+分。每分鐘(zhong)保存(cun)(cun)一次，功(gong)率數據占一個單元（功(gong)率數據保存(cun)(cun)是從0時(shi)開始的(de)全天數據）。

B:功率曲線顯示

觸摸屏上(shang)功率(lv)曲(qu)線(xian)顯示，是通過XY曲(qu)線(xian)元件來實現。

XY曲線顯示宏指(zhi)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(xian)顯示控制單元

i=720

SetData(i, "Local HMI", LW, 403, 1) //XY曲線顯示長度

for i=0 to 720 step 1

add=500+i

SetData(i, "Local HMI", LW, add, 1) //X軸資料賦值，從(cong)500單元開(kai)始,賦值0到720

next i

GetData(day, "Local HMI", LW, 9020, 1) //讀取當前(qian)日期

add=day*1440+360 //從早上6點開(kai)始，單(dan)元地址加6*60=360偏(pian)置量

for i=0 to 720 step 1

GetData(z, "Local HMI", RW_A, add, 1) //從RW_A讀(du)取功率值

add=add+1

add1=i+1300 SetData(z, "Local HMI", LW, add1, 1) //Y軸資料賦(fu)值，從1300單元開(kai)始

next i

end macro_command

進行(xing)相應按鍵觸摸后執行(xing)該條宏指(zhi)令，寫(xie)入顯示控制地址內容為3（清除原曲線(xian)，顯示新曲線(xian)），曲線(xian)長度為720（12*60），X軸(zhou)資料從(cong)LW的第(di)500單元開始(shi)(shi)，內容依次為0到(dao)720，Y軸(zhou)資料從(cong)LW的第(di)1300單元開始(shi)(shi)，內容依次為從(cong)早6點到(dao)晚18點的功率數據。

圖(tu)4 功率曲(qu)線(xian)

XY曲線顯示配(pei)置方式如下：

圖5 XY曲線配置(zhi)

4 觸(chu)摸屏(ping)通訊設計

觸(chu)摸屏(ping)在光伏并(bing)網逆變系統正常(chang)運行中主要扮演監控與(yu)數(shu)據傳輸的(de)作用：

1、系統(tong)運行(xing)時(shi)的(de)實時(shi)參(can)數、狀態等(deng)要(yao)及(ji)時(shi)傳(chuan)輸到觸(chu)摸屏上進(jin)行(xing)計算、顯示、記(ji)錄(lu)、報警；

2、遠端的(de)上位機電腦需要通(tong)過觸摸屏去監控(kong)、調(diao)配系(xi)統(tong)。其通(tong)訊配置如下圖所示(shi)：

圖6 觸摸屏(ping)通訊拓撲圖

觸摸屏中(zhong)添加通訊(xun)設備情(qing)況如下：

圖7 設備列表

4.1 觸摸(mo)屏與逆變器(qi)通訊設(she)置(zhi)

光伏逆變器主控制器采(cai)用TI公(gong)司(si)TMS320F2812 數(shu)字處理器，觸摸屏通過MODBUS RTU (Adjustable)通訊(xun)協議(yi)與之(zhi)通訊(xun)，通訊(xun)波特率為9600Kbps，采(cai)用RS232接口類(lei)型。系統參數(shu)設置如下：

圖8 觸(chu)摸屏與DSP通訊參數設定

4.2 上位機(ji)監控(kong)調配設(she)置

光(guang)伏并(bing)網(wang)逆變器(qi)在需(xu)要(yao)和(he)上(shang)位機(ji)進行并(bing)網(wang)發(fa)電監控時，采(cai)用458總線通訊，主從方(fang)式，觸(chu)摸屏(ping)(ping)作為MODBUS Server設備(bei)。根(gen)據(ju)設置的(de)(de)站(zhan)號進行區分。當上(shang)位機(ji)發(fa)出讀取逆變器(qi)運行數(shu)據(ju)命令，符合觸(chu)摸屏(ping)(ping)站(zhan)號時，觸(chu)摸屏(ping)(ping)返回(hui)相應單元的(de)(de)內容(rong)，完成(cheng)數(shu)據(ju)傳(chuan)輸。實(shi)現光(guang)伏電站(zhan)的(de)(de)監控功能。系統(tong)參數(shu)設置如下：

圖9 上位(wei)機通訊(xun)設置

觸(chu)摸屏(ping)每隔一段時間(jian)，自動保存(cun)逆(ni)變(bian)器(qi)(qi)的數(shu)(shu)據內容(rong)，上位機通(tong)過讀取觸(chu)摸屏(ping)中保存(cun)的逆(ni)變(bian)器(qi)(qi)數(shu)(shu)據，從而(er)實現光伏電站(zhan)的監控功能。觸(chu)摸屏(ping)獲(huo)取逆(ni)變(bian)器(qi)(qi)數(shu)(shu)據采(cai)用定時數(shu)(shu)據傳輸元(yuan)件,設置如下；1秒(miao)定時進行數(shu)(shu)據讀取逆(ni)變(bian)器(qi)(qi)單(dan)元(yuan)0開(kai)始的12個單(dan)元(yuan)，逆(ni)變(bian)器(qi)(qi)實時運行數(shu)(shu)據保存(cun)在LW100連續的12個地(di)址單(dan)元(yuan)中。

圖10 觸摸屏讀取(qu)逆變器(qi)數據設定

5 結束語

本(ben)系統采用WEINVIEW MT8100I觸摸顯示(shi)(shi)屏，實(shi)現了(le)和DSP數(shu)字信(xin)號處理器(qi)的(de)(de)實(shi)時通訊(xun)。圖(tu)文并(bing)(bing)茂(mao)的(de)(de)顯示(shi)(shi)了(le)并(bing)(bing)網逆變器(qi)運(yun)行的(de)(de)各個參數(shu)和狀態，曲(qu)線坐標(biao)顯示(shi)(shi)了(le)逆變器(qi)的(de)(de)功率參數(shu)和其(qi)趨(qu)勢效(xiao)(xiao)果圖(tu)。大容量(liang)的(de)(de)數(shu)據(ju)存儲(chu)功能(neng)，保存了(le)逆變器(qi)詳細的(de)(de)歷史運(yun)行數(shu)據(ju)。靈(ling)(ling)活、多樣的(de)(de)通訊(xun)接口方(fang)便實(shi)現光伏并(bing)(bing)網電站的(de)(de)監控。觸摸屏可靠、穩定的(de)(de)運(yun)行，方(fang)便、靈(ling)(ling)活的(de)(de)操作(zuo)，大大提高并(bing)(bing)網逆變器(qi)產品(pin)的(de)(de)市場競(jing)爭力，取得了(le)良好的(de)(de)社會效(xiao)(xiao)益和經濟效(xiao)(xiao)益。