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威(wei)綸通【WEINVIEW HMI應用】太陽能光(guang)伏并網逆(ni)變器

特變電工(gong)西安電氣科(ke)技有限公司 吳軍(jun)利(li) / 梁歡迎

摘要：近年來，隨著國內(nei)外(wai)大批(pi)的(de)(de)太陽能光(guang)伏電站的(de)(de)建立和并網發(fa)電，作為光(guang)伏發(fa)電的(de)(de)關鍵設備光(guang)伏并網逆變器具有廣闊(kuo)的(de)(de)市場前景。

本(ben)文主(zhu)要介紹WEINVIEW觸摸屏(ping)在太陽(yang)能光伏(fu)并(bing)網逆變器中的(de)應(ying)用，在這個(ge)系統中，觸摸屏(ping)和逆變控制器通信，完(wan)成相關的(de)數(shu)據采集，資料(liao)的(de)保存，報(bao)警(jing)信息的(de)登錄，圖文并(bing)茂顯(xian)示(shi)逆變器運(yun)行參數(shu)和實(shi)時狀態，并(bing)通過485或以(yi)太網和上位計算機進(jin)行遠程通訊(xun)，實(shi)現整個(ge)并(bing)網電站的(de)實(shi)時監控和調配。

關鍵(jian)詞：光伏 逆變器 觸(chu)摸屏 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

隨著全球經濟的(de)迅猛發(fa)展，各行業(ye)能(neng)(neng)耗加劇(ju)，石(shi)油、煤(mei)炭等傳統(tong)化石(shi)能(neng)(neng)源(yuan)日趨枯(ku)竭(jie)。世界各國都把目光投向了(le)可(ke)再(zai)(zai)(zai)生(sheng)能(neng)(neng)源(yuan)，希望(wang)可(ke)再(zai)(zai)(zai)生(sheng)能(neng)(neng)源(yuan)改變人(ren)類的(de)能(neng)(neng)源(yuan)結構，維持長(chang)遠的(de)可(ke)持續(xu)發(fa)展。在可(ke)再(zai)(zai)(zai)生(sheng)能(neng)(neng)源(yuan)中，太(tai)陽(yang)能(neng)(neng)以其獨(du)有的(de)優勢而成為人(ren)們(men)關注的(de)焦點。太(tai)陽(yang)能(neng)(neng)是取之(zhi)不盡、用之(zhi)不竭(jie)、無(wu)污(wu)染的(de)綠色能(neng)(neng)源(yuan)。世界各國都在投入巨資建設大規(gui)模(mo)的(de)太(tai)陽(yang)能(neng)(neng)發(fa)電(dian)站。我(wo)(wo)(wo)國在光伏(fu)研(yan)究和產業(ye)方面也取得(de)了(le)較快的(de)進展，2006年1月(yue)(yue)1日實施的(de)《可(ke)再(zai)(zai)(zai)生(sheng)能(neng)(neng)源(yuan)法》，標志著太(tai)陽(yang)能(neng)(neng)發(fa)電(dian)已納入我(wo)(wo)(wo)國的(de)能(neng)(neng)源(yuan)發(fa)展規(gui)劃之(zhi)中。根(gen)據2007年9月(yue)(yue)發(fa)布的(de)《可(ke)再(zai)(zai)(zai)生(sheng)能(neng)(neng)源(yuan)中長(chang)期發(fa)展規(gui)劃》，2020年，我(wo)(wo)(wo)國太(tai)陽(yang)能(neng)(neng)發(fa)電(dian)設備累計裝機容(rong)量將達到(dao)2000MW 。

太陽能光(guang)(guang)伏并(bing)網(wang)(wang)逆(ni)變(bian)器(qi)是(shi)整個光(guang)(guang)伏發電(dian)系統中(zhong)最(zui)為關鍵的(de)設備(bei)之一，它是(shi)把太陽能電(dian)池板產生(sheng)的(de)直流電(dian)能轉換為交流電(dian)能的(de)設備(bei)，運(yun)行過(guo)程中(zhong)需(xu)要(yao)多個參數(shu)進行監測、計算、顯示(shi)、記(ji)錄(lu)、保存、報警等處理，需(xu)要(yao)和上(shang)位計算機、逆(ni)變(bian)控(kong)制器(qi)、無線GPRS模塊(kuai)進行通訊，實現數(shu)據交換。本文主要(yao)講(jiang)述WEINVIEW觸摸屏在(zai)太陽能光(guang)(guang)伏并(bing)網(wang)(wang)逆(ni)變(bian)器(qi)中(zhong)的(de)應用(yong)。

2 系統原理和方案設計

太陽(yang)能(neng)光(guang)伏并(bing)網(wang)逆變(bian)器是(shi)把太陽(yang)能(neng)電池板通(tong)過光(guang)伏效應(ying)產(chan)生的直(zhi)流(liu)電能(neng)進(jin)行(xing)(xing)(xing)逆變(bian)，轉(zhuan)換成同電網(wang)同頻率、同相位的交(jiao)流(liu)電，接(jie)入電網(wang)對外進(jin)行(xing)(xing)(xing)輸電。逆變(bian)器運行(xing)(xing)(xing)中要(yao)把測量的實時(shi)參數送(song)給(gei)觸摸屏，進(jin)行(xing)(xing)(xing)顯示、記(ji)錄等操作，也可和(he)上位機通(tong)訊進(jin)行(xing)(xing)(xing)遠程監控功能(neng)。系統結構圖(tu)如(ru)下圖(tu)所示：

圖1 系(xi)統(tong)結構圖

3 WEINVIEW畫面設計要(yao)求 

本系統采(cai)(cai)用WEINVIEW MT8100I型號觸摸屏，高品質10寸(cun)寬屏設計，LED背光模組；采(cai)(cai)用400MHz RISC CPU，使(shi)運行(xing)(xing)速度(du)更快；內置電源(yuan)隔離保護器(qi)，提高了(le)產品的(de)(de)(de)抗(kang)干擾(rao)能(neng)力(li)，適應復(fu)雜環境(jing)下運行(xing)(xing)；多種(zhong)標準的(de)(de)(de)通訊接口和網絡協議(yi)，方便用戶使(shi)用；大(da)容量的(de)(de)(de)數據存儲(chu)(chu)功能(neng)，并且可以直(zhi)接存儲(chu)(chu)或備(bei)份到U盤、SD卡或上(shang)位機上(shang)，滿足逆(ni)變器(qi)運行(xing)(xing)過(guo)程中產生(sheng)的(de)(de)(de)海量數據信息。

3.1 觸(chu)摸屏主界面設(she)計

主(zhu)界(jie)面顯示逆(ni)(ni)變器運行(xing)(xing)的各種運行(xing)(xing)參數(shu)：PV電(dian)壓(ya)、PV電(dian)流(liu)、A、B、C三項交流(liu)電(dian)壓(ya)和電(dian)流(liu)、功(gong)率因數(shu)、電(dian)網頻率、輸(shu)出功(gong)率、日發(fa)電(dian)量、總發(fa)電(dian)量、CO2減排(pai)量等，逆(ni)(ni)變器運行(xing)(xing)狀態指示，實時(shi)(shi)時(shi)(shi)間，以及其(qi)他(ta)操(cao)作菜單。下圖分別(bie)是主(zhu)界(jie)面的中英文顯示菜單。

圖(tu)2 觸(chu)摸屏主界面中文(wen)顯示(shi)

圖3 觸摸屏主界面英(ying)文顯(xian)示

3.2 功(gong)率曲線顯示功(gong)能設計

實時功率(lv)是逆變(bian)器運行(xing)中一(yi)個非常重要的(de)參數，功率(lv)曲(qu)線圖(tu)反映逆變(bian)器運行(xing)的(de)歷史(shi)運行(xing)情況(kuang)和(he)趨勢(shi)。逆變(bian)器功率(lv)曲(qu)線顯示由(you)兩條宏(hong)指令完成：

A:逆變器(qi)運行的實時功率計(ji)算與存儲

功(gong)(gong)率(lv)計算(suan)宏指令(ling)1分(fen)(fen)(fen)鐘(zhong)循環執行一(yi)次，計算(suan)三相輸(shu)出功(gong)(gong)率(lv)。根(gen)據(ju)當(dang)前時(shi)間計算(suan)出功(gong)(gong)率(lv)存(cun)儲的地(di)址,把當(dang)前功(gong)(gong)率(lv)值(zhi)保(bao)存(cun)在RW_A對應的地(di)址中。 存(cun)儲地(di)址=日(ri)*1440+時(shi)*60+分(fen)(fen)(fen)。每(mei)分(fen)(fen)(fen)鐘(zhong)保(bao)存(cun)一(yi)次，功(gong)(gong)率(lv)數(shu)據(ju)占一(yi)個單元（功(gong)(gong)率(lv)數(shu)據(ju)保(bao)存(cun)是從0時(shi)開始的全天數(shu)據(ju)）。

B:功率曲線顯示

觸摸屏上功(gong)率曲線顯示，是通過XY曲線元件(jian)來實現(xian)。

XY曲(qu)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(kong)制單(dan)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(dan)元開始,賦(fu)值0到720

next i

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

add=day*1440+360 //從(cong)早上6點開始，單元地址加6*60=360偏置(zhi)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(liao)賦值，從1300單元開始(shi)

next i

end macro_command

進(jin)行相應按鍵(jian)觸(chu)摸后執行該條宏指令，寫(xie)入(ru)顯示(shi)控制地址內容為3（清(qing)除原曲(qu)線(xian)，顯示(shi)新曲(qu)線(xian)），曲(qu)線(xian)長度為720（12*60），X軸(zhou)資料從LW的(de)第500單元開始，內容依(yi)次為0到720，Y軸(zhou)資料從LW的(de)第1300單元開始，內容依(yi)次為從早6點到晚18點的(de)功率數據(ju)。

圖4 功率曲線

XY曲線顯示配置(zhi)方式如下：

圖5 XY曲線配置

4 觸摸(mo)屏通訊(xun)設(she)計

觸摸屏在光伏(fu)并網逆變(bian)系統正常運(yun)行中(zhong)主要扮(ban)演監控與(yu)數據傳輸的作(zuo)用：

1、系統(tong)運行時(shi)的(de)實(shi)時(shi)參(can)數(shu)、狀態(tai)等要及(ji)時(shi)傳輸到(dao)觸(chu)摸屏上進行計算、顯示、記錄、報警；

2、遠端的上位機(ji)電腦需(xu)要(yao)通(tong)過觸摸(mo)屏去(qu)監控、調配(pei)系統(tong)。其通(tong)訊配(pei)置(zhi)如下圖所(suo)示：

圖6 觸摸屏通訊拓撲圖

觸摸屏中添加通訊設備情況如下：

圖7 設備列表(biao)

4.1 觸(chu)摸屏與(yu)逆變器通訊設置

光(guang)伏逆變器主(zhu)控制器采(cai)用TI公司TMS320F2812 數字處理(li)器，觸摸屏通(tong)過MODBUS RTU (Adjustable)通(tong)訊(xun)(xun)協(xie)議(yi)與之通(tong)訊(xun)(xun)，通(tong)訊(xun)(xun)波特率為(wei)9600Kbps，采(cai)用RS232接口類型。系統參數設(she)置如下(xia)：

圖8 觸摸屏與DSP通訊參數(shu)設定

4.2 上位機監(jian)控調配(pei)設(she)置

光(guang)伏(fu)并網(wang)逆(ni)變(bian)器(qi)(qi)在需要和上位(wei)(wei)機(ji)進(jin)行并網(wang)發電監控時，采用458總線通訊(xun)，主從方(fang)式，觸(chu)摸屏作為MODBUS Server設備。根據(ju)設置的(de)(de)站號進(jin)行區(qu)分(fen)。當上位(wei)(wei)機(ji)發出讀取逆(ni)變(bian)器(qi)(qi)運行數據(ju)命令(ling)，符合觸(chu)摸屏站號時，觸(chu)摸屏返回(hui)相應(ying)單元的(de)(de)內容，完成數據(ju)傳輸。實現光(guang)伏(fu)電站的(de)(de)監控功(gong)能。系統參數設置如(ru)下：

圖9 上位機(ji)通訊設置(zhi)

觸(chu)(chu)摸(mo)屏(ping)每(mei)隔一段時(shi)(shi)間，自動保存逆(ni)(ni)變器(qi)(qi)的(de)(de)數據(ju)內容，上位機通過讀(du)取(qu)觸(chu)(chu)摸(mo)屏(ping)中保存的(de)(de)逆(ni)(ni)變器(qi)(qi)數據(ju)，從而實現光伏(fu)電站的(de)(de)監控(kong)功能。觸(chu)(chu)摸(mo)屏(ping)獲取(qu)逆(ni)(ni)變器(qi)(qi)數據(ju)采用(yong)定時(shi)(shi)數據(ju)傳輸(shu)元(yuan)件,設置如下；1秒(miao)定時(shi)(shi)進行數據(ju)讀(du)取(qu)逆(ni)(ni)變器(qi)(qi)單元(yuan)0開(kai)始的(de)(de)12個(ge)(ge)單元(yuan)，逆(ni)(ni)變器(qi)(qi)實時(shi)(shi)運行數據(ju)保存在(zai)LW100連續的(de)(de)12個(ge)(ge)地址單元(yuan)中。

圖(tu)10 觸摸屏讀取逆(ni)變器數據設定

5 結束語

本系統(tong)采用WEINVIEW MT8100I觸(chu)(chu)摸(mo)顯示屏，實現(xian)了(le)和(he)DSP數(shu)(shu)(shu)字信號處理器(qi)(qi)(qi)的(de)(de)實時通訊。圖(tu)文(wen)并(bing)茂的(de)(de)顯示了(le)并(bing)網逆(ni)(ni)變器(qi)(qi)(qi)運行的(de)(de)各個參數(shu)(shu)(shu)和(he)狀態，曲線坐標顯示了(le)逆(ni)(ni)變器(qi)(qi)(qi)的(de)(de)功(gong)率參數(shu)(shu)(shu)和(he)其(qi)趨勢效(xiao)果圖(tu)。大容(rong)量(liang)的(de)(de)數(shu)(shu)(shu)據存儲功(gong)能，保存了(le)逆(ni)(ni)變器(qi)(qi)(qi)詳細(xi)的(de)(de)歷史(shi)運行數(shu)(shu)(shu)據。靈活(huo)、多樣的(de)(de)通訊接口方便(bian)實現(xian)光伏并(bing)網電站的(de)(de)監控(kong)。觸(chu)(chu)摸(mo)屏可靠(kao)、穩(wen)定的(de)(de)運行，方便(bian)、靈活(huo)的(de)(de)操作(zuo)，大大提高并(bing)網逆(ni)(ni)變器(qi)(qi)(qi)產品的(de)(de)市(shi)場競爭力，取得(de)了(le)良好的(de)(de)社會效(xiao)益(yi)和(he)經(jing)濟效(xiao)益(yi)。