摘要：近年來，隨著國內(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)電的關鍵設備光伏并網(wǎng)逆變器具有廣闊的市場前景。本文主要介紹WEINVIEW觸摸屏在太陽能光伏并網(wǎng)逆變器中的應用，在這個系統(tǒng)中，觸摸屏和逆變控制器通信，完成相關的數(shù)據(jù)采集，資料的保存，報警信息的登錄，圖文并茂顯示逆變器運行參數(shù)和實時狀態(tài)，并通過485或以太網(wǎng)和上位計算機進行遠程通訊，實現(xiàn)整個并網(wǎng)電站的實時監(jiān)控和調(diào)配。
關鍵詞：光伏 逆變器 觸摸屏 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(jīng)濟的迅猛發(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)，維持長遠的可持續(xù)發(fā)展。在可再生能源中，太陽能以其獨有的優(yōu)勢而成為人們關注的焦點。太陽能是取之不盡、用之不竭、無污染的綠色能源。世界各國都在投入巨資建設大規(guī)模的太陽能發(fā)電站。我國在光伏研究和產(chǎn)業(yè)方面也取得了較快的進展，2006年1月1日實施的《可再生能源法》，標志著太陽能發(fā)電已納入我國的能源發(fā)展規(guī)劃之中。根據(jù)2007年9月發(fā)布的《可再生能源中長期發(fā)展規(guī)劃》，2020年，我國太陽能發(fā)電設備累計裝機容量將達到2000MW 。
太陽能光伏并網(wǎng)逆變器是整個光伏發(fā)電系統(tǒng)中最為關鍵的設備之一，它是把太陽能電池板產(chǎn)生的直流電能轉(zhuǎn)換為交流電能的設備，運行過程中需要多個參數(shù)進行監(jiān)測、計算、顯示、記錄、保存、報警等處理，需要和上位計算機、逆變控制器、無線GPRS模塊進行通訊，實現(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)逆變器中的應用。
2 系統(tǒng)原理和方案設計
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產(chǎn)生的直流電能進行逆變，轉(zhuǎn)換成同電網(wǎng)同頻率、同相位的交流電，接入電網(wǎng)對外進行輸電。逆變器運行中要把測量的實時參數(shù)送給觸摸屏，進行顯示、記錄等操作，也可和上位機通訊進行遠程監(jiān)控功能。系統(tǒng)結(jié)構(gòu)圖如下圖所示：
圖1 系統(tǒng)結(jié)構(gòu)圖
3 WEINVIEW畫面設計要求
本系統(tǒng)采用WEINVIEW MT8100I型號觸摸屏，高品質(zhì)10寸寬屏設計，LED背光模組；采用400MHz RISC CPU，使運行速度更快；內(nèi)置電源隔離保護器，提高了產(chǎn)品的抗干擾能力，適應復雜環(huán)境下運行；多種標準的通訊接口和網(wǎng)絡協(xié)議，方便用戶使用；大容量的數(shù)據(jù)存儲功能，并且可以直接存儲或備份到U盤、SD卡或上位機上，滿足逆變器運行過程中產(chǎn)生的海量數(shù)據(jù)信息。
3.1 觸摸屏主界面設計
主界面顯示逆變器運行的各種運行參數(shù)：PV電壓、PV電流、A、B、C三項交流電壓和電流、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，逆變器運行狀態(tài)指示，實時時間，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計
實時功率是逆變器運行中一個非常重要的參數(shù)，功率曲線圖反映逆變器運行的歷史運行情況和趨勢。逆變器功率曲線顯示由兩條宏指令完成：
A:逆變器運行的實時功率計算與存儲
功率計算宏指令1分鐘循環(huán)執(zhí)行一次，計算三相輸出功率。根據(jù)當前時間計算出功率存儲的地址,把當前功率值保存在RW_A對應的地址中。
存儲地址=日*1440+時*60+分。每分鐘保存一次，功率數(shù)據(jù)占一個單元（功率數(shù)據(jù)保存是從0時開始的全天數(shù)據(jù)）。
B: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) //讀取當前日期
add=day*1440+360 //從早上6點開始，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
進行相應按鍵觸摸后執(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到720，Y軸資料從LW的第1300單元開始，內(nèi)容依次為從早6點到晚18點的功率數(shù)據(jù)。
圖4 功率曲線
XY曲線顯示配置方式如下：
圖5 XY曲線配置
4 觸摸屏通訊設計
觸摸屏在光伏并網(wǎng)逆變系統(tǒng)正常運行中主要扮演監(jiān)控與數(shù)據(jù)傳輸?shù)淖饔茫?、系統(tǒng)運行時的實時參數(shù)、狀態(tài)等要及時傳輸?shù)接|摸屏上進行計算、顯示、記錄、報警；2、遠端的上位機電腦需要通過觸摸屏去監(jiān)控、調(diào)配系統(tǒng)。其通訊配置如下圖所示：
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
4.1 觸摸屏與逆變器通訊設置
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)設置如下：
圖8 觸摸屏與DSP通訊參數(shù)設定
4.2 上位機監(jiān)控調(diào)配設置
光伏并網(wǎng)逆變器在需要和上位機進行并網(wǎng)發(fā)電監(jiān)控時，采用458總線通訊，主從方式，觸摸屏作為MODBUS Server設備。根據(jù)設置的站號進行區(qū)分。當上位機發(fā)出讀取逆變器運行數(shù)據(jù)命令，符合觸摸屏站號時，觸摸屏返回相應單元的內(nèi)容，完成數(shù)據(jù)傳輸。實現(xiàn)光伏電站的監(jiān)控功能。系統(tǒng)參數(shù)設置如下：
圖9 上位機通訊設置
觸摸屏每隔一段時間，自動保存逆變器的數(shù)據(jù)內(nèi)容，上位機通過讀取觸摸屏中保存的逆變器數(shù)據(jù)，從而實現(xiàn)光伏電站的監(jiān)控功能。觸摸屏獲取逆變器數(shù)據(jù)采用定時數(shù)據(jù)傳輸元件,設置如下；1秒定時進行數(shù)據(jù)讀取逆變器單元0開始的12個單元，逆變器實時運行數(shù)據(jù)保存在LW100連續(xù)的12個地址單元中。
圖10 觸摸屏讀取逆變器數(shù)據(jù)設定
5 結(jié)束語
本系統(tǒng)采用WEINVIEW MT8100I觸摸顯示屏，實現(xiàn)了和DSP數(shù)字信號處理器的實時通訊。圖文并茂的顯示了并網(wǎng)逆變器運行的各個參數(shù)和狀態(tài)，曲線坐標顯示了逆變器的功率參數(shù)和其趨勢效果圖。大容量的數(shù)據(jù)存儲功能，保存了逆變器詳細的歷史運行數(shù)據(jù)。靈活、多樣的通訊接口方便實現(xiàn)光伏并網(wǎng)電站的監(jiān)控。觸摸屏可靠、穩(wěn)定的運行，方便、靈活的操作，大大提高并網(wǎng)逆變器產(chǎn)品的市場競爭力，取得了良好的社會效益和經(jīng)濟效益。