威綸通【W(wǎng)EINVIEW HMI應用】太陽(yáng)能光伏并網(wǎng)逆變器

特變電工西安電氣科技有限公司 吳軍利 / 梁歡迎

摘要：近年來(lái)，隨著(zhù)國內外大批的太陽(yáng)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(yáng)能光伏并網(wǎng)逆變器中的應用，在這個(gè)系統中，觸摸屏和逆變控制器通信，完成相關(guān)的數據采集，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和實(shí)時(shí)狀態(tài)，并通過(guò)485或以太網(wǎng)和上位計算機進(jìn)行遠程通訊，實(shí)現整個(gè)并網(wǎng)電站的實(shí)時(shí)監控和調配。

關(guān)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(zhù)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人類(lèi)的能源結構，維持長(cháng)遠的可持續發(fā)展。在可再生能源中，太陽(yáng)能以其獨有的優(yōu)勢而成為人們關(guān)注的焦點(diǎn)。太陽(yáng)能是取之不盡、用之不竭、無(wú)污染的綠色能源。世界各國都在投入巨資建設大規模的太陽(yáng)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(jìn)展，2006年1月1日實(shí)施的《可再生能源法》，標志著(zhù)太陽(yáng)能發(fā)電已納入我國的能源發(fā)展規劃之中。根據2007年9月發(fā)布的《可再生能源中長(cháng)期發(fā)展規劃》，2020年，我國太陽(yáng)能發(fā)電設備累計裝機容量將達到2000MW 。

太陽(yáng)能光伏并網(wǎng)逆變器是整個(gè)光伏發(fā)電系統中最為關(guān)鍵的設備之一，它是把太陽(yáng)能電池板產(chǎn)生的直流電能轉換為交流電能的設備，運行過(guò)程中需要多個(gè)參數進(jìn)行監測、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(wú)線(xiàn)GPRS模塊進(jìn)行通訊，實(shí)現數據交換。本文主要講述WEINVIEW觸摸屏在太陽(yáng)能光伏并網(wǎng)逆變器中的應用。

2 系統原理和方案設計

太陽(yáng)能光伏并網(wǎng)逆變器是把太陽(yáng)能電池板通過(guò)光伏效應產(chǎn)生的直流電能進(jìn)行逆變，轉換成同電網(wǎng)同頻率、同相位的交流電，接入電網(wǎng)對外進(jìn)行輸電。逆變器運行中要把測量的實(shí)時(shí)參數送給觸摸屏，進(jìn)行顯示、記錄等操作，也可和上位機通訊進(jìn)行遠程監控功能。系統結構圖如下圖所示：

圖1 系統結構圖

3 WEINVIEW畫(huà)面設計要求 

本系統采用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(luò )協(xié)議，方便用戶(hù)使用；大容量的數據存儲功能，并且可以直接存儲或備份到U盤(pán)、SD卡或上位機上，滿(mǎn)足逆變器運行過(guò)程中產(chǎn)生的海量數據信息。

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：PV電壓、PV電流、A、B、C三項交流電壓和電流、功率因數、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(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(xiàn)顯示功能設計

實(shí)時(shí)功率是逆變器運行中一個(gè)非常重要的參數，功率曲線(xiàn)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(xiàn)顯示由兩條宏指令完成：

A:逆變器運行的實(shí)時(shí)功率計算與存儲

功率計算宏指令1分鐘循環(huán)執行一次，計算三相輸出功率。根據當前時(shí)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(shí)*60+分。每分鐘保存一次，功率數據占一個(gè)單元（功率數據保存是從0時(shí)開(kāi)始的全天數據）。

B:功率曲線(xiàn)顯示

觸摸屏上功率曲線(xiàn)顯示，是通過(guò)XY曲線(xiàn)元件來(lái)實(shí)現。

XY曲線(xiàn)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(xiàn)顯示控制單元

i=720

SetData(i, "Local HMI", LW, 403, 1) //XY曲線(xiàn)顯示長(cháng)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(kāi)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(diǎn)開(kāi)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(kāi)始

next i

end macro_command

進(jìn)行相應按鍵觸摸后執行該條宏指令，寫(xiě)入顯示控制地址內容為3（清除原曲線(xiàn)，顯示新曲線(xiàn)），曲線(xiàn)長(cháng)度為720（12*60），X軸資料從LW的第500單元開(kāi)始，內容依次為0到720，Y軸資料從LW的第1300單元開(kāi)始，內容依次為從早6點(diǎn)到晚18點(diǎn)的功率數據。

圖4 功率曲線(xiàn)

XY曲線(xiàn)顯示配置方式如下：

圖5 XY曲線(xiàn)配置

4 觸摸屏通訊設計

觸摸屏在光伏并網(wǎng)逆變系統正常運行中主要扮演監控與數據傳輸的作用：

1、系統運行時(shí)的實(shí)時(shí)參數、狀態(tài)等要及時(shí)傳輸到觸摸屏上進(jìn)行計算、顯示、記錄、報警；

2、遠端的上位機電腦需要通過(guò)觸摸屏去監控、調配系統。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 數字處理器，觸摸屏通過(guò)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(lèi)型。系統參數設置如下：

圖8 觸摸屏與DSP通訊參數設定

4.2 上位機監控調配設置

光伏并網(wǎng)逆變器在需要和上位機進(jìn)行并網(wǎng)發(fā)電監控時(shí)，采用458總線(xiàn)通訊，主從方式，觸摸屏作為MODBUS Server設備。根據設置的站號進(jìn)行區分。當上位機發(fā)出讀取逆變器運行數據命令，符合觸摸屏站號時(shí)，觸摸屏返回相應單元的內容，完成數據傳輸。實(shí)現光伏電站的監控功能。系統參數設置如下：

圖9 上位機通訊設置

觸摸屏每隔一段時(shí)間，自動(dòng)保存逆變器的數據內容，上位機通過(guò)讀取觸摸屏中保存的逆變器數據，從而實(shí)現光伏電站的監控功能。觸摸屏獲取逆變器數據采用定時(shí)數據傳輸元件,設置如下；1秒定時(shí)進(jìn)行數據讀取逆變器單元0開(kāi)始的12個(gè)單元，逆變器實(shí)時(shí)運行數據保存在LW100連續的12個(gè)地址單元中。

圖10 觸摸屏讀取逆變器數據設定

5 結束語(yǔ)

本系統采用WEINVIEW MT8100I觸摸顯示屏，實(shí)現了和DSP數字信號處理器的實(shí)時(shí)通訊。圖文并茂的顯示了并網(wǎng)逆變器運行的各個(gè)參數和狀態(tài)，曲線(xiàn)坐標顯示了逆變器的功率參數和其趨勢效果圖。大容量的數據存儲功能，保存了逆變器詳細的歷史運行數據。靈活、多樣的通訊接口方便實(shí)現光伏并網(wǎng)電站的監控。觸摸屏可靠、穩定的運行，方便、靈活的操作，大大提高并網(wǎng)逆變器產(chǎn)品的市場(chǎng)競爭力，取得了良好的社會(huì )效益和經(jīng)濟效益。