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集智達RemoDAQ-8350與PCI-5141在太陽能并網(wǎng)發(fā)電及控制系統(tǒng)中的應(yīng)用

太陽能發(fā)電原理

  太陽能發(fā)電是對光有響應(yīng)并能將光能轉(zhuǎn)換成電力的器件。能產(chǎn)生光伏效應(yīng)的材料有許多種,如:單晶硅,多晶硅,非晶硅,砷化鎵,硒銦銅等。它們的發(fā)電原理基本相同,現(xiàn)以晶體為例描述光發(fā)電過程。P型晶體硅經(jīng)過摻雜磷可得N型硅,形成P-N結(jié)。

  當(dāng)光線照射太陽能電池表面時,一部分光子被硅材料吸收;光子的能量傳遞給了硅原子,使電子發(fā)生了越遷,成為自由電子在P-N結(jié)兩側(cè)集聚形成了電位差,當(dāng)外部接通電路時,在該電壓的作用下,將會有電流流過外部電路產(chǎn)生一定的輸出功率。這個過程的實質(zhì)是:光子能量轉(zhuǎn)換成電能的過程。

并網(wǎng)發(fā)電系統(tǒng)

  并網(wǎng)發(fā)電系統(tǒng)是將光伏陣列產(chǎn)生的可再生能源不經(jīng)過蓄電池儲能,通過并網(wǎng)逆變器直接反向饋入電網(wǎng)的發(fā)電系統(tǒng)。

  因為直接將電能輸入電網(wǎng),免除配置蓄電池,省掉了蓄電池儲能和釋放的過程,可以充分利用可再生能源所發(fā)出的電力,減小能量損耗,降低系統(tǒng)成本。并網(wǎng)發(fā)電系統(tǒng)能夠并行使用市電和可再生能源作為本地交流負載的電源,降低整個系統(tǒng)的負載缺電率。同時,可再生能源并網(wǎng)系統(tǒng)可以對公用電網(wǎng)起到調(diào)峰作用。網(wǎng)發(fā)電系統(tǒng)是太陽能風(fēng)力發(fā)電的發(fā)展方向,代表了21世紀(jì)具吸引力的能源利用技術(shù)。

系統(tǒng)包括光伏板、匯流箱、逆變器、配電箱組成(如圖所示)

 

并網(wǎng)發(fā)電控制系統(tǒng)

并網(wǎng)發(fā)電控制系統(tǒng)包括光伏板支架控制子系統(tǒng)、匯流箱檢控制子系統(tǒng)、逆變器及配電采集控制子系統(tǒng),經(jīng)由雙CAN現(xiàn)場總線,與本地上位工業(yè)控制計算機相連,再通過廣域網(wǎng)與中心計算機系統(tǒng)相連(如圖所示)

系統(tǒng)采用現(xiàn)場總線CAN對各子系統(tǒng)進行實時采集和控制,為保證安全可靠采用熱備冗余系統(tǒng),對于原有子系統(tǒng)具有RS-232/485串口的,通過R-8350轉(zhuǎn)換為雙CAN接口。

R-8350模塊主要實現(xiàn)RS-232/485與CAN的轉(zhuǎn)換,同時帶有模擬量輸入和開關(guān)量輸入功能,以實現(xiàn)特定數(shù)據(jù)的采集,其具體規(guī)格如下:

1.     2路CAN隔離接口,路間隔離,對外隔離,安全可靠

2.     1路RS-232接口,光電隔離,提供ESD保護,TX/RX指示燈

3.     1路RS-485接口,光電隔離,提供ESD保護,TX/RX指示燈

4.     提供2路隔離DI,1路AI。

5.     提供4個0~9BCD編碼輸入

6.     可實現(xiàn)232/485到CAN的透明轉(zhuǎn)換,也可實現(xiàn)帶協(xié)議(Device NET)  的轉(zhuǎn)換,也可以提供可編程環(huán)境,適應(yīng)用戶個性化要求。

7.     工作溫度-40~+85度

8.     模塊化設(shè)計,體積小易于安裝(導(dǎo)軌)

該模塊適應(yīng)性強,既可以將RS-232/485設(shè)備轉(zhuǎn)換為CAN總線設(shè)備,又可以直接作為采集器使用。

對于沒有智能口的匯流箱和配電箱,通過對R-8350擴展I/O口來實現(xiàn)。

上位機采用集智達工業(yè)控制計算機,以保證系統(tǒng)的穩(wěn)定性和可靠性,并通過PCM-5141 4口CAN智能通信卡與各子系統(tǒng)相連,軟件采用IFIX組態(tài)軟件。

集智達公司PCI-5141智能CAN接口卡是具有PCI接口的高性能CAN總線通訊適配卡,它使PC機方便地連接到CAN總線上,實現(xiàn)CAN2.0B協(xié)議的數(shù)據(jù)通訊。

PCI-5141智能CAN接口卡采用標(biāo)準(zhǔn)PCI接口,實現(xiàn)與主機PC的高速數(shù)據(jù)交換;接口符合PCI2.1規(guī)范。PCI-5141智能CAN接口卡集成4個電氣獨立的CAN接口通道,使得在開發(fā)應(yīng)用中更顯方便和靈活;每個通道光電隔離,保護計算機避免地環(huán)流的損壞,增強系統(tǒng)在惡劣環(huán)境中使用的可靠性;接口卡采用四層電路板,全部SMT工藝,保證長期工作的可靠性。

PCI-5141智能CAN接口卡采用WDM驅(qū)動程序支持WIN98,WIN2000,WinXP等操作系統(tǒng),支持一機多卡。

具體參數(shù)如下:

◆ PC接口:                32位33M PCI數(shù)據(jù)總線,PCI 2.1兼容;

◆ 板載數(shù)據(jù)存儲器:  8KB  Dual Port RAM;

◆ CAN控制器:         PHILIPS  SJA1000T;

◆ CAN收發(fā)器:         PHILIPS  PCA82C250;

◆ 數(shù)據(jù)傳送速率:     CAN通訊速率可編程,范圍在5Kbps~1Mbps之間;

◆ CAN通訊接口:     DB9針型插座;

◆ CAN協(xié)議:            CAN 2.0B規(guī)范(PeliCAN);

◆ 光電隔離耐壓:    1000VDC;

◆ 物理尺寸       135.6mm * 95.6mm

◆ 運行環(huán)境:           Win98、Win2000/XP等操作系統(tǒng);

工業(yè)控制計算機通過CAN總線對子系統(tǒng)設(shè)備進行采集和控制,并將數(shù)據(jù)通過廣域網(wǎng)絡(luò)傳給管理中心計算機。操作人員可以在現(xiàn)場對設(shè)備進行操作和查看信息,也可以在遠程計算機上對現(xiàn)場的設(shè)備進行操作及查看數(shù)據(jù)。

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