基于ARM Cortex-M4的智能光伏汇流系统的研究

随着太阳能光伏发电技术越来越成熟,对光伏发电系统的智能化、网络化控制要求也随之提高。因为光伏发电系统的智能化、网络化不仅意味着管理的便捷,更是有利于提高发电效率,增强发电系统的安全系数。 本文综述了太阳能光伏发电的需求及发展概况,分析了光伏发电中存在的技术、管理、安全方面的问题；介绍了光伏汇流箱在光伏发电中的地位、功能及特性；论述了国内外汇流箱的发展现状,针对目前汇流箱普遍存在的处理能力不强、人机交互简陋、通信方式落后、安全性能不高等缺点,提出了一种改进光伏汇流系统的更优解决方案。 针对光伏汇流箱的控制技术、电流检测技术、电压检测技术和网络通信技术等关键问题,本文开展了以下工作：对处理器进行了选型,选用更为先进的ARMCortex-M4芯片MK60DN512作为主控器,为控制系统提供了强劲的处理能力；对电压、电流检测器件进行了选型,选用高精度的霍尔电压传感器HBV05A3.3对电压进行测量,选用高精度的闭环霍尔电流传感器HBC06LTS3.3对电流进行检测,对电压电流检测电路进行了设计；选用TFTLCD作为显示器,有效改善了人机交互界面；为实现系统网络化远程监测,对系统进行了以太网通信模块设计。 针对汇流箱室外工作的恶劣环境,对汇流系统进行了安全防护硬件设计。在输入端设计了过流保护电路、输出端设计了直流断路器、防雷器等保护装置,有效防止了系统在过载、短路、雷击的状态下受到损坏,确保系统稳定、可靠和安全的工作。 对汇流箱各子模块进行了实验测试,对霍尔电压传感器及霍尔电流传感器的测试数据进行了误差分析；对重复性平均标准偏差、回程误差进行了计算；采用最小二乘法拟合求出了两种传感器的工作曲线；提出了一种线性校准方法,在软件上采用中值滤波和n次均值滤波,对系统精度进行了计算；对以太网模块进行了通信测试,实现了网络通信功能。 本文对光伏汇流系统进行了整体测试,测试结果表明,系统性能优异。对于促进光伏汇流系统的更新换代及对太阳能光伏发电系统的智能化具有积极意义。