基于VC++光伏逆变器监控系统的设计和实现

0 引言
    全球经济飞速发展，能源问题也越来越备受关注。解决能源短缺问题除了一方面节约能源消耗外，另一方面就是开发使用新能源，太阳能作为一种绿色环保的清洁能源，越来越得到各国的重视，对于光伏系统的研究和应用也越显重视。光伏系统中最为关键的技术就是逆变。光伏逆变器主要实现逆变功能，并且决定了整个系统的稳定性与使用的可靠性。为了更好地对光伏逆变器集中控制与维护，实现数据的检测、分析与管理，进一步提高系统的使用性能，开发一套具有数据采集、实时显示运行状态、数据存储、历时查询及报表打印等功能的监控软件是系统管理员所期望的，也是完善光伏并网系统所必不可少的。为此，本文开发了基于VC++的光伏逆变器的数据采集与监控系统。

1 光伏并网逆变系统工作原理
    太阳能电池阵列将接收到的太阳能直接转换后在三相逆变器的输出端输出高频SPWM波，基波是正弦波，经过电感滤波后，向电网馈入与电网电压同频同相的正弦波电流，实现并网电流的正弦化和单位功率因数。这里，三相逆变器为电流控制型电压源逆变器。如果要使光伏阵列在并网发电时，使其工作稳定，能够输出最大功率，则必须首先稳定其工作电压，并找出其最大功率点的工作电压。本课题设计的是非隔离的10kW三相并网逆变器系统，采用两级拓扑结构。前级采用带MPPT的DC-DCBOOST压电升路，后级采用DC-AC的逆变电路，兄图1。本系统中并网光伏逆变器直流最高输入电压为450V，额定功率为10kW，交流输出并入380V交流电网。逆变器的硬件系统有三个主要部分：功率电路、控制电路和驱动电路。
    逆变器的主拓扑结构采用三相全桥逆变电路，如图1所示，功率器件使用IGBT，开关频率为15kHz，为了防止电能从电网流入太阳能光伏阵列，在直流侧加了防反二极管；逆变器的输出端使用了LC滤波电路滤除高频分量，在逆变器的输入端和输出端都安装了接触器，当逆变器检测到外部故障时，都立即关断接触器，实现逆变器的可靠隔离和保护。逆变器采用大电容解耦，在解耦电容的两端增加了放电通道，以保证维护人员的人身安全，逆变器还提供了较好的人机界面，当出现故障时，通过发光二极管的组合编码，给出故障的具体类型。逆变器冷却
方式采用自然空气冷却和强制风冷相结合的方式，当系统检测到的温度高于设定值时启动风扇，进行强制风冷，当温度较低时，采用自然空气冷却。

    逆变器的控制电路的主控制器使用的是TI公司的TMS320F28335芯片，该芯片具有处理性能更快、外设集成度高、A／D转换速度更快等特点。该芯片的采用可以很好满足对三相全桥逆变器进行实时控制的要求。

2．2 RS485到RS-232的转换
    目前大部分的工控PC机都只是提供RS232接口和USB接口，所以为了实现RS-485与监控系统的通信，需要将RS485转换成RS232电平，这里选用HIN232和MAX485芯片设计了RS232和RS485的电平转换电路，具体如图3所示。

3．2．3 监控软件的数据库的设计
    在监控系统中，往往需要对历史数据进行查询，生成报表并打印，以便后期对数据的整理、分析和处理。VC6．0具有良好的数据库接口能力，能很方便地对多种类型的数据库进行操作。本监控系统采用ADO编程方式建立了四个ACCESS数据库，分别是历史运行数据数据库、日志数据库、故障数据库和用户登录信息数据库。每个数据库中的表都是以日期命名，每天建立一个新表，这样既不会造成文件的重复也利于文件表的查询，每个表都以运行日期和运行的时间作为索引，可以方便地进行记录的浏览和查询。在开发工程中引入ADO动态链接库文件，初始化COM环境，连接数据库和操作数据表，利用griddata控件负责对数据进行显示和编辑。
3．3 监控软件通信过程
    本监控软件通过使用MSComm控件进行串口编程，采用其中的查询方式的通信方法，用户通过检查CommEvent属性的值来检测时间和通信错误。在通信过程中分别利用void SetCommEvent(shotnNewValue)方法和short GetCommEvevt()方法设置和获取CommEvent的属性值。串口处于接收状态时，清空串口接收缓冲区，读入数据。数据校验正确无误后，判断功能码，对数据区数据切分，运行数据直观地通过曲线或编辑控件显示，将需要保存的数据存入数据库。对于存入数据库的时间，在软件实现过程中可自行设定。判定如果为故障数据则需立即存储，此时下位机F2812控制芯片立即断开各个开关，进入待机状态。在通信频繁的情况下，采用MSComm控件的查询方式更为方便。

4 结束语
    本系统是采用VC++6．0和面向控制对象的思想开发的可视化人机交互监控软件，充分利用TeeChart控件、ADO控件、Inmagelist控件等控件，使得系统具有良好的用户界面和数据库接口能力，能够更加方便地对逆变器的工作数据、故障及日志进行存储管理，方便对逆变器历史数据的查询与维护。系统己在PC机和逆变器之间进行了调试，实现了PC机对逆变器工作状态的监视、控制和数据存储等功能。