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在太阳能光伏发电系统中,光伏组件作为将太阳能转换成电能的基本装置,在系统中无论从成本上还是功能上都占有重要地位。因此使用便携式光伏组件测试设备定期的、单独的对组件进行现场检测,可以及时发现功率衰减特别明显或者有故障的组件,对功率衰减特别明显或者有故障的组件进行替换,这对于优化发电系统的运行,提高光伏阵列的利用效率有着极其重要的意义。
针对目前光伏组件检测仪的现状,本文设计了一种基于嵌入式ARM9的便携式光伏组件检测仪。它可快速准确地检测出光伏组件各项参数值,并绘制伏安特性曲线,具有体积小、便于携带、操作简单、检测方便等优点。本文主要完成了如下的工作:
1.系统总体方案的设计研究光伏组件工作原理、测量及处理方法,以及国内外的研究现状,在此基础上提出系统总体设计方案,确定系统硬件开发平台,并进行操作系统的选择。
2.光伏组件性能参数检测电路的设计确定光伏组件需要测试的参数,搭建相应的测试模块。本系统集成了光伏组件的电压检测,负载电阻网络,A/D转换,温度和光照强度采集等测试模块。采用数字电位器与多通道开关电阻来组成负载,实现负载快速切换以满足测试要求;采用高精度的A/D转换器,得到精确的电压,再通过程序的运算得到电流;采用LM35温度传感器,配合ARM9内置的A/D转换器,采集外部环境温度。根据光电流(即短路电流)对时间的积分就是太阳的辐射量(即光照强度)的原理,来间接测量光照强度。
3.嵌入式Linux系统的开发从系统总体设计方案出发,搭建目标系统的软硬件开发平台,进行嵌入式Linux系统的开发,包括Bootloader的移植、内核的配置编译移植以及根文件系统的制作。
4.人机交互界面设计为了方便用户的使用,本课题选用MiniGUI作为目标系统的GUI支持平台。在宿主机上搭建MiniGUI开发环境,进行MiniGUI界面程序的开发及调试。
5.系统总体应用程序的设计及调试开发系统总体应用程序,实现光伏组件性能参数采集模块与ARM9主机系统之间的串口通讯,处理ARM9主机系统采集到的数据。调试系统的应用程序,最后再将应用程序交叉编译下载至目标系统运行。