集智達(dá)產(chǎn)品在太陽(yáng)能并網(wǎng)發(fā)電及控制系統(tǒng)中的應(yīng)用———集智達(dá)產(chǎn)品在太陽(yáng)能并網(wǎng)發(fā)電及控制系統(tǒng)中的應(yīng)用
集智達(dá)RemoDAQ-8350與PCI-5141
在太陽(yáng)能并網(wǎng)發(fā)電及控制系統(tǒng)中的應(yīng)用
太陽(yáng)能發(fā)電是最理想的新能源
照射在地球上的太陽(yáng)能非常巨大，大約40分鐘照射在地球上的太陽(yáng)能，便足以供全球人類一年能量的消費(fèi)。可以說(shuō)，太陽(yáng)能是真正取之不盡、用之不竭的能源。而且太陽(yáng)能發(fā)電絕對(duì)干凈，不產(chǎn)生公害。所以太陽(yáng)能發(fā)電被譽(yù)為是理想的能源。
從太陽(yáng)能獲得電力，需通過(guò)太陽(yáng)電池進(jìn)行光電變換來(lái)實(shí)現(xiàn)。它同以往其他電源發(fā)電原理完全不同，具有以下特點(diǎn)：①無(wú)枯竭危險(xiǎn)；②絕對(duì)干凈（無(wú)公害）；③不受資源分布地域的限制；④可在用電處就近發(fā)電；⑤能源質(zhì)量高；⑥使用者從感情上容易接受；⑦獲取能源花費(fèi)的時(shí)間短。不足之處是：①照射的能量分布密度小，即要占用巨大面積；②獲得的能源同四季、晝夜及陰晴等氣象條件有關(guān)。但總的說(shuō)來(lái)，瑕不掩瑜，作為新能源，太陽(yáng)能具有極大優(yōu)點(diǎn)，因此受到世界各國(guó)的重視。
太陽(yáng)能發(fā)電原理
太陽(yáng)能發(fā)電是對(duì)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：?jiǎn)尉Ч瑁嗑Ч瑁蔷Ч瑁榛墸熴~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(guò)程。P型晶體硅經(jīng)過(guò)摻雜磷可得N型硅，形成P－N結(jié)。
當(dāng)光線照射太陽(yáng)能電池表面時(shí)，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(shí)，在該電壓的作用下，將會(huì)有電流流過(guò)外部電路產(chǎn)生一定的輸出功率。這個(gè)過(guò)程的實(shí)質(zhì)是：光子能量轉(zhuǎn)換成電能的過(guò)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(guò)蓄電池儲(chǔ)能，通過(guò)并網(wǎng)逆變器直接反向饋入電網(wǎng)的發(fā)電系統(tǒng)。
因?yàn)橹苯訉㈦娔茌斎腚娋W(wǎng)，免除配置蓄電池，省掉了蓄電池儲(chǔ)能和釋放的過(guò)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(fù)載的電源，降低整個(gè)系統(tǒng)的負(fù)載缺電率。同時(shí)，可再生能源并網(wǎng)系統(tǒng)可以對(duì)公用電網(wǎng)起到調(diào)峰作用。網(wǎng)發(fā)電系統(tǒng)是太陽(yáng)能風(fēng)力發(fā)電的發(fā)展方向，代表了21世紀(jì)最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(chǎng)總線，與本地上位工業(yè)控制計(jì)算機(jī)相連，再通過(guò)廣域網(wǎng)與中心計(jì)算機(jī)系統(tǒng)相連（如圖所示）
系統(tǒng)采用現(xiàn)場(chǎng)總線CAN對(duì)各子系統(tǒng)進(jìn)行實(shí)時(shí)采集和控制，為保證安全可靠采用熱備冗余系統(tǒng)，對(duì)于原有子系統(tǒng)具有RS-232/485串口的，通過(guò)R-8350轉(zhuǎn)換為雙CAN接口。
R-8350模塊主要實(shí)現(xiàn)RS-232/485與CAN的轉(zhuǎn)換，同時(shí)帶有模擬量輸入和開(kāi)關(guān)量輸入功能，以實(shí)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(duì)外隔離，安全可靠
2、 1路RS-232接口,光電隔離，提供ESD保護(hù)，TX/RX指示燈
3、 1路RS-485接口,光電隔離，提供ESD保護(hù)，TX/RX指示燈
4、 提供2路隔離DI，1路AI。
5、 提供4個(gè)0~9BCD編碼輸入
6、 可實(shí)現(xiàn)232/485到CAN的透明轉(zhuǎn)換，也可實(shí)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(gè)性化要求。
7、 工作溫度-40~+85度
8、 模塊化設(shè)計(jì)，體積小易于安裝（導(dǎo)軌）
該模塊適應(yīng)性強(qiáng)，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(duì)于沒(méi)有智能口的匯流箱和配電箱，通過(guò)對(duì)R-8350擴(kuò)展I/O口來(lái)實(shí)現(xiàn)。
上位機(jī)采用集智達(dá)工業(yè)控制計(jì)算機(jī)，以保證系統(tǒng)的穩(wěn)定性和可靠性，并通過(guò)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，易于開(kāi)發(fā)，畫(huà)面美觀，運(yùn)行穩(wěn)定。
集智達(dá)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(jī)方便地連接到CAN總線上，實(shí)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(shí)現(xiàn)與主機(jī)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(gè)電氣獨(dú)立的CAN接口通道，使得在開(kāi)發(fā)應(yīng)用中更顯方便和靈活；每個(gè)通道光電隔離，保護(hù)計(jì)算機(jī)避免地環(huán)流的損壞，增強(qiáng)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(zhǎng)期工作的可靠性。
PCI-5141智能CAN接口卡采用WDM驅(qū)動(dòng)程序支持WIN98，WIN2000，WinXP等操作系統(tǒng)，支持一機(jī)多卡；提供完整VC++開(kāi)發(fā)例程示范代碼，方便用戶進(jìn)行開(kāi)發(fā)。
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(chǔ)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；
◆ 物理尺寸標(biāo)準(zhǔn) 135.6mm * 95.6mm
◆ 運(yùn)行環(huán)境： Win98、Win2000/XP等操作系統(tǒng)；
工業(yè)控制計(jì)算機(jī)通過(guò)CAN總線對(duì)子系統(tǒng)設(shè)備進(jìn)行采集和控制，并將數(shù)據(jù)通過(guò)廣域網(wǎng)絡(luò)傳給管理中心計(jì)算機(jī)。操作人員可以在現(xiàn)場(chǎng)對(duì)設(shè)備進(jìn)行操作和查看信息，也可以在遠(yuǎn)程計(jì)算機(jī)上對(duì)現(xiàn)場(chǎng)的設(shè)備進(jìn)行操作及查看數(shù)據(jù)。
北京集智達(dá)智能科技有限責(zé)任公司
