通信用太阳能光伏电源控制装置的设计与实现

【摘要】：为了有效解决通信基站动力和环境的管理问题,本文设计了一种专用的太阳能光伏电源控制装置。根据应用平台特殊性,光伏电源控制装置完成了电源智能管理和环境远程监控两大功能,最终确保了移动通信的高可靠性要求。本课题的研究主要涉及光伏技术、嵌入式技术、数据远程传输技术和组态监控技术等,主要研究内容包括以下几个方面：1)通信基站光伏电源的智能控制。根据设计要求,本文采用STM32(ARM Cortex-M3为内核)32位微处理器作为智能控制的中枢单元,完成了控制装置相关功能的设计(如人机交互、历史数据存储、模块间通讯、辅助电源控制、基站动力环境参数采集、铅酸蓄电池电量管理以及电力保护等)。2)基站端智能传感及分析。本文通过对采集参量灵敏度、精度、稳定度和采集成本等指标的综合分析,最终确定了合理的信号采集方案,设计了具体的调理和保护电路。本文设计的信号滤波程序,较好地消除了外界脉冲、随机和周期性信号干扰。3)基站无线远程监控技术。为了完成基站监控数据的无线传输任务,本文利用GSM/GPRS无线技术,采用华为GTM900C模块进行了外围电路和驱动程序的二次开发设计。模块开发利用的关键技术为短消息技术(SMS)和GPRS无线网络技术。4)中心监控软件的设计。本文利用C#语言、VS2008软件和SQL Server 2000数据库技术,实现了中心监控软件的设计,使得基站管理人员的工作效率得到显著改善。程序设计的主要内容有系统目标分析、人机界面设计、数据通信设计、数据库设计等。最后,软硬件测试结果表明,通信用太阳能光伏电源控制装置基本达到了课题预期的技术指标和功能要求。 【关键词】：光伏控制器 GSM/GPRS无线技术 基站光伏发电系统 STM32F103ZET6
【学位授予单位】：西安工业大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2013
【分类号】：TM615
【目录】：

• 摘要3-4
• Abstract4-9
• 1 绪论9-14
• 1.1 研究背景及意义9-11
• 1.1.1 我国太阳能资源分布9-10
• 1.1.2 通信基站光伏利用概况10-11
• 1.2 国内外控制装置的发展11-13
• 1.3 课题主要内容13-14
• 2 基站光伏发电系统14-20
• 2.1 基站光伏发电系统概述14-15
• 2.2 太阳能电池15-16
• 2.3 蓄电池16-18
• 2.3.1 铅酸蓄电池的结构17
• 2.3.2 铅酸蓄电池的充放电原理17
• 2.3.3 铅酸蓄电池的寿命分析17-18
• 2.4 光伏电源控制装置18-19
• 2.5 本章小结19-20
• 3 基站无线远程监控系统20-26
• 3.1 基站无线监控系统概述20
• 3.2 无线数据传输方式20-21
• 3.3 短消息(SMS)技术21-23
• 3.4 GPRS数据传输技术23-24
• 3.5 华为GTM900C无线模块24-25
• 3.6 本章小结25-26
• 4 通信用光伏电源控制装置的总体方案设计26-29
• 4.1 控制装置总体方案设计26-28
• 4.2 总体设计指标28
• 4.3 本章小结28-29
• 5 控制装置的硬件设计29-40
• 5.1 硬件开发平台简介29
• 5.2 控制装置电量管理模块硬件电路设计29-35
• 5.2.1 驱动电源电路29-31
• 5.2.2 通讯接口电路31-32
• 5.2.3 液晶及状态指示电路32
• 5.2.4 电压电流采集电路32-33
• 5.2.5 过流过载过压保护及反接报警电路33-34
• 5.2.6 五向按键电路34
• 5.2.7 外扩存储器电路34-35
• 5.3 控制装置环境监控模块硬件电路设计35-38
• 5.3.1 温度湿度采集电路35
• 5.3.2 风速风向采集电路35-36
• 5.3.3 光辐射数据采集电路36-37
• 5.3.4 数字量输入输出电路37
• 5.3.5 GTM900C模块外围电路设计37-38
• 5.4 本章小结38-40
• 6 控制装置的软件设计40-51
• 6.1 控制装置嵌入式系统软件设计40-46
• 6.1.1 系统时钟配置41
• 6.1.2 GPIO和NVIC配置41-42
• 6.1.3 四路PWM控制模块程序设计42
• 6.1.4 AM2301模块程序设计42-43
• 6.1.5 RTC实时时钟模块设计43-44
• 6.1.6 AT45DB161D外扩Flash模块程序设计44-46
• 6.2 中心监控软件设计46-49
• 6.2.1 界面设计46-48
• 6.2.2 数据库设计48-49
• 6.3 信号抗干扰软件设计49-50
• 6.4 本章小结50-51
• 7 实验结果分析51-56
• 7.1 PWM波形记录51
• 7.2 模数转换测试数据51-52
• 7.3 AT45DB161D外扩Flash测试数据52-53
• 7.4 温湿度传感器测试数据53-54
• 7.5 RTC实时时钟测试数据54-55
• 7.6 UART1串口环形缓冲队列测试数据55
• 7.7 本章小结55-56
• 8 结论和展望56-57
• 参考文献57-60
• 攻读硕士学位期间发表的论文60-61
• 致谢61-63

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