LabVIEW 是由美国NI 公司创立的一个功能强大而又灵活的仪器和分析软件应用开发工具,它是一种图形化的编程语言( G 语言) ,还提供了大量的虚拟仪器和丰富的函数库来帮助编程。
本文基于VI 技术开发了适用于功率15kW 以下的单相光伏逆变器实时性能监测系统,其对于评估光伏发电系统性能、诊断系统故障具有非常重要的作用。该监测系统的底层硬件主要采用高速多功能数据采集卡、霍尔传感器及环境传感器相结合对测试过程中的各种电气参量和过程参量进行检测和转换; 而上层测控系统则基于工业控制计算机硬件,其中运行NI 公司LabVIEW 环境中编制的光伏逆变器虚拟仪器测控软件。此测试系统可以实现光伏逆变器测试过程中各种复杂的信号分析与显示功能,并且扩展能力强。测试及使用效果表明,该系统能够满足光伏逆变器性能分析与实验的要求。
1 系统结构与硬件设计
1.1 系统构成
典型的光伏并网逆变器,主要是太阳能光伏阵列,其输出经DC /DC 变换器进行最大功率跟踪( MPPT) ,然后经DC /AC 变换器将能量输送到电网。其中DC /DC 环节和DC /AC 环节组成了两级式的光伏逆变器,整个系统结构如图1 所示。
图1 中,待测量电气参量主要有逆变器输入侧( 即光伏阵列输出) 的直流电压VPV和电流IPV,还有输出侧的交流电压VAV以及电流IAV。另外,还可以从逆变器中测量直流母线的电压VDV以及电流IDV,用于评估逆变器前后级的效率。对于光伏阵列,需要测量其斜面辐照度以及工作温度,从而可以实时分析其输出特性曲线。采集得到的数据经过信号调理电路后通过数据采集卡输送到上位机软件中进行下一步的分析和处理。