论文总字数：30142字

摘 要

随着能源结构调整步伐的加快，国家大力提倡新型绿色能源，太阳能光伏产业飞速发展。在太阳能发电站运营过程中，准确测量光伏电池串列输出的直流电流对太阳能发电站的监控管理起着至关重要的作用。针对传统汇流箱监测系统布线复杂、成本高及可扩展性差等缺点，本文给出一种以ZigBee 技术为基础，以CC2530 芯片为核心的无线光伏汇流箱的硬件设计方法。该汇流箱监测系统具有免布线、低成本、自动组网等特点，有着较高的应用价值。

关键词：ZigBee CC2530 光伏电场汇流箱监测

Hardware design of main control board for wireless communication based on CC2530

Abstract

The quickening pace of energy structure adjustment, the state vigorously promote green energy, solar energy photovoltaic industry rapid development. In the process of solar power station operation, accurate measurement of light panels output of the dc current monitoring management of solar power station plays an important role. In view of the traditional wiring junction box monitoring system complex, high cost and poor extensibility, given a based on ZigBee technology, with CC2530 chip as the core of hardware design method of wireless pv junction box. The junction box monitoring system for the automatic wiring, low cost, free networking and other characteristics, has higher application value.

Keywords: ZigBee;cc2530;Photovoltaic electric junction box monitoring

目录

摘　要 I

Abstract II

第一章 绪论 1

1.1 引言 1

1.2光伏汇流箱监控发展背景和研究意义 1

1.3 光伏汇流箱监控的国内外现状和发展展望 2

1.4 本文工作内容与结构 4

第二章 ZigBee技术及Altium Designer简介 5

2.1 ZigBee简介 5

2.1.1 无线数据传输 5

2.1.2 组网通信方式 6

2.1.3 ZigBee特点介绍 6

2.3 AD软件简介 7

2.3.2印制电路板的合理布局 9

2.3.3 AD软件PCB制作 9

第三章 硬件选型 11

3.1主控模块 11

3.2 通讯模块 12

3.2.1 CC2530主要特点： 12

3.2.2 CC2530引脚描述 13

3.2.3 功能介绍 15

3.3 传感器选择 17

3.3.1电流信号采集 17

3.3.2电压信号采集 18

3.3.3温度采集 19

3.4 多路选择器 20

3.5 继电器的选择 20

第四章 各模块设计 22

4.1 电路模块 22

4.1.1PV05-27B05电源模块 22

4.1.2整流电路 23

4.2传感器模块 23

4.2.1温度采集电路 23

4.2.2电流采集电路 24

4.3 CC2530射频模块  26

4.3.1工作原理 26

4.3.2天线 26

4.3.3晶振电路 27

4.4原理图和PCB 28

4.4.1原理图 28

4.4.2PCB图 28

第五章 总结 29

参考文献 30

致谢 32

第一章 绪论

1.1 引言

传统的燃料能源正在一天天减少，对环境造成的危害日益突出。基于此，全世界都把目光投向了可再生能源，希望可再生能源能够改变人类的能源结构，维持长远的可持续发展。根据德国全球变化咨询委员会的研究,要实现全球能源可持续发展,则所要求的可再生能源替代比例将从2020年的20%提升到2050年的50%。2011年,联合国政府间气候变化专门委员会(IPCC)对6种可再生能源资源(生物能、太阳能、地热能、水电、海洋能、风能)进行评估,结果表明太阳能资源可开发潜力是所有可再生能源中最高的。这些足以显示出太阳能光伏产业的发展前景及其在能源领域重要的战略地位。除可开发潜力大之外太阳能发电还有其他诸多优点：

1. 太阳能取之不尽，用之不竭，地球表面接受的太阳辐射能，足够目前全球能源需求的1万倍，只要在全球4%的沙漠安装太阳能就可以满足全球需要
2. 太阳能安全可靠，不受能源危机和燃料市场不稳定的冲击
3. 太阳能采集范围广处处可得到，不必远距离运输，避免长距离输电线路的损失
4. 不用燃烧其他能源获得，能源利用率高、运行成本低。
5. 太阳能发电设备中没有运动部件建成之后有不易损坏，维护简单的优点
6. 太阳能发电过程中不会产生污染废弃物，从而对环境改善有很大帮助，是真正理想的清洁可再生能源
7. 太阳能发电系统建设周期短，方便灵活，可以根据负荷的增减，任意添加或减少太阳能方阵。

1.2光伏汇流箱监控发展背景和研究意义

近年来，随着国家对光伏产业以此次政策导向和鼓励，光伏电站如同雨后春笋般在中国大江南北崛地而起，并投入使用，电站发电以及设备运行情况成为大家所广泛关注的话题。为了研究光伏汇流系统的运行性能，从而优化光伏发电站、提高发电效率。光伏汇流监测也随着光伏产业的进步发展得越来越深入。

随着越来越多太阳能电站陆续开工建设和投入运营，需要对光伏电站的运营状况进行集中监测、存储、分析、显示，以便掌握光伏电站的运营管理和运行经验为光伏电站的运营发展提供充实依据。

光伏法定系统中，传统意义上对光伏发电系统进行监控一般建立在近距离条件下，即近距离监控，这种监控方式主要是维护人员要守在现场，通过液晶显示器来得知电站的各运行参数（如电流的输入输出、电压的输入输出、功率输出等）和环境参数（环境温度、太阳辐射），不断查看检测设备所显示的数值，从而在出现故障时及时作出相应处理。这种方式要求每个维护点和监测点都要有一定的人员配置，维护人员进行轮值班。当电站规模较大时，设备数目会比较大，加上电站一般在较偏远地区。基于以上几点原因这种发电方式发电成本高，效率低下。

此外除了用于实时系统监控和相关事务管理的及时系统运行数据之外，大量的历史数据需要保存用于统计分析、事故分析、事故预测、计算和规划，但目前历史数据利用率还很低。另一方面由于光伏电站存在占地面积大、光伏组件分布分散的特定数据采集显示过于零散，如果没有专门的集中观测、数据存储系统，会导致分析和控制的极大不便。

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