基于CAN总线和ZigBee技术的小型风光互补型微电网通信构架研究

发布时间：2017-09-12 00:25

  本文关键词：基于CAN总线和ZigBee技术的小型风光互补型微电网通信构架研究

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【摘要】：全球经济的不断发展,促使电力需求也快速增长。传统电力系统费用高、运行难度大的弊端日渐突出,已不能满足用户对电能质量安全性和稳定性的要求,因此,寻求和探索新型发电模式势在必行。微电网技术作为智能电网的重要技术,将分布式电源有效组织起来,成为解决传统电力系统众多问题的重要手段。然而,微电网中分布式发电种类繁多,负荷多种多样,控制难度非常大。因此,研究和实现高效、可靠、灵活、智能的微电网控制系统对微电网的发展和应用至关重要。基于此,本文设计了基于CAN总线和ZigBee技术的小型风光互补型微电网控制系统,具体从以下几个方面进行研究。(1)针对微电网中分布式发电种类日益繁多、分布随机、控制难度不断增大的问题,提出采用MAS技术设计和实现微电网控制系统,并分析了MAS技术的性能特点,在此基础上,设计了由配网代理、微网代理和设备代理组成的三级小型风光互补型微电网控制系统。(2)为有效协调和充分利用微电网中各分布式发电,实现微电网的实时高效控制,本文将微电网的控制运行模式划分为并网控制模式、孤岛控制模式以及应急控制模式,详细介绍了三种运行模式及其相互间的转换条件。并基于此,我们提出了小型风光互补型微电网控制系统在三种运行模式下的控制策略。(3)针对微电网系统对实时性和可靠性的要求,本文在微网代理和设备代理之间采用CAN总线替代原有RS485总线实现数据采集和控制命令的传输,设计RS485-CAN转换器,并在实验平台下对CAN通信性能进行测试,实验表明,CAN能够有效实现数据采集任务。(4)为实现微电网中各微网Agent之间能量的相互调度和供给,本文采用ZigBee无线通信技术在微网Agent之间搭建了ZigBee传输网络,依据微网代理采集到的设备代理工作参数,进行门限判决,并通过ZigBee网络来实现微网代理层能量调度策略。
【关键词】：微电网 MAS技术 CAN总线 ZigBee
【学位授予单位】：云南大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2016
【分类号】：TM73;TP273;TN92
【目录】：

• 摘要3-4
• Abstract4-9
• 第1章 绪论9-16
• 1.1 课题研究背景及意义9-10
• 1.2 国内外微电网研究现状和发展趋势10-14
• 1.2.1 国内外微电网研究现状11-12
• 1.2.2 微电网通信研究现状12
• 1.2.3 MAS系统在微电网控制中的研究现状12-13
• 1.2.4 CAN-bus技术和ZigBee技术在电力系统中的应用13-14
• 1.3 本文的主要内容及其组成14-15
• 1.4 本文的创新点15-16
• 第2章 基于CAN总线和ZigBee技术的多代理微网控制系统设计16-26
• 2.1 引言16
• 2.2 多代理技术及其特性16-17
• 2.3 CAN总线技术及其优势17-18
• 2.4 ZigBee技术及其特点18-19
• 2.5 微电网控制系统19-21
• 2.5.1 微电网控制系统结构19-20
• 2.5.2 风光互补型微电网控制系统设计方案20-21
• 2.6 微电网协调控制策略21-24
• 2.6.1 微电网的运行模式21-22
• 2.6.2 并网模式下微电网的控制策略22-23
• 2.6.3 孤岛模式下微电网的控制策略23-24
• 2.6.4 应急模式下的控制策略24
• 2.7 本章小结24-26
• 第3章 系统硬件设计方案26-37
• 3.1 引言26
• 3.2 系统整体硬件设计方案26-28
• 3.2.1 微网层与设备层通信硬件设计26-27
• 3.2.2 微网层互通信模块硬件设计27-28
• 3.3 RS485-CAN转换器总体设计方案28-32
• 3.3.1 CAN接口模块28-30
• 3.3.2 RS485接口模块30-31
• 3.3.3 微处理器模块31-32
• 3.4 微网层通信模块设计32-36
• 3.4.1 微网代理层通信模块核心板电路设计33-34
• 1. CC2530F256处理器33
• 2. 核心板块设计33-34
• 3.4.2 微网代理层通信模块底板电路设计34-36
• 1. PL2303芯片介绍34-35
• 2. 底板电路设计35-36
• 3.5 本章小结36-37
• 第4章 微电网控制系统软件设计与测试37-55
• 4.1 引言37
• 4.2 系统软件设计方案37-38
• 4.2.1 RS485-CAN模块38
• 4.2.2 ZigBee通信模块设计38
• 4.2.3 能量协调模块38
• 4.3 RS485-CAN模块软件设计38-43
• 4.3.1 CAN总线通信模块设计38-39
• 4.3.2 RS485通信模块设计39-40
• 4.3.3 RS485-CAN通信协议转换40-43
• 4.4 微网代理层通信模块软件设计43-47
• 4.4.1 ZigBee开发环境简介43
• 4.4.2 ZigBee协议与ZigBee协议栈43-44
• 4.4.3 Zigbee设备类型及其网络拓扑结构44-45
• 4.4.4 基于Zigbee的无线通信程序设计45-46
• 4.4.5 终端节点应用程序设计46-47
• 4.4.6 协调器节点应用程序设计47
• 4.5 能量协调模块软件设计47-50
• 4.5.1 并网模式能量协调策略设计48-49
• 4.5.2 孤岛模式能量协调策略设计49-50
• 4.6 系统测试50-53
• 4.6.1 微电网实验平台搭建50-51
• 4.6.2 RS485—CAN模块通信测试51-52
• 4.6.3 微网Agent互通信测试52-53
• 4.6.4 微电网孤岛控制策略测试53
• 4.7 本章小结53-55
• 第5章 总结与展望55-57
• 5.1 工作总结55
• 5.2 下一步工作及展望55-57
• 5.2.1 下一步工作55-56
• 5.2.2 展望56-57
• 参考文献57-61
• 硕士期间参与的工作61-62
• 致谢62

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本文编号：833979