采用plc的光伏陣列跟蹤控制

【摘要】：在一次能源的利用中，人類主要利用石油、天然氣和煤炭等化石資源，隨著人口的不斷增加、經濟的快速發(fā)展以及社會生活水平的逐步提高，世界能源消費量一直不斷增長，人類的能源需求面臨著嚴重的挑戰(zhàn)。太陽能作為一種巨量的可再生能源，能量豐富、分布廣泛、不污染環(huán)境，是構成未來能源結構的基礎，也是人類所需要的能源補充。從經濟社會走可持續(xù)發(fā)展之路和保護人類賴以生存的地球生態(tài)環(huán)境的高度來審視，開發(fā)利用太陽能具有重大的戰(zhàn)略意義。 光伏發(fā)電的最基本元件是光伏陣列，主要是晶體硅光伏電池、非晶體硅光伏電池和薄膜光伏電池，但是由于光電轉換效率太低，導致光伏發(fā)電功率密度低難以形成高功率發(fā)電系統，要發(fā)出足夠的電則需要許多光伏電池板，因此系統的成本造價太高。太陽能電池板跟蹤控制可以使電池板與太陽照射光線保持垂直，接收到更多的太陽照射強度，提高太陽能的利用率，增加發(fā)電量。 本文根據光伏發(fā)電的原理分析，建立光伏發(fā)電的物理模型并利用PSIM軟件對其進行仿真，得出光伏發(fā)電的伏安特性、輸出特性、在不同光照和溫度條件下的輸出特性。對比了典型的聚光器類型，選擇了合適的聚光器類型。分析太陽的運動規(guī)律，提出計算各種太陽角的方法，然后分析了視日跟蹤控制和光電跟蹤控制方法的優(yōu)缺點，將這兩種跟蹤方法進行有機結合，揚長避短。提出將光電跟蹤作為主要的跟蹤方式，視日跟蹤控制為輔，進行光伏陣列控制過程的設計，結構設計方便、跟蹤的準確度高。 通過控制系統所實現的功能分析，論文完成了基于OMRON PLC的太陽能電池板跟蹤控制的硬件與軟件設計。主要內容包括了跟蹤系統的組成與工作原理、可編程邏輯控制器PLC單元、傳感器與信息處理單元、電源單元、光伏模塊與電磁機械單元。軟件部分主要包括PLC控制和監(jiān)控程序、PC監(jiān)控與數據處理程序，分析實驗結果,提出了方案的改進方法。 本文所設計的基于PLC的太陽能電池板自動跟蹤控制系統價格低廉、結構簡單，運行穩(wěn)定。 【關鍵詞】：光伏發(fā)電 聚光器 跟蹤 PLC
【學位授予單位】：華僑大學
【學位級別】：碩士
【學位授予年份】：2012
【分類號】：TM914.4
【目錄】：

• 摘要2-3
• Abstract3-7
• 第1章 緒論7-13
• 1.1 課題背景7
• 1.2 光伏發(fā)電的特點7-9
• 1.2.1 光伏發(fā)電的優(yōu)點8
• 1.2.2 光伏發(fā)電主要存在的問題8-9
• 1.3 光伏發(fā)電跟蹤技術的發(fā)展9-12
• 1.3.1 光伏發(fā)電發(fā)展現狀及趨勢9-10
• 1.3.2 光伏發(fā)電跟蹤技術10-11
• 1.3.3 最新研究動態(tài)11-12
• 1.4 本文主要完成的工作12-13
• 第2章 光伏電池的研究與聚光器的設計13-23
• 2.1 光伏電池的工作原理13-14
• 2.2 光伏電池的輸出特性參數14-16
• 2.2.1 伏安特性曲線14
• 2.2.2 輸出功率和填充因數14-15
• 2.2.3 輸出效率15
• 2.2.4 溫度特性和光照特性15-16
• 2.3 基于物理機制的光伏陣列仿真模型16-19
• 2.3.1 基于 PSIM 軟件的光伏陣列仿真模型16-17
• 2.3.2 仿真結果與分析17-19
• 2.4 跟蹤系統中聚光器的研究19-21
• 2.4.1 聚光器的基本原理19-20
• 2.4.2 聚光器的分類20-21
• 2.5 本章小結21-23
• 第3章 光伏陣列跟蹤控制23-29
• 3.1 太陽運動規(guī)律23-24
• 3.1.1 赤道坐標和水平坐標23-24
• 3.1.2 太陽角的計算24
• 3.2 太陽跟蹤控制方式24-26
• 3.2.1 視日跟蹤控制25
• 3.2.2 光電跟蹤控制25-26
• 3.2.3 視日跟蹤與光電跟蹤相結合26
• 3.3 光伏陣列跟蹤控制設計26-27
• 3.3.1 跟蹤控制過程26-27
• 3.3.2 跟蹤控制轉動部分27
• 3.4 本章小結27-29
• 第4章 自動跟蹤系統的硬件設計29-35
• 4.1 控制系統的硬件總體設計29
• 4.2 可編程邏輯控制器 PLC 單元29-30
• 4.3 光伏模塊和電磁機械運動模塊30-31
• 4.4 電源模塊31-32
• 4.5 傳感器檢測32-34
• 4.6 信號處理單元34
• 4.7 本章小結34-35
• 第5章 系統軟件流程及調試35-45
• 5.1 通信硬件及軟件介紹35-36
• 5.2 PLC 邏輯控制36-39
• 5.3 PC 監(jiān)控和數據處理程序39-42
• 5.3.1 系統構成39
• 5.3.2 采用 VC++6.0 進行上位機通信39-42
• 5.4 提高電池板跟蹤的準確度和穩(wěn)定性42-43
• 5.5 本章小結43-45
• 結論45-47
• 參考文獻47-50
• 致謝50-51
• 個人簡歷、在學期間發(fā)表的學術論文與研究成果51

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