采用plc的光伏阵列跟踪控制

【摘要】：在一次能源的利用中，人类主要利用石油、天然气和煤炭等化石资源，随着人口的不断增加、经济的快速发展以及社会生活水平的逐步提高，世界能源消费量一直不断增长，人类的能源需求面临着严重的挑战。太阳能作为一种巨量的可再生能源，能量丰富、分布广泛、不污染环境，是构成未来能源结构的基础，也是人类所需要的能源补充。从经济社会走可持续发展之路和保护人类赖以生存的地球生态环境的高度来审视，开发利用太阳能具有重大的战略意义。 光伏发电的最基本元件是光伏阵列，主要是晶体硅光伏电池、非晶体硅光伏电池和薄膜光伏电池，但是由于光电转换效率太低，导致光伏发电功率密度低难以形成高功率发电系统，要发出足够的电则需要许多光伏电池板，因此系统的成本造价太高。太阳能电池板跟踪控制可以使电池板与太阳照射光线保持垂直，接收到更多的太阳照射强度，提高太阳能的利用率，增加发电量。 本文根据光伏发电的原理分析，建立光伏发电的物理模型并利用PSIM软件对其进行仿真，得出光伏发电的伏安特性、输出特性、在不同光照和温度条件下的输出特性。对比了典型的聚光器类型，选择了合适的聚光器类型。分析太阳的运动规律，提出计算各种太阳角的方法，然后分析了视日跟踪控制和光电跟踪控制方法的优缺点，将这两种跟踪方法进行有机结合，扬长避短。提出将光电跟踪作为主要的跟踪方式，视日跟踪控制为辅，进行光伏阵列控制过程的设计，结构设计方便、跟踪的准确度高。 通过控制系统所实现的功能分析，论文完成了基于OMRON PLC的太阳能电池板跟踪控制的硬件与软件设计。主要内容包括了跟踪系统的组成与工作原理、可编程逻辑控制器PLC单元、传感器与信息处理单元、电源单元、光伏模块与电磁机械单元。软件部分主要包括PLC控制和监控程序、PC监控与数据处理程序，分析实验结果,提出了方案的改进方法。 本文所设计的基于PLC的太阳能电池板自动跟踪控制系统价格低廉、结构简单，运行稳定。 【关键词】：光伏发电 聚光器 跟踪 PLC
【学位授予单位】：华侨大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2012
【分类号】：TM914.4
【目录】：

• 摘要2-3
• Abstract3-7
• 第1章 绪论7-13
• 1.1 课题背景7
• 1.2 光伏发电的特点7-9
• 1.2.1 光伏发电的优点8
• 1.2.2 光伏发电主要存在的问题8-9
• 1.3 光伏发电跟踪技术的发展9-12
• 1.3.1 光伏发电发展现状及趋势9-10
• 1.3.2 光伏发电跟踪技术10-11
• 1.3.3 最新研究动态11-12
• 1.4 本文主要完成的工作12-13
• 第2章 光伏电池的研究与聚光器的设计13-23
• 2.1 光伏电池的工作原理13-14
• 2.2 光伏电池的输出特性参数14-16
• 2.2.1 伏安特性曲线14
• 2.2.2 输出功率和填充因数14-15
• 2.2.3 输出效率15
• 2.2.4 温度特性和光照特性15-16
• 2.3 基于物理机制的光伏阵列仿真模型16-19
• 2.3.1 基于 PSIM 软件的光伏阵列仿真模型16-17
• 2.3.2 仿真结果与分析17-19
• 2.4 跟踪系统中聚光器的研究19-21
• 2.4.1 聚光器的基本原理19-20
• 2.4.2 聚光器的分类20-21
• 2.5 本章小结21-23
• 第3章 光伏阵列跟踪控制23-29
• 3.1 太阳运动规律23-24
• 3.1.1 赤道坐标和水平坐标23-24
• 3.1.2 太阳角的计算24
• 3.2 太阳跟踪控制方式24-26
• 3.2.1 视日跟踪控制25
• 3.2.2 光电跟踪控制25-26
• 3.2.3 视日跟踪与光电跟踪相结合26
• 3.3 光伏阵列跟踪控制设计26-27
• 3.3.1 跟踪控制过程26-27
• 3.3.2 跟踪控制转动部分27
• 3.4 本章小结27-29
• 第4章 自动跟踪系统的硬件设计29-35
• 4.1 控制系统的硬件总体设计29
• 4.2 可编程逻辑控制器 PLC 单元29-30
• 4.3 光伏模块和电磁机械运动模块30-31
• 4.4 电源模块31-32
• 4.5 传感器检测32-34
• 4.6 信号处理单元34
• 4.7 本章小结34-35
• 第5章 系统软件流程及调试35-45
• 5.1 通信硬件及软件介绍35-36
• 5.2 PLC 逻辑控制36-39
• 5.3 PC 监控和数据处理程序39-42
• 5.3.1 系统构成39
• 5.3.2 采用 VC++6.0 进行上位机通信39-42
• 5.4 提高电池板跟踪的准确度和稳定性42-43
• 5.5 本章小结43-45
• 结论45-47
• 参考文献47-50
• 致谢50-51
• 个人简历、在学期间发表的学术论文与研究成果51

您可以在本站搜索以下学术论文文献来了解更多相关内容

PLC与上位计算机串行通信的设计及研究    杨永刚;杨继东;

CPC装置的采光反射出去损失    雷桂林,薛怀庆

太阳能光伏发电存在的问题及促进措施    庾晋;

基于OMRON PLC的太阳能集热系统设计    黄斌;孙炜;邹津海;张克涛;

PLC与上位计算机的串行通信程序设计    何华东,赵喜荣,王程远,杨用斌

基于VC++的上位机与西门子系列PLC通信的研究    赵晓明;徐立;邵威;夏春林;

PC与PLC实时通信的Visual C++6.0实现    李东晓,李晓明,李留振,何洋,段俊东

基于欧姆龙PLC的太阳能电池板自动跟踪系统的研究    罗维平;

太阳能电池研究的新进展    倪萌,M K Leung,K Sumathy

太阳能电池板自动跟踪控制系统的设计    王雪文,王洋,阎军锋,赵武,张志勇

转地养蜂专业户光伏系统的研究    杜忠明;熊飞峤;李天华;

对太阳能电池研究进展的探究    寿莎;黄仕华;

基于MSP430的太阳光源跟踪控制系统设计    徐艾;廉春原;

溶胶-凝胶法制备太阳能薄膜的研究及展望    马芳;马洪芳;王艺涵;丁严广;

太阳能电池在飞艇上的应用研究进展    鄢红陵;张秋禹;张力;张军平;尹常杰;

基于多层次模糊综合评价法的我国太阳能光伏发电行业风险评价研究    谢传胜;徐耀伦;董达鹏;华生萍;

太阳能光伏发电技术现状及其发展    赵晶;赵争鸣;周德佳;

非球面检测系统的通信及数据处理    李向荣,乔彦峰,李清安,张尧禹

太阳能阵列最大功率点跟踪与蓄电池优化充电    王健;刘建政;吴理博;赵争鸣;

智能型太阳能充电电路设计    冯显争;李训铭;

一种自然柔顺式光伏太阳能电池智能控制系统    董静;孙凤池;武涛;

光伏发电系统在龙凤矿井水源输水泵房中的应用研究    李洪越;刘贤权;

基于SOGI的单相电流型逆变器    张元吉;叶建华;

社区智能光伏LED照明设计研究    王洋;于君;王晓军;李振华;

光伏跟踪系统智能控制方法的研究    徐晓冰

无线传感器网络激光主动供能关键技术研究    王宁

纳米ZnO基有机/无机复合光伏器件研究    王丽丹

晶体硅太阳电池及其电子辐照研究    刘祖明

薄膜太阳电池及其陶瓷硅衬底材料的制备和电子辐照研究    廖华

ZnSe/GaAs/Ge高效太阳电池的研究    王爱坤

聚合物能带的调控及其在光伏器件中的应用    张庆辉

FeS_2薄膜制备及光电性能    刘艳辉

任意条件下光伏阵列的输出性能预测    翟载腾

基于二氧化钛与聚苯胺太阳能电池的研究    刘自然

染料敏化太阳能电池电极改性研究    石德晖

太阳能行业中技术创新型企业的现状、问题和对策    沈达

HIT太阳电池硅片处理及复合透明导电膜的研究    王淑珍

太阳能电池用上转换荧光粉的制备与性能表征    雷亮

太阳电池I-V曲线测试系统和电极制备研究    冯炜光

单晶硅太阳电池扩散工艺和绒面制备的研究    潘峰

独立光伏系统的研究与实现    孙洪亮

晶体硅太阳电池表面织构化工艺的研究    吴江宏

太阳能LED照明系统的研究与设计    周婷婷

光伏发电系统MPPT及自动跟踪控制的研究    焦凌云

a-SiC/c-Si异质结太阳能电池设计分析    林鸿生,段开敏,马雷

基于VC++的PLC与上位机的通讯    朱正礼,周以齐

监控系统中的 PLC 与上位机通信的研究    刘涤尘,姚晓光

电化学沉积生长GaAs薄膜的工艺研究    苏红兵,陈庭金,施兆顺

PLC与上位计算机串行通信的设计及研究    杨永刚;杨继东;

染料敏化稀土离子修饰二氧化钛纳米晶电极的光电化学性质    杨术明,李富友,黄春辉

基于VisualC++的上位机和PLC的通信实现    李志虎,邵惠鹤

太阳自动跟踪器的研究    孙茵茵,鲍剑斌,王凡

θ_(max)较大时CPC装置的性质研究    雷桂林

硅太阳电池材料的研究进展    王晓晶,班群,沈辉

一种数字式光伏阵列模拟系统的研究    杨鹏;刘松;沈楚焱;

基于支持向量机的局部阴影条件下光伏阵列建模    陈阿莲;冯丽娜;杜春水;张承慧;

局部阴影条件下光伏阵列仿真模型的研究    刘晓艳;祁新梅;郑寿森;陈达明;王飞;

基于综合价值的固定式光伏阵列朝向与倾角优化方法    梁双;胡学浩;张东霞;徐连峰;

基于相似日和径向基函数神经网络的光伏阵列输出功率预测    王晓兰;葛鹏江;

光伏阵列低能耗趋光性研究    宁丁;

部分阴影下光伏阵列功率输出多峰特性研究    王冰清;童亦斌;曾国宏;

光伏阵列幂函数模型及其模拟装置    宋长江;梁岚珍;

基于四参数模型的光伏阵列Matlab/Simulink仿真模型    侯金明;许鹏;

一种新型光伏阵列模拟器的设计研究    鲁志平;王东;

局部阴影条件下光伏阵列输出特性方程研究    傅望;罗时武;青志明;

基于动态电容充电的光伏阵列Ⅰ-Ⅴ测试仪    张国荣;瞿晓丽;苏建徽;刘宁;董康;

非均匀辐射条件下光伏阵列建模及运行稳定性分析    张渊明;孙彦广;张云贵;

太阳能光伏阵列的温度与红外特性分析    王培珍;

基于气象因子的神经网络模型在光伏发电预测中的应用研究    代倩;段善旭;蔡涛;陈昌松;

水利水电工程中太阳能的利用    黄智勇;

六种太阳电池光伏阵列实际发电性能比较    谢标锴;沈辉;朱薇桦;

光伏阵列故障状态的识别研究    王培珍

光伏阵列及并网逆变器关键技术研究    吴小进

任意条件下光伏阵列的输出性能预测    翟载腾

光伏阵列故障检测方法的研究    李兵峰

局部阴影下光伏阵列的建模与动态组态优化    冯丽娜

一种光伏阵列故障诊断与定位方法的研究    徐勇

基于组态优化的光伏阵列控制技术的研究    岑长岸

局部阴影条件下基于模糊控制的光伏阵列重构系统的研究    庞志超

微气候对光伏阵列性能影响的研究    杨洁

数字式光伏阵列模拟器研究    傅望

太阳能光伏阵列故障检测及仿真分析    唐佳能

基于单片机的光伏阵列检测系统    陈旻东

光伏阵列功率优化并网控制    朱文杰