光伏发电双轴自动跟踪与监控系统的研究

发布时间：2020-05-08 06:23

【摘要】：因为太阳光的间歇性和不稳定性,使得光伏发电效率一直处在较低水平,所以如何最大限度的提高光伏发电系统发电效率一直是太阳能利用领域的热点课题。本文通过以下几方面的工作,设计出一种光伏发电的双轴自动跟踪与监控系统,有效提升了光伏发电功率。首先提出了双轴自动跟踪与监控系统的总体设计方案,整个系统分为自动跟踪系统与监控系统。其中双轴自动跟踪系统以PLC为主控制器,采用双轴式光电跟踪;监控系统以组态王为平台搭建出由设备层、控制层和管理层构成的监控系统总体架构。然后根据整体设计方案对两个系统的硬件和软件依次进行了设计。在硬件设计中,跟踪部分硬件设计了机械跟踪机构、偏转电机控制电路、太阳方位检测电路、PLC控制电路等;监控系统部分的硬件设计了温度测量电路、电压/电流测量电路、光强检测电路、风速测量电路、EM231模块控制电路等。软件设计部分,在双轴自动跟踪系统中,通过程序设计将光线传感器采集到的数据处理后驱动跟踪机构进行跟踪,实现了各个硬件模块的功能;监控系统设计中,通过组态王设计了驱动程序,建立数据库定义硬件设备,设计图形组态,实现上位机与下位机之间的数据传输。最后建立了光伏发电双轴自动跟踪及监控系统实验平台,对采用固定安装方式和双轴跟踪方式的光伏电池板在相同条件下的发电量进行了实验测试,实验结果表明采双轴跟踪方式的发电量比固定安装方式提高30%以上,证明本文设计的双轴跟踪光伏发电系统能够有效提高光伏发电系统发电效率。且通过上位机界面测试表明,监控系统可准确采集光伏发电系统数据,并且通过上位机能够对双轴自动跟踪系统实现远程操控。图[34]表[5]参[50]
【图文】：

接线图,现场接线

两个信号不能同时输出，杜绝了偏转电机出现紊乱的情况。此外，由 RL3、R成了南北光线传感器控制电路原理与东西光线传感器控制电路完全相同，在再多做赘述。3.1.4 PLC 控制电路在上文的设计方案中已经对PLC的控制特点做了详细介绍，确定了采用为本系统的主控制器。在工业控制中常用的PLC有三菱FX系列和西门子S7 等，其中西门子PLC的优势在于过程控制和通讯控制，且西门子PLC的模拟块价格便宜，程序简单，在本文中有大量的模拟量信号需要处理的情况下，西门子PLC最为合适。西门子S7 系列的PLC产品可分为S7-200 系列微型PLS7-300 系列针对小规模性能要求的PLC和S7-400 系列针对高性能要求的PLC于本系统S7-200 系列微型PLC就能够满足要求，本系统采用西门子S7-200 PLC的CPU 226CN型号，，有 24 个数字量输入端口被和 16 个数字量输出端口在工作现场的I/O接线图如图 9 所示。

示意图,风速传感器,示意图,风杯

3 双轴自动跟踪与监控系统的硬件设计CHV-50P型霍尔电压传感器技术参数为：额定电压VN为 400V；测量范±600V；输出电压VM为输出 0～5V，对应原边电压 0～400V；线性度率范围 0～20kHz；工作温度-25～70℃。风速测量传感器本文采用FY-FS风速传感器。如图 16 所示，风杯选用碳纤维材料，强好；精密信号处理单元可根据用户需求输出各种信号。
【学位授予单位】：安徽理工大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2019
【分类号】：TM615

【参考文献】