光伏发电系统控制系统设计

编号淮安信息职业技术学院毕业论文题目光伏发电系统控制系统设计学生姓名***学号****系部电气工程系专业机电一体化班级*****指导教师【***】【讲师】顾问教师二〇一二年十月摘要I摘要进入二十一世纪，人类面临着实现经济和社会可持续大战的重大挑战，而能源问题日益严重，一方面是常规能源的缺乏，另一方面石油等能源的开发带来一系列的问题，如环境污染，温室效应等。人类需要解决能源问题，实现可持续发展，只能依靠科技进进步，大规模开发利用可再生能源和新能源。太阳能是一种有前途的新型能源，具有永久性、清洁型和灵活性三大优点。太阳能电池寿命长，只要有太阳在，太阳能电池就可以一次投资而长期使用；与火力发电、核能发电相比，太阳能电池不会引起环境污染问题；光伏发电系统可以大中小并举，大到百万千瓦的中型电站，小到只供一户用的太阳能电池组，而且还缓解了目前能源危机与环境危机，只是其它电源无法比拟。关键词：太阳能供电系统PLC蓄电池逆变目录1目录编号....................................................................................................................................................I摘要................................................................................................................................................I目录............................................................................................................................................1第一章绪论..................................................................................................................................11.1光伏发电控制系统简介........................................11.2问题的提出..................................................11.3本课题设计的主要目的和意义..................................21.4本课题设计的主要内容........................................2第二章可编程控制器（PLC）基础知识.....................................................................................42.1可编程控制器（PLC）.........................................42.2PLC的定义..................................................42.3PLC的特点..................................................52.4PLC的简介及模块............................................5第三章系统硬件设计....................................................................................................................83.1光伏供电装置................................................83.2光伏供电系统................................................93.3基于PLC的硬件电路设计.....................................143.4基于PLC的硬件电路设计.....................................17第四章系统软件设计..................................................................................................................184.1主程序设计.................................................184.2子程序设计.................................................194.3监控界面的设计.............................................20第五章系统调试............................................................................................................................245.1调试主要内容...............................................245.2调试结果...................................................24第六章总结与展望........................................................................................................................256.1总结.......................................................256.2展望.......................................................25淮安信息职业技术学院毕业设计论文2致谢..............................................................................................................................................26参考文献..........................................................................................................................................27附录：光伏发电控制系统程序......................................................................................................28第一章绪论1第一章绪论1.1光伏发电控制系统简介光伏发电是当前利用新能源的主要方式之一，光伏并网发电是光伏发电的发展趋势。光伏并网发电的主要问题是提高系统中太阳能电池阵列的工作效率和整个系统的工作稳定性，实现并网发电系统输出的交流正弦电流与电网电压同频同相。最大功率点跟踪是太阳能光伏发电系统中的重要技术，它能充分提高光伏阵列的整体效率。在确定的外部条件下，随着负载的变化，太阳能电池的输出功率也会变化，但始终存在一个最大功率点。当工作环境变化时，特别是日光照度和结温变化时，太阳能电池的输出特性也随之变化，且太阳能电池输出特性的变化非常复杂。目前太阳能光伏发电系统转换效率较低且价格昂贵，因此，使用最大功率点跟踪技术提高太阳能电池的利用效率，充分利用太阳能电池的转换能量，应是光伏系统研究的一个重要方向。随着人类社会的发展，能源的消耗量正在不断增加，世界上的化石能源总有一天将达到极限。同时，由于大量燃烧矿物能源，全球的生态环境日益恶化，对人类的生存和发展构成了很大的威胁。在这样的背景下，太阳能作为一种巨量的可再生能源，引起了人们的重视，各国政府正在逐步推动太阳能光伏发电产业的发展。而在我国，光伏系统的应用还刚刚起步，市场状况尚不明朗。针对这方面的空白，本文着重于今后发展前景广阔的光伏并网系统，通过对国内外市场和技术的调研，分析了目前光伏市场发展的瓶颈并预测了未来光伏发电的发展前景。相信作为当今发展最迅速的高新技术之一，太阳能光伏发电技术，特别是光伏并网发电技术将为今后的电力工业以及能源结构带来新的变化。1.2问题的提出光伏发电市场开发的主要问题是太阳能电池太贵，也就是说太阳能电池的生产陈本偏高。在光伏发电系统中，太阳能电池的价格要占到整个系统价格的60%～70%，如果选用价格较贵的全密封免维护蓄电池的话，太阳能电池的价格仍要占到整个系统价格的50%。可见太阳能电池售价的高低是影响光伏发电系统价格的关键。淮安信息职业技术学院毕业设计论文2光伏发电的平衡系统（包括：蓄电池、逆变器、控制器等）。撇开蓄电池不谈，中国在专用控制器、逆变器及专用直流灯具等方面的配套能力一直很差，主要表现如下几个方面：1、尚未形成规模生产；2、缺乏统一的质量标准，没有权威的质量检测中心；3、成本高，质量差；4、产品开发跟不上市场需求。中国在光伏发电系统部件水平以及光伏平衡系统的效率和成本方面与国外有着较大差距，应予以充分重视，并迎头赶上。1.3本课题设计的主要目的和意义1.3.1设计目的人们对安全，清洁，高效能源的需求日益增加。且能源问题日益成为制约国际社会经济发展的瓶颈。为此，越来越多的国家开始实行“阳光计划”，开发太阳能资源，为了能够进一步充分利用太阳能效率，光伏材料的研究开发就迫在眉睫。1.3.2研究意义利用太阳能光伏发电是能源利用不可逆的潮流。当前世界光伏技术及应用材料的飞速发展光电材料成本不断下降，光电转换效率升高，太阳能光伏发电建会越来越来显现出优越性。1、太阳能作为一种新型的绿色可再生能源与其他新能源相比是最理想的可再生能源。2、储量丰富且分布广泛。3、清洁性和经济性。1.4本课题设计的主要内容本文根据KNT-WP01型风光互补发电实训系统，针对光伏这一工艺过程较全面地阐述了其控制系统的具体实现过程。具体内容如下：1、明确光伏发电工艺过程和控制要求2、光伏控制系统的设计1）硬件设计（1）系统配置与选型，确定总体设计方案第一章绪论3（2）选择由光伏电源控制单元、光伏输出显示单元、触摸屏、光伏供电控制单元、DSP控制单元、接口单元、西门子S7-200PLC、继电器组、接线排、蓄电池组、可调电阻、断路器、12V开关电源、网孔架等组成2）软件设计（1）确定软件设计流程（2）程序设计3、采用触摸屏技术实现实时监控功能。淮安信息职业技术学院毕业论文4第二章可编程控制器（PLC）基础知识2.1可编程控制器（PLC）20世纪60年代，当时的工业控制主要是以继电器——接触器组成的控制系统。而其系统存在着设备体积大，调试维护工作量大，通用、灵活性差，可靠性低，功能简单，不具体现现代工业控制所需要的数据通信、网络控制等功能。1968年，美国通用汽车制造公司（GM）为了适应汽车型号的不断翻新，试图寻找一种新型的工业控制器，以解决继电器——接触器控制系统普遍存在的问题。因而设想吧计算机的完备功能、灵活及通用等优点和继电器控制系统的简单易懂、操作方便、价格便宜等优点结合起来，制成一种适合于工业环境的通用控制装置，并把计算机的编程方