基于S7-1200 PLC的太阳能自动追踪发电系统设计.pdf

简介：
本论文详细介绍了基于西门子S7-1200可编程逻辑控制器（PLC）设计的一种高效太阳能自动追踪发电系统的构建方法与技术实现，旨在提升光伏发电效率。 本段落的主题是“基于S7-1200 PLC的太阳自动跟踪光伏发电系统设计”，详细介绍了如何利用西门子S7-1200 PLC控制器来构建一个能够追踪太阳位置，从而提高发电效率的光伏发电系统。文章还指出了传统固定角度光伏系统的局限性，并提出了在多种天气条件下采用不同的控制模式。 以下是文中提到的知识点解析： 1. 太阳能发电与传统能源的关系：随着石油等化石燃料资源的枯竭以及环保意识的增强，新能源的发展变得越来越重要。太阳能作为一种清洁、可再生的能量来源，在全球范围内得到了迅速发展，并且中国已经成为光伏应用和生产的重要国家。 2. 光伏电站的设计原则：目前光伏电站通常采用南向最佳固定倾角的方式设计，这种方式虽然建设成本低但发电效率不高。如果能让光伏板像向日葵一样随太阳转动，则可以大幅提升其能量接收率并提高发电效率。 3. 太阳跟踪系统的重要性：研究太阳能电池板的追日自动跟踪对于提升光伏发电效率和推动光伏平价上网具有重要意义，通过追踪太阳轨迹可以使光伏组件始终垂直于阳光方向以最大吸收量获取太阳能。 4. 光伏发电系统的运行模式：本系统可以在晴朗天气下使用光控模式，在多云情况下采用时控模式。在阴雨天则根据不同气象条件调整追日方案设计。 5. 追踪方式的分类：主要有光电跟踪、时间控制以及两者结合的方式三种方法，其中光电跟踪实现简单且精度高但需要太阳光线传感器；而时间控制则是根据预设的时间表来调节角度，精度相对较低。将两者结合起来则可以在光亮条件下使用传感器提高追踪精确度。 6. 双轴追日系统的构成和设计：该系统通常由光伏组件、双轴支架以及控制系统三部分组成，其中光伏发电板负责转化太阳能为电能并通过逆变器转换成电网可用的交流电；而控制装置则是根据不同的算法输出合理的指令来实现高效追踪太阳的目标。 7. 光伏发电单元与逆变器：文中所述系统中使用了4块单晶硅太阳能电池板，每块功率峰值20W、开路电压18V。通过直流转交流的过程，并网或离网运行以达到电能的充分利用。 8. 控制系统的硬件和软件设计：主要关注控制系统的设计包括控制器、传感器及驱动模块的选择与安装；以及控制逻辑编程、数据采集处理等软件层面的工作，从而实现针对不同天气条件下的优化算法应用。 9. 实验结果表明双轴追日光伏发电系统比传统固定角度的发电效率高出约30%，这充分证明了该设计的有效性和经济效益。这种能够大幅提高光伏电站发电量的技术方案将成为未来发展的趋势之一。