基于PLC编程水库可利用地光伏发电追踪式控制系统

基于PLC编程水库可利用地光伏发电追踪式控制系统

杨捷陈鹏陈伟

南水北调东线山东干线有限责任公司山东济南250013

摘要：由于PLC控制系统的稳定性和便捷性，成为了光伏项目实现自动化控制的首选。使用放置在不同地理方位的光敏传感器检测光伏组件与太阳光线的相对位置，并通过机械系统旋转组件角度实现太阳能辐射能利用的最大化。

关键词：PLC；相对位置；旋转；角度

0引言

山东省的南水北调建设项目除了基建和库区利用起来而其他区域相对于光伏发电未利用地占到100%。因此在库区建设光伏发电项目不仅可以满足自己用电，也可以收入一部分相当可观的资金，缓解资金压力。

由于太阳能资源存在着辐射密度分布不均、间歇性和辐射强度随着时间不断变化等特点，我们有必要针对这种情况研究出一种能够有效利用太阳能资源的设备。所以，太阳能光照追踪接收系统的研发设计是一个非常有意义的课题。

1追踪系统设计方案

1.1系统原理

当太阳能接收组件的平面与太阳能光线的夹角为90度时，太阳能的利用效率最大，设计理念就是通过追踪系统的调节使太阳能电池方阵正对太阳能光从而提高太阳能利用率。为了便于追踪系统的安装以及运行中的维修，应该尽可能对使系统的结构设计简洁，另一方面，考虑到系统的耐久性和稳定性，建议采用结实耐用和抗干扰能力强的组件，减少组件维修和更替的次数。

1.2跟踪系统的选择

按照追踪系统的驱动特性来分，现在的自动跟踪系统主要分为两大类，即单轴线自动追踪系统和双轴线太阳能自动跟踪系统。单轴系统只能实现二维方向的调节，需要人工进行操作，机动性较差并且追踪精度较低。而双轴系统可以实现水平和高度两个方向的调节，机动性能较强，并且追踪太阳能光的精度远远的优于单轴自动追踪系统。

2追踪系统的结构

2.1跟踪系统机械组成

自动追踪控制系统主要有三大部分构成，分别是系统底座，水平轴和竖直轴，太阳能光伏电池支架。而太阳能光伏电站的机械组件也可以大致分为三个主要构件：立柱，横梁以及网架部分。x轴减速机的位置就在横梁和立柱的连接处，y轴方向的减速机处在网架和横梁的连接处。此外，王家的结构设计运用了错层搭设，这种结构构造既能保证在旋转的过程中使轴心和结构的重心处于同一位置上，又能抵消掉减速机自身的偏重难题。

4.3电压采集线路

图6为电压采集线路示意图，光伏电池板的采样方式为电阻分压采样，C13是电源滤波元件，Uo=Ui2.4／49.4=0.049Ui。本课题研究中，采用两个太阳能光伏阵列进行串行连接，定额电压值为17.2V，若某一时刻输出为额定电压值34.4V，则Uo为1.88V。若某一时刻输出电压值为2V（白天转黑夜的判断电压值），则Uo为0.097V，A／D转换后的值为56。当电压采集系统的开路电压值为21.7V，输出的Uo值为1.97V。

5结论

本课题研究了一种针对太阳能光伏发电设备的辐射追踪控制系统，现在得出以下结论：

（1）课题采用以时间控制为主，以太阳光线调节为辅的综合调节方式。

（2）在太阳光照条件良好的时刻，利用太阳光线的照射角度进行追踪控制。

（3）当太阳光照不良或者遇到下雨下雪的天气状况下，系统会自动切换到时间控制的方式下进行追踪控制。

系统的追踪设计仅仅是基于太阳照射角度的单向追踪，在控制精度方面还有所欠缺需要就续完善，各个组成部件还有很多可以改进的地方，在以后的研究中可以针对这些问题进行更深层次的研发设计。

参考文献：

[1]任松林.主动式太阳跟踪及驱动系统研究与设计[J].重庆大学硕士学位论文，2008年5月.

[2]王长贵．新能源和可再生能源的现状和展望[J]．太阳能光伏产业发展论坛论文集．2003（9）：4-9．

[3]赵玉文．太阳能光伏技术的发展概况．第五届全国光伏技术学术研讨会论文集．9—18．