光伏发电单轴跟踪系统的PLC控制与分析

目蟹置国蟹圈２０１　２年第１　１卷第４期　
光伏发电单轴跟踪系统的Ｐ　ＬＣ控制与分析　
口苏晨光　
【摘要】光伏电池接收的太阳辐射度与太阳光入射角（太阳光与光伏电池平面的夹角）有关，入射角增加，光伏电池接收辐射　
能增加，进而光伏电池最大输出功率增加。本光伏发电系统由前后２个可拆分的支架及中间ｌ根可转动的轴组成－　
每个单轴跟踪支架间由２根钢丝绳连接，每台电机可同时控制３个由钢丝绳连接的单轴跟踪支架，即一台电机拖动３　
个太阳能支架，利用ＰＬＣ控制电动机带动蓄电池板对太阳进行自动跟踪，使得电池接收辐射能增加．电机利用率增　
加，进而光伏电池最大输出功率增大，提高光伏发电系统发电量。　
【关键词】单轴；太阳能；光伏发电系统；ＰＬＣ控制　
【作者单位】苏晨光，中国二十二冶集团有限公司机电自动化分公司　

随着世界经济的发展进入２１世纪以来，各国对能源的　消耗以日俱增。众多不可再生能源的消耗殆尽和环境污染　问题的日益严重，已成为制约人类社会可持续发展的两个关　键性因素。人类开始将目光转向可再生能源的发展。太阳　能作为一种新型的绿色可再生能源，与其他新能源相比利用　最大，是最理想的可再生能源。光伏发电是利用太阳能电池　这种半导体电子器件有效地吸收太阳光辐射能，并使之转变　成电能的直接发电方式。太阳能电池单元是光电转化的最　小单位，将太阳能电池单元进行串并联并封装后可以做成太　阳能电池组件，其功率一般为几瓦到几百瓦，这种太阳能电　池组件是可以单独作为电源使用的最小单元，可以将太阳能　电池组件进行进一步的串并联，构成太阳能电池方阵，以满　足负载所需要的功率输出。中国面临着环保和能源可持续　发展的双重压力，迫切需要可再生能源替代和补充常规能　源。《中华人民共和国可再生能源》为大规模开发利用太阳　能开辟了道路。中国太阳能资源丰富，光伏发电有巨大的市　场，太阳能光伏发电必将成为支撑中国未来电网的中坚能　源，中国终将成为世界光伏大国。因此光伏发电的前景相当　乐观。　光伏发电系统的组成　光伏发电系统主要由太阳能电池方阵，蓄电池组，充放　电控制器，逆变器，交流配电柜，工业微处理器（ＰＬＣ）、接口电　路、驱动电路、抗干扰电源，角度传感器，风力测速仪等设备　组成。　控制水平倾斜单轴跟踪支架全天无阴影遮挡跟踪太阳，　可最大限度的接受太阳能。跟踪系统可向上位计算机传送　各种数据，在上位计算机可显示跟踪支架的角度、太阳高度　和各种故障报警信号等。跟踪系统与上位计算机采用４８５　通信格式，跟踪支架和控制系统需外部提供ＡＣ２２０Ｖ／３ＫＷ　的电源。　二、控制系统硬件电路　独立光伏发电系统所有控制功能的实现均由控制电路　１　０２·　完成。控制电路采用ＡＢＢ的ＰＬＣ控制，由ＰＬＣ接收角度模　
拟信号，根据当前时间和太阳光的照射角度进行控制电机的　
正反转，带动电动推杆的伸缩来控制太阳能电池板。　
编程软件ＡＣ５００简介。ＡＣ５００是一款灵活一致的扩展　
升级产品，能够适应各种不同的自动化任务：各种相关的设　
备可以根据用户的需求灵活的组合和使用，从而实现库存的　
最小化。ＣＰＵ有ＰＭ５７１、ＰＭ５８１和ＰＭ５９ｌ三个不同的等　
级。可通过以太网和ＡＲＣＮＥＴ网进行编程。工程接Ｉ＝１编程　
软件可访问外部的项目数据库，从而实现对一个或多个自动　
化项目进行管理。　

图１　
三、控制系统软件设计编程思路　
控制系统分为两种运行模式：　
（一）机旁模式。指操作箱上的转换开关在“机旁”位，这　
时，计算机室的操作工不能对设备进行控制，设备只能由现　
场的岗位工在操作箱上进行控制。机旁模式只是应用在初　
始的调试阶段和以后检修阶段，在正常生产过程中都是用集　

ＩｎｄｔＬｑｔｒｉａｉ＆Ｓｅｉｅｎｅｅ　Ｔｒｌｂｔｍｅ　
万方数据
体外预应力加固卸载ＲＣ梁抗弯性能研究　
口王庆华　
【摘要】本文对三根混凝土超静定粱进行了试验研究和数值模拟，其中一根为未加固的对比试验梁，两根为采用体外预应力　
加固的试验梁，加固梁中一根加固前未卸载，另一根进行了卸载。研究结果表明：采用体外预应力加固混凝土超静定　
粱能显著改善试验粱的受弯性能，提高试验粱的承载力，增大结构刚度并能推迟裂缝的出现，加固前对构件进行卸载　
的试验梁比不卸载的梁具有更好的加固效果和刚度，并能更好地推迟裂缝的出现以及减小裂缝的宽度。利用有限元　
程序ＡＮＳＹＳ对试验进行模拟，模拟结果与试验结果吻合较好。　
【关键词】钢筋混凝土；超静定梁；体外预应力加固；抗弯性能试验；有限元计算　
【作者简介】王庆华（１９７６￣），男，河北沧州人；衡水市建设工程质量检测中心工程师；研究方向：结构检测加固　

体外预应力是后张预应力体系的重要分支之一，体外预　
应力砼结构有很多优点，预应力筋套管布置简单，调整容易，　简化了后张法的操作程序，大大缩短了施工时间；同时由于预　应力筋布置于腹板外面，使得浇注砼方便；由于预应力筋的位　置，减少了施工过程中的摩擦损失且更换预应力筋方便易行。　纵观国内外在体外预应力混凝土结构方面的研究，可以发现　绝大多数的研究集中在简支梁方面。而对于超静定结构以及　卸载的梁的研究很少，试验资料及理论的欠缺使体外预应力　在超静定结构的加固应用中受到限制。本文通过对三根钢筋　混凝土超静定梁进行试验研究和有限元计算，对比分析了施　
加体外预应力对梁受弯性能改变的效果，其试验结论和有限　
元分析对于运用体外预应力加固超静定梁的设计应用提供了　
参考。　
试验设计　
（－－）构件总体设计。试验共设计了三根尺寸及配筋情况　
相同的超静定梁（ＤＢＬ、ＪＧＬ一１、ＪＧＬ－－２），构件模型如图１，混　

中模式。　
（二）集中模式。与机旁相对而言。这时，操作箱上的转　换开关在“集中”位．ＰＬＣ程序按照设定好的模式自动运行，　系统能够自动根据现场实际情况进行运转。程序主要分为　以下几个部分：（１）正常运行模式。即系统按照当前的时间　和太阳能人射角自动跟踪太阳照射对太阳能支架进行调节，　使其接收太阳照射的程度最大化。（２）复归模式。当系统出　现故障时，可以自动复位，在下一个运行阶段可以自动重新　运转系统，使系统能够正常工作。也应用在大雪、大风等程　序中。（３）大雪、大风模式。当风力传感器检测到风速达到　定值的时候，系统将退出正常运行模式，进入复归模式，等　到外部条件满足后在自动进入到正常模式。（４）夜返模式。　当时间进人到夜晚是，太阳能支架就会自动回归到初始状　态，等到第二天进行太阳能初始角的计算，在控制太阳能支　架运转的设定的角度。系统的程序流程图如图１所示。　四、功能、特点　该系统用经纬度位置计算太阳照射角度，采用一拖三的　方式，使三面电池板保持同步运行，保证三面太阳能电池板　与太阳保持正对位置，可以最大化的利用太阳能．使得电池　接收辐射能增加。　Ｉｎｄｕｓｔｒｉａｌ＆Ｓｃｉｅｎｃｅ　Ｔｒｉｂｕｎｅ　支架结构简单、合理，在风力较大的情况下，依然保证系　统安全稳定运行，其它部分也按户外型设计，防护等级为　
ＩＰ６５，可以长期适应野外恶劣的工作环境。　
五、技术指标　
１．提高光伏组件性能３５　。　
２．最大风速小于等于１２０Ｋｍ／ｈ。　
３．跟踪精度在士ｌＯ以内。　
六、结语　
本文介绍了光伏发电单轴跟踪系统的ＰＬＣ控制，系统通　
过ＰＬＣ自动计算太阳位置角，可以达到实时跟踪太阳的效　
果。以ＰＬＣ作为主控单元，由ＰＬＣ程序通过算法计算出太　
阳实时位置与系统位置的角度差，再由旋转电机的运行速度　
计算出运行时间。通过ＰＬＣ程序的逻辑控制关系。驱动电机　
转动。达到自动跟踪太阳位置的功能。因此使得该自动跟踪　
系统的准确性高、可靠性强，可以适应各种天气变化，提高太　
阳能的利用率。因为ＰＬＣ具有很强的可编程性，用户也可以　
根据自己的要求来修改程序，以达到最佳的控制效果。由此　
可见，ＰＬＣ开发的太阳能自动跟踪系统具有精度高、能实时　
跟踪太阳变化、利用率高等特点，能够满足客户的需求。　

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万方数据
光伏发电单轴跟踪系统的PLC控制与分析
作者：苏晨光
作者单位：中国二十二冶集团有限公司机电自动化分公司
刊名：
产业与科技论坛

英文刊名：Industrial & Science Tribune
年，卷(期)：2012(4)

引用本文格式：苏晨光 光伏发电单轴跟踪系统的PLC控制与分析[期刊论文]-产业与科技论坛 2012(4)