文档介绍：光伏发电实训系统
自动寻日装置设计说明书
光伏发电实训系统
自动寻日装置设计说明书
【摘要】:太阳自动跟踪装置的利用是提高太阳能利用率的一个重要途径。研究精确的太阳跟踪装置,可使太阳能采光板的热接受率大大提高,从而可提高太阳能的利用效率,拓宽太阳能的利用领域。在太阳能发电中,电池板受光面与太阳光线的角度是决定太阳能发电效率的关键因素。为找到一种价格低廉、跟踪精度高的太阳跟踪方法,本设计说明书提出了链传动和蜗轮蜗杆传动的机械系统方案。追日传感系统主要是有4个光敏电阻,俯仰角度跟踪电路,方位角跟踪电路和驱动电路组成。简单介绍了光线传感器装置的构成以及工作原理。在控制系统中使用西门子S7-300PLC进行软件编程,并利用仿真软件进行模拟操作。
本设计说明书首先分析了两种太阳跟踪方法,即单轴跟踪和双轴跟踪。然后尝试设计一种能够自动跟踪太阳光照射角度的双轴自动跟踪系统以提高太阳能电池的光-电转化率。该系统是以链传动和蜗轮蜗杆传动机构为核心,并借助两个步进电机同时工作来实现双轴跟踪系统,使太阳能电池板始终垂直于太阳入射光线,从而提高太阳能的吸收效率。
由于时间及目前的知识限制,跟踪系统只是进行粗略的角度跟踪,有较大误差,今后如有机会再进行改进。
【关键字】:链传动;蜗轮蜗杆;追日传感系统;光线传感器装置;PLC编程
目录
摘要:………………………………………………………… 2
总体方案分析设计:………………………………………… 4
第一部分:分析设计运动结构……………………………… 7
第二部分:跟踪传感器信号采集设计………………………15
第三部分:继电器选用………………………………… 19
第四部分:PLC的选用………………………………………20
第五部分:跟确定追日程序流程…………………………… 23
第六部分:绘制电气原理图………………………………… 24
(一)电器原理图主电路单元………………………24
(二)PLC输入……………………………………… 25
(三)PLC输出……………………………………… 26
第七部分:硬件配置及I/O符号分配表…………………27
第八部分:控制方案………………………………………… 30
(一)程序编写……………………………………… 31
(二)程序说明……………………………………… 36
(三)仿真模拟……………………………………… 40
第九部分:小结……………………………………………… 42
第十部分:参考资料…………………………………………… 43
总体方案分析设计
利用所学知识为光伏发电实训系统设计一套自动寻日装置。通过三盏控制灯模拟太阳光源,控制灯的几何位置模拟太阳的运行轨迹以及太阳光的入射角度。通过太阳能电池板上的跟踪传感器提供的模拟太阳光照度信息及位置信息,控制太阳能电池板的水平和垂直运动,使太阳能电池板始终正对着模拟太阳光源,以提高太阳能电池的发电效率。
本光伏发电实训系统主要由模拟光源、太阳能电池板、跟踪传感器、传动机构、直流电动机、减速箱、PLC、低压电气等设备组成。
1. 光源模拟跟踪装置
光源模拟跟踪装置由4块太阳能电池板组件、3盏300W投射灯、追日跟踪传感器、X和Y方向运动机构、直流电动机和支架组成。
太阳能电池板组件的主要参数:
额定功率 20W 额定电压
额定电流开路电压
短路电流尺寸 430×430×28mm
太阳能电池板是太阳能发电系统中的核心部分,也是太阳能发电系统中价值最高的部分。其作用是将太阳的辐射能力转换为电能,或送往蓄电池中存储起来,或推动负载工作。
2. 光源模拟跟踪控制系统
光源模拟跟踪控制系统由母线单元、电源组件(SPV01-PO02)、西门子S7-300可编程序控制器、按钮单元(SPV01-BU03)、继电器、12V开关电源(DR-120-12)和端子排等低压电器等组成。
电源控制单元
电源控制单元实物图如图3所示,表1是电源控制单元接线定义。
图3 电源控制单元实物图
表1 电源控制单元接线定义
序号
定义
说明
1
L
交流220V输入
2
3
4
N
交流220V输入
5
6
7
DC24+
+24V输出
8
9
DC24-
-24V输出
10
逆变器:三个灯作为模拟光源,使用220V交流电,而西门子S7-300PLC需要24V直流电。所以,需要将220V交流电转换成24V直流电,因此,需要使用AC-DC逆变器。
蓄电池:在本系统中为铅酸电池,其作用是在有光照时将太阳能电池板所发出的电能储存起来,到需要的时候再释放出来。
继电器:七个中间