基于PLC的风光互补发电控制系统的研究-初稿修改版-9.docx
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1、北京理工大学珠海学院2016届本科生毕业设计基于PLC的风光互补发电控制系统的研究随着科学技术的飞速发展,人们的日常生活也在发生着变化,但与此同时,社会的人口也在不断增加。 在生活中,社会对电力的需求与日俱增。 同时,煤炭资源的急剧减少必须给我们人类可持续发展敲响警钟,因此,利用新能源发电是解决当前发电问题的首选。风光互补发电系统可以根据用户的用电负荷情况和资源条件进行系统容量的合理配置,既能保证发电系统供电的可靠性,又能降低发电系统的成本,是一种经济合理的供电方式。 同时也符合科学发展观和可持续发展战略,可以大大减少煤炭等一次能源的使用,降低能源的枯竭速度,为寻找煤炭的替代能源提供时间。因此
2、本文基于PLC的特性设计了风光互补发电控制系统。关键词:风力发电、光伏发电、互补、控制系统、环保、PLCResearch on control system of wind-solar power generation based on Plc.With the rapid development of science and technology, Peoples daily life is also changing, but at the same time, the population of society is also increasing. In the life, the s
3、ociety to the electric power demand is increasing day by day. At the same time, the sharp reduction of coal resources must sound the alarm bell for the sustainable development of human beings, therefore, using new energy to generate electricity is the first choice to solve the current generation pro
4、blem.The wind-solar hybrid power generation system can reasonably configure the system capacity according to the users power load and resource conditions, which can not only ensure the reliability of power supply, but also reduce the cost of power generation system, is An economical and reasonable w
5、ay to supply electricity. It would also be in line with the Scientific Outlook on Development and sustainable development strategy, which would greatly reduce the use of coal and other primary energy, reduce the rate of depletion of energy, and provide time for the search for alternatives to coal. T
6、herefore, this paper based on the characteristics of PLC design of wind-solar complementary power generation control system.KEYWORDS: Wind Power Generation, PHOTOVOLTAIC POWER GENERATION, complementary, control system, environmental protection, Plc.目录基于PLC的风光互补发电控制系统的研究3Research on control system of
7、 wind-solar power generation based on Plc.41.前言51.1研究背景及意义61.2简介61.2.1风力发电系统61.2.2光伏发电系统71.2.3风光互补发电系统71.2.4 蓄电池储能系统81.2.5 PLC介绍91.3发展前景102.本设计122.1控制系统原理122.2风光互补发电主流程图143.系统的建模153.1风力机建模153.2 太阳能阵列电池建模154.系统的仿真174.1蓄电池的充电实验测试174.2 PLC系统的设计195.PLC的仿真与调试236.总结297.参考文献307.谢辞311.前言1.1研究背景及意义由于人类文明的日益发
8、展和科技文明程度的提高,我们对各种各样的能源的需求量越来越大,然而能源的数量非常有限,因此,能源问题必须给予重视。就以最常见的能源之一的煤炭为例,我国作为煤炭世界第一生产大国,同时也是煤炭世界消费大国,虽然中国的煤炭储量很大,但是目前的开采技术还不及发达国家,还不能充分利用到煤炭资源。中国科学院院士何祚庥曾在2016年提出我国煤炭资源预计仅够支持到2050年,到了2050年,我国的煤炭资源将会枯竭。因此寻找新的能代替煤炭的能源至关重要。但是寻找能源谈何容易,即便寻找到,开采也是一个大难题,一个弄不好会导致资源浪费,甚至泄露导致环境的污染。因此,为寻找新能源争取时间势在必行。不可再生能源的过量使
9、用明显增加了空气中的含硫气体以及氮蒸气及其烟气。这导致了一系列问题,例如酸雨,冰山融化和全球变暖的危害。基于大气成分发生变化的客观事实,专家们曾经警告世界,他们正在遭受严重的自然环境危害,例如全球变暖和酸雨,并呼吁限制有机化学燃烧的应用。因此,为了合理减少能源危机和由此产生的环境污染问题,这规定将常规能源的环境污染减少到自然生态环境保护中,并提出绿色能源的应用,例如太阳能或风能。为人类社会的长远发展做出贡献。而风力发电和光伏发电作为近年兴起的新能源就成为了目光的焦点。1.2简介1.2.1风力发电系统风能发电机组的原理是根据风能发电机组将风力转换为机械动能。风速带动风力发电机组的叶片旋转,然后根
10、据网络加速器,提高叶片的速比,使发电机组发电。 根据荷兰现阶段的风车技术,冷却风扇可以2m / s的速度发电。一个非常简单的风能发电机组由两部分组成,一个叶片和一个发电机组。风的机械能效在荷兰风车的叶片上,然后转换成机械动能,然后叶片旋转,然后发电机组的驱动轴与离心式叶轮的驱动轴连接,它可以驱动发电机组输出电磁能。一般而言,风力涡轮机的离心叶轮由两片或三片叶片组成。转向机构用于改变叶轮旋转表面上的方向。因为只有在风力涡轮机的叶片面对风时获得风能最大,所以此时由系统软件传输的电磁能量最大。风力发电的基础是使用风力涡轮机将自然风的动能推动涡轮,从而转化为人们马上就能使用的电能,并将其用于电力负荷。
11、小型发电机通常指装机容量小于10kW的发电系统。这种类型的发电机组通常使用自励磁或永磁体类型。由于风力发电系统软件所在的自然环境的风速大小和方向时常发生变化,并且叶轮的速度相对较低,这使得发电机组的发电效率非常不稳定。塔体的作用是将风力涡轮机固定并保持在一定的高度,从而可以捕获更多的风能。1.2.2光伏发电系统太阳能发电系统是一种结构,该结构使用太阳能板将太阳能转换为电能,在控制板的控制下为电池充电,最后通过逆变器电源和需求来平衡负载。该系统软件具有运行维护成本低,开关电源可靠等优点。关键缺点是发电系统软件的生产成本相对较高。这种类型的能量存储技术设备是根据光伏效应将集中的光转换为电磁能的组件
12、。当日光照射到板的表面时,两个电极之间存在电位差。这时,如果连接两个电极,则会产生电能。由单独的电池引起的工作电压通常为0.5V,因为其单独的可充电电池的入口和出口的工作电压和电流很小,并且不能考虑电源系统的要求。输出电流或输出电压。1.2.3风光互补发电系统不稳定性是风力和太阳能发电的关键特征,也就是说,环境变化对功率有很大影响。不仅不能准确地预测和分析其功率,而且供电系统和电力工程负载之间的不平衡也不能使电池长时间处于浅充电状态,因此,发电系统没有效率。因此,自动控制系统不仅负责根据变化的情况来调整发电系统,而且是发电系统的重要组成部分,其特性是影响发电平稳运行的关键因素。为了弥补单一风力
13、发电或太阳能发电在生态资源利用等方面的不足,根据当地自然环境,气候等标准的变化,风光互补发电系统软件灵活在风力发电站和太阳能发电站之间。包括3种工作条件; 在有风和日光的条件下,风力发电系统和太阳能发电系统同时运转; 在有风无日光的情况下,风力发电系统会单独运转在无风有日光的情况下,太阳能发电的系统会单独发电;在其中,蓄电池会根据发电量和用户的用电需求量来进行充电或者放电,充当了一个调节的角色。 随着自然环境,气候等标准的不断变化,各种工作态度也在不断变化。控制系统会根据风力发电系统和太阳能发电系统的电源工作模式,电池端电压和功耗负载以及电池功率进行定期检查。图1.1 风光互补发电系统结构示意
14、图独立运行的风光互补发电系统主要由风速柴油发电机,整流器,控制板,电池,太阳能电池阵列,输出功率逆变器电路和负载组成。原理是光伏发电控制模块利用太阳能阵列吸收太阳能并将其转换为交流电,然后根据Dc / Dc输出功率逆变电路进行大功率跟踪;风力发电控制模块将风能的机械动能,机械动能驱动发电机运动,异步发电机输出的交流电流转换为整流器处理后的交流电流,然后根据直流/直流输出功率的逆变电路进行大功率跟踪。集中光能发电控制模块和风力发电控制模块均根据控制板进行操作。它们都立即接收在直流母线上,并保持给蓄电池系统充电的作用。此外,电池还连接到直流母线。供需平衡后,当从光伏发电控制模块和风力发电控制模块输
15、出的电磁能多于负载所需时,电池将存储该电能。 当光伏发电控制模块和风力发电控制模块输出的电能不能满足负载所需的电磁能时,则根据电池将电能提供给负载。1.2.4 蓄电池储能系统独立的风力发电系统和独立的太阳能发电系统都受自然条件的影响,因为这种不利条件的存在限制了太阳能和风能的使用。但是,如果能够有效地应用它,则可以将两者的优点以多种方式结合起来,并且可以充分利用各自的特性,可以有效地解决电能的偶然性和不对称性的问题。电池在风光互补发电中的关键作用是削减峰值并填满山谷。当风速和自然光更加丰富时,可以通过系统软件无法消耗的动能以各种方式进行存储。当风速或自然光直射所显示的动能不能考虑系统软件的功耗
16、规定时,它会以其他方式将磁流体转换为电磁能,然后再次为系统提供电能。在电池充电步骤中,外部电能在能量存储技术设备内部转换为化学能,并且一小部分因产生热量而在溶液中消耗,因此在整个电池充电过程中温度不会升高。当电池被立即充满时,锂电池的电解质的浓度值最大,并且由电池存储的化学能也最大。此时,很容易产生短路故障。因此,为了防止这种常见故障的发生,有必要在使用电池时防止过度的电池充电或充放电,以利于电池的更持久,更充分的应用,并降低系统成本。1.2.5 PLC介绍对于所有科学研究而言,可编程控制器(Siemens PLC)是关键组件。西门子PLC由cpu的一部分,输入的一部分,输出的一部分及其数控编
17、程软件组成。西门子PLC的某些独特控制模块可以执行某些独特功能。内部工作计划如下图所示: 随着PLC在现代现代化中的应用不断发展,S7-200 PLC编程软件的功能更加完善。现有中文工具的应用,现在使PLC编程软件更易于阅读。 STEP-7 Micro (STEP7)是PLC的专业人士。为PLC-200设计解决方案的专用工具,其帮助文件和程序页面已经使用简体中文,并且可以为客户提供用于开发,设计,编写和监视程序过程的良好页面。 STEP-7 Micro软件的基础功能非常强大。一般来说,关键点是:在线时可以更改程序流程。由于此时PLC未连接到网络,所有程序流都将存储在电子计算机中。在线时,您可以
18、完成程序流程的提交和免费下载,并且可以编写程序流程。您也可以立即操作PLC。在编写特定程序的整个过程中,语法错误或基本数据类型是不可避免的。该软件可以检查语法错误。在选择PLC梯形图语言的整个过程中,软件会将错误的行标记为色线。如果使用句子列表进行书写,则会在不太好的区域中自动标记红叉,并在错误的特定地址上标记亮红线。PLC有具备的优点: 梯形图在西门子PLC中非常广泛地使用。这类程序非常有品牌,方法很容易,易于使用:作用很强,可以运行复杂的系统软件,类似于具有相同功能的继电器自动控制系统。语言,性价比高;体积小,重量轻,能耗低;西门子PLC可以同时操作模拟输入和开关;可以在房间内进行实际操作
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