大规模光伏阵列微水清洁系统的研究

【摘要】：随着能源日益紧张，光伏发电已成为新能源发电的主要形式，光伏电站在国内也已大规模建设，作为光伏发电的一项重要指标，光伏发电效率决定太阳能的利用率。经过调研发现，影响光伏发电效率的因素除了本身光伏组件的材料，以及国内外从控制理论观点提出的光强跟踪技术，聚光技术以及最大功率点跟踪技术之外，光伏电站现场的因素同样会导致光伏发电效率下降。其中由于光伏场地风沙的原因导致尘土会直接覆盖光伏组件，严重影响光伏发电效率。 为提高光伏发电效率，对光伏组件定期清洗显得尤为重要。在水资源供需矛盾日益突出的今天，在多频次清洁的情况下，如果清洁用水采用大量汲取地下水的方式，必将造成大量水资源浪费。因此本文研究利用回收雨水作为清洁用水的光伏阵列微水清洁系统。 本文采用高性能、高可靠性的PLC设计控制系统。PLC不仅具有基本的逻辑运算、定时、计数等功能，还具有数据处理、通信与联网等各种强大的功能，目前逐渐取代传统的继电器控制系统，广泛的应用于各种工业控制领域。本文选择西门子小型PLC S7-200和多个输入输出模块、各种传感器、电机、限位开关等构成的外围I/0设备，组成PLC控制系统的硬件结构，设计了清洁工艺流程，完成了软件编程。通过采集两组组件（一组带清洁机构）光电流判断清洁请求，实现系统自动检测。本文给出了清洁时间的计算公式，根据光电流的数值计算出清洁时间，有效提高了系统的智能化程度。应用气象信息优化系统，采集温度、风力和雨量3个对清洁工作影响较大的气象参数用于控制，提高了系统的实用性。 同时设计上位机监控系统，实时监控系统的运行。本文选择组态软件MCGS设计人机界面，完成了主控窗口、用户窗口、运行策略等设计，用户窗口包括运行界面、控制界面、报警界面、参数设定等界面。这样整个系统能够在现场监控软件的协调下保持有机完整的统一。 【关键词】：光伏清洁 PLC 上位机 气象应用
【学位授予单位】：河北工业大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2013
【分类号】：TM615
【目录】：

• 摘要4-5
• ABSTRACT5-8
• 第1章 绪论8-11
• §1.1 我国光伏产业的发展8-9
• 1-1-1 光伏发电8
• 1-1-2 光伏发电的现状8
• 1-1-3 光伏发电的前景展望8-9
• §1.2 论文的研究意义9-10
• 1-2-1 PLC在光伏清洁中的重要意义9-10
• 1-2-2 监控系统的重要意义10
• §1.3 论文的主要内容10-11
• 第2章 光伏清洁系统总体结构11-21
• §2-1 微水清洁方式11-12
• 2-1-1 清洁方式选择11
• 2-1-2 清洁用水解决方法11
• 2-1-3 微水清洁11-12
• §2-2 清洁判断设计12-15
• 2-2-1 光伏I/V曲线12-13
• 2-2-2 清洁判断设计13-14
• 2-2-3 电流检测方法14-15
• §2-3 气象信息检测15-17
• 2-3-1 气象监测的必要性15-16
• 2-3-2 温度、风力、雨量检测16-17
• §2-4 系统整体设计17-21
• 2-4-1 系统整体结构17-18
• 2-4-2 系统清洁策略18-21
• 第3章 PLC控制设计21-38
• §3.1 可编程控制器PLC21-23
• 3-1-1 可编程控制器PLC的定义21
• 3-1-2 PLC的产生和发展21
• 3-1-3 PLC的特点、功能和应用21-23
• §3.2 西门子S7-200 PLC简介23-25
• 3-2-1 S7-2OOPLC功能概述23-24
• 3-2-2 S7-2OOPLC工作原理24
• 3-2-3 S7-2OOPLC的编程介绍24-25
• §3 .3 PLC系统设计25-36
• 3-3-1 PLC 模块选型及I/O分配25-30
• 3-3-2 PLC软件设计30-36
• §3.4 上位机与S7-20OPLC通信36
• §3.5 PLC控制系统的抗干扰设计36-38
• 3-5-1 PLC工作过程中干扰的来源37
• 3-5-2 PLC系统抗干扰设计37-38
• 第4章 系统监控设计38-48
• §4.1 组态软件的选择38
• §4.2 MCGS介绍38-40
• §4.3 基于MCGS的上位机设计40-48
• 4-3-1 主控窗口40-41
• 4-3-2 用户窗口41-45
• 4-3-3 设备窗口45-46
• 4-3-4 运行策略46-48
• 第5章 系统实验结果及分析48-49
• §5.1 系统调试48
• §5.2 实验结果48-49
• 第6章 结论49-50
• 参考文献50-52
• 致谢52-53
• 攻读学位期间所取得的相关科研成果53

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