发布时间 : 星期四 文章基于PLC的光伏控制系统 - 图文更新完毕开始阅读6fa66144fe4733687e21aac0
基于PLC的光伏控制系统
实例中采用了4输入的EM231模拟量输入模块。下面将以EM231为例，讲解在模拟量编程中需要注意的问题。图3.15为模拟量模块EM231的硬件图。图3.15为模拟量扩展模块的接线方法，对于电压信号，按正、负极直接接入X＋和X－；对于电流信号，将RX和X＋短接后接入电流输入信号的“＋”端；未连接传感器的通道要将X＋和X－短接。对于某一模块，只能将输入端同时设置为一种量程和格式，即相同的输入量程和分辨率，也就是说，不能同时测量电流量和电压量，如果电压量程不一样也不能用同一模块采集；同时为了避免共模电压，需要将M端与所有信号负端连接。
图4-2 模拟量模块
下面通过一个模拟量编程实例来解释如何获得待测物理值。本例的CPU是CPU224，仅有一个EM231CN模拟量输入模块，该模块的第一个通道连接一个倾角传感器，其输出量程为0-5V，该倾角传感器的量程为0°—90°。角度采集程序如下图。
4.3本章小结
本章对太阳能电池组件辐照追踪控制系统的中跟踪系统的软件做了一些介绍，包括PLC的程序编、写I/O口的分配。通讯。另外对扩展模块的驱动程序也做了一定的概述。
15
河南机电高等专科学校毕业论文
第5章 电气控制技术
5.1光伏跟踪系统最大功率跟踪概述
光伏发电最大功率跟踪系统由光伏组件、直流斩波电路、电压电流测量器件和控制回路组成。在电路中负载与电源内阻相等时，负载可以获取最大功率。但是光伏电池内阻受到日照强度，环境温度的影响，会随外界环境变化而变化，所以我们不能确定最佳负载大小。通过在光伏电池和负载之间增加一个直流斩波电路，调节斩波电路的占空比，就可以调整等效负载大小，控制光伏电池工作在最大功率点实现最大功率跟踪控制。
图5-1光伏发电最大功率跟踪系统框图
光伏发电最大功率跟踪系统框图如图5-1所示，光伏阵列经过直流斩波电路向负载供电，控制器周期性采样光伏阵列输出电压、电流，经过最大功率跟踪控制算法判断系统是否工作在最大功率点，并对产生的PWM信号占空比进行调整，间接调整光伏阵列的工作电压，使光伏发电系统工作在最大功率点处。
5.2 MPPT控制基本原理
在这里我们使用大家普遍使用并且比较好的 MPPT控制技术中的扰动观察法。
由于光伏器件的输出功率随外部环境变化而变化，因此光伏发电系统普遍采用MPPT电路和相应的控制方法提高对光伏器件的利用效率。假定电池的结温不变光伏器件结温不变，光伏器件的特性曲线如图5-1所示。
16
基于PLC的光伏控制系统
图5-2 MPPT工作原理示意图
图中曲线一、二分别对应不同日照情况下光伏器件的I—V特性曲线，A、B分别为不同日照情况下光伏器件的最大输出功率点，负载1、负载2为两条负载曲线。当光伏器件工作在A点时，日照突然加强，由于负载没有改变，光伏器件的工作点转移到A’点。从图中可以看出，为了使光伏器件在特性曲线I仍能输出最大功率，就要使光伏器件工作在特性曲线I上的B点，也就是说必须对光伏器件的外部电路进行控制使其负载特性变为负载曲线2实现与光伏器件的功率匹配，从而使光伏器件输出最大功率。
为了使太阳能电池阵列带任意电阻负载时，太阳能电池阵列都能工作在最大功率点，必须在负载和太阳能电池阵列之间加入一个阻抗变换器，如图5-3所示。
图5-3带阻抗变换器时的等效电路
17
河南机电高等专科学校毕业论文
设变比K=Vin／V。，阻抗变换器的效率为l，则RL’=K2RL，调节变比K便可使RL’=Req从而使太阳能电池阵列工作于最大功率点，实现最大功率输出。阻抗变换器一般使用DC-DC变换器来实现，通过调节变换器开关管的实现调节变比K，从而实现太阳能电池阵列的最大功率点跟踪。 5.2.1 扰动观察法(Perturbation and Observation—P&0)
扰动观察法，是一种基于实时控制的MPPT控制方法，它通过对电路施加扰动，改变太阳能光伏电池的工作状态，并且实时观察和计算光伏电池板输出功率的大小，将计算结果与前一时间点进行比较，以此为依据或维持或改变控制下一步扰动的方向，从而使得太阳能光伏电池板的输出最终稳定在最大功率点附近。算法可以简述如下：光伏控制器在每个控制周期用较小的步长改变光伏阵列输出，改变步长是一定的，方向可以是增加也可以是减小，控制对象可以是光伏阵列的输出电压或电流，这一过程称为“扰动”：然后通过比较扰动周期前后光伏阵列的输出功率，如果输出功率增加，那么继续按照上一周期的方向继续扰动，相反，如果输出功率减小，则改变“扰动”方向。扰动观察法的算法流程图如图5-4所示。
开始检测阵列I(n)，V(n)计算功率P（n）是P(n)-P(n-1)>0?是以一定步增加电压否P(n)-P(n-1)>0?否以一定步增加电压是以一定步增加电压以一定步增加电压P(n)-P(n-1)>0?返回图5-4 扰动观察法流程图
扰动观察法的扰动变量根据实际情况和条件的不同，可以采用输出电压、输入电压、输出电路的占空比等等。其中以输出电压作为扰动变量的MPPT算法主要是通过控制充电回路中功率开关管的导通和关断来改变太阳能光伏电池输出压
18