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摘 要

本设计主要基于太阳能电池板的发电功能和自动控制的原理实现的。太阳能电池板采集太阳光源，光源的强弱直接影响着太阳能电池板发电的效率，此设计采用投影灯模拟太阳。由水平运动步进电动机带动固定投影灯摆杆旋转模拟太阳的“东升西落”， 利用金属传感器检测固定投影灯摆杆的旋转角度；太阳能电池板跟踪太阳角度变化主要依靠俯仰运动步进电机。俯仰运动步进电动机主要根据光线传感器采集的模拟信号驱动俯仰异步电动机使得太阳能发电板调整与太阳光线的角度；其中水平与俯仰异步电动机的运动是由S7-200 PLC采集金属传感器和光线传感器调整光源与太阳能电池板形成最佳夹角；此时现场的电流表、电压表将显示太阳能发电的电压和电流，从而实现自动跟踪最大效率发电的目的。

关键词：光伏发电；步进电动机；自动跟踪；S7-200 PLC;

Design of automatic tracking system of photovoltaic power generation based on S7-200

Abstract

This design mainly realizes the principle of generating function of solar panels and automatic control based on the. Solar panels to collect solar light source, light intensity directly affects the efficiency of solar panels for electricity, this design using projection lamp was used to simulate the sunlight. By horizontal motion stepping motor driven fixed projection lamp pendulum rod to rotate to simulate the sun "Dong sheng West down, a pendulum rod rotation angle by using metal sensor to detect fixed projection lamp; solar panel tracking the change of the angle of the sun rely mainly on the pitching motion of the stepper motor. Pitching motion stepper motor mainly according to the light sensor to collect the analog signal driving pitch asynchronous motor makes the angle of solar panel adjustment and the rays of the sun; the movement of horizontal and pitching asynchronous motor is by S7-200 PLC acquisition metal sensor and light sensor regulator light source and solar panels form the best angle, at the site of the current, voltage meter will show the voltage and current of the solar power, so as to realize the automatic tracking of the maximum power generation efficiency.

Key words: photovoltaic power generation; stepping motor; automatic tracking; S7-200 PLC;

目 录

摘 要 I

Abstract II

第一章 绪论 1

1.1 光伏发电的背景 1

1.2国内外的研究现状及应用前景 1

1.3 自动跟踪系统的方案选择 2

1.3.1 基于单片机的控制 2

1.3.2 基于PLC的控制 2

1.3.3 光电追踪方式 2

1.3.4 视日运动轨迹追踪 2

1.4 本文主要研究内容 2

第二章 设计思路 4

2.1 自动跟踪系统结构设计 4

2.2 自动跟踪系统功能设计 4

2.3 设计说明 4

2.4 设计特点 5

第三章 硬件设计 6

3.1 S7-200 PLC控制模块 6

3.1.1 S7-200 PLC简介 6

3.1.1 S7-200 PLC基本结构 6

3.2 模拟光源 10

3.3 检测电路 10

3.4 步进电机驱动模块 10

3.5电装置结构 11

3.6光伏供电系统 11

3.6.1 光伏供电系统器件分布 11

3.6.2 光伏供电系统主电路原理图 12

3.6.3光伏供电系统组成 12

3.7逆变与负载系统 15

3.7.1主电路 15

3.7.2 逆变器 15

3.7.3逆变输出显示 16

3.8 光伏供电装置设备和器件清单 17

第四章 软件设计 18

4.1 PLC控制系统设计 18

4.1.1 PLC控制系统I/O分配表 18

4.1.2 PLC控制程序设计 18

第五章 组态调试 25

5.1监控系统 25

5.2上位机数据采集与控制 25

第六章 结束语 28

致 谢 29

参考文献 30

第一章 绪论

1.1 光伏发电的背景

当下的我们已经清醒知道化石资源的无限制的使用和浪费，使得自然环境污染极其严重正威胁着我们的正常生活。温室效应、自然生态环境污染是当今我们人类生存面临的问题，甚至会毁灭社会。在能源危机的紧要关头，太阳能是新能源、可再生能源，凭借着其清洁无污染、可再生的优点，被广泛的应用的世界各地。太阳能的广泛使用，对缓解能源短缺、开发新能源、保护生态缓解、解决温室效应、促进经济发展等问题具有非常重要的作用。

在当代经济发展迅速的今天，虽然我们的生活环境有了改善，但是由于不可再生资源的滥用，导致生活质量下降，更甚至会造成人类的覆灭。现在地球上已经出现了严重的自然灾害，如：海平面上升、温室效应、水土流失等。所以我们要发展就必须开发新能源、发展新能源，为我们人类的持续发展寻找方向。因此，太阳能资源将对世界的发展起到不可代替的作用。

1.2国内外的研究现状及应用前景

我国近代工业的发展中，曾经历了三次能源危机：第一次能源危机导致全国约30%的企业能源供应紧张；第二次能源危机造成全国的煤炭价格疯涨，农业用电的缺口超出历年用电量的60%；第三次能源危机导致我国常规能源价格涨高幅度达106%，并且进口大量石油、矿产等资源。面对严峻的能源危机，解决能源的方法就是实现从不可再生资源到不可再生资源的转型，即从煤炭、石油能源转型到太阳能。太阳能的充分开发和利用对缓解我国能源缺乏问题具有深远的意义。国家重视西部的发展，随着西部发展的政策的不断完善以及光伏发电政策的颁布实施，光伏发电开发和使用已经有了较大的发展和进步。西藏安多光伏发电站、新疆北塔牧场光伏发电站、西藏双湖光伏发电站是我国的著名的光伏发电站，其中新疆北塔牧场光伏发电站最为著名，能达到150千瓦。以上光伏发电站都位于我国太阳能光照丰富、地形复杂、地区所处位置偏僻的地方。随着科学技术、工业水平的不断提高，大中小水平的光伏发电厂、光伏发电站陆续发展起来，使得我们的生活越来越方便、环保化。中国将在2011年太阳能光伏发电系统的装机累计容量达到400MW ,并且持续15年长期发展中，每年的太阳能光伏发电系统的装机累计容量达到50MW。

在国外的角度看，矿产资源的滥用、环境污染的影响。各国逐渐意识到环境对于人类生存的重要性，也明白了大自然的可敬可畏的。因此，世界科技、经济、工业的发展转化为清洁、高效、持续的角度了。其中中国、日本、美国和欧盟成为光伏发电的世界上光伏发电的重要成员，带领着世界实现产业链的转型。美国、欧盟等国把光伏发电的产业发展放在非常重要的位置，并且美国颁布了很多政策，制定了太阳能光伏发电的制度。同时，欧盟宣布了“百万屋顶光伏计划”。日本也投资大量资金到了“百万屋顶光伏计划”，并且制定了7000MW的发展目标。直到现在，全球太阳能光伏发电电池板年销售量可达50MW，其转化率达20%。

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