基于PLC的微电网控制系统设计

摘 要：本设计是一个包含了风电控制、太阳能控制、逆变输出等环节的风/光/储微电网系统，风力发电机发出的电能经过风电充电控制器对蓄电池进行充电；光伏发电系统发出的电能经过光伏充电控制器对蓄电池进行充电。电池电压由逆变器逆变成220V交流电，每套供电系统由投切开关与负载连接。该系统能实时监控光伏电池、蓄电池以及风力发电机的电压电流数据并进行状态转换，同时光伏板安装在能上下、左右旋转的工作台上可以实时跟踪太阳的轨迹，获得最大光伏发电效率，该系统可用于海岛、无人值守基站等场合，具有良好的实际推广应用价值。

?P 键 词：光伏发电，风力发电，PLC，伺服控制，人机界面

中图分类号：TP 文献标识码：A 文章编号： 1实物介绍

本装置包括光伏发电控制系统、风力发电控制系统、蓄电池输出控制系统以及人机界面等组成部分。

光伏发电控制系统由两台伺服控制电机以及光伏发电控制模块组成。两台伺服电机控制光伏板的左右、上下旋转角度，用于追踪太阳的位置。光伏发电控制模块用于确定何

时进行光伏发电操作。本环节能够完成实时的位置追踪以及最大功率追踪两种追踪模式。

风力发电控制系统由风力发电机以及风力发电充电控制模块组成。风力发电机发出电压，实现对蓄电池充电，风力发电控制模块用于确定何时进行风力发电操作。 蓄电池输出控制系统包含蓄电池输出控制模块以及逆变器、负载灯等部分，蓄电池输出控制模块负责何时进行放电输出。

人机界面包括主界面、数据采集。 2系统硬件设计 2.1 系统硬件结构设计

本系统采用三菱Q系列PLC为系统控制核心，用触摸屏GOT1000为人机界面，光伏板转动定位采用定位模块QD752N。由于需要测量光伏电池、蓄电池以及风力发电机三个单元的电压、电流参数，故设置了六组变送器，通过Q64AD模块进行模数转换后送PLC，因风力发电难以调试，我们添加了一台变频器驱动的三相电扇来模拟实际的风（调试完成可以拆除）。系统硬件组成如图2-1所示。 2.2系统电路设计

本系统电路设计包含了以下几个部分：电气主电路；PLC输入输出控制电路；伺服控制电路；模拟量输入输出电路。 （1）电气主电路 本电路包括系统启动按钮SB1、停止

按钮SB2、紧急停止按钮SB3、主断路器QF1、控制断路器QF2/QF3、接触器KM1～KM4等器件，能够完成系统的启动停止与伺服控制器和变频器的供电。电路如图2-2所示。 （2）PLC输入输出控制电路

本系统PLC的输出端口电路使用了五个，分别驱动KA1～KA5五个直流继电器，其电路如图2-3所示。具体每个继电器的控制功能参见表1-1所示。

（3）伺服控制电路 该电路包括四套伺服控制电路，由PLC控制两个QD75D2N模块驱动四个MR-J3伺服放大器控制四个伺服电机。电路如图2-4所示。

（4）模拟量输入输出电路 该电路由三个电压变送器和三个电流变送器组成，分别测量光伏板、风力发电机以及蓄电池的电压和电流，通过变送器将电压电流信号转换为标准的0～10V电压和4～20mA电流。 3 PLC控制系统参数设置

本系统涉及到的参数设置环节很多，大致包括伺服系统参数配置、模数转换参数配置、CCLINK通讯参数配置等环节

3.1 伺服系统参数配置

伺服电机定位参数设置包括光伏板左右、上下旋转伺服定位参数设置、伺服放大器MR-J3的参数配置、QD75D2N定位参数设置等，编程时候用的是WORKS2软件其自带定