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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