基于PLC的光伏双轴跟踪系统设计开题报告

1. 研究目的与意义

当今世界由于化石能源的不断上升和频繁波动，再加上化石能源的大量使用导致环境污染严重，因此全球对于清洁的、廉价的、数量大以及容易获取的可再生能源的需求量越来越大。全球许多国家都在可再生新能源领域开展了切实的学术研究和探索，其中太阳能的运用就是最好的案列，尤其是光伏发电的利用。每年到达地球地表的太阳能能量相当于燃烧130万亿吨煤炭所产生的能量，这是目前人类每年所需能量的数千倍，而且其成本较低还清洁。因此我选择研究基于PLC的光伏双轴跟踪系统，这一系统可以大大提高太阳能的利用率。其中可编程控制器PLC使用相对简单，且能够很好地控制太阳能双轴跟踪系统的相应模块协调工作，这有利于获得更多的太阳能。

2. 课题关键问题和重难点

本课题主要是为了设计一个通过可编程控制器plc控制的双轴的自动追日系统。课题的关键是如何通过太阳能光电板上的传感器获取现场太阳光的相关信息，接着再把这些信息传输给微处理器，然后由微处理器产生控制信号来控制电机运动，最后使得光电板能够随着太阳的运动而调整方向，这样也就完成了一个自动追日系统。

课题的主要难点：

（1）、由于灰尘或恶劣环境会对传感器造成一点影响，导致系统的可靠性稍差，因在原来闭环跟踪系统的基础上，在添加一个通过使用日期和时间的来确定太阳的位置，并使得光电板以一定速率自动转向的开环跟踪系统。

3. 国内外研究现状（文献综述）

1887年，海因里希.赫兹发现了光电效应，后来1905年爱因斯坦提出光量子假说，成功解释了光电效应。到了1954年，美国贝尔实验室研制出实用型硅太阳电池,20世纪70年代起，光伏技术开始在民间少量应用。20世纪90年代后，光伏发电快速发展，其中1997年诞生了单轴太阳跟踪器，使得光伏发电效率大大提升，次年双轴跟踪器的问世，使得发电效率进一步提高。

由于能源危机、环境污染等多方面因素的影响下，新能源产业的发展越来越快，而由iea组织调查所得，在新能源发电产业获得的投资中，占比最大的就是光伏发电产业。而且据iea最新报告，2022-2027年间，太阳能光伏装机将新增近1500gw,增幅达到近三倍，据估计未来五年，全球可再生能源装机容量将增长2400gw，而光伏发电就几乎占了60%。

这些年国内也一直在积极地推动风电光伏大基地建设，同时还对使用新能源发电的给予补贴。由于我国西部沙漠、戈壁、荒漠发布范围极广，这些地方人迹罕至，但光照充足，非常适合建设大型、超大型并网和离网光伏电站。而且中国在太阳跟踪技术的研究方面也位于世界前列，因为更好的跟踪技术能够进一步提升发电效率，节约成本。中国也将在未来几年，位于世界新能源发展的主导地位。

4. 研究方案

基于plc的光伏双轴跟踪系统硬件框图如图1所示：

5. 工作计划

第 1 周 接受任务书，领会课题含义，按要求查找相关资料；翻译相关英文资料

第 2 周 阅读相关资料，理解有关内容；写出开题报告一份；提交开题报告

第 3 周 确定plc可编程控制器、光电传感器和电机等器件，参阅有关资料、分析元器件；