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基于PLC的风光互补独立发电系统研究

第3期(总第172期)

2012年6月机械工程与自动化

MECHANICAL ENGINEERING & AUTOMATIONNo.3

Jun.

()文章编号:16724132012031642-6-0-0

基于PLC的风光互补独立发电系统研究

赵艳斌,齐向东

()太原科技大学电子信息工程学院,山西 太原 030024

摘要:在研究风光互补发电系统构成机理和运行的基本模式基础上,提出了一种基于PLC控制的风光互补发电系统,通过对风力发电子系统与光伏发电子系统中功率输出的检测来控制蓄电池充放电。该系统能合理利用现有资源,长期有效运行。

关键词:风光互补发电;PLC;蓄能电池充放电中图分类号:TP273   文献标识码:B

0 引言

随着人们生活水平的提高,用电逐渐成为了人们日常生活中不可或缺的一部分。在边远山区,如内蒙古、青海和西藏等地,太阳能和风力资源相当丰富。风能具有季节性,在无风的时候,光照可能较好,但是太在时间上的互补性使得阳能又受阴天或季节的影响,

风光互补发电系统在资源分布上具有很大的匹配性,合理地利用风能和太阳能在时间上的互补性,可实现风光互补发电系统的低成本、高可靠性和高效率。针风力发电和光伏发电对蓄电池过早失效或容量损失、在季节上的缺点,本文提出了以西门子S7-200系列PLC为中心控制器的风光互补发电系统。1 风光互补发电系统构成

图1为风光互补发电系统结构框图。整个系统由风力发电子系统、太阳能发电子系统、蓄电池组、逆变控制器和PLC控制器等组成。风力发电部分使用变/桨距风力发电机,电力电子功率的输出先用ACDC

/变换器转化,然后采用DCDC变换器和可控整流桥来实现输出功率的调节和变换。整个控制系统不使用

测风速装置,发电机转速通过测量交流电压输出的频率与转速之间的对应关系得到,从而使系统结构简化、成本降低,其运行的可靠性得到进一步提高。光伏发/电部分电力电子功率输出采用DCDC变换器来实现输出功率的调节和变换。光伏发电系统与风力发电系统通过公共直流母线并联电路向负载及蓄电池供电。/DCDC变换器的应用使光伏发电系统与太阳能发电系统可以同时或独立向负载供电。2 各系统模块的合理控制

;修回日期:2收稿日期:20121501220-0-0-0-1

为了弥补单一风力发电或光伏发电在利用自然资

本文根据当地的环境、气候等条件的源等方面的缺陷,

变化,使风光互补发电系统在风力发电和太阳能发电

之间灵活转变,包含4种运行状态:①在有风有太阳的情况下,风力发电系统和太阳能发电系统同时发电;

风力发电系统单独发电;②在有风而无太阳的情况下,

太阳能发电系统独立发电;③在无风有太阳的情况下,

蓄电池进入放电模式。④而在无风无太阳的情况下,

根据环境、气侯等条件的不断变化,各工作状态不断改

变。中心控制器通过对风力发电系统和太阳能发电系统的输出功率、蓄电池端电压及用电负载的工作模式进行定时监测,并通过蓄电池的用电负载和荷电状态情况,对蓄电池的充、放电及风力发电机的发电及光伏电池阵列的发电进行合理调控。

图1 风光互补发电系统结构框图

3 功率控制策略3.1 光伏发电系统功率控制策略

根据负载和光照条件,光伏发电系统采用最大功率跟踪控制这种工作方式。最大功率跟踪控制使用扰动观察法进行控制。扰动观察法是MPPT实现常用

通过一定时间的增加或减少蓄电池端电的方法之一,

,男,山西吕梁人,在读硕士研究生,研究方向:电力电子与电力传动。作者简介:赵艳斌(1983-)

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