1. 研究目的与意义
由于当今工业进程的快速发展，大部分行业已经严重的依赖各种能源，但是地球有机能源储备有限性及使用有机能源对环境带来的破坏，迫使各国展开对新型清洁能源的探索开发。其中太阳能做为一种稳定且取之不尽的新型能源，已经受到世界各国的关注，投入了大量的人力物力对太阳能进行储存及转化。尤其是将太阳能转化成电能并且加以存储的技术，已经得到了很大的发展和实际应用。19世纪中叶，法国著名科学家贝克莱在实验过程中便无意发现，光照能够使一些半导体材料产发生电位变化，产生电位差形成电压。20世纪中期，美国科学家依据贝克莱的发现，通过无数次的实验，终于发明了一种采用单晶硅做为材料的太阳能电池，这也是世界上第一块真正意义上的太阳能发电电池。随后，该技术得到了世界范围的使用，并且成为新型能源中使用最为广泛的技术之一，而且其有着广泛的开发前景及使用空间，在今后的发展中有取代矿物能源的潜力，并且相比核能、风能等其他新型能源，也是有着不可比拟的优势的。
根据相关资料的统计，到21世纪30年代时，采用太阳能技术发出的电量将占全球发电量的2%左右，最近一些年来，世界上的发达国家已经将能源战略转向新型可再生能源中，这些能源就包括太阳能。在很多国家的大力扶持及推动下，太阳能光伏产业得到了井喷式的发展，我国做为全球光伏电池产量最大的国家，使用太阳能发电也得到了强劲的发展。但是由于太阳能发电技术一次性投入较高，且科技复杂，同时由于采用电网供电的费用较低，太阳能光伏发电技术如今只停留在一些国家重点扶持的项目或者科研项目阶段，并未全面转向民用领域，然而，居民用电量占比量达到全部用电量的70%以上，如果能将太阳能光伏发电设备进行小型化、低成本化的前提下发展，采用居民自主光伏发电在节省能源的同时也会大大减轻我国的电网负担，有着非常好的市场前景。
太阳能光伏发电不单单是利用太能能电池就能够完成的，其中还涉及到很多问题，如电能的储存、馈电的处理、电能的转换和电能的并网等，甚至还有为了保证光照强度和光照时间而采用的逐日控制。由此可见太阳能光伏发电属于一个涉及到多学科的复杂控制系统。传统的太阳能光伏发电控制系统常采用单片机、分立元件或者继电回路进行控制，然而随着光伏发电对自动化程度要求的越来越高，分立元件和继电控制回路已经无法满足控制要求，相继的不在广泛的使用。单片机控制作为一种微机控制系统，采用编程形式可以实现各种复杂的控制，如今使用较多，不过由于其可靠性较差，维护维修麻烦和设计困难等，无法彻底的满足光伏发电系统的使用需求。并逐渐的由PLC所代替。在此次设计中，太阳能发电采用的控制系统核心控制器是可编程控制器（PLC）。将太阳能光伏发电实验系统与工业上使用的可编程控制器进行结合，能够在很多程度上减少太阳能发电系统的设计开发周期，并且由于PLC原本属于工业控制设备，它的安全和稳定性都非常高，在对太阳能发电系统进行控制时，也保证了它的工作稳定性，减少控制系统的故障率。由此可见，该课题的研究是有着重要的意义的。
2. 研究内容与预期目标
本课题拟对太阳能光伏发电实验系统进行设计。以实现将太阳能转换成能够用于照明、使用的电能。该设计对利用PLC的太阳能光伏发电实验的硬件系统和软件系统进行开发和测试。主要完成的工作有：
（1）分析太阳能光伏发电系统的工作特点及要求；
（2）完成控制系统的硬件设计工作；
3. 研究方法与步骤
本文以太阳能发电技术的前景为切入点，完成太阳能光伏发电实验系统的总体设计方案及原理的研究，对其控制系统实现的多种方案进行比较，确定一种基于PLC实现的光伏发电系统，并且对该系统的硬件进行设计，对主要组成单元说明分析及计算，选择合适的硬件设备，将其合理整合成光伏发电硬件控制系统。在硬件设计完成后分析光伏发电系统的控制流程，展开PLC软件的设计，将硬件以软件系统进行有机整合，并且对软件系统进行仿真和完成。
其设计的主要步骤：
（1）文献的研究：通过在图书馆查阅相关书籍，通过网络检索相关的光伏发电系统的信息等。为光伏发电系统的研究奠定了理论基础。
4. 参考文献
[1] 王兆义,陈治川,陈勇根.逻辑与可编程控制系统[M].上海大学出版社,2003.6:42-43.
[2] 王兆义.小型可编程控制器实用技术机械工业出版社[M]. 1997.8:30-31.
[3] 郭纯生.可编程控制器编程实践与提高[M].北京:电子工业出版社,2006:6-7.
5. 工作计划
（1）2022-2-26～2022-3-16（3周） 查阅相关背景及技术资料，制订具体计划，撰写开题报告。
（2）2022-3-19～2022-4-06（3周） 提出实现方案，熟悉PLC硬件资源及编程技巧。
（3）2022-4-09～2022-4-27（3周） 设计电路原理图，提出程序框图，编制控制程序。
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