光伏發(fā)電實習(xí)實訓(xùn)系統(tǒng)（追日系統(tǒng)）

一、 設(shè)備組成

光伏發(fā)電原理實訓(xùn)裝置主要由光伏裝置、逐日系統(tǒng)裝置、控制裝置（含控制器、逆變器）、儀表與負(fù)載單元、監(jiān)控系統(tǒng)組成，如圖1所示。光伏發(fā)電實訓(xùn)系統(tǒng)采用模塊式結(jié)構(gòu)，各裝置和系統(tǒng)具有獨立的功能，可以組合成光伏發(fā)電實訓(xùn)系統(tǒng)。使用鋁合金框架。

           參考圖一                            

 參考圖二

圖1 光伏發(fā)電原理實訓(xùn)裝置（圖片僅供參考）

二、技術(shù)參數(shù)：

實訓(xùn)臺工作電源：AC380V±10% 50Hz

工作環(huán)境：環(huán)境溫度范圍為-20℃～+45℃ 相對濕度＜85%

外形尺寸：1、實訓(xùn)臺：1280mm×600mm×1680mm

          2、逐日系統(tǒng)：900*1400*1640mm

三、各單元介紹

1、 光伏跟蹤裝置

（1）、光伏跟蹤裝置的組成

光伏跟蹤裝置系統(tǒng)含PLC控制單元、觸摸屏、控制系統(tǒng)。光伏供電裝置主要由光伏電池組件、光線傳感器、投射燈底座支架等設(shè)備與器件組成。

    4塊光伏電池組件并聯(lián)組成光伏電池方陣，模擬光源：采用 1盞300W的投射燈安裝在支架上，采用渦輪蝸桿結(jié)構(gòu)（0-60CM可調(diào)）、電壓220V、最大功率300W。

（2）、光伏發(fā)電裝置

光伏發(fā)電裝置主要由4塊10W的太陽能光伏板組成，可進行并聯(lián)連接或者串聯(lián)連接。其主要參數(shù)如下

光伏電池組件的主要參數(shù)為：

額定功率  4*10W

開路電壓：21.87 V（并聯(lián)），4*18.00V（串聯(lián)）

短路電流：4*0.31A（并聯(lián)），0.28A（串聯(lián)）

工作環(huán)境溫度45℃±2℃。

 （3）光線傳感器、光線傳感器控制盒

    逐日系統(tǒng)光源檢測部分采用數(shù)字化光源檢測技術(shù)。采用高檔CPU、光敏傳感器和硅光電池集合設(shè)計。本控制盒是專用于交流24V云臺的太陽跟蹤控制，其采用24V交流輸入，可輸出四個方位的控制電壓給云臺，一般云臺的方位控制是一根公正，左右上下各四個，本控制盒就是依些配置。

    控制盒中，方位檢測與繼電器控制一體集成在電路板內(nèi)。小巧，美觀，質(zhì)量可靠。

跟蹤精度可達1度，同時鎖定性能良好。技術(shù)成熟，屬不斷改進而形成的最終控制方案。

2、 實驗實訓(xùn)臺

實驗實訓(xùn)臺采用鋁合金設(shè)計，桌面為防火、防水、耐磨高密度板,結(jié)構(gòu)堅固，造形美觀大方；設(shè)有吊柜，用于放置工具、存放掛箱及資料等。桌面用于安裝電源控制屏并提供一個寬敞舒適的工作臺面。

（1）電源控制屏

電源控制屏提供單相220V交流電源和380V交流電源、1路0-30V直流穩(wěn)壓電源（1A）、鉛酸蓄電池（蓄電池組選用2節(jié)閥控密封式鉛酸蓄電池，主要參數(shù)：容量   12V、7Ah）、900Ω×2/0.41A的雙層瓷盤可調(diào)電阻。光源控制模塊（控制光源）。電源系統(tǒng)監(jiān)測系統(tǒng)：至少配置4通道模擬量輸入（0-3V）；4通道數(shù)字量輸入（光耦隔離）；3通道繼電器輸出（220V,1A）；2路DA輸出（0-3V）；帶標(biāo)準(zhǔn)以太網(wǎng)接口（有LED指示其工作狀態(tài)）；有RS485接口、CAN接口（專用隔離模塊）；4位數(shù)碼管顯示；帶ARM的仿真與下載口；USB2.0接口（RS232接口）；接基于串口協(xié)議的無線模塊，模塊可更換（帶天線,工業(yè)級）；位機PC以太網(wǎng)監(jiān)控程序，可遠(yuǎn)程直接采集操作本模塊的硬件資源；提供多種傳感器模塊供用戶選配，可遠(yuǎn)程控制系統(tǒng)的電源。

（2）網(wǎng)孔板及安裝模塊

提供網(wǎng)孔板、直流儀表（電壓表、電流表、具有通信接口）、交流儀表（電壓表、電流表、功率表三合一、具有通信接口）、直流負(fù)載（警示燈、節(jié)能燈）、交流負(fù)載（白熾燈、風(fēng)機）、觸摸屏、離網(wǎng)逆變器、并網(wǎng)逆變器、風(fēng)光互補控制器。

(3)儀表：

    1.直流電壓表

具有通信接口、具有手動自動量程、工業(yè)級柜裝48mm*96mm、精度：0.5級，1000V檔位顯示格式：999.99（帶2個小數(shù)點），顯示單位：V；100V檔位顯示：99.999（帶3個小數(shù)點），顯示單位：V；10V檔位顯示：9.9999（帶4個小數(shù)點），顯示單位：V；采用透明面板設(shè)計。正反駁接誤差不大于5個字。

2.直流電流表

具有通信接口、具有手動自動量程、工業(yè)級柜裝48mm*96mm、精度：0.5級，5A檔位：4999.9（帶1個小數(shù)點），顯示單位：mA；1000mA檔位：999.99(帶2個小數(shù)點)，顯示單位：mA；100mA檔位：99.999(帶3個小數(shù)點)，顯示單位：mA。采用透明面板設(shè)計，全量程內(nèi)阻0.1毫歐。

（4）交流儀表參數(shù)

功率及功率因數(shù)表

由24位專用DSP、16位高精度AD轉(zhuǎn)換器和高速MPU單元設(shè)計而成，通過鍵控、數(shù)顯窗口實現(xiàn)人機對話功能控制模式。軟件上采用RTOS設(shè)計思路，同時配有PC監(jiān)控軟件來加強分析能力。能測量電路的功率、功率因數(shù)。功率測量精度為1.0級，功率因數(shù)測量范圍0.3-1.0，電壓電流量程為450V和5A，能自動判別負(fù)載性質(zhì)（感性顯示“L”，容性顯示“C”，純電阻不顯示），并可存儲測量數(shù)據(jù)，供隨時查閱。

（5）可編程控制系統(tǒng)

采用兼容西門子可編程控制器CPU224，配下載線與開發(fā)環(huán)境。

（6）創(chuàng)新并離網(wǎng)逆變器（工業(yè)級，液晶顯示，提供開發(fā)部分源代碼）

工業(yè)級1KW并離網(wǎng)逆變器模塊，具有新能源并離網(wǎng)逆變器系統(tǒng)實驗實訓(xùn)裝置專利證書。原件備查。具有低壓報警，低壓關(guān)斷，過壓關(guān)斷，過載關(guān)斷，過熱保護等多種功能。采用雙CPU控制，可選擇DSP或者STM32。采用OLED液晶顯示（尺寸45*25），開放部分核心源代碼供老師研究、深入了解并網(wǎng)原理等。

(7)離網(wǎng)逆變器

(8)觸摸屏

采用昆侖通態(tài)7寸彩色觸摸屏TPC7062KX，帶通信線與開發(fā)環(huán)境。

（9）控制器

采用專業(yè)MCU微處理器控制，真正實現(xiàn)充電、放電的智能化控制；采用低損耗、長壽命的MOSFET作為控制器的主要開關(guān)器件；光伏充電（PWM）技術(shù)，充電效率更高；運行狀態(tài)、故障指示燈指示；多種控制模式：光控開光控關(guān)模式/光控開時控關(guān)模式/無光控時控的自動模式；輸出吸收回路，可帶感性負(fù)載；記憶功能，控制器失電重新上電后，自動按失電前的模式工作；完善的保護功能；蓄電池防反接；自動剎車功能；數(shù)字顯示等功能；具體參數(shù)如下：

（10）負(fù)載系統(tǒng)的組成

設(shè)備配置有直流負(fù)載（紅色警示燈：供電DC24V尺寸直徑72mm*高44mm、LED節(jié)能燈：AC/DC24V，額定功率：2W，色溫：6500K正白）和交流220V負(fù)載（白熾燈、風(fēng)機）

3、監(jiān)控系統(tǒng)

1)監(jiān)控系統(tǒng)組成

監(jiān)控系統(tǒng)主要由觸摸屏、接線排、電源插座、通信線、微軟操作系統(tǒng)軟件、組態(tài)軟件組成。

2)監(jiān)控系統(tǒng)功能

    通信

觸摸屏、PLC之間進行通信，監(jiān)控自動跟蹤過程與PLC、儀表等之間進行通信。

4、實驗管理系統(tǒng)

實現(xiàn)實驗的現(xiàn)代化、網(wǎng)絡(luò)化、遠(yuǎn)程化和真正意義上的開放,學(xué)生在實驗過程中，利用LabVIEW所開發(fā)的虛擬儀器，將實驗數(shù)據(jù)及波形實時地寫入本地機器的文件中。實驗完成時學(xué)生按照實驗要求填寫實驗數(shù)據(jù)，上傳實驗波形等，提交實驗報告方便了實驗教師管理實驗、批閱實驗報告。提供軟件著作權(quán)證書，原件備查。

四、設(shè)備整體情況

1）采用發(fā)光（光譜）接近太陽光的燈來模擬太陽光。使得實訓(xùn)項目隨時都可以進行。從而不需要受天氣變化的限制。

2）強調(diào)工程實用性，采用電池板（40W）、智能控制器、蓄電池、要求均與現(xiàn)場應(yīng)用中一樣，使學(xué)生深刻理解太陽能光伏發(fā)電的現(xiàn)場應(yīng)用。

3）各個部分是完全獨立的，學(xué)生在實訓(xùn)過程中可根據(jù)自己對太陽能光伏發(fā)電應(yīng)用的理解自己動手連接。

4）采用標(biāo)準(zhǔn)工業(yè)用電池板，可置于戶內(nèi)和戶外，角度可以調(diào)節(jié)。

5）提供多種模擬應(yīng)用實訓(xùn)：太陽能路燈、太陽能警示燈和逆變器等。

6）整體尺寸：1280mm*600mm*1680mm，網(wǎng)孔板不小于1200mm*600mm

7)帶吊柜用于防置實訓(xùn)器材。

8)提供實驗指導(dǎo)及說明書，采用Labview設(shè)計，提供實驗管理軟件。

五、實驗實訓(xùn)項目

1.太陽能電池發(fā)電原理實驗

2.光伏電池的I-U特性測試實驗

3.環(huán)境對光伏轉(zhuǎn)換影響實驗

4.太陽能電池組件和蓄電池的選擇

5.太陽能電池自動追光系統(tǒng)實驗

6.控制器工作原理實驗

7.控制器充放電保護實驗

8.太陽能路燈實驗

9.太陽能警示燈實驗

10.離網(wǎng)逆變器逆變實驗

11.并網(wǎng)逆變器逆變實驗

六、設(shè)備配置