光伏發(fā)電實訓(xùn)系統(tǒng)

光伏發(fā)電實訓(xùn)系統(tǒng)主要由光伏供電裝置、光伏供電系統(tǒng)、逆變與負(fù)載系統(tǒng)、監(jiān)控系統(tǒng)四個部分組成。

設(shè)備尺寸：光伏供電裝置不小于1610×1010×1550mm

實訓(xùn)柜不小于800×2000×3200mm

為避免功能無法滿足需求的情況，需提供交貨設(shè)備的清晰視頻，可驗證相關(guān)技術(shù)要求及實驗功能要求。

1、光伏供電裝置

（1）、光伏供電裝置的組成：光伏供電裝置主要由光伏電池組件、投射燈、光線傳感器、光線傳感器控制盒、水平方向和俯仰方向運動機構(gòu)、擺桿、擺桿減速箱、擺桿支架、單相交流電動機、電容器、直流電動機、接近開關(guān)、微動開關(guān)、底座支架等設(shè)備與器件組成。

光伏供電裝置

2、光伏供電系統(tǒng)

（1）、光伏供電系統(tǒng)的組成，光伏供電系統(tǒng)主要由光伏電源控制單元、光伏輸出顯示單元、觸摸屏、光伏供電控制單元、充、放電控制單元、信號處理單元、西門子S7-200PLC、繼電器組、接線排、蓄電池組、可調(diào)電阻、斷路器、12V開關(guān)電源、網(wǎng)孔架等組成。

（2）、控制方式，光伏電源控制單元主要由斷路器、+24V開關(guān)電源、AC220V電源插座、指示燈、接線端子DT1和DT2等組成。

光伏輸出顯示單元主要由直流電流表、直流電壓表、接線端子DT3和DT4等組成。

光伏供電控制單元主要由選擇開關(guān)、急停按鈕、帶燈按鈕、接線端子DT5、DT6和DT7等組成。

控制器調(diào)節(jié)主板可以開放二次開發(fā)接口，便于學(xué)生進(jìn)行探究性實驗，投標(biāo)時提供控制器主板，并配合實驗視頻進(jìn)行演示，演示內(nèi)容至少包括手動充電、手動放電、自動運行等相關(guān)功能。

蓄電池控制回路需采用通用采樣控制單元，對蓄電池進(jìn)行實時采樣、監(jiān)測，防止蓄電池過充、過放等現(xiàn)象，現(xiàn)場視頻演示相關(guān)功能。

驅(qū)動采用PLC控制，具備獨立的追光控制電路板，用戶可進(jìn)行編程，現(xiàn)場提供該電路板在整體設(shè)備中的圖片。

（3）、充、放電控制單元和信號處理單元，蓄電池的充電過程及充電保護(hù)由充電控制單元、信號處理單元及程序完成，蓄電池的放電保護(hù)由放電控制單元、信號處理單元完成，當(dāng)蓄電池放電電壓低于規(guī)定值，放電控制單元輸出信號驅(qū)動繼電器工作，繼電器常閉觸點斷開，切斷蓄電池的放電回路。

（4）、蓄電池組，蓄電池組選用2節(jié)閥控密封式鉛酸蓄電池

3、逆變與負(fù)載系統(tǒng)

（1）、逆變與負(fù)載系統(tǒng)的組成，逆變與負(fù)載系統(tǒng)主要由逆變電源控制單元、逆變輸出顯示單元、逆變控制單元、直流升壓單元、全橋逆變單元、逆變器參數(shù)檢測模塊、變頻器、三相交流電機、發(fā)光管舞臺燈光模塊、警示燈、接線排、斷路器、網(wǎng)孔架等組成。

①逆變電源控制單元，逆變電源控制單元主要由斷路器、+24V開關(guān)電源、AC220V電源插座、指示燈、接線端子DT14和DT15等組成。

②逆變輸出顯示單元，逆變輸出顯示單元主要由交流電流表、交流電壓表、接線端子DT16和DT17等組成。

（2）、離網(wǎng)逆變系統(tǒng)，離網(wǎng)逆變器是將低壓直流電源變換成高壓交流電源的裝置，逆變器的種類很多, 各自的具體工作原理、工作過程不盡相同。本實訓(xùn)裝置使用的逆變裝置由DC-DC升壓單元、逆變控制單元、全橋逆變單元組成，逆變的工作過程是將蓄電池的12V直流電通過DC-DC和DC-AC變換，轉(zhuǎn)變成正弦波220/50Hz(可調(diào))的工頻交流電。升壓部分由SG3525驅(qū)動兩個升壓MOS管，SG3525脈寬調(diào)試控制器，具有可調(diào)整的死區(qū)時間控制功能，還具有可編程式軟啟動，脈沖控制鎖保護(hù)等功能。全橋逆變部分采用具有DSP性能的嵌入式微處理器TMS320F2812實現(xiàn)SPWM的調(diào)制，同時能夠與上位機的遠(yuǎn)程通訊，實現(xiàn)數(shù)據(jù)的上載與下載等功能。

（3）、配備全套低壓逆變原理實驗相關(guān)配置，便于學(xué)生進(jìn)行低壓逆變原理實驗，投標(biāo)時提供該實驗?zāi)K，并配合實驗視頻進(jìn)行現(xiàn)場演示。

（4）、具備多種輸出波形選擇實驗相關(guān)配置，便于學(xué)生進(jìn)行多種波形輸出原理實驗，投標(biāo)時提供該實驗?zāi)K，并配合實驗視頻進(jìn)行現(xiàn)場演示。

（5）、高壓逆變頻率可調(diào)，調(diào)節(jié)范圍0-100Hz，投標(biāo)時提供該實驗?zāi)K，并配合實驗視頻進(jìn)行現(xiàn)場演示。

(6)、提供全部逆變原理算法，便于學(xué)生進(jìn)行探究性實驗，投標(biāo)時提供證明文件。

（7）、具備調(diào)頻、調(diào)壓單元及操控面板，具備工頻諧振補償單元，現(xiàn)場提供符合要求的實物演示。

（3）、并網(wǎng)逆變系統(tǒng)，并網(wǎng)逆變控制系統(tǒng)將直流24V先進(jìn)行Boost升壓然后再逆變成交流36V、50Hz（安全電壓），最后通過升壓變壓器升至交流220V、50Hz與單相市電相連實現(xiàn)可以網(wǎng)發(fā)電功能。

1.輸入電壓單相220V±10%  50Hz

2.工作環(huán)境：環(huán)境溫度范圍為-5℃～＋40℃，相對濕度＜85%（25℃），海拔＜4000m

3.裝置容量：＜0.5kVA

4.逆變器額定輸出電壓：額定功率：≧200VA；輸出功率因數(shù)：≥0.98（感性負(fù)載、容性負(fù)載）；逆變效率：≥80%，電壓畸變率：≤4%；電流畸變率：≤5%

5.系統(tǒng)配置：核心模塊、接口模塊、液晶顯示模塊、鍵盤接口模塊、驅(qū)動電路模塊、Boost電路模塊、母線電壓采樣模塊、電網(wǎng)電壓采樣模塊、電流采樣模塊、過溫告警模塊、通信接口模塊、開關(guān)電源、直流電機、方形指示燈、直流電壓表、直流電流表、多功能諧波表、隔離變壓器等組成。

①核心模塊，處理器：TMS320F2812，最大運算速度≧150MIPS，核心電壓1.9V，I/O口電壓3.3V，F(xiàn)lash編程電壓3.3V。

片內(nèi)128K字X 16位的Flash存儲器；18K×16位的單口隨機存儲器（SARAM）；4K×16位的Boot ROM；可擴展1MB存儲器的外部存儲器接口。

CPLD：XILINX，XC95144XL，系統(tǒng)頻率178MHz；不少于3200個可用邏輯門，不少于144個宏單元，傳輸延遲≦5ns；

存儲器：擴展了不少于64K X 16位的SRAM空間。

電源管理：5V轉(zhuǎn)3.3V、3.3V轉(zhuǎn)1.9V的電源轉(zhuǎn)換單元，電源5V，3.3V LED指示。

②接口模塊，信號調(diào)理單元：采用高精度運放TL072作信號變換，TL072具有高線性度、高穩(wěn)定度、頻帶寬，輸出電壓限制為3.3V。

PWM驅(qū)動輸出單元：采用74LS641，3.3V轉(zhuǎn)5V，5V供電雙向8位，3態(tài)輸出。OE和DIR為低電平時為B to A bus；OE為低電平，DIR為3.3V時為A to B bus。

通信接口單元：232串行通信：3.3V供電，接口采用通用的9孔接口。

③液晶顯示模塊，由≥240*128的液晶顯示屏組成。

④鍵盤接口模塊，由4*4的矩陣式鍵盤組成，用于控制逆變器啟停及設(shè)置影響并網(wǎng)電流質(zhì)量的參數(shù)。

⑤驅(qū)動電路模塊，采用IPM模塊6MBP30RH060，額定電流20A，耐壓值為600V，直流母線耐壓值450V，浪涌值為500V，最大開關(guān)頻率為20KHz。其中驅(qū)動電路采用高速光耦4504進(jìn)行電氣隔離，采用四路獨立電源對上下橋臂單獨供電，實現(xiàn)對橋式電路的控制。

⑥Boost電路模塊，Boost電路模塊主要將直流電源輸出的24V直流電壓變換成能滿足并網(wǎng)要求的直流母線電壓。

⑦電壓、電流采樣模塊，用電壓、電流傳感器采集電網(wǎng)電壓、直流電壓及電網(wǎng)電流信號并送到信號調(diào)理電路做算法以及保護(hù)用。

⑧負(fù)載模塊，24V直流電機：額定電壓：DC 24V，額定轉(zhuǎn)速：690rpm/min。

方形指示燈：AC/DC 36V，尺寸≤80*≤80*≤90

⑨儀表模塊，1)電量監(jiān)測儀：監(jiān)測并網(wǎng)電流、電壓、頻率、功率、功率因數(shù)、電壓及電流THD值、電壓及電流的諧波波形等。

技術(shù)指標(biāo):諧波表應(yīng)具有全面的交流電量測量、復(fù)費率電能計算、諧波分析、遙信輸入、遙控輸出、以及網(wǎng)絡(luò)通信等功能；同時還具有電網(wǎng)波形實時跟蹤顯示和SOE事件記錄功能，主要用于對電網(wǎng)供電質(zhì)量的綜合監(jiān)控診斷及電能管理。

性能指標(biāo)，輸入網(wǎng)絡(luò)：單相2線。輸入頻率：45HZ～65HZ。輸入電壓：額定值A(chǔ)C100V；過負(fù)荷1.2額定值(連續(xù))，2倍額定值1秒；功耗小于0.2VA。輸入電流：額定值A(chǔ)C5A；過負(fù)荷1.2額定值(連續(xù))，10倍額定值1秒；功耗小于0.2VA。輸出電能：集電極開路的光耦脈沖。

通信：RS485接口、Modbus-RTU協(xié)議。

開關(guān)量輸入：干接點輸入，內(nèi)置電源。

開關(guān)量輸出：輸出方式:繼電器常開觸點輸出；觸點容量：AC：250V  3A，DC：30V  3A。

測量精度：頻率0.05HZ、無功電度1級、其他0.5級。

電源：AC/DC 85～270V；功耗小于6VA。

安全性：工頻耐壓：電源、電壓電流輸入回路之間，各輸入端子(并聯(lián))和外殼之間AC 2KV/1min；電源與開關(guān)量輸入回路、通信回路、變送輸出回路，各輸入端子與各輸出端子之間AC 1.5KV/1min。絕緣：輸入、輸出端對機殼大于100MΩ。

2)直流電壓表，直流電流表：

技術(shù)指標(biāo)，采用模塊化設(shè)計，能選擇單顯示、顯示加其他功能，采用最新PIC芯片，抗干擾能力強，支持RS485通信

⑩變壓器模塊，一次側(cè)220V，二次側(cè)36V，頻率50Hz。作用：保證人身安全，阻止直流分量進(jìn)入電網(wǎng)，升壓與電網(wǎng)連接。

4、監(jiān)控系統(tǒng)

（1）、監(jiān)控系統(tǒng)組成，監(jiān)控系統(tǒng)主要由一體機、鍵盤、鼠標(biāo)、接線排、電源插座、通信線、微軟操作系統(tǒng)軟件、力控組態(tài)軟件組成。

（2）、監(jiān)控系統(tǒng)功能① 通信，監(jiān)控系統(tǒng)與充電控制器、逆變控制器、PLC、儀表進(jìn)行通信。

② 界面a、監(jiān)控系統(tǒng)具有主界面，光伏供電系統(tǒng)界面，逆變與負(fù)載系統(tǒng)界面，光伏能量轉(zhuǎn)換界面，報表參數(shù)界面，趨勢曲線界面，分別顯示各自的運行狀態(tài)參數(shù)。b、光伏供電系統(tǒng)界面設(shè)置相應(yīng)的按鈕，實現(xiàn)光伏電池方陣自動跟蹤。c、 具有光伏發(fā)電采集報表，記錄光伏輸出電壓、電流；逆變與負(fù)載系統(tǒng)的逆變輸出電壓、電流、功率等數(shù)據(jù)并打印數(shù)據(jù)報表。

二、功能

實驗實訓(xùn)內(nèi)容涉及光伏供電裝置、光伏供電系統(tǒng)、逆變與負(fù)載系統(tǒng)、監(jiān)控系統(tǒng)的安裝、接線、調(diào)試和分析：

1、光伏供電裝置的安裝與接線；2、光伏供電系統(tǒng)部分器件的安裝、接線與調(diào)試；3、光伏電池方陣輸出特性測試；4、蓄電池組充放電參數(shù)的測試；5、逆變與負(fù)載系統(tǒng)部分器件的安裝、接線與調(diào)試；6、逆變器相關(guān)參數(shù)測試、逆變器輸出參數(shù)測試；7、逆變器相關(guān)數(shù)據(jù)的下載設(shè)置與測試；8、全套低壓逆變原理實驗9、多種波形輸出選擇實驗10、高壓逆變調(diào)頻實驗11、逆變器原理算法實驗12、控制器主控電路二次開發(fā)實驗13、驅(qū)動程序PLC編程實驗14、相關(guān)電路模塊的焊接；15、DSP存儲器實驗16、定時器實驗17、SCI通信實驗18、PWM波形輸出實驗19、Boost升壓實驗20、電壓、電流信號DSP采集實驗21、并網(wǎng)逆變實驗（C語言程序）22、監(jiān)控系統(tǒng)與各單元的通信；23、監(jiān)控系統(tǒng)組態(tài)界面的操作。