光伏離并網追日發電實驗系統

一、系統概述：

光伏離并網追日發電實驗系統主要由光伏裝置、逐日系統裝置、控制裝置（含控制器、逆變器）、儀表與負載單元、監控系統組成，如圖1所示。

光伏離并網追日發電實驗系統采用模塊式結構，各裝置和系統具有獨立的功能，可以組合成光伏發電實訓系統。使用鋁合金框架。

二、技術參數：

實訓臺工作電源：AC220V±10% 50Hz

工作環境：環境溫度范圍為-20℃～+45℃ 相對濕度＜85%

外形尺寸：1、實訓臺：1280mm×600mm×1680mm

      2、逐日系統：1050*1400*1640mm

三、各單元參數：

1、光伏跟蹤裝置：

（1）光伏跟蹤裝置的組成

光伏跟蹤裝置系統含PLC控制單元、觸摸屏、控制系統。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備與器件組成。

4塊光伏電池組件并聯組成光伏電池方陣，模擬光源：采用2盞300W的投射燈安裝在支架上，采用渦輪蝸桿結構（0-60CM可調）、電壓220V、最大功率300W。

（2）光伏發電裝置

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

光伏電池組件的主要參數為：

額定功率  4*20W

開路電壓：21.87 V（并聯），4*18.00V（串聯）

短路電流：4*0.31A（并聯），0.28A（串聯）

工作環境溫度45℃±2℃。

（3）光線傳感器、光線傳感器控制盒

逐日系統光源檢測部分采用數字化光源檢測技術。采用高檔CPU、光敏傳感器和硅光電池集合設計。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。小巧，美觀，質量可靠。

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

2、 實驗實訓臺

實驗實訓臺采用鋁合金設計，桌面為防火、防水、耐磨高密度板,結構堅固，造形美觀大方；設有吊柜，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1路單相220V交流電源、1路0-30V直流穩壓電源（2A）、鉛酸蓄電池（蓄電池組選用2節閥控密封式鉛酸蓄電池，主要參數：容量   12V、7Ah）、900Ω×2/0.41A的雙層瓷盤可調電阻。光源控制模塊（控制光源）。電源系統監測系統：至少配置4通道模擬量輸入（0-3V）；4通道數字量輸入（光耦隔離）；3通道繼電器輸出（220V,1A）；2路DA輸出（0-3V）；帶標準以太網接口（有LED指示其工作狀態）；有RS485接口、CAN接口（專用隔離模塊）；4位數碼管顯示；帶ARM的仿真與下載口；USB2.0接口（RS232接口）；接基于串口協議的無線模塊，模塊可更換（帶天線,工業級）；位機PC以太網監控程序，可遠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，可遠程控制系統的電源。

（2）網孔板及安裝模塊：

提供網孔板、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）、直流負載（警示燈、節能燈）、交流負載（白熾燈、風機）、觸摸屏、離網逆變器、并網逆變器、風光互補控制器。

(3)儀表：

    (3-1）.直流電壓表：

具有通信接口、具有手動自動量程、工業級柜裝48mm*96mm、精度：0.5級，1000V檔位顯示格式：999.9，顯示單位：V；100V檔位顯示：99.99，顯示單位：V；10V檔位顯示：9.999，顯示單位：V；采用透明面板設計。正反駁接誤差不大于5個字。

(3-2）.直流電流表

具有通信接口、具有手動自動量程、工業級柜裝48mm*96mm、精度：0.5級，5A檔位：4.999，顯示單位：mA；1000mA檔位：999.9，顯示單位：mA；100mA檔位：99.99，顯示單位：mA。采用透明面板設計，全量程內阻0.1毫歐。

（4）交流儀表參數

功率及功率因數表由24位專用DSP、16位高精度AD轉換器和高速MPU單元設計而成，通過鍵控、數顯窗口實現人機對話功能控制模式。軟件上采用RTOS設計思路，同時配有PC監控軟件來加強分析能力。能測量電路的功率、功率因數。功率測量精度為1.0級，功率因數測量范圍0.3-1.0，電壓電流量程為450V和5A，能自動判別負載性質，并可存儲測量數據，供隨時查閱。

（5）可編程控制系統

采用兼容西門子可編程控制器CPU224，配下載線與開發環境。

（6）并網逆變器

AC標準電壓范圍：90V～140V/180V～260VAC

AC頻率范圍：55Hz～63Hz/45Hz～53Hz

并網輸出功率：400W

輸出電流總諧波失真：THDIAC <5%

相 位 差：<1%

孤島效應保護：VAC;f AC

輸出短路保護：限流

顯示方式：LED

待機功耗：<2W  

夜間功耗：<1W

環境溫度范圍：-25 ℃～60℃

環境濕度：        0～99%(Indoor Type Design)

高性能自動功率點追蹤（MPPT）：

強大的MPPT算法，以優化來自太陽能電池板的功率收集，可精確地捕捉及鎖定最大輸出功率點，使發電量大幅提高到大于25%以上。

電力輸出:（逆向電力傳輸）：

高效的電力逆向傳輸技術，逆變器在并網輸出模式時電力以反方向電力傳輸，自動檢測電路中的負載并優*行使用，用不完的電力才向電網逆方向傳輸供應到其他地方使用，電力傳輸率可達99.9%。在光伏發電應用系統中使輸出效率更高。

（7）       離網逆變器：

（8）       觸摸屏

（9）       控制器

采用專業MCU微處理器控制，真正實現充電、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器件；光伏充電（PWM）技術，充電效率更高；運行狀態、故障指示燈指示；多種控制模式：光控開光控關模式/光控開時控關模式/無光控時控的自動模式；輸出吸收回路，可帶感性負載；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；數字顯示等功能；具體參數如下：

（10）負載系統的組成

設備配置有直流負載（紅色警示燈：供電DC24V尺寸直徑72mm*高44mm、LED節能燈：AC/DC24V，額定功率：2W，色溫：6500K正白）和交流220V負載（白熾燈、風機）

3、監控系統

1)監控系統組成

監控系統主要由觸摸屏、接線排、電源插座、通信線、微軟操作系統軟件、組態軟件組成。

2)監控系統功能

    通信

觸摸屏、PLC之間進行通信，監控自動跟蹤過程與PLC、儀表等之間進行通信。

四、設備整體情況：

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

2）強調工程實用性，采用電池板（40W）、智能控制器、蓄電池、要求均與現場應用中一樣，使學生深刻理解太陽能光伏發電的現場應用。

3）各個部分是獨立的，學生在實訓過程中可根據自己對太陽能光伏發電應用的理解自己動手連接。

4）采用標準工業用電池板，可置于戶內和戶外，角度可以調節。

5）提供多種模擬應用實訓：太陽能路燈、太陽能警示燈和逆變器等。

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

7)帶吊柜用于防置實訓器材。

8)提供實驗臺操作說明書，采用Labview設計，提供實驗管理軟件。

五、可完成實驗項目：

1.太陽能電池發電原理實驗

2.光伏電池的I-U特性測試實驗

3.環境對光伏轉換影響實驗

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.離網逆變器逆變實驗

11.并網逆變器逆變實驗