JD-SPV10光伏发电设备安装与调试实训系统

 

一、系统组成

 

    光伏供电装置、光伏供电系统、逆变与负载系统、监控系统四个部分组成。

 

系统采用模块式结构，各装置和系统具有独立的功能，应用灵活，即可组合应用，也可独立工作运行。

 

二、技术参数

 

 1.光伏供电装置

 

   光伏供电装置主要由光伏电池组件、投射灯、光线传感器、光线传感器控制盒、水平方向和俯仰方向运动机构、摆杆、摆杆减速箱、摆杆支架、单相交流电动机、电容器、直流电动机、接近开关、微动开关、底座支架等设备与器件组成。

 

光伏供电装置

 

   设备尺寸：光伏供电装置1100×1240×1710mm、实训柜800×800×2000mm；

 

 2.电池组件

 

Ø        功率：20W、误差：±5%、

 

Ø        输出电压：17.2V、

 

Ø        输出电流：1.17A、

 

Ø        开路电压：21.4V、

 

Ø        短路电流：1.27A、

 

Ø        工作环境温度：45℃±2℃、

 

Ø        尺寸：430×430×28mm；

 

3、光伏供电系统

 

1） 光伏供电系统的组成

 

光伏供电系统主要由光伏电源控制单元、光伏输出显示单元、触摸屏、光伏供电控制单元、DSP控制单元、接口单元、西门子S7-200PLC、继电器组、接线排、蓄电池组、可调电阻、断路器、12V开关电源、网孔架等组成。

 

2） 控制方式

 

光伏供电控制单元的追日功能有手动控制盒自动控制两个状态，可以进行手动或自动运行光伏电池组件双轴跟踪、灯状态、灯运动操作。

 

3） DSP控制单元和接口单元

 

蓄电池的充电过程及充电保护由DSP控制单元、接口单元及程序完成，蓄电池的放电保护由DSP控制单元、接口单元及继电器完成，当蓄电池放电电压低于规定值，DSP控制单元输出信号驱动继电器工作，继电器常闭触点断开，切断蓄电池的放电回路。

 

4） 蓄电池组

 

蓄电池组选用4节阀控密封式铅酸蓄电池，

 

主要参数：

 

容量   12V 18Ah/20HR

 

重量   1.9kg

 

    尺寸   345mm×195mm×20mm

 

含漏电保护断路器，AC220V 和DC24V状态指示灯、电源插座；

 

4、逆变与负载系统

 

 （1） 逆变与负载系统的组成

 

逆变与负载系统主要由逆变电源控制单元、逆变输出显示单元、逆变器、逆变器参数检测模块、变频器、三相交流电机、发光管舞台灯光模块、警示灯、接线排、断路器、网孔架等组成。

 

  1） 逆变电源控制单元

 

逆变电源控制单元面板如图19所示，逆变电源控制单元主要由断路器、+24V开关电源、AC220V电源插座、指示灯、接线端子DT14和DT15等组成。

 

  2） 逆变输出显示单元

 

逆变输出显示单元主要由交流电流表、交流电压表、接线端子等组成。

 

  3） 逆变与负载系统主电路

 

逆变与负载系统主要由逆变器、交流调速系统、逆变器测试模块、发光管舞台灯光模块和警示灯组成。

 

逆变器的输入由光伏发电系统或蓄电池提供，逆变器输出单相220V、50Hz的交流电源。交流调速系统由变频器和三相交流电动机组成，逆变器的输出AC220V电源是变频器的输入电源，变频器将单相AC220V变换为三相AC220V供三相交流电动机使用。逆变电源控制单元的AC220V电源由逆变器提供，逆变电源控制单元输出的DC24V供发光管舞台灯光模块使用。逆变器测试模块用于检测逆变器的死区、基波、SPWM波形。

 

（2） 逆变器

 

逆变器是将低压直流电源变换成高压交流电源的装置，逆变器的种类很多, 各自的具体工作原理、工作过程不尽相同。本实训装置使用的逆变器由DC-DC升压PWM控制芯片单元、驱动+升压功率MOS管单元、升压变压器、SPWM芯片单元、高压驱动芯片单元、全桥逆变功率MOS管单元、LC滤波器组成。

 

（3）逆变与负载系统运行参数

 

Ø        逆变器输入电压：DC12V、

 

Ø        输入电压范围：DC9.5V-15.5V、

 

Ø        输出电压：AC220V±5%

 

Ø        额定输出电流：1.4A

 

Ø        输出频率：50Hz±0.5Hz

 

Ø        额定功率：300VA

 

Ø        输出波形：正弦波

 

Ø        波形失真：＜5%

 

Ø        转换效率：＞85%

 

Ø        实验模块：正弦波逆变器原理模块

 

5、监控系统

 

 （1） 监控系统组成

 

监控系统主要由一体机、键盘、鼠标、接线排、电源插座、通信线、微软操作系统软件、力控组态软件组成。

 

 （2） 监控系统功能

 

     1） 通信

 

监控系统与控制器、PLC、仪表进行通信。

 

     2） 界面

 

Ø        监控系统具有主界面，光伏供电系统界面，风力供电系统界面，逆变与负载系统界面，风光互补能量转换界面，分别显示各自的运行状态参数。

 

Ø        光伏供电系统界面设置相应的按钮，实现光伏电池方阵自动跟踪。

 

Ø        风力供电系统界面设置相应的按钮，实现风力发电机侧风偏航控制。

 

Ø        具有光伏发电采集报表和风力发电集报表，记录光伏输出电压、电流，风力发电机的输出电压、电流；逆变与负载系统的逆变输出电压、电流、功率等数据并打印数据报表。

 

三、 主要实验实训内容

 

1)、       离网型光伏发电系统规划；

 

2)、       根据功率要求，光伏电池组件的选择、安装和连接；

 

3)、       基于MCU的光伏电池组件最大功率跟踪程序设计；

 

4)、       蓄电池容量匹配计算与选型；

 

5)、       蓄电池充放电参数设置、保护参数设置；

 

6)、       逆变器参数设置；

 

7)、       监控系统组态及操作；

 

8)、       光伏供电系统的调试；

 

9)、       电能质量的监测、调试和分析。

 

10)、     光伏供电装置的安装与接线；

 

11)、     光伏供电系统部分器件的安装、接线与调试；

 

12)、     光伏电池方阵输出特性测试；

 

13)、     逆变与负载系统部分器件的安装、接线与调试；

 

14)、     逆变器相关参数测试、逆变器输出参数测试；

 

15)、     监控系统与各单元的通信；

 

16）、    监控系统组态界面的操作；