SB-SWP01光伏實訓(xùn)設(shè)備
一、設(shè)備組成
光伏實訓(xùn)設(shè)備、風(fēng)光互補發(fā)電實訓(xùn)系統(tǒng)主要由光伏供電裝置、風(fēng)力供電系統(tǒng)、逆變與負載系統(tǒng)、監(jiān)控系統(tǒng)組成。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)、風(fēng)力發(fā)電實訓(xùn)系統(tǒng)。
可開設(shè)實驗項目包括光伏電池方陣的安裝、光伏供電裝置的組裝、光線傳感器的安裝與調(diào)試、光伏電池組件光源跟蹤控制程序設(shè)計、光伏電池的輸出特性、蓄電池的充電特性和放電保護、水平軸永磁同步風(fēng)力發(fā)電機的組裝、模擬風(fēng)場裝置的組裝、風(fēng)力發(fā)電機輸出特性的測試、逆變器的測試、逆變器的負載安裝與調(diào)試等，也可供科研及創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)支持服務(wù)。
二、設(shè)備組成
風(fēng)光互補發(fā)電實訓(xùn)系統(tǒng)主要由光伏供電裝置、光伏供電系統(tǒng)、風(fēng)力供電裝置、風(fēng)力供電系統(tǒng)、逆變與負載系統(tǒng)、監(jiān)控系統(tǒng)組成，如圖1所示。SY-SWP01型風(fēng)光互補發(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，可做為獨立光伏發(fā)電系統(tǒng)、風(fēng)力發(fā)電系統(tǒng)、或組合成風(fēng)光互補發(fā)電實訓(xùn)系統(tǒng)運行。
（1）設(shè)備尺寸：光伏供電裝置1610×1010×1550mm
風(fēng)力供電裝置1578×1950×1540mm
實 訓(xùn) 柜 3200×650×2000mm
（2）場地面積：25平方米
三、各單元介紹
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，如下圖所示。
圖2 光伏供電裝置
4塊光伏電池組件并聯(lián)組成光伏電池方陣，光線傳感器安裝在光伏電池方陣中央。2盞300W的投射燈安裝在擺桿支架上，擺桿底端與減速箱輸出端連接，減速箱輸入端連接單相交流電動機。電動機旋轉(zhuǎn)時，通過減速箱驅(qū)動擺桿作圓周擺動。擺桿底端與底座支架連接部分安裝了接近開關(guān)和微動開關(guān)，用于擺桿位置的限位和保護。水平和俯仰方向運動機構(gòu)由水平運動減速箱、俯仰運動減速箱、直流電動機、接近開關(guān)和微動開關(guān)組成。直流電動機旋轉(zhuǎn)時，水平運動減速箱驅(qū)動光伏電池方陣作向東方向或向西方向的水平移動、俯仰運動減速箱驅(qū)動光伏電池方陣作向北方向或向南方向的俯仰移動，接近開關(guān)和微動開關(guān)用于光伏電池方陣位置的限位和保護。
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、ARM控制單元、接口單元、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、接線端子等組成。
（3）ARM控制單元和接口單元
蓄電池的充電過程及充電保護由ARM控制單元、接口單元及程序完成，蓄電池的放電保護由ARM控制單元、接口單元及繼電器完成，當蓄電池放電電壓低于規(guī)定值，ARM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4節(jié)閥控密封式鉛酸蓄電池
3、逆變與負載系統(tǒng)
（1）、逆變與負載系統(tǒng)的組成
逆變與負載系統(tǒng)主要由逆變電源控制單元、逆變輸出顯示單元、逆變器、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、接線端子等組成。
（2）逆變器
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)裝置使用的逆變器由DC-DC升壓PWM控制芯片單元、驅(qū)動+升壓功率MOS管單元、升壓變壓器、SPWM芯片單元、高壓驅(qū)動芯片單元、全橋逆變功率MOS管單元、LC濾波器組成。
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、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)與控制器、PLC、儀表進行通信。
2）界面
①監(jiān)控系統(tǒng)具有主界面，光伏供電系統(tǒng)界面，逆變與負載系統(tǒng)界面，光伏能量轉(zhuǎn)換界面，分別顯示各自的運行狀態(tài)參數(shù)。
②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。
③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。
三、主要實驗實訓(xùn)內(nèi)容
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）相關(guān)電路模塊的焊接；
9）監(jiān)控系統(tǒng)與各單元的通信；
10）監(jiān)控系統(tǒng)組態(tài)界面的操作；
四、 主要技術(shù)參數(shù)
一、光伏供電裝置 |
序號 | 名稱 | 技術(shù)參數(shù) | 數(shù)量 |
1 | 電池組件 | 功率：20W
誤差：±5%
輸出電壓：17.2V
輸出電流：1.17A
開路電壓：21.4V
短路電流：1.27A
工作環(huán)境溫度：45℃±2℃
尺寸：430×430×28mm | 4 |
2 | 追日傳感器 | 輸出電壓：0-5V
跟蹤精度：1度
結(jié)構(gòu)：4電橋 | 1 |
3 | 投射燈 | 擺臂機構(gòu)：渦輪蝸桿結(jié)構(gòu)（2個減速箱）
電壓：220V
頻率：50Hz
電流：1.36A
最大功率：300W | 2 |
4 | 追日機構(gòu) | 結(jié)構(gòu)：渦輪蝸桿結(jié)構(gòu)（減速箱）
驅(qū)動：直流電機
軸數(shù)：雙軸二維 | 1 |
二、光伏供電系統(tǒng) |
序號 | 名稱 | 技術(shù)參數(shù) | 數(shù)量 |
1 | 電源控制單元 | 含漏電保護斷路器，AC220V和DC24V狀態(tài)指示燈、電源插座 | 1 |
2 | 光伏控制電源單元 | 含漏電保護斷路器，AC220V和DC24V狀態(tài)指示燈 | 1 |
3 | 觸摸屏 | 7",彩色 | 1 |
4 | 充、放電控制器 | 核心板，接口底板，信號處理板 | 1 |
5 | 直流輸入單元 | 電流表：PA1951-AK1G，DC 0-5A
電壓表：PZ195U-AK1G，DC 0-500V
接口：RS485 | 1 |
6 | 光伏供電控制單元 | 電池板跟蹤方向：東、南、西、北
投光燈控制：燈1、燈2
投光燈運動方向：東西、西東、停止
自動控制：啟動、急停 | 1 |
8 | PLC | S7-200SMART主機）ST40主機 | 1 |
9 | 可調(diào)電阻 | 范圍：0-1000Ω，無級可調(diào)（有刻度） | 1 |
三、逆變與負載系統(tǒng) |
序號 | 名稱 | 技術(shù)參數(shù) | 數(shù)量 |
1 | 逆變輸出顯示單元 | 電流表：AC 0-5A
電壓表：AC 0-500V
接口：RS485 | 1 |
2 | 逆變控制電源單元 | 含漏電保護斷路器，AC220V和DC24V狀態(tài)指示燈 | 1 |
3 | 逆變裝置 | 輸入電壓：DC12V
輸入電壓范圍：DC9.5V-15.5V
輸出電壓：AC180~220V可調(diào)±5%
額定輸出電流：1.4A
輸出頻率：50Hz~60Hz可調(diào)±0.5Hz
額定功率：300VA
輸出波形：正弦波
波形失真：＜5%
轉(zhuǎn)換效率：＞85% | 1 |
4 | 開關(guān)電源 | 型號：DR-120-24
輸入電壓：AC 220V
輸出電壓：DC 24V
輸出電流：5A | 1 |
5 | 變頻器 | 西門子V20變頻器，帶有RS485通信接口及BOP操作面板 | 1 |
6 | 電機負載 | 功率：20W
電壓：AC220V
轉(zhuǎn)速：1300rpm | 1 |
7 | 模擬舞臺燈光負載 | 二極管字樣為“KNT”的發(fā)光模塊 | 1 |
8 | 閥控密封式鉛酸蓄電池 | 容量 12V 18Ah/20HR
重量 1.9kg
尺寸 345mm×195mm×20mm | 2 |
四、監(jiān)控系統(tǒng) |
序號 | 名稱 | 技術(shù)參數(shù) | 數(shù)量 |
1 | 工控機 | 5個串口，含鍵盤鼠標 | 1 |
2 | 組態(tài)軟件 | 力控6.1 | 1 |
五、實驗臺 |
序號 | 名稱 | 技術(shù)參數(shù) | 數(shù)量 |
1 | 網(wǎng)孔板 | 豎式網(wǎng)孔板基本結(jié)構(gòu)：下方為工具箱+4個輪子，上方為豎式網(wǎng)孔板
尺寸：800(長)×600（寬×2000(高)
外框架構(gòu)成：鋁合金型材；
內(nèi)嵌噴塑鋼板
鋼板尺寸：1200mm×820mm
鋼板厚度：2mm
鋼板孔規(guī)格：上方孔尺寸6×10mm，孔左右間距為6mm，上下間距為6mm且錯位8mm；
網(wǎng)孔板配有推拉式抽屜，抽屜采用型材外框、2mm鋼板底部；
網(wǎng)孔架底部裝有滑輪。 | 3合1 |
2 | 微軟操作系統(tǒng)軟件 |
| 1 |
3 | 通訊電纜 | 0.3mm2雙芯屏蔽線 | 1 |
4 | 實驗指導(dǎo)書 | 光伏發(fā)電設(shè)備實訓(xùn)指導(dǎo)書 | 1 |
