DB-SWP02 光伏發(fā)電實(shí)訓(xùn)系統(tǒng)(ARM)
一、設(shè)備組成
DB-SWP02光伏發(fā)電實(shí)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)、儲(chǔ)能與監(jiān)控系統(tǒng)四個(gè)部分組成。
1、設(shè)備尺寸：光伏供電裝置1610×1010×1550mm
實(shí)訓(xùn)柜1000×1000×2000mm
2、場(chǎng)地面積：12平方米
二、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(yùn)動(dòng)機(jī)構(gòu)、擺桿、擺桿減速箱、擺桿支架、單相交流電動(dòng)機(jī)、電容器、直流電動(dòng)機(jī)、接近開關(guān)、微動(dòng)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(dòng)機(jī)。電動(dòng)機(jī)旋轉(zhuǎn)時(shí)，通過減速箱驅(qū)動(dòng)擺桿作圓周擺動(dòng)。擺桿底端與底座支架連接部分安裝了接近開關(guān)和微動(dòng)開關(guān)，用于擺桿位置的限位和保護(hù)。水平和俯仰方向運(yùn)動(dòng)機(jī)構(gòu)由水平運(yùn)動(dòng)減速箱、俯仰運(yùn)動(dòng)減速箱、直流電動(dòng)機(jī)、接近開關(guān)和微動(dòng)開關(guān)組成。直流電動(dòng)機(jī)旋轉(zhuǎn)時(shí)，水平運(yùn)動(dòng)減速箱驅(qū)動(dòng)光伏電池方陣作向東方向或向西方向的水平移動(dòng)、俯仰運(yùn)動(dòng)減速箱驅(qū)動(dòng)光伏電池方陣作向北方向或向南方向的俯仰移動(dòng)，接近開關(guān)和微動(dòng)開關(guān)用于光伏電池方陣位置的限位和保護(hù)。
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(hù)由ARM控制單元、接口單元及程序完成，蓄電池的放電保護(hù)由ARM控制單元、接口單元及繼電器完成，當(dāng)蓄電池放電電壓低于規(guī)定值，ARM控制單元輸出信號(hào)驅(qū)動(dòng)繼電器工作，繼電器常閉觸點(diǎn)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(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、逆變器、逆變器參數(shù)檢測(cè)模塊、變頻器、三相交流電機(jī)、發(fā)光管舞臺(tái)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(shí)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(dòng)+升壓功率MOS管單元、升壓變壓器、SPWM芯片單元、高壓驅(qū)動(dòng)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(jī)、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)與控制器、PLC、儀表進(jìn)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(fù)載系統(tǒng)界面，光伏能量轉(zhuǎn)換界面，分別顯示各自的運(yùn)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(shí)現(xiàn)光伏電池方陣自動(dòng)跟蹤。
③具有光伏發(fā)電采集報(bào)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(bào)表。
三、主要實(shí)驗(yàn)實(shí)訓(xùn)內(nèi)容
實(shí)驗(yàn)實(shí)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(cè)試；
4）、蓄電池組充放電參數(shù)的測(cè)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(cè)試、逆變器輸出參數(shù)測(cè)試；
7）、逆變器相關(guān)數(shù)據(jù)的下載設(shè)置與測(cè)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(hào) | 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(jī)構(gòu)：渦輪蝸桿結(jié)構(gòu)（2個(gè)減速箱） 電壓：220V 頻率：50Hz 電流：1.36A 最大功率：300W |
2 |
| 4 | 追日機(jī)構(gòu) |
結(jié)構(gòu)：渦輪蝸桿結(jié)構(gòu)（減速箱） 驅(qū)動(dòng)：直流電機(jī) 軸數(shù)：雙軸二維 |
1 |
| 二、光伏供電系統(tǒng) | |||
| 序號(hào) | 名稱 | 技術(shù)參數(shù) | 數(shù)量 |
| 1 | 電源控制單元 | 含漏電保護(hù)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(hù)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(hào)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(yùn)動(dòng)方向：東西、西東、停止 自動(dòng)控制：啟動(dòng)、急停 |
1 |
| 8 | PLC | S7-200 CPU226 | 1 |
| 9 | 可調(diào)電阻 | 范圍：0-1000Ω，無級(jí)可調(diào)（有刻度） | 1 |
| 三、逆變與負(fù)載系統(tǒng) | |||
| 序號(hào) | 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(hù)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(hào)：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 | FR-D720S-0.4K-CHT | 1 |
| 6 | 電機(jī)負(fù)載 |
功率：20W 電壓：AC220V 轉(zhuǎn)速：1300rpm |
1 |
| 7 | 模擬舞臺(tái)燈光負(fù)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(hào) | 名稱 | 技術(shù)參數(shù) | 數(shù)量 |
| 1 | 工控機(jī) | 5個(gè)串口，含鍵盤鼠標(biāo) | 1 |
| 2 | 組態(tài)軟件 | 力控6.1 | 1 |
| 五、實(shí)驗(yàn)臺(tái) | |||
| 序號(hào) | 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(gè)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(cuò)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 | Window XP | 1 |
| 3 | 通訊電纜 | 0.3mm²雙芯屏蔽線 | 1 |
| 4 | 實(shí)驗(yàn)指導(dǎo)書 | 光伏發(fā)電設(shè)備實(shí)訓(xùn)指導(dǎo)書 | 1 |