太阳能并网发电实验台|光伏发电实训装置|光伏实验设备
SZJ-XNY104型 太阳能光伏并网发电教学实验台
一、系统实训应用范围：
主要提供于职高、大学、研究生、企业技工以太阳能发电为主课题的研究和培训
二、教学及研究实训项目
2、1、 光伏能量变换实验
实验1、光伏阵列单元组成原理。
实验2、太阳能光电池能量转换组合原理。
实验3、阵列电子至大功率跟踪器原理。
实验4、阵列汇流与防雷接地原理。
实验5、阵列结构件、防腐安装原理。
实验6、至大功率跟踪器与光伏转换提效实验。
实验7、在不同天气和日照强度下光波对光伏转换效率的影响实验。
实验8、在不同季节太阳运轨变换下对光伏能量转换的影响实验。
实验9、在不同季节环境温度变换下对光伏能量转换的影响实验。
实验10、阵列低、中、高通过开关组合后能量变换实验。
实验11、光感仪和风速传感仪各自作用实效实验。
2、2、同步逆变电源实验
实验1、逆变电源单元组成原理。
实验2、逆变电源MPPT的至大功率跟踪控制方法的实验。
实验3、逆变电源输出功率与光伏能量变换的实验。
实验4、MPPT与电子跟踪器有效结合和分离控制方面的比较实验。
实验5、晴天，多云，阴雨天情况下逆变电源输出交流电的波形、谐波含有率、功率因素的比较实验。
实验6、逆变器并入的电网供电中断，逆变器应在2s内停止向电网供电，同时发出警示信号的防孤岛效应保护试验。
实验7、逆变电源直流输入欠电压控制实验。
实验8、输入电压为额定值，负荷满载时距离设备水平位置1m处，的噪声测试实验。
2、3、光伏并网发电系统软件实验
实验1、在上位软件里查看单站监控项目：
◆ 直流电压VDC、直流电流A、输入功率KW
◆ 交流电压VDC、交流电流A、输出功率KW
◆ 日发电量KWh、日运行时数h min、总发电量KWh、总运行时数h、 Co2减排量Kg
◆ 系统运行状态 正常/不正常
◆ 系统运行温度 正常/不正常
◆ 系统监控PC机状态 正常/不正常
◆ 系统功率测试曲线
实验2、在上位软件里查看单站电量记录项目：
◆ 设备编号1号机：
日发电度数、日运行时数 h min、总发电量度数、总运行时数h
实验3、在上位软件里查看单站故障记录项目：
◆ 设备编号1号机：
直流过压、直流欠压、直流过流
交流过压、交流欠压、交流过流
系统过载、频率异常、孤岛保护、ADC异常系统过载、频率异常、孤岛保护、ADC异常（快速检测并网电压，电流）、IPM故障、过流保护、过温保护、温度异常、DSP异常（数字信号处理器，将模拟信号转为数字信号
三、运行技术条件（单相输出）
◆ 光伏阵列输出电压180～400VDC
◆ 并网输出电压180～260VAC
◆ 并网频率范围47.8～51.2Hz
◆ 效率94.5%
◆ 功率因数>0.99
◆ 至大功率跟踪200～400VDC
◆ 工作环境：温度-20℃～50℃
◆ 相对湿度﹤90﹪（25℃）
◆ 保护功能： 防雷、极性反接、短路、漏电、过热、孤岛效应、过载保护、电网过欠压、电网过欠频保护、接地故障保护等。
3、系统单元组成
3、1、光伏阵列单元： 在院区修建约8平方米的平台，安装支架，铺设总峰值功率为0.6～1kW的光伏阵列。 在条件允许的情况下，光伏阵列可选用三种不同类型的太阳能电池进行实验（单晶硅、多晶硅、非晶硅）。
3、2、逆变控制单元：系统根据实验的需要，通过开关单元的开和关，至多可以实现 3台不同型号和产地的并网逆变器同时运行，配备 同时并网通道，可满足对比实验和各种数据采集的需要。
3、3、开关控制单元：所有系统内外单元的引线经隔离开关接至各自的跳线端子上，在实验过程中，一旦发生漏电、短路、过流、过热情况，开关自动断开电源，起到保护仪器仪表和人身的安全。
3、4、方阵连接单元：示意接线面板上,至小单元的引线经隔离开关接至各自的跳线端子，根据实验的需要，可以用跳线自由地组合成不同开路电压200～400VDC ，峰值功率500～1000W的系统。
3、5、显示单元：方阵电压、电流。逆向交流电压、电流、频率、功率、无功。正向交流电压、电流、频率。设备工作温度、电池方阵温度、实验室温度和湿度、实验记时时钟、逆向电量计量、正向电量计量。
3、6、并网监控单元： 监控装置包括监控主机、监控软件和显示设备。本系统采用高性能工业控制PC机作为系统的监控主机，配置光伏并网系统多机版监控软件，采用RS485通讯方式，可以实时获取所有并网逆变器的运行参数和工作数据。
3、7、 监控软件
◆ 监控主机同时提供对外的数据接口，即用户可以通过网络方式，异地实时查看整个电源系统的实时运行数据以及历史数据和故障数据。
◆ 可每隔5分钟存储一次电站实验所有运行数据，包括实时存储环境数据、故障数据等参数。
◆ 可连续存储20年以上的电站实验所有的运行数据和故障纪录。
四、设备配置清单
序号 | 名 称 | 型 号 | 数量 | 单位 |
1 | 中瓯牌太阳能并网操作实验台 | SZJ-XNY04型 | 1 | 台 |
2 | 太阳能电池板 | 1 | KW | |
3 | 同步逆变电源 | 1 | 台 | |
4 | 跟踪支架 | 1 | 套 | |
5 | 电线、电缆 | 1 | 套 | |
6 | 实验附件 | 1 | 套 | |
7 | 计算机（笔记本电脑） | 1 | 台 |
SZJ-XNY105型 太阳能光伏发电实训系统
一、技术参数：
1、设备尺寸：4500×800×2000mm
2、占用场地面积：16平方米
3、设备组成部分：光源模拟跟踪装置、光源模拟控制系统、能量转换控制存储系统、离网逆变负载系统、监控系统、辅助仪器设备。
4、平台说明：
光伏发电系统安装与调试赛项采用的设备，是本公司研发设计的新产品
（a）光源模拟跟踪装置
（b）光源模拟跟踪控制系统
（c）能量转换控制存储系统
（d）离网逆变负载系统
（e）监控系统
设备由光源模拟跟踪装置、光源模拟跟踪控制系统、能量转换控制存储系统、离网逆变负载系统、监控系统五个部分组成，各功能部分通过通讯电缆和连接电缆进行连接，形成一套能够展示并动手设计、安装、调试的太阳能光伏发电工厂应用的设备。
二、 光源模拟跟踪装置：
光源模拟跟踪装置及控制系统由光源模拟跟踪装置和光源模拟跟踪控制系统组成，如图2所示。该系统由太阳能电池组件、模拟太阳光灯、太阳能模拟追日跟踪传感器、太阳能板二维运动机构、直流电动机、减速箱、GE可编程序控制器、按钮和继电器等低压电器等组成。
三、技术参数：
太阳能电池规格： 20W/18V*4
模拟光源功率：300W*3
跟踪方式：单轴，俯仰180°
跟踪精度：< ±1.5°
日跟踪驱动功耗：< 1W（根据光照强度工作）
工作电压：DC24V
抗风等级：10级
机械寿命：>25年
外形尺寸： 1100mm*1240mm*1710mm
（一） 光源模拟跟踪控制系统：
光源模拟跟踪控制系统控制灯光来模拟太阳光源（晨日太阳、午日太阳、夕日太阳）的运行轨迹以及太阳光的入射角度，太阳能电池板上的模拟追日跟踪传感器采集模拟太阳光照度信息及位置信息，控制两维运动机构，使太阳能电池板始终正对着模拟太阳光源，以提高太阳能电池的发电效率。如图3所示。
技术参数：
PLC ：西门子S7-200
PLC额定电压：24V
工作环境：温度 -10-40℃ 湿度≤80%
外形尺寸： 800mm*780mm*2000mm
（二）能量转换控制存储系统：
图4是能量转换控制存储系统。该系统主要由直流电压采集模块、温度采集模块、IGBT驱动模块、直流电流采集模块、继电器驱动模块、蓄电池组、直流负载、通信模块、人机界面、空气开关、直流电压表、直流电流表等模块组成。
能量转换控制存储系统是将太阳能电池板发出的电量提供给直流负载和蓄电池，或者输送给逆变器使用。该系统具有温度检测，充、放电检测、PWM脉宽调制、至大功率点跟踪（MPPT）功能以及过充、过放等保护功能。
技术参数：
功率：200W
蓄电池容量：12V20AH，4节
控制器额定输出电压、电流：24V/10A
工作环境：温度 -10-40℃ 湿度≤80%
外形尺寸： 800mm*610mm*2000mm
（三）离网逆变负载系统：
离网逆变负载系统如图5所示。该系统由直流电压采集模块、直流电流采集模块、IGBT驱动模块、继电器驱动模块、LCD人机对话模块、通信模块、单相逆变器-主电路单元模块、频率采集模块、直流电压表、直流电流表、交流电压表、交流电流表、交流谐波表、空气开关、低压电器、交流负载等组成。
该系统将太阳能电池板产生的直流电或蓄电池释放的直流电通过逆变器SPWM调制转化为单相220V交流电，供交流负载使用。系统具有输入过、欠压保护，输出过载、短路保护，过热保护等功能。具有逆变输出的电压幅度、频率、功率因数、谐波检测和调整功能。
技术参数：
额定输入电压：DC24V；
额定输出电压：220V±10%、50Hz±1Hz；
额定功率：200VA；
输出功率因数：≥0.80（感性负载、容性负载）；
逆变效率：≥80%；
电压调整率：线性负载≤3%，非线性负载≤5%。
外形尺寸： 800mm*610mm*2000mm
（四）监控系统：
图6是监控系统，由通讯管理机、显示器、打印机、组态软件等组成。
主要功能：
显示充电电压、充电电流、功率、运行状态；
显示蓄电池电压、蓄电池放电电流、蓄电池放电功率、蓄电池运行状态；
显示负载电压、负载电流、负载功率、负载状态；
显示当前温度、温度补偿系数，各种参数保护、实时数据显示与处理、详细的事故记录、报警参数设定、对用户提供权限管理、密码登录等。
技术参数：
组态软件：力控
外形尺寸： 800mm*900mm*2000mm
（五）竞赛内容描述：
1、系统设计与制图
根据比赛提供的相关设备和任务书中的功能要求，在计算机上利用CAD等相关软件完成设计任务。
▲ 相关理论计算；
▲ 系统整体设计；
▲ 各组件单元参数配置；
▲ 系统组件的接线；
▲ 系统组件的接线编号图。
2、系统的安装与调试
1）光伏电池单元的安装与调试
安装：
▲ 根据任务书选择适当组数的电池主件，搭建成至合适的电池组件方阵；
▲ 根据任务书要求安装至合适的光伏电池组件方阵的支架；
▲ 根据任务书要求安装模拟光源。
调试：
▲ 根据根据任务书要求，编程控制PLC实现模拟太阳的运动轨迹；
▲ 编程控制PLC完成太阳能电池板追日功能，使得输出功率至大；
2）光伏控制单元的安装与调试
安装：
▲ 根据任务书要求，进行控制开关、仪表的安装与接线；
▲ 根据任务书要求，进行汇流单元的安装与接线；
▲ 根据任务书要求，进行光伏控制器的安装与接线；
调试：
▲ 根据任务书要求，进行控制器的参数设置与调试；
▲ 实现对蓄电池的充放电控制；
▲ 完成太阳能电池板的伏安特性曲线测试和绘制；
▲ 完成恒电压（CVT）跟踪和至大功率点跟踪（MPPT）；
▲ 进行对蓄电池的过冲、过放、过流等保护调试；
▲ 根据任务书要求，提供直流负载电源。
3）储能单元的安装与调试
选型：
▲ 根据任务书要求，进行蓄电池参数的选型
安装：
▲ 根据任务书要求，进行控制开关、仪表的安装与接线；
▲ 根据任务书要求，进行蓄电池的安装与接线；
▲ 根据任务书要求，分析蓄电池的保护电路并调试。
4）单相离网逆变单元的安装与调试
安装：
▲ 根据任务书要求，进行控制开关、仪表的安装与接线；
▲ 根据任务书要求，进行单相离网逆变器的安装与接线；
调试：
▲ 根据任务书要求，单相正弦波离网逆变器控制方式调试；
▲ 根据任务书要求，输出过载、短路保护调试；
▲ 离网逆变器输出电压、电流检测与调整；
▲ 离网逆变器输出的功率因数检测与调整；
▲ 离网逆变器输出的频率检测与调整；
▲ 离网逆变器输出的谐波检测与调整；
5）负载单元的安装与调试
安装：
▲ 根据任务书要求，进行控制开关、仪表的安装与接线；
▲ 根据任务书要求，进行直流负载、单相交流负载的安装与接线；
运行与测试
▲ 直流负载的电流、电压检测；
▲ 交流负载的电流、电压检测；
▲ 负载运行状况测试。
6）监控单元的安装与调试
安装：
▲ 根据任务书要求，进行监控单元的安装与接线；
▲ 根据任务书要求，进行监控单元与其他单元之间的通讯安装与接线；
调试：
▲ 根据任务书要求，在监控单元上实现组态界面绘制、参数配置；
▲ 完成监控单元与各监控单元的通信调试。
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