光伏發電實訓系統

光伏發電實訓系統主要由光伏供電裝置、光伏供電系統、逆變與負載系統、監控系統四個部分組成。

設備尺寸：光伏供電裝置不小于1610×1010×1550mm

實訓柜不小于800×2000×3200mm

為避免功能無法滿足需求的情況，需提供交貨設備的清晰視頻，可驗證相關技術要求及實驗功能要求。

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、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、微動開關、底座支架等設備與器件組成。

光伏供電裝置

2、光伏供電系統

（1）、光伏供電系統的組成，光伏供電系統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、充、放電控制單元、信號處理單元、西門子S7-200PLC、繼電器組、接線排、蓄電池組、可調電阻、斷路器、12V開關電源、網孔架等組成。

（2）、控制方式，光伏電源控制單元主要由斷路器、+24V開關電源、AC220V電源插座、指示燈、接線端子DT1和DT2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DT3和DT4等組成。

光伏供電控制單元主要由選擇開關、急停按鈕、帶燈按鈕、接線端子DT5、DT6和DT7等組成。

控制器調節主板可以開放二次開發接口，便于學生進行探究性實驗，投標時提供控制器主板，并配合實驗視頻進行演示，演示內容至少包括手動充電、手動放電、自動運行等相關功能。

蓄電池控制回路需采用通用采樣控制單元，對蓄電池進行實時采樣、監測，防止蓄電池過充、過放等現象，現場視頻演示相關功能。

驅動采用PLC控制，具備獨立的追光控制電路板，用戶可進行編程，現場提供該電路板在整體設備中的圖片。

（3）、充、放電控制單元和信號處理單元，蓄電池的充電過程及充電保護由充電控制單元、信號處理單元及程序完成，蓄電池的放電保護由放電控制單元、信號處理單元完成，當蓄電池放電電壓低于規定值，放電控制單元輸出信號驅動繼電器工作，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2節閥控密封式鉛酸蓄電池

3、逆變與負載系統

（1）、逆變與負載系統的組成，逆變與負載系統主要由逆變電源控制單元、逆變輸出顯示單元、逆變控制單元、直流升壓單元、全橋逆變單元、逆變器參數檢測模塊、變頻器、三相交流電機、發光管舞臺燈光模塊、警示燈、接線排、斷路器、網孔架等組成。

①逆變電源控制單元，逆變電源控制單元主要由斷路器、+24V開關電源、AC220V電源插座、指示燈、接線端子DT14和DT15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DT16和DT17等組成。

（2）、離網逆變系統，離網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。本實訓裝置使用的逆變裝置由DC-DC升壓單元、逆變控制單元、全橋逆變單元組成，逆變的工作過程是將蓄電池的12V直流電通過DC-DC和DC-AC變換，轉變成正弦波220/50Hz(可調)的工頻交流電。升壓部分由SG3525驅動兩個升壓MOS管，SG3525脈寬調試控制器，具有可調整的死區時間控制功能，還具有可編程式軟啟動，脈沖控制鎖保護等功能。全橋逆變部分采用具有DSP性能的嵌入式微處理器TMS320F2812實現SPWM的調制，同時能夠與上位機的遠程通訊，實現數據的上載與下載等功能。

（3）、配備全套低壓逆變原理實驗相關配置，便于學生進行低壓逆變原理實驗，投標時提供該實驗模塊，并配合實驗視頻進行現場演示。

（4）、具備多種輸出波形選擇實驗相關配置，便于學生進行多種波形輸出原理實驗，投標時提供該實驗模塊，并配合實驗視頻進行現場演示。

（5）、高壓逆變頻率可調，調節范圍0-100Hz，投標時提供該實驗模塊，并配合實驗視頻進行現場演示。

(6)、提供全部逆變原理算法，便于學生進行探究性實驗，投標時提供證明文件。

（7）、具備調頻、調壓單元及操控面板，具備工頻諧振補償單元，現場提供符合要求的實物演示。

（3）、并網逆變系統，并網逆變控制系統將直流24V先進行Boost升壓然后再逆變成交流36V、50Hz（安全電壓），最后通過升壓變壓器升至交流220V、50Hz與單相市電相連實現可以網發電功能。

1.輸入電壓單相220V±10%  50Hz

2.工作環境：環境溫度范圍為-5℃～＋40℃，相對濕度＜85%（25℃），海拔＜4000m

3.裝置容量：＜0.5kVA

4.逆變器額定輸出電壓：額定功率：≧200VA；輸出功率因數：≥0.98（感性負載、容性負載）；逆變效率：≥80%，電壓畸變率：≤4%；電流畸變率：≤5%

5.系統配置：核心模塊、接口模塊、液晶顯示模塊、鍵盤接口模塊、驅動電路模塊、Boost電路模塊、母線電壓采樣模塊、電網電壓采樣模塊、電流采樣模塊、過溫告警模塊、通信接口模塊、開關電源、直流電機、方形指示燈、直流電壓表、直流電流表、多功能諧波表、隔離變壓器等組成。

①核心模塊，處理器：TMS320F2812，最大運算速度≧150MIPS，核心電壓1.9V，I/O口電壓3.3V，Flash編程電壓3.3V。

片內128K字X 16位的Flash存儲器；18K×16位的單口隨機存儲器（SARAM）；4K×16位的Boot ROM；可擴展1MB存儲器的外部存儲器接口。

CPLD：XILINX，XC95144XL，系統頻率178MHz；不少于3200個可用邏輯門，不少于144個宏單元，傳輸延遲≦5ns；

存儲器：擴展了不少于64K X 16位的SRAM空間。

電源管理：5V轉3.3V、3.3V轉1.9V的電源轉換單元，電源5V，3.3V LED指示。

②接口模塊，信號調理單元：采用高精度運放TL072作信號變換，TL072具有高線性度、高穩定度、頻帶寬，輸出電壓限制為3.3V。

PWM驅動輸出單元：采用74LS641，3.3V轉5V，5V供電雙向8位，3態輸出。OE和DIR為低電平時為B to A bus；OE為低電平，DIR為3.3V時為A to B bus。

通信接口單元：232串行通信：3.3V供電，接口采用通用的9孔接口。

③液晶顯示模塊，由≥240*128的液晶顯示屏組成。

④鍵盤接口模塊，由4*4的矩陣式鍵盤組成，用于控制逆變器啟停及設置影響并網電流質量的參數。

⑤驅動電路模塊，采用IPM模塊6MBP30RH060，額定電流20A，耐壓值為600V，直流母線耐壓值450V，浪涌值為500V，最大開關頻率為20KHz。其中驅動電路采用高速光耦4504進行電氣隔離，采用四路獨立電源對上下橋臂單獨供電，實現對橋式電路的控制。

⑥Boost電路模塊，Boost電路模塊主要將直流電源輸出的24V直流電壓變換成能滿足并網要求的直流母線電壓。

⑦電壓、電流采樣模塊，用電壓、電流傳感器采集電網電壓、直流電壓及電網電流信號并送到信號調理電路做算法以及保護用。

⑧負載模塊，24V直流電機：額定電壓：DC 24V，額定轉速：690rpm/min。

方形指示燈：AC/DC 36V，尺寸≤80*≤80*≤90

⑨儀表模塊，1)電量監測儀：監測并網電流、電壓、頻率、功率、功率因數、電壓及電流THD值、電壓及電流的諧波波形等。

技術指標:諧波表應具有全面的交流電量測量、復費率電能計算、諧波分析、遙信輸入、遙控輸出、以及網絡通信等功能；同時還具有電網波形實時跟蹤顯示和SOE事件記錄功能，主要用于對電網供電質量的綜合監控診斷及電能管理。

性能指標，輸入網絡：單相2線。輸入頻率：45HZ～65HZ。輸入電壓：額定值AC100V；過負荷1.2額定值(連續)，2倍額定值1秒；功耗小于0.2VA。輸入電流：額定值AC5A；過負荷1.2額定值(連續)，10倍額定值1秒；功耗小于0.2VA。輸出電能：集電極開路的光耦脈沖。

通信：RS485接口、Modbus-RTU協議。

開關量輸入：干接點輸入，內置電源。

開關量輸出：輸出方式:繼電器常開觸點輸出；觸點容量：AC：250V  3A，DC：30V  3A。

測量精度：頻率0.05HZ、無功電度1級、其他0.5級。

電源：AC/DC 85～270V；功耗小于6VA。

安全性：工頻耐壓：電源、電壓電流輸入回路之間，各輸入端子(并聯)和外殼之間AC 2KV/1min；電源與開關量輸入回路、通信回路、變送輸出回路，各輸入端子與各輸出端子之間AC 1.5KV/1min。絕緣：輸入、輸出端對機殼大于100MΩ。

2)直流電壓表，直流電流表：

技術指標，采用模塊化設計，能選擇單顯示、顯示加其他功能，采用最新PIC芯片，抗干擾能力強，支持RS485通信

⑩變壓器模塊，一次側220V，二次側36V，頻率50Hz。作用：保證人身安全，阻止直流分量進入電網，升壓與電網連接。

4、監控系統

（1）、監控系統組成，監控系統主要由一體機、鍵盤、鼠標、接線排、電源插座、通信線、微軟操作系統軟件、力控組態軟件組成。

（2）、監控系統功能① 通信，監控系統與充電控制器、逆變控制器、PLC、儀表進行通信。

② 界面a、監控系統具有主界面，光伏供電系統界面，逆變與負載系統界面，光伏能量轉換界面，報表參數界面，趨勢曲線界面，分別顯示各自的運行狀態參數。b、光伏供電系統界面設置相應的按鈕，實現光伏電池方陣自動跟蹤。c、 具有光伏發電采集報表，記錄光伏輸出電壓、電流；逆變與負載系統的逆變輸出電壓、電流、功率等數據并打印數據報表。

二、功能

實驗實訓內容涉及光伏供電裝置、光伏供電系統、逆變與負載系統、監控系統的安裝、接線、調試和分析：

1、光伏供電裝置的安裝與接線；2、光伏供電系統部分器件的安裝、接線與調試；3、光伏電池方陣輸出特性測試；4、蓄電池組充放電參數的測試；5、逆變與負載系統部分器件的安裝、接線與調試；6、逆變器相關參數測試、逆變器輸出參數測試；7、逆變器相關數據的下載設置與測試；8、全套低壓逆變原理實驗9、多種波形輸出選擇實驗10、高壓逆變調頻實驗11、逆變器原理算法實驗12、控制器主控電路二次開發實驗13、驅動程序PLC編程實驗14、相關電路模塊的焊接；15、DSP存儲器實驗16、定時器實驗17、SCI通信實驗18、PWM波形輸出實驗19、Boost升壓實驗20、電壓、電流信號DSP采集實驗21、并網逆變實驗（C語言程序）22、監控系統與各單元的通信；23、監控系統組態界面的操作。