TW-SNY24教學用光伏發電組裝與建設實訓系統

一、主要功能

   1、采用實際工業現場的傳感器，執行結構以及跟蹤系統；可以拓展安裝更大功率的光伏組件進行光伏系統的安裝設計。

   2、實驗裝置可以自動跟蹤太陽運轉，使太陽光垂直照射到物體表面，保證跟蹤架上產品獲得最大太陽輻射能量，系統由底板、支架、減速電機，控制器， 電源等部分組成。

   3、實驗裝置按照太陽運動軌跡方式運行，可實現全天 8 小時自動對太陽的實時追蹤。

   4、太陽能跟蹤定位傳感器在保證光照條件下實現對日高精度測量，并把太陽光方位信號轉換成電信號，傳輸給跟蹤控制器。

   5、傳動執行結構采用獨特的機械結構設計，用兩個小功率直流電機驅動控制實現水平方向 360°、俯視方向 180°旋轉。

   6、跟蹤控制器采用高性能微處理器為主控 CPU，大容量數據存儲器，工業控制標準設計，防震結構，適合在惡劣工業環境使用。

   7、實驗實訓系統采用可移動臺架結構，配有彩色鋁合金雕刻電路圖，示意圖，配備有顯示測量裝置，顯示日照指標，系統運行電壓等。

   8、實驗裝置獨特的安裝設計，便于學生自行動手安裝調試自動跟蹤系統。

   9、支架采用工業鋁型材設計制作，拆卸組裝方便，底部附滾輪可推至室外教學。

  10、增加系統停機時蓄電池電量自動測量功能。

二、技術參數

1、光伏組件

采用高效單晶硅制作，整體由白板玻璃、電池片、EVA、TPT層壓而成，外加鋁型材邊框。

◆ 峰值功率：100W*4塊

◆ 最大功率電壓：17.5V

◆ 最大功率電流：5.52A

◆ 開路電壓：22V

◆ 短路電流：5.62A

◆ 機械尺寸：1100*670*28mm

2.太陽能控制器

◆ 使用單片機和專用軟件，實現智能控制，12/24電壓自動識別系統。

◆ 采用串聯式PWM充電控制方式，使充電回路的電壓損失較原二極管充電方式降低一半，充電效率較非PWM高3－6%;過放恢復的提升充電，正常的直充，浮充自動控制方式有利于提高蓄電池壽命。

◆ 多種保護功能，包括蓄電池反接、蓄電池過、欠壓保護、太陽能電池組件短路保護，具有自動恢的輸出過流保護功能，輸出短路保護功能。

◆ 具有豐富的工作模式，如光控，光控＋延時，通用控制等模式。

◆ 浮充電溫度補償功能。

  ◆ 使用定制大屏幕LCD液晶顯示器、充電、放電，光伏、蓄電池，負載各參數一目了然，一鍵式操作即可完成所有設置，方便直觀。

3.蓄電池（膠體免維護）

采用自放電率低、使用壽命長、深放電能力強、充電效率高、工作溫度范圍寬的免維護膠體蓄電池。

在獨立的光伏系統中，蓄電池的作用主要是儲存能量，在晚上或多云等氣候情況下，光伏陣列不能提供足夠的能量時，蓄電池供給負載，保證系統的正常運行。

該系統所采用的蓄電池規格如下：

• 蓄電池電壓： 12V  一節

• 蓄電池容量：38Ah

• 外形尺寸：196*165*180mm

• 參考重量：12.6KG/節

  3.1 放電特性

  鉛酸蓄電池具有的良好的放電特性，尤其是大電流放電的特性更為優越。電池放電的容量取決于放電電流，終止電壓和放電時間。

  不同放電率的放電性能和終止電壓選擇如下圖：

  

  放電時間

  

  溫 度（℃）

  3.2 自放電特性

  鉛酸蓄電池儲存時的自放電特性如下圖：

  

  自放電特性

  3.3 充電特性

  鉛酸蓄電池要求采用限流恒壓的充電方法進行充電。在環境度為25℃的條件下，最佳的浮充電壓為13.6±0.1V 臺X臺數，充電開始時的電流應限制在0.25C10A的范圍內。

  恒壓充電特性(25℃)如下圖：

  

  充電時間

  在不同的環境溫度下，適宜的電池充電恒壓值可按下所示，找出整組電池的恒壓浮充電壓值(電池充電電壓X電池組中的電池臺數)。

  

  電池浮充電電壓與環境溫度的關系

  4.離網逆變器

  ◆ 純正弦波輸出(失真率<4%)

  ◆ 輸入輸出完全隔離設計

  ◆ 能快速并行啟動電容、電感負載

  ◆ 三色指示燈顯示，輸入電壓,輸出電壓，負載水準和故障情形

  ◆ 負載控制風扇冷卻

  ◆ 過壓/欠壓/短路/過載/超溫保護

  ◆ 輸入電壓：10-16VDC

  ◆ 輸出電壓：110V/220VAC 可選

  ◆ 輸出功率：1000W

  5.并網逆變器：

  并網逆變器具有DC－DC和DC－AC兩級能量變換的結構。DC－DC變換環節調整光伏陣列的工作點使其跟蹤最大功率點；DC－AC逆變環節主要使輸出電流與電網電壓同相位，同時獲得單位功率因數。

  系統面板設有用來測量DC、AC相關參數的多個測試端口，可測量DC-DC電壓電流變化和DC-AC逆變過程中的電壓電流及曲線變化和波形對比。
  6級功率搜索功能

   在自動調整的過程中，會看到LOW燈不停的閃爍，功率會由0作為起點，向最大功率點加大輸出功率，重啟最多為6次，然后進入功率鎖定狀態，鎖定時ST燈長亮。

   在進行6級功率搜索程序時，所需的時間為10分鐘。

  寬電壓輸入（15-62VDC）

  二級功率變壓轉換

  ◆ 高頻雙向并網，單向并網功能

  ◆ 高頻直接調制，AC半波合成

  ◆ 雙向并網方式：直接負載消耗，逆向傳輸AC電流

  ◆ 單向并網方式：直接負載消耗，禁止逆向傳輸AC電流

  多頻率輸出功能，可適用于50Hz/60Hz頻率的AC交流電

  ◆ 頻率范圍：45Hz~63Hz

  ◆ 直接連接到太陽能電池板（不需要連接電池）

  6. 基于物聯網實驗室安全用電智能控制系統

  1、特點

  當智能控制系統檢測到有漏電或觸電情景出現時，智能控制系統在0.1秒斷開連接，保證人身和財產安全；智能控制系統本身有故障指示燈，用戶可根據智能控制系統故障指示燈顯示判斷出當前故障狀態，便于處理；智能控制系統有掛鎖功能，需要檢修時，在掛鎖位置上鎖，★防止他人上電，檢修更安全。可以采集現場輸出型裝置數據，通過多種物聯網通信方式上傳至云端，實現本地設備的遠程監控。

  2、功能

  基于物聯網實驗室安全用電智能控制系統，可進行用電數據采集、統計、存儲、分析、查詢等。運用前端數據可視化技術將實時的用電數據展示在平臺上，并以圖表的形式提供可視化的用電信息查詢功能；運用數據庫技術實時監測用電設備和線路運行狀況，對異常狀況及時告警，從而預防電氣火災；運用用電系統故障定位技術及時發現并精準定位用電故障點，自動生成故障報告，協助用戶第一時間修復用電系統故障；運用電能質量監測技術實時分析和評估電能質量問題，并提供定制化的治理方案，協助用戶獲得優質電能；運用大數據技術和行業數學模型統計、分析并挖掘基礎的用電數據，基于數據發掘節能潛力，從而提供能效優化方案。滿足用電管理系統可視、安全、可靠、優質和經濟的智慧用電模塊需求。

  3、基于物聯網實驗室安全用電智能控制系統由執行裝置與網機組成，技術參數分別為：

  （1）執行裝置技術參數

  （1）極數：3P+N

  （2）脫扣特性：C（5-10）In D（10-14）In

  （3）額定電流：In 6A、10A、16A、20A、25A、32A、40A、50A、63A

  （4）額定電壓：Ue AC 230V/400V

  （5）額定頻率f：50Hz

  （6）額定短路分斷能力：Icu10kA

  （7）殼架等級額定電流：Inm63A

  （8）缺相保護：設備防燒毀保護模式

  （9）漏電保護：元器件損壞保護模式

  （10）過載保護：電流過大防燒毀模式

  （11）短路保護：碰線防燒毀模式

  （12）掛鎖保護：便于維修安全

  （13）過溫保護：可監測線路溫度

  （14）過欠壓保護：防止造成人身事故和機械設備損壞

  （15）漏電或觸電時0.1秒斷開

  （16）故障指示燈，便于查看工作狀態

  ★（17）掛鎖功能，檢修更方便

  （2）網機技術參數

  （1）內置STM32F103C8T6主控芯片

  （2）外置8M無源晶振

  （3）采用SP3485作為485通信芯片

  （4）485防浪涌保護

  （5）標準RS485接口，可直接串口設備

  （6）智能型數據終端，便捷實現數據傳輸功能

  ★（7）提供強大的中心管理軟件，方便設備管理

  ★（8）提供便捷的軟件升級和固件更新服務

  ★（9）提供數據庫數據備份，方便查看歷史數據

  （10）尺寸：89mm*67.5mm*20.5mm

  （11）重量：70g

  （12）電源：AC220V

  （13）功耗：1.5W

  （14）工作溫度：-25℃ - +70℃

  （15）工作濕度：95%

  （16）WiFi版最大下行傳輸速率：64kbps

  （17）WiFi版最大上行傳輸速率：32kbps

  二、實驗內容

     1、太陽能跟蹤系統的設計實驗

     2、太陽能光伏組件的安裝實驗

     3、太陽能逆變器、控制器的安裝實驗

     4、太陽能光伏電站現場參數的測量實驗

     5、太陽能跟蹤定位傳感器的安裝與測量實驗

     6、組件支架結構安裝與測量實驗

     7、傳動執行機構安裝與測量實驗

     8、跟蹤控制器原理實驗

  三、安裝要求

     1、占地面積：5平方米

     2、運行面積：8平方米