TW-SNY13太陽能光伏并網發電教學實驗臺

一、系統實訓應用范圍：

主要提供于職高、大學、研究生、企業技工以太陽能發電為主課題的研究和培訓。

光伏并網發電系統實訓臺

二、技術參數

2.1、太陽能電池板

太陽能電池板采用陣列組裝形式，主要采用4塊（或更多）小型太陽能電池板組建，可實現太陽能電池板的并接方式和串接方式，進而提供大電流或大電壓的兩種太陽能電池板組網方式。

?最大輸出功率：100W*4塊

?開路電壓：35V（并聯）

?短路電流：4*3.25A（并聯）

2.2、照度計

?量程：0-225Lx、200-2250Lx、2000-22500Lx和20K-225KLx（225000Lx）自動切換量程。

2.3、環境監測模塊技術指標

?含有照度計、溫度表、濕度表，單片機時鐘系統，實現時間的顯示

2.4、17寸工控一體機，帶觸摸功能

?C P U:Intel 1037U 1.8GHz 22nm雙核處理器TDP 17W超低功耗處理器

?主 板:Intel M11工控固態節能主板

?內 存:1G DDR3 1333超高速內存,支持1333/1066MHz內存,最大可支持8GB。

?硬 盤:24G SSD固態硬盤

?顯 卡:集成Intel  HD Graphics核心顯卡,提供VGA、LVDS、雙HDMI顯示輸出,LVDS支持雙通道24bit,支持單獨顯示、雙顯復制、雙顯擴展。

?聲 卡:集成ALC662 6聲道高保真音頻控制器

?網 卡:集成1個RTL千兆網卡,支持網絡喚醒、PXE功能。

?電 源:外置電源（100V至220V寬幅電壓，全球通用）

?顯示屏:13寸LED工控屏 分辨率：1024*600

?觸摸屏:臺灣軍工Touchkit 4線觸摸屏，透光率高；性能穩定，觸摸靈敏

?整機接口:4* USB 2.0接口,其中兩個可支持USB3.0(需定制)，

?1* HDMI接口:1* VGA接口,1* RJ-45網絡接口,1* Line out（綠色）,1* Mic（紅色)

?2*COM串口,1* 12V DC_JACK輸入接口

系統狀態：

太陽能控制器（帶報警功能）：

?輸入電壓、電流、功率的數據顯示及動態曲線顯示

?輸出電壓、電流、功率的數據顯示及動態曲線顯示

?蓄電池：電壓數據顯示及動態曲線顯示

2.5 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。

?直接連接到太陽能電池板（不需要連接電池）

?AC標準電壓范圍：90V～140V/180V～260VAC

?AC頻率范圍： 55Hz～63Hz/45Hz～53Hz

?并網輸出功率：300W

?輸出電流總諧波失真：THDIAC <5%

?相 位 差： <1%

?孤島效應保護： VAC;f AC

?輸出短路保護： 限流

?顯示方式： LED

?待機功耗： <2W

?夜間功耗： <1W

?環境溫度范圍： -25 ℃～60℃

?環境濕度： 0～99%(Indoor Type Design)

高性能自動功率點追蹤（MPPT）

強大的MPPT算法，以優化來自太陽能電池板的功率收集，可精確地捕捉及鎖定最大輸出功率點，使發電量大幅提高到大于25%以上。

MPPT追蹤圖

電力輸出:（逆向電力傳輸）

高效的電力逆向傳輸技術，技術之一，逆變器在并網輸出模式時電力以反方向電力傳輸，自動檢測電路中的負載并優先進行使用，用不完的電力才向電網逆方向傳輸供應到其他地方使用，電力傳輸率可達99.9%。在光伏發電應用系統中使輸出效率更高。

并網湝波分量測試圖

2.6  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?？梢圆杉F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

三、教學及研究實訓項目

2、1、 光伏能量變換實驗

實驗1、光伏陣列單元組成原理。

實驗2、太陽能光電池能量轉換組合原理。

實驗3、陣列電子最大功率跟蹤器原理。

實驗4、陣列匯流與防雷接地原理。

實驗5、陣列結構件、防腐安裝原理。

實驗6、最大功率跟蹤器與光伏轉換提效實驗。

實驗7、在不同天氣和日照強度下光波對光伏轉換效率的影響實驗。

實驗8、在不同季節太陽運軌變換下對光伏能量轉換的影響實驗。

實驗9、在不同季節環境溫度變換下對光伏能量轉換的影響實驗。

實驗10、陣列低、中、高通過開關組合后能量變換實驗。

實驗11、光感儀和風速傳感儀各自作用實效實驗。

2、2、同步逆變電源實驗

實驗1、逆變電源單元組成原理。

實驗2、逆變電源MPPT的最大功率跟蹤控制方法的實驗。

實驗3、逆變電源輸出功率與光伏能量變換的實驗。

實驗4、MPPT與電子跟蹤器有效結合和分離控制方面的比較實驗。

實驗5、晴天，多云，陰雨天情況下逆變電源輸出交流電的波形、諧波含有率、功率因素的比較實驗。

實驗6、逆變器并入的電網供電中斷，逆變器應在2s內停止向電網供電，同時發出警示信號的防孤島效應保護試驗。

實驗7、逆變電源直流輸入欠電壓控制實驗。

實驗8、輸入電壓為額定值，負荷滿載時距離設備水平位置1m處，的噪聲測試實驗。

2、3、光伏并網發電系統軟件實驗

實驗1、在上位軟件里查看單站監控項目：

◆ 直流電壓VDC、直流電流A、輸入功率KW

◆ 交流電壓VDC、交流電流A、輸出功率KW

◆ 日發電量KWh、日運行時數h min、總發電量KWh、總運行時數h、 Co2減排量Kg

◆ 系統運行狀態 正常/不正常

◆ 系統運行溫度 正常/不正常

◆ 系統監控PC機狀態 正常/不正常

◆ 系統功率測試曲線

實驗2、在上位軟件里查看單站電量記錄項目：

◆ 設備編號1號機:

日發電度數、日運行時數 h min、總發電量度數、總運行時數h

實驗3、在上位軟件里查看單站故障記錄項目：

◆ 設備編號1號機:

直流過壓、直流欠壓、直流過流

交流過壓、交流欠壓、交流過流

系統過載、頻率異常、孤島保護、ADC異常（快速檢測并網電壓，電流）、IPM故障、過流保護、過溫保護、溫度異常、DSP異常（數字信號處理器，將模擬信號轉為數字信號）

四、運行技術條件（單相輸出）

◆ 光伏陣列輸出電壓 17.5～40VDC

◆ 并網輸出電壓180～260VAC

◆ 并網頻率范圍47.8～51.2Hz

◆ 效率94.5%

◆ 功率因數>0.99

◆ 最大功率跟蹤10.8～28VDC

◆ 工作環境：溫度-20℃～50℃

◆ 相對濕度﹤90﹪（25℃）

◆ 保護功能： 防雷、極性反接、短路、漏電、過熱、孤島效應、過載保護、電網過欠壓、電網過欠頻保護、接地故障保護等。

3、系統單元組成

3、1、光伏陣列單元： 在室外修建約3平方米的平臺或者陽臺，安裝支架，鋪設總峰值功率為300W的光伏陣列。 在條件允許的情況下，光伏陣列可選用三種不同類型的太陽能電池進行實驗（單晶硅、多晶硅、非晶硅）。

3、2、逆變控制單元：系統根據實驗的需要，通過開關單元的開和關，最多可以實現 3臺不同型號和產地的并網逆變器同時運行，配備 同時并網通道，可滿足對比實驗和各種數據采集的需要。

3、3、開關控制單元：所有系統內外單元的引線經隔離開關接至各自的跳線端子上，在實驗過程中，一旦發生漏電、短路、過流、過熱情況，開關自動斷開電源，起到保護儀器儀表和人身的安全。

3、4、方陣連接單元：示意接線面板上,最小單元的引線經隔離開關接至各自的跳線端子，根據實驗的需要，可以用跳線自由地組合成不同開路電壓17.5～60VDC ，峰值功率50～300W的系統。

3、5、顯示單元：方陣電壓、電流。逆向交流電壓、電流、頻率、功率、無功。正向交流電壓、電流、頻率。設備工作溫度、電池方陣溫度、實驗室溫度和濕度、實驗記時時鐘、逆向電量計量、正向電量計量。

3、6、并網監控單元： 監控裝置包括監控主機、監控軟件和顯示設備。本系統采用高性能工業控制PC機作為系統的監控主機，配置光伏并網系統多機版監控軟件，采用RS485通訊方式，可以實時獲取所有并網逆變器的運行參數和工作數據。

五、設備配置清單