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光伏发电实训系统光伏发电教学设备

发布时间:2022-08-25 12:45:32 来源:火狐体育官方网站 作者:火狐体育官网链接

  TW-SNY05型光伏发电实训系统主要由光伏供电装置、光伏供电系统、逆变与负载系统、监控系统四个部分组成,如图1所示。

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  光伏供电装置主要由光伏电池组件、投射灯、光线传感器、光线传感器控制盒、水平方向和俯仰方向运动机构、摆杆、摆杆减速箱、摆杆支架、单相交流电动机、电容器、直流电动机、接近开关、微动开关、底座支架等设备与器件组成,如下图所示。

  4块光伏电池组件并联组成光伏电池方阵,光线传感器安装在光伏电池方阵中央。2盏300W的投射灯安装在摆杆支架上,摆杆底端与减速箱输出端连接,减速箱输入端连接单相交流电动机。电动机旋转时,通过减速箱驱动摆杆作圆周摆动。摆杆底端与底座支架连接部分安装了接近开关和微动开关,用于摆杆位置的限位和保护。水平和俯仰方向运动机构由水平运动减速箱、俯仰运动减速箱、直流电动机、接近开关和微动开关组成。直流电动机旋转时,水平运动减速箱驱动光伏电池方阵作向东方向或向西方向的水平移动、俯仰运动减速箱驱动光伏电池方阵作向北方向或向南方向的俯仰移动,接近开关和微动开关用于光伏电池方阵位置的限位和保护。

  光伏供电系统主要由光伏电源控制单元、光伏输出显示单元、触摸屏、光伏供电控制单元、ARM控制单元、接口单元、西门子S7-200PLC、继电器组、接线排、蓄电池组、可调电阻、断路器、12V开关电源、网孔架等组成。

  光伏电源控制单元主要由断路器、+24V开关电源、AC220V电源插座、指示灯、接线等组成。

  光伏供电控制单元主要由选择开关、急停按钮、带灯按钮、接线)充、放电控制单元和接口单元

  蓄电池的充电过程及充电保护由ARM控制单元、接口单元及程序完成,蓄电池的放电保护由ARM控制单元、接口单元及继电器完成,当蓄电池放电电压低于规定值,ARM控制单元输出信号驱动继电器工作,继电器常闭触点断开,切断蓄电池的放电回路。

  逆变与负载系统主要由逆变电源控制单元、逆变输出显示单元、逆变器、逆变器参数检测模块、变频器、三相交流电机、发光管舞台灯光模块、警示灯、接线排、断路器、网孔架等组成。

  逆变电源控制单元主要由断路器、+24V开关电源、AC220V电源插座、指示灯、接线等组成。

  逆变器是将低压直流电源变换成高压交流电源的装置,逆变器的种类很多, 各自的具体工作原理、工作过程不尽相同。本实训装置使用的逆变器由DC-DC升压PWM控制芯片单元、驱动+升压功率MOS管单元、升压变压器、SPWM芯片单元、高压驱动芯片单元、全桥逆变功率MOS管单元、LC滤波器组成。

  逆变的工作过程是将蓄电池的12V直流电通过DC-DC和DC-AC变换,转变成正弦波220/50Hz的纯正弦波交流电。

  逆变器是通过半导体功率开关的开通和关断作用,把直流电能转变成交流电能的一种变换装置,是整流变换的逆过程。

  S1~S4是桥式电路的4个臂,由电力电子器件及辅助电路组成。S1、S4闭合,S2、S3断开时,负载电压uo为正;

  io从电源负极流出,经S2、负载和S3流回正极,负载电感能量向电源反馈,io逐渐减小,t2时刻降为零,之后io才反向并增大。

  (3) 阻感负载时需提供无功。为了给交流侧向直流侧反馈的无功提供通道,逆变桥各臂并联反馈二极管。

  各栅极信号为180°正偏,180°反偏,且V1和V2互补,V3和V4互补关系不变但V3的基极信号只比V1落后q ( 0

  每桥臂导电180°,同一相上下两臂交替导电,各相开始导电的角度差120 °

  光伏发电实训系统主要由光伏供电装置、光伏供电系统、逆变与负载系统、监控系统四个部分组成。

  为避免功能无法满足需求的情况,需提供交货设备的清晰视频,可验证相关技术要求及实验功能要求。

  (1)、光伏供电装置的组成:光伏供电装置主要由光伏电池组件、投射灯、光线传感器、光线传感器控制盒、水平方向和俯仰方向运动机构、摆杆、摆杆减速箱、摆杆支架、单相交流电动机、电容器、直流电动机、接近开关、微动开关、底座支架等设备与器件组成。

  (1)、光伏供电系统的组成,光伏供电系统主要由光伏电源控制单元、光伏输出显示单元、触摸屏、光伏供电控制单元、充、放电控制单元、信号处理单元、西门子S7-200PLC、继电器组、接线排、蓄电池组、可调电阻、断路器、12V开关电源、网孔架等组成。

  (2)、控制方式,光伏电源控制单元主要由断路器、+24V开关电源、AC220V电源插座、指示灯、接线等组成。

  控制器调节主板可以开放二次开发接口,便于学生进行探究性实验,投标时提供控制器主板,并配合实验视频进行演示,演示内容至少包括手动充电、手动放电、自动运行等相关功能。

  蓄电池控制回路需采用通用采样控制单元,对蓄电池进行实时采样、监测,防止蓄电池过充、过放等现象,现场视频演示相关功能。

  驱动采用PLC控制,具备独立的追光控制电路板,用户可进行编程,现场提供该电路板在整体设备中的图片。

  (3)、充、放电控制单元和信号处理单元,蓄电池的充电过程及充电保护由充电控制单元、信号处理单元及程序完成,蓄电池的放电保护由放电控制单元、信号处理单元完成,当蓄电池放电电压低于规定值,放电控制单元输出信号驱动继电器工作,继电器常闭触点断开,切断蓄电池的放电回路。

  (1)、逆变与负载系统的组成,逆变与负载系统主要由逆变电源控制单元、逆变输出显示单元、逆变控制单元、直流升压单元、全桥逆变单元、逆变器参数检测模块、变频器、三相交流电机、发光管舞台灯光模块、警示灯、接线排、断路器、网孔架等组成。

  ①逆变电源控制单元,逆变电源控制单元主要由断路器、+24V开关电源、AC220V电源插座、指示灯、接线等组成。

  ②逆变输出显示单元,逆变输出显示单元主要由交流电流表、交流电压表、接线)、离网逆变系统,离网逆变器是将低压直流电源变换成高压交流电源的装置,逆变器的种类很多, 各自的具体工作原理、工作过程不尽相同。本实训装置使用的逆变装置由DC-DC升压单元、逆变控制单元、全桥逆变单元组成,逆变的工作过程是将蓄电池的12V直流电通过DC-DC和DC-AC变换,转变成正弦波220/50Hz(可调)的工频交流电。升压部分由SG3525驱动两个升压MOS管,SG3525脉宽调试控制器,具有可调整的死区时间控制功能,还具有可编程式软启动,脉冲控制锁保护等功能。全桥逆变部分采用具有DSP性能的嵌入式微处理器TMS320F2812实现SPWM的调制,同时能够与上位机的远程通讯,实现数据的上载与下载等功能。

  (3)、配备全套低压逆变原理实验相关配置,便于学生进行低压逆变原理实验,投标时提供该实验模块,并配合实验视频进行现场演示。

  (4)、具备多种输出波形选择实验相关配置,便于学生进行多种波形输出原理实验,投标时提供该实验模块,并配合实验视频进行现场演示。

  (5)、高压逆变频率可调,调节范围0-100Hz,投标时提供该实验模块,并配合实验视频进行现场演示。

  (6)、提供全部逆变原理算法,便于学生进行探究性实验,投标时提供证明文件。

  (7)、具备调频、调压单元及操控面板,具备工频谐振补偿单元,现场提供符合要求的实物演示。

  (3)、并网逆变系统,并网逆变控制系统将直流24V先进行Boost升压然后再逆变成交流36V、50Hz(安全电压),最后通过升压变压器升至交流220V、50Hz与单相市电相连实现可以网发电功能。

  2.工作环境:环境温度范围为-5℃~+40℃,相对湿度<85%(25℃),海拔<4000m

  4.逆变器额定输出电压:额定功率:≧200VA;输出功率因数:≥0.98(感性负载、容性负载);逆变效率:≥80%,电压畸变率:≤4%;电流畸变率:≤5%

  5.系统配置:核心模块、接口模块、液晶显示模块、键盘接口模块、驱动电路模块、Boost电路模块、母线电压采样模块、电网电压采样模块、电流采样模块、过温告警模块、通信接口模块、开关电源、直流电机、方形指示灯、直流电压表、直流电流表、多功能谐波表、隔离变压器等组成。

  片内128K字X 16位的Flash存储器;18K×16位的单口随机存储器(SARAM);4K×16位的Boot ROM;可扩展1MB存储器的外部存储器接口。

  ②接口模块,信号调理单元:采用高精度运放TL072作信号变换,TL072具有高线性度、高稳定度、频带宽,输出电压限制为3.3V。

  ④键盘接口模块,由4*4的矩阵式键盘组成,用于控制逆变器启停及设置影响并网电流质量的参数。

  ⑤驱动电路模块,采用IPM模块6MBP30RH060,额定电流20A,耐压值为600V,直流母线KHz。其中驱动电路采用高速光耦4504进行电气隔离,采用四路独立电源对上下桥臂单独供电,实现对桥式电路的控制。

  ⑥Boost电路模块,Boost电路模块主要将直流电源输出的24V直流电压变换成能满足并网要求的直流母线电压。

  ⑦电压、电流采样模块,用电压、电流传感器采集电网电压、直流电压及电网电流信号并送到信号调理电路做算法以及保护用。

  ⑧负载模块,24V直流电机:额定电压:DC 24V,额定转速:690rpm/min。

  ⑨仪表模块,1)电量监测仪:监测并网电流、电压、频率、功率、功率因数、电压及电流THD值、电压及电流的谐波波形等。

  技术指标:谐波表应具有全面的交流电量测量、复费率电能计算、谐波分析、遥信输入、遥控输出、以及网络通信等功能;同时还具有电网波形实时跟踪显示和SOE事件记录功能,主要用于对电网供电质量的综合监控诊断及电能管理。

  性能指标,输入网络:单相2线HZ。输入电压:额定值AC100V;过负荷1.2额定值(连续),2倍额定值1秒;功耗小于0.2VA。输入电流:额定值AC5A;过负荷1.2额定值(连续),10倍额定值1秒;功耗小于0.2VA。输出电能:集电极开路的光耦脉冲。

  开关量输出:输出方式:继电器常开触点输出;触点容量:AC:250V 3A,DC:30V 3A。

  安全性:工频耐压:电源、电压电流输入回路之间,各输入端子(并联)和外壳之间AC 2KV/1min;电源与开关量输入回路、通信回路、变送输出回路,各输入端子与各输出端子之间AC 1.5KV/1min。绝缘:输入、输出端对机壳大于100MΩ。

  技术指标,采用模块化设计,能选择单显示、显示加其他功能,采用最新PIC芯片,抗干扰能力强,支持RS485通信

  ⑩变压器模块,一次侧220V,二次侧36V,频率50Hz。作用:保证人身安全,阻止直流分量进入电网,升压与电网连接。

  (1)、监控系统组成,监控系统主要由一体机、键盘、鼠标、接线排、电源插座、通信线、微软操作系统软件、力控组态软件组成。

  (2)、监控系统功能① 通信,监控系统与充电控制器、逆变控制器、PLC、仪表进行通信。

  ② 界面a、监控系统具有主界面,光伏供电系统界面,逆变与负载系统界面,光伏能量转换界面,报表参数界面,趋势曲线界面,分别显示各自的运行状态参数。b、光伏供电系统界面设置相应的按钮,实现光伏电池方阵自动跟踪。c、 具有光伏发电采集报表,记录光伏输出电压、电流;逆变与负载系统的逆变输出电压、电流、功率等数据并打印数据报表。

  实验实训内容涉及光伏供电装置、光伏供电系统、逆变与负载系统、监控系统的安装、接线、光伏供电装置的安装与接线、光伏供电系统部分器件的安装、接线、光伏电池方阵输出特性测试;4、蓄电池组充放电参数的测试;5、逆变与负载系统部分器件的安装、接线、逆变器相关参数测试、逆变器输出参数测试;7、逆变器相关数据的下载设置与测试;8、全套低压逆变原理实验9、多种波形输出选择实验10、高压逆变调频实验11、逆变器原理算法实验12、控制器主控电路二次开发实验13、驱动程序PLC编程实验14、相关电路模块的焊接;15、DSP存储器实验16、定时器实验17、SCI通信实验18、PWM波形输出实验19、Boost升压实验20、电压、电流信号DSP采集实验21、并网逆变实验(C语言程序)22、监控系统与各单元的通信;23、监控系统组态界面的操作。

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