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TCP-105A智能型光伏發(fā)電系統(tǒng)實(shí)訓(xùn)實(shí)驗(yàn)臺(tái)
一、 概述
TCP-105A智能型光伏發(fā)電系統(tǒng)實(shí)訓(xùn)實(shí)驗(yàn)臺(tái)， 通過太陽能電池方陣將太陽能輻射能轉(zhuǎn)換為電能的發(fā)電站稱為太陽能光伏電站。具有無枯竭、無公害、資源分配廣泛等優(yōu)點(diǎn)，目前在太陽能光伏電站、太陽能路燈、太陽能草坪燈、 太陽能庭院燈等以及通信和工業(yè)中應(yīng)用的微波中繼站、光纜通信系統(tǒng)、水文觀測系統(tǒng)、氣象和地震臺(tái)站等中得到了廣泛的應(yīng)用。
TCP-105A教學(xué)實(shí)訓(xùn)實(shí)驗(yàn)臺(tái)主要是針對職業(yè)院校光伏發(fā)電實(shí)訓(xùn)教學(xué)需求研制，采用模塊化設(shè)計(jì)，幫助學(xué)生了解太陽春、夏、秋、冬一年四季的運(yùn)行軌跡，以及太陽從早到晚對地面輻照強(qiáng)度的變化；理解太陽能光伏發(fā)電原理，了解光伏電站離網(wǎng)和并網(wǎng)發(fā)電功能及逆變原理，掌握太陽能光伏分布式發(fā)電結(jié)構(gòu)及原理，學(xué)習(xí)太陽能光伏工程應(yīng)太陽用技能。適用于廣大高等院校、高職院校的電氣工程及自動(dòng)化、機(jī)電一體化技術(shù)、計(jì)算機(jī)控制技術(shù)、電力系統(tǒng)自動(dòng)化技術(shù)、電子信息工程和能源動(dòng)力及新能源生產(chǎn)企業(yè)等領(lǐng)域。
二、 系統(tǒng)教學(xué)規(guī)劃
主要目的 | 光伏發(fā)電基本原理實(shí)訓(xùn) |
針對人群 | 專業(yè)課中職—高職\專科 |
完成能力 | 1.了解光伏發(fā)電系統(tǒng)組裝方法 2.了解光伏發(fā)電系統(tǒng)配置情況 |
配合課程 | 1. 電工基礎(chǔ) 2. 光伏逆變技術(shù)及應(yīng)用 3. 新能源發(fā)電技術(shù) 4. 智能光伏系統(tǒng)制作 5. 光伏發(fā)電系統(tǒng)集成與設(shè)計(jì) 6. 光伏電站維護(hù)與檢修 7. 變頻技術(shù)與PLC 8. CAD 9. 電路設(shè)計(jì)與制版 10. LED原理與應(yīng)用 11. 光伏產(chǎn)品營銷 12. 太陽能電池原理與工藝》 13. 《光伏材料加工》 14. 《光伏電子檢測技術(shù)》 15. 光伏發(fā)電系統(tǒng)集成與設(shè)計(jì) 16. 光伏電站維護(hù)與檢修 |
每臺(tái)適用學(xué)生數(shù)量 | 5-10人 |
三. 主要實(shí)驗(yàn)實(shí)訓(xùn)內(nèi)容
1）單晶硅光伏電池單體的工作原理實(shí)驗(yàn)
2）太陽能電池組件方陣設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)
3）光伏供電裝置的組成與控制實(shí)驗(yàn)
4）PLC編程手動(dòng)、自動(dòng)控制光伏電池追蹤太陽實(shí)驗(yàn)
5）光敏電阻、電壓比較器的工作特性實(shí)驗(yàn)
6）光線傳感器工作原理實(shí)驗(yàn)
7）光伏供電系統(tǒng)電氣控制原理設(shè)計(jì)
8）光伏電池的I-V特性測試實(shí)驗(yàn)
9）光伏電池的輸出功率特性實(shí)驗(yàn)
10）DSP控制器對蓄電池的脈寬調(diào)制充電過程實(shí)驗(yàn)
11）DSP控制器對蓄電池的放電保護(hù)實(shí)驗(yàn)
12）蓄電池實(shí)際充電檢測實(shí)驗(yàn)
13）蓄電池模擬充電實(shí)驗(yàn)
14）逆變器工作原理實(shí)驗(yàn)
15）逆變器基波、SPWM、死區(qū)等波形檢測實(shí)驗(yàn)
16）逆變器不同負(fù)載設(shè)計(jì)連接實(shí)驗(yàn)
17）上位機(jī)與各單元通信方式與連接實(shí)驗(yàn)
18）通信協(xié)議設(shè)定實(shí)驗(yàn)
19）組態(tài)王軟件的應(yīng)用實(shí)驗(yàn)
20）單相并網(wǎng)實(shí)驗(yàn)（并網(wǎng)原理與實(shí)現(xiàn)，SPWM、SVPWM、三角波比較和瞬時(shí)之比較等算法）
21) 直流負(fù)載逆變實(shí)驗(yàn)
22) 控制器負(fù)載過載保護(hù)演示實(shí)驗(yàn)
四、 TCP-105A主要技術(shù)參數(shù)
序號(hào) | 項(xiàng) 次 | 主要參數(shù) | 數(shù)量 | |
1 | 光伏組件控制系統(tǒng) | 太陽光源模擬系統(tǒng)
| 1、金屬鹵素?zé)魠?shù)： 1）電壓：220V 2、燈光亮度調(diào)節(jié)裝置 | 1套 |
高精度追日傳感器 | 1）輸出電壓：0-5V 2）控制精度：±0.1度 3）結(jié)構(gòu)：四象限光傳感器 | 1臺(tái) | ||
光伏組件追日跟蹤機(jī)構(gòu) | 1）結(jié)構(gòu)：一體式蝸輪蝸桿減速機(jī) 2）驅(qū)動(dòng)：交流電機(jī)AC220V 3）軸數(shù)：雙軸 4）水平旋轉(zhuǎn)0-180° 5）垂直旋轉(zhuǎn)0-90° | 1套 | ||
*太陽運(yùn)動(dòng)軌跡模擬裝置 | 1）X軸、Y軸、Z軸直線導(dǎo)軌 2）永磁步進(jìn)電機(jī)：DC24V 3) 采用三維太陽空間追日原理 | 1套 | ||
*輻射傳感器 | 1）須采用由中國氣象局氣象探測中心和工程技術(shù)研究中心組織的“太陽能資源觀測利用氣象傳感器的研制項(xiàng)目"驗(yàn)收測試報(bào)告中規(guī)定的合格產(chǎn)品，并提供相關(guān)證明材料。 2）光譜范圍 305-2800 nm 3）響應(yīng)時(shí)間 15s 4）零點(diǎn)偏移 <10W/㎡ 5）方位誤差 <20W/㎡（1000W/㎡到80°） 6）工作溫度 -40℃~+80℃ 7）最大輻照度 0~2000W/㎡ 8）靈敏度 7 - 14μV/W/m2 9）靈敏度溫度誤差 <0.1%/℃ | 1套 | ||
2 | 光伏組件發(fā)電系統(tǒng) | 單晶硅太陽電池組件 | 1） 功率：10W 2） 誤差：±5% 3）輸出電壓：17.2V 9)總功率：40W | 4塊 |
3 | 光伏供電系統(tǒng) | 電源控制單元 | 由漏電保護(hù)斷路器，AC220V和DC24V狀態(tài)指示燈、電源插座組成 | 1套 |
光伏控制電源單元 | 由漏電保護(hù)斷路器，AC220V和DC24V狀態(tài)指示燈組成 | 1套 | ||
匯流單元 | 2 路輸入1 路輸出、防反，防雷，熔斷保護(hù) | 1套 | ||
威倫通液晶觸摸屏 | 1）尺寸：10.1" 2）TFT 彩色液晶 LED背光 | 1套 | ||
充放電控制器 | 核心板，接口底板，信號(hào)處理板；穩(wěn)壓模塊、控制模塊、逆變模塊；控制面板：風(fēng)速、風(fēng)向控制面板、數(shù)據(jù)顯示面板，控制系統(tǒng) | 1套 | ||
直流輸入單元 | 1）電流表：PA1951-AK1G， DC 0-5A 2）電壓表：PZ195U-AK1G， DC 0-500V 3）通訊接口：RS485 | 1套 | ||
光伏供電控制單元 | 1）電池板跟蹤方向：東、南、西、北 2）投光燈控制：燈1、燈2 3）投光燈運(yùn)動(dòng)方向：東西、 西東、停止 4）自動(dòng)控制：啟動(dòng)和急停 | 1套 | ||
自動(dòng)PLC控制儀 | 臺(tái)達(dá)用于直接連接傳感器和編碼器. | 1套 | ||
電阻 | 1）范圍：0-1000Ω 2）帶刻度，可無級(jí)可調(diào) | 1套 | ||
5
| 逆變與負(fù)載系統(tǒng) | 逆變輸出顯示單元 | 1）電流表：AC 0-5A 2）電壓表：AC 0-500V 3）通訊接口：RS485 |
1套 |
逆變控制電源單元 | 由漏電保護(hù)斷路器，AC220V和DC24V狀態(tài)指示燈組成 | 1套 | ||
逆變器 | 1）輸入電壓：DC12V 2）輸入電壓范圍：DC9.5V-15.5V 3）輸出電壓：AC180-220V可調(diào)±5% 4)額定輸出電流：1.4A 5)輸出頻率：50Hz-60Hz可調(diào)±0.5Hz 6)額定功率：300VA 7)輸出波形：正弦波 8)波形失真：＜5% 9)轉(zhuǎn)換效率：＞85% 10)測量點(diǎn)外引，為觀察波形預(yù)留接口。 11)設(shè)備輸入直流電壓范圍寬，結(jié)構(gòu)合理，盡可能減少中間環(huán)節(jié)，系統(tǒng)可靠、穩(wěn)定、效率高、具備防反接、短路、過熱等保護(hù)。 12)采用全開放結(jié)構(gòu)，使學(xué)生能迅速掌握光伏發(fā)電系統(tǒng)的關(guān)鍵技術(shù)，同時(shí)可以進(jìn)行多種算法研究。 根據(jù)以上基本要求，基于TI公司的TMS320LF2812 DSP）為控制核心，系統(tǒng)由主電路、檢測調(diào)理電路和隔離電路等組成。 13)采用雙CPU(一塊DSP和一塊單片機(jī))結(jié)構(gòu)，其中，DSP進(jìn)行系統(tǒng)電壓、電流、相位、頻率等信號(hào)的采集和對DC/DC變換及DC/AC變換中的開關(guān)管進(jìn)行控制，單片機(jī)實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)設(shè)定、數(shù)據(jù)顯示等，單片機(jī)和DSP之間通過通訊連接。可以進(jìn)行單片機(jī)相關(guān)的實(shí)驗(yàn)，如：接口技術(shù)、數(shù)碼顯示、SCI通訊等等。 | 1套 | ||
開關(guān)電源 | 1）型號(hào)：DR-120-24 2）輸入電壓：AC 220V 3）輸出電壓：DC 24V 4）輸出電流：5A | 1套 | ||
變頻器 | MM420-0.37Kw | 1套 | ||
電機(jī)負(fù)載 | 1）功率：25W 2）電壓：AC220V 3）轉(zhuǎn)速：1300rpm | 1套 | ||
舞臺(tái)燈光負(fù)載 | LED發(fā)光燈泡 | 1套 | ||
閥控密封式鉛酸蓄電池 | 1）容量：12V 18Ah/20HR 2）重量：1.9kg 3）尺寸：345mm×195mm×20mm | 4套 | ||
6 | 監(jiān)控系統(tǒng) | 工控機(jī) | 包括6個(gè)串口和鍵盤鼠標(biāo)，微軟Window XP操作系統(tǒng)軟件 | 1臺(tái) |
組態(tài)軟件 | 組態(tài)王 | 1套 | ||
打印機(jī) | HP Deskjt 1000 | 1臺(tái) | ||
數(shù)據(jù)采集系統(tǒng) | 1）頻率范圍：≥9kHz-3GHz 2）完成實(shí)驗(yàn)時(shí)數(shù)據(jù)的讀取，可監(jiān)測太陽能電池組的電壓和電流；并網(wǎng)逆變器輸出的電壓和電流；離網(wǎng)逆變器輸出的電壓和電流 | 1套 | ||
*電源分析系統(tǒng) | 能準(zhǔn)確測試光伏方陣/組件在光源下I-V曲線，P-V曲線，Isc、Voc、Pmax、Vpm、Ipm、FF、EFF、Rs、Rsh和STC變換、發(fā)電量等電參數(shù)和太陽輻照度，環(huán)境溫度，電池組件溫度傳感器光伏組件現(xiàn)場的工作環(huán)境參數(shù)；能夠適應(yīng)目前歐盟采用的IEC61853規(guī)定的組件鑒定測試; | 1套 | ||
7 | 自動(dòng)操作實(shí)驗(yàn)臺(tái) | 1）豎式網(wǎng)孔板基本結(jié)構(gòu)： 上方為整體模塊代不銹鋼實(shí)驗(yàn)面板，美觀直接便利； 下方為豎式網(wǎng)孔板，工具箱+4個(gè)滾輪 2）尺寸：800(長)×600（寬×2000(高) 3）外框架構(gòu)成： 鋁合金型材和不銹鋼材料，內(nèi)嵌噴塑不銹鋼板， 鋼板尺寸：1000mm×720mm 鋼板厚度：3mm 鋼板孔規(guī)格： 下方孔尺寸6×10mm，孔左右間距為6mm， 上下間距為6mm且錯(cuò)位8mm； 4）網(wǎng)孔板配有推拉式抽屜，抽屜采用型材外框、2mm鋼板底部； | 2套 | |
8 | 通訊電纜 | 1）材質(zhì)：雙芯屏蔽線 2）線徑：0.3mm2 | ||
