TCP-105A智能型光伏發電系統實訓實驗臺
一、 概述
TCP-105A智能型光伏發電系統實訓實驗臺， 通過太陽能電池方陣將太陽能輻射能轉換為電能的發電站稱為太陽能光伏電站。具有無枯竭、無公害、資源分配廣泛等優點，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中應用的微波中繼站、光纜通信系統、水文觀測系統、氣象和地震臺站等中得到了廣泛的應用。
TCP-105A教學實訓實驗臺主要是針對職業院校光伏發電實訓教學需求研制，采用模塊化設計，幫助學生了解太陽春、夏、秋、冬一年四季的運行軌跡，以及太陽從早到晚對地面輻照強度的變化；理解太陽能光伏發電原理，了解光伏電站離網和并網發電功能及逆變原理，掌握太陽能光伏分布式發電結構及原理，學習太陽能光伏工程應太陽用技能。適用于廣大高等院校、高職院校的電氣工程及自動化、機電一體化技術、計算機控制技術、電力系統自動化技術、電子信息工程和能源動力及新能源生產企業等領域。
二、 系統教學規劃
主要目的 | 光伏發電基本原理實訓 |
針對人群 | 專業課中職—高職\專科 |
完成能力 | 1.了解光伏發電系統組裝方法 2.了解光伏發電系統配置情況 |
配合課程 | 1. 電工基礎 2. 光伏逆變技術及應用 3. 新能源發電技術 4. 智能光伏系統制作 5. 光伏發電系統集成與設計 6. 光伏電站維護與檢修 7. 變頻技術與PLC 8. CAD 9. 電路設計與制版 10. LED原理與應用 11. 光伏產品營銷 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》 15. 光伏發電系統集成與設計 16. 光伏電站維護與檢修 |
每臺適用學生數量 | 5-10人 |
三. 主要實驗實訓內容
1）單晶硅光伏電池單體的工作原理實驗
2）太陽能電池組件方陣設計實驗
3）光伏供電裝置的組成與控制實驗
4）PLC編程手動、自動控制光伏電池追蹤太陽實驗
5）光敏電阻、電壓比較器的工作特性實驗
6）光線傳感器工作原理實驗
7）光伏供電系統電氣控制原理設計
8）光伏電池的I-V特性測試實驗
9）光伏電池的輸出功率特性實驗
10）DSP控制器對蓄電池的脈寬調制充電過程實驗
11）DSP控制器對蓄電池的放電保護實驗
12）蓄電池實際充電檢測實驗
13）蓄電池模擬充電實驗
14）逆變器工作原理實驗
15）逆變器基波、SPWM、死區等波形檢測實驗
16）逆變器不同負載設計連接實驗
17）上位機與各單元通信方式與連接實驗
18）通信協議設定實驗
19）組態王軟件的應用實驗
20）單相并網實驗（并網原理與實現，SPWM、SVPWM、三角波比較和瞬時之比較等算法）
21) 直流負載逆變實驗
22) 控制器負載過載保護演示實驗
四、 TCP-105A主要技術參數
序號 | 項 次 | 主要參數 | 數量 | |
1 | 光伏組件控制系統 | 太陽光源模擬系統
| 1、金屬鹵素燈參數： 1）電壓：220V 2、燈光亮度調節裝置 | 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）結構：四象限光傳感器 | 1臺 | ||
光伏組件追日跟蹤機構 | 1）結構：一體式蝸輪蝸桿減速機 2）驅動：交流電機AC220V 3）軸數：雙軸 4）水平旋轉0-180° 5）垂直旋轉0-90° | 1套 | ||
*太陽運動軌跡模擬裝置 | 1）X軸、Y軸、Z軸直線導軌 2）永磁步進電機：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目"驗收測試報告中規定的合格產品，并提供相關證明材料。 2）光譜范圍 305-2800 nm 3）響應時間 15s 4）零點偏移 <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 | 光伏組件發電系統 | 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 | 電源控制單元 | 由漏電保護斷路器，AC220V和DC24V狀態指示燈、電源插座組成 | 1套 |
光伏控制電源單元 | 由漏電保護斷路器，AC220V和DC24V狀態指示燈組成 | 1套 | ||
匯流單元 | 2 路輸入1 路輸出、防反，防雷，熔斷保護 | 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，信號處理板；穩壓模塊、控制模塊、逆變模塊；控制面板：風速、風向控制面板、數據顯示面板，控制系統 | 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）投光燈運動方向：東西、 西東、停止 4）自動控制：啟動和急停 | 1套 | ||
自動PLC控制儀 | 臺達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，可無級可調 | 1套 | ||
5
| 逆變與負載系統 | 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 | 由漏電保護斷路器，AC220V和DC24V狀態指示燈組成 | 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±5% 4)額定輸出電流：1.4A 5)輸出頻率：50Hz-60Hz可調±0.5Hz 6)額定功率：300VA 7)輸出波形：正弦波 8)波形失真：＜5% 9)轉換效率：＞85% 10)測量點外引，為觀察波形預留接口。 11)設備輸入直流電壓范圍寬，結構合理，盡可能減少中間環節，系統可靠、穩定、效率高、具備防反接、短路、過熱等保護。 12)采用全開放結構，使學生能迅速掌握光伏發電系統的關鍵技術，同時可以進行多種算法研究。 根據以上基本要求，基于TI公司的TMS320LF2812 DSP）為控制核心，系統由主電路、檢測調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)結構，其中，DSP進行系統電壓、電流、相位、頻率等信號的采集和對DC/DC變換及DC/AC變換中的開關管進行控制，單片機實現系統設定、數據顯示等，單片機和DSP之間通過通訊連接。可以進行單片機相關的實驗，如：接口技術、數碼顯示、SCI通訊等等。 | 1套 | ||
開關電源 | 1）型號：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 | ||
電機負載 | 1）功率：25W 2）電壓：AC220V 3）轉速：1300rpm | 1套 | ||
舞臺燈光負載 | LED發光燈泡 | 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 | 監控系統 | 工控機 | 包括6個串口和鍵盤鼠標，微軟Window XP操作系統軟件 | 1臺 |
組態軟件 | 組態王 | 1套 | ||
打印機 | HP Deskjt 1000 | 1臺 | ||
數據采集系統 | 1）頻率范圍：≥9kHz-3GHz 2）完成實驗時數據的讀取，可監測太陽能電池組的電壓和電流；并網逆變器輸出的電壓和電流；離網逆變器輸出的電壓和電流 | 1套 | ||
*電源分析系統 | 能準確測試光伏方陣/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、發電量等電參數和太陽輻照度，環境溫度，電池組件溫度傳感器光伏組件現場的工作環境參數；能夠適應目前歐盟采用的IEC61853規定的組件鑒定測試; | 1套 | ||
7 | 自動操作實驗臺 | 1）豎式網孔板基本結構： 上方為整體模塊代不銹鋼實驗面板，美觀直接便利； 下方為豎式網孔板，工具箱+4個滾輪 2）尺寸：800(長)×600（寬×2000(高) 3）外框架構成： 鋁合金型材和不銹鋼材料，內嵌噴塑不銹鋼板， 鋼板尺寸：1000mm×720mm 鋼板厚度：3mm 鋼板孔規格： 下方孔尺寸6×10mm，孔左右間距為6mm， 上下間距為6mm且錯位8mm； 4）網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：雙芯屏蔽線 2）線徑：0.3mm2 | ||
