TW-SNY13太陽能光伏并網(wǎng)發(fā)電教學(xué)實(shí)驗(yàn)臺(tái)

一、系統(tǒng)實(shí)訓(xùn)應(yīng)用范圍：

主要提供于職高、大學(xué)、研究生、企業(yè)技工以太陽能發(fā)電為主課題的研究和培訓(xùn)。

光伏并網(wǎng)發(fā)電系統(tǒng)實(shí)訓(xùn)臺(tái)

二、技術(shù)參數(shù)

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(shí)現(xiàn)太陽能電池板的并接方式和串接方式，進(jìn)而提供大電流或大電壓的兩種太陽能電池板組網(wǎng)方式。

?最大輸出功率：100W*4塊

?開路電壓：35V（并聯(lián)）

?短路電流：4*3.25A（并聯(lián)）

2.2、照度計(jì)

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

2.3、環(huán)境監(jiān)測模塊技術(shù)指標(biāo)

?含有照度計(jì)、溫度表、濕度表，單片機(jī)時(shí)鐘系統(tǒng)，實(shí)現(xiàn)時(shí)間的顯示

2.4、17寸工控一體機(jī)，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(tài)節(jié)能主板

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

?硬 盤:24G SSD固態(tài)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(dú)顯示、雙顯復(fù)制、雙顯擴(kuò)展。

?聲 卡:集成ALC662 6聲道高保真音頻控制器

?網(wǎng) 卡:集成1個(gè)RTL千兆網(wǎng)卡,支持網(wǎng)絡(luò)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(tái)灣軍工Touchkit 4線觸摸屏，透光率高；性能穩(wěn)定，觸摸靈敏

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

?1* HDMI接口:1* VGA接口,1* RJ-45網(wǎng)絡(luò)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(tǒng)狀態(tài)：

太陽能控制器（帶報(bào)警功能）：

?輸入電壓、電流、功率的數(shù)據(jù)顯示及動(dòng)態(tài)曲線顯示

?輸出電壓、電流、功率的數(shù)據(jù)顯示及動(dòng)態(tài)曲線顯示

?蓄電池：電壓數(shù)據(jù)顯示及動(dòng)態(tài)曲線顯示

2.5 并網(wǎng)逆變器：

并網(wǎng)逆變器具有DC－DC和DC－AC兩級能量變換的結(jié)構(gòu)。DC－DC變換環(huán)節(jié)調(diào)整光伏陣列的工作點(diǎn)使其跟蹤最大功率點(diǎn)；DC－AC逆變環(huán)節(jié)主要使輸出電流與電網(wǎng)電壓同相位，同時(shí)獲得單位功率因數(shù)。

系統(tǒng)面板設(shè)有用來測量DC、AC相關(guān)參數(shù)的多個(gè)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(dòng)調(diào)整的過程中，會(huì)看到LOW燈不停的閃爍，功率會(huì)由0作為起點(diǎn)，向最大功率點(diǎn)加大輸出功率，重啟最多為6次，然后進(jìn)入功率鎖定狀態(tài)，鎖定時(shí)ST燈長亮。

在進(jìn)行6級功率搜索程序時(shí)，所需的時(shí)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(biāo)準(zhǔn)電壓范圍：90V～140V/180V～260VAC

?AC頻率范圍： 55Hz～63Hz/45Hz～53Hz

?并網(wǎng)輸出功率：300W

?輸出電流總諧波失真：THDIAC <5%

?相 位 差： <1%

?孤島效應(yīng)保護(hù)： VAC;f AC

?輸出短路保護(hù)： 限流

?顯示方式： LED

?待機(jī)功耗： <2W

?夜間功耗： <1W

?環(huán)境溫度范圍： -25 ℃～60℃

?環(huán)境濕度： 0～99%(Indoor Type Design)

高性能自動(dòng)功率點(diǎn)追蹤（MPPT）

強(qiáng)大的MPPT算法，以優(yōu)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(diǎn)，使發(fā)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(shù)，技術(shù)之一，逆變器在并網(wǎng)輸出模式時(shí)電力以反方向電力傳輸，自動(dòng)檢測電路中的負(fù)載并優(yōu)先進(jìn)行使用，用不完的電力才向電網(wǎng)逆方向傳輸供應(yīng)到其他地方使用，電力傳輸率可達(dá)99.9%。在光伏發(fā)電應(yīng)用系統(tǒng)中使輸出效率更高。

并網(wǎng)湝波分量測試圖

2.6  基于物聯(lián)網(wǎng)實(shí)驗(yàn)室安全用電智能控制系統(tǒng)

1、特點(diǎn)

當(dāng)智能控制系統(tǒng)檢測到有漏電或觸電情景出現(xiàn)時(shí)，智能控制系統(tǒng)在0.1秒斷開連接，保證人身和財(cái)產(chǎn)安全；智能控制系統(tǒng)本身有故障指示燈，用戶可根據(jù)智能控制系統(tǒng)故障指示燈顯示判斷出當(dāng)前故障狀態(tài)，便于處理；智能控制系統(tǒng)有掛鎖功能，需要檢修時(shí)，在掛鎖位置上鎖，★防止他人上電，檢修更安全?？梢圆杉F(xiàn)場輸出型裝置數(shù)據(jù)，通過多種物聯(lián)網(wǎng)通信方式上傳至云端，實(shí)現(xiàn)本地設(shè)備的遠(yuǎn)程監(jiān)控。

2、功能

基于物聯(lián)網(wǎng)實(shí)驗(yàn)室安全用電智能控制系統(tǒng)，可進(jìn)行用電數(shù)據(jù)采集、統(tǒng)計(jì)、存儲(chǔ)、分析、查詢等。運(yùn)用前端數(shù)據(jù)可視化技術(shù)將實(shí)時(shí)的用電數(shù)據(jù)展示在平臺(tái)上，并以圖表的形式提供可視化的用電信息查詢功能；運(yùn)用數(shù)據(jù)庫技術(shù)實(shí)時(shí)監(jiān)測用電設(shè)備和線路運(yùn)行狀況，對異常狀況及時(shí)告警，從而預(yù)防電氣火災(zāi)；運(yùn)用用電系統(tǒng)故障定位技術(shù)及時(shí)發(fā)現(xiàn)并精準(zhǔn)定位用電故障點(diǎn)，自動(dòng)生成故障報(bào)告，協(xié)助用戶第一時(shí)間修復(fù)用電系統(tǒng)故障；運(yùn)用電能質(zhì)量監(jiān)測技術(shù)實(shí)時(shí)分析和評估電能質(zhì)量問題，并提供定制化的治理方案，協(xié)助用戶獲得優(yōu)質(zhì)電能；運(yùn)用大數(shù)據(jù)技術(shù)和行業(yè)數(shù)學(xué)模型統(tǒng)計(jì)、分析并挖掘基礎(chǔ)的用電數(shù)據(jù)，基于數(shù)據(jù)發(fā)掘節(jié)能潛力，從而提供能效優(yōu)化方案。滿足用電管理系統(tǒng)可視、安全、可靠、優(yōu)質(zhì)和經(jīng)濟(jì)的智慧用電模塊需求。

3、基于物聯(lián)網(wǎng)實(shí)驗(yàn)室安全用電智能控制系統(tǒng)由執(zhí)行裝置與網(wǎng)機(jī)組成，技術(shù)參數(shù)分別為：

（1）執(zhí)行裝置技術(shù)參數(shù)

（1）極數(shù)：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?jǐn)嗄芰Γ篒cu10kA

（7）殼架等級額定電流：Inm63A

（8）缺相保護(hù)：設(shè)備防燒毀保護(hù)模式

（9）漏電保護(hù)：元器件損壞保護(hù)模式

（10）過載保護(hù)：電流過大防燒毀模式

（11）短路保護(hù)：碰線防燒毀模式

（12）掛鎖保護(hù)：便于維修安全

（13）過溫保護(hù)：可監(jiān)測線路溫度

（14）過欠壓保護(hù)：防止造成人身事故和機(jī)械設(shè)備損壞

（15）漏電或觸電時(shí)0.1秒斷開

（16）故障指示燈，便于查看工作狀態(tài)

★（17）掛鎖功能，檢修更方便

（2）網(wǎng)機(jī)技術(shù)參數(shù)

（1）內(nèi)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(hù)

（5）標(biāo)準(zhǔn)RS485接口，可直接串口設(shè)備

（6）智能型數(shù)據(jù)終端，便捷實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)傳輸功能

★（7）提供強(qiáng)大的中心管理軟件，方便設(shè)備管理

★（8）提供便捷的軟件升級和固件更新服務(wù)

★（9）提供數(shù)據(jù)庫數(shù)據(jù)備份，方便查看歷史數(shù)據(jù)

（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(xué)及研究實(shí)訓(xùn)項(xiàng)目

2、1、 光伏能量變換實(shí)驗(yàn)

實(shí)驗(yàn)1、光伏陣列單元組成原理。

實(shí)驗(yàn)2、太陽能光電池能量轉(zhuǎn)換組合原理。

實(shí)驗(yàn)3、陣列電子最大功率跟蹤器原理。

實(shí)驗(yàn)4、陣列匯流與防雷接地原理。

實(shí)驗(yàn)5、陣列結(jié)構(gòu)件、防腐安裝原理。

實(shí)驗(yàn)6、最大功率跟蹤器與光伏轉(zhuǎn)換提效實(shí)驗(yàn)。

實(shí)驗(yàn)7、在不同天氣和日照強(qiáng)度下光波對光伏轉(zhuǎn)換效率的影響實(shí)驗(yàn)。

實(shí)驗(yàn)8、在不同季節(jié)太陽運(yùn)軌變換下對光伏能量轉(zhuǎn)換的影響實(shí)驗(yàn)。

實(shí)驗(yàn)9、在不同季節(jié)環(huán)境溫度變換下對光伏能量轉(zhuǎn)換的影響實(shí)驗(yàn)。

實(shí)驗(yàn)10、陣列低、中、高通過開關(guān)組合后能量變換實(shí)驗(yàn)。

實(shí)驗(yàn)11、光感儀和風(fēng)速傳感儀各自作用實(shí)效實(shí)驗(yàn)。

2、2、同步逆變電源實(shí)驗(yàn)

實(shí)驗(yàn)1、逆變電源單元組成原理。

實(shí)驗(yàn)2、逆變電源MPPT的最大功率跟蹤控制方法的實(shí)驗(yàn)。

實(shí)驗(yàn)3、逆變電源輸出功率與光伏能量變換的實(shí)驗(yàn)。

實(shí)驗(yàn)4、MPPT與電子跟蹤器有效結(jié)合和分離控制方面的比較實(shí)驗(yàn)。

實(shí)驗(yàn)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(shí)驗(yàn)。

實(shí)驗(yàn)6、逆變器并入的電網(wǎng)供電中斷，逆變器應(yīng)在2s內(nèi)停止向電網(wǎng)供電，同時(shí)發(fā)出警示信號的防孤島效應(yīng)保護(hù)試驗(yàn)。

實(shí)驗(yàn)7、逆變電源直流輸入欠電壓控制實(shí)驗(yàn)。

實(shí)驗(yàn)8、輸入電壓為額定值，負(fù)荷滿載時(shí)距離設(shè)備水平位置1m處，的噪聲測試實(shí)驗(yàn)。

2、3、光伏并網(wǎng)發(fā)電系統(tǒng)軟件實(shí)驗(yàn)

實(shí)驗(yàn)1、在上位軟件里查看單站監(jiān)控項(xiàng)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(fā)電量KWh、日運(yùn)行時(shí)數(shù)h min、總發(fā)電量KWh、總運(yùn)行時(shí)數(shù)h、 Co2減排量Kg

◆ 系統(tǒng)運(yùn)行狀態(tài) 正常/不正常

◆ 系統(tǒng)運(yùn)行溫度 正常/不正常

◆ 系統(tǒng)監(jiān)控PC機(jī)狀態(tài) 正常/不正常

◆ 系統(tǒng)功率測試曲線

實(shí)驗(yàn)2、在上位軟件里查看單站電量記錄項(xiàng)目：

◆ 設(shè)備編號1號機(jī):

日發(fā)電度數(shù)、日運(yùn)行時(shí)數(shù) h min、總發(fā)電量度數(shù)、總運(yùn)行時(shí)數(shù)h

實(shí)驗(yàn)3、在上位軟件里查看單站故障記錄項(xiàng)目：

◆ 設(shè)備編號1號機(jī):

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(tǒng)過載、頻率異常、孤島保護(hù)、ADC異常（快速檢測并網(wǎng)電壓，電流）、IPM故障、過流保護(hù)、過溫保護(hù)、溫度異常、DSP異常（數(shù)字信號處理器，將模擬信號轉(zhuǎn)為數(shù)字信號）

四、運(yùn)行技術(shù)條件（單相輸出）

◆ 光伏陣列輸出電壓 17.5～40VDC

◆ 并網(wǎng)輸出電壓180～260VAC

◆ 并網(wǎng)頻率范圍47.8～51.2Hz

◆ 效率94.5%

◆ 功率因數(shù)>0.99

◆ 最大功率跟蹤10.8～28VDC

◆ 工作環(huán)境：溫度-20℃～50℃

◆ 相對濕度﹤90﹪（25℃）

◆ 保護(hù)功能： 防雷、極性反接、短路、漏電、過熱、孤島效應(yīng)、過載保護(hù)、電網(wǎng)過欠壓、電網(wǎng)過欠頻保護(hù)、接地故障保護(hù)等。

3、系統(tǒng)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(tái)或者陽臺(tái)，安裝支架，鋪設(shè)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(jìn)行實(shí)驗(yàn)（單晶硅、多晶硅、非晶硅）。

3、2、逆變控制單元：系統(tǒng)根據(jù)實(shí)驗(yàn)的需要，通過開關(guān)單元的開和關(guān)，最多可以實(shí)現(xiàn) 3臺(tái)不同型號和產(chǎn)地的并網(wǎng)逆變器同時(shí)運(yùn)行，配備 同時(shí)并網(wǎng)通道，可滿足對比實(shí)驗(yàn)和各種數(shù)據(jù)采集的需要。

3、3、開關(guān)控制單元：所有系統(tǒng)內(nèi)外單元的引線經(jīng)隔離開關(guān)接至各自的跳線端子上，在實(shí)驗(yàn)過程中，一旦發(fā)生漏電、短路、過流、過熱情況，開關(guān)自動(dòng)斷開電源，起到保護(hù)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(jīng)隔離開關(guān)接至各自的跳線端子，根據(jù)實(shí)驗(yàn)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(tǒng)。

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(shè)備工作溫度、電池方陣溫度、實(shí)驗(yàn)室溫度和濕度、實(shí)驗(yàn)記時(shí)時(shí)鐘、逆向電量計(jì)量、正向電量計(jì)量。

3、6、并網(wǎng)監(jiān)控單元： 監(jiān)控裝置包括監(jiān)控主機(jī)、監(jiān)控軟件和顯示設(shè)備。本系統(tǒng)采用高性能工業(yè)控制PC機(jī)作為系統(tǒng)的監(jiān)控主機(jī)，配置光伏并網(wǎng)系統(tǒng)多機(jī)版監(jiān)控軟件，采用RS485通訊方式，可以實(shí)時(shí)獲取所有并網(wǎng)逆變器的運(yùn)行參數(shù)和工作數(shù)據(jù)。

五、設(shè)備配置清單