光伏發電實習實訓係統（追日係統）
一、 設備組成
光伏發電原理實訓裝置主要由光伏裝置、逐日係統裝置、控製裝置（含控製器、逆變器）、儀表與負載單元、監控係統組成，如圖1所示。光伏發電實訓係統采用模塊式結構，各裝置和係統具有獨立的功能，可以組合成光伏發電實訓係統。使用鋁合金框架。
參考圖一
參考圖二
圖1 光伏發電原理實訓裝置（圖片僅供參考）
二、技術參數：
實訓台工作電源：AC380V±10% 50Hz
工作環境：環境溫度範圍為-20℃～+45℃ 相對濕度＜85%
外形尺寸：1、實訓台：1280mm×600mm×1680mm
2、逐日係統：900*1400*1640mm
三、各單元介紹
1、 光伏跟蹤裝置
（1）、光伏跟蹤裝置的組成
光伏跟蹤裝置係統含PLC控製單元、觸摸屏、控製係統。光伏供電裝置主要由光伏電池組件、光線傳感器、投射燈底座支架等設備與器件組成。
4塊光伏電池組件並聯組成光伏電池方陣，模擬光源：采用 1盞300W的投射燈安裝在支架上，采用渦輪蝸杆結構（0-60CM可調）、電壓220V、最大功率300W。
（2）、光伏發電裝置
光伏發電裝置主要由4塊10W的太陽能光伏板組成，可進行並聯連接或者串聯連接。其主要參數如下
光伏電池組件的主要參數為：
額定功率 4*10W
開路電壓：21.87 V（並聯），4*18.00V（串聯）
短路電流：4*0.31A（並聯），0.28A（串聯）
工作環境溫度45℃±2℃。
（3）光線傳感器、光線傳感器控製盒
逐日係統光源檢測部分采用數字化光源檢測技術。采用高檔CPU、光敏傳感器和矽光電池集合設計。本控製盒是專用於交流24V雲台的太陽跟蹤控製，其采用24V交流輸入，可輸出四個方位的控製電壓給雲台，一般雲台的方位控製是一根公正，左右上下各四個，本控製盒就是依些配置。
控製盒中，方位檢測與繼電器控製一體集成在電路板內。小巧，美觀，質量可靠。
跟蹤精度可達1度，同時鎖定性能良好。技術成熟，屬不斷改進而形成的最終控製方案。
2、 實驗實訓台
實驗實訓台采用鋁合金設計，桌麵為防火、防水、耐磨高密度板,結構堅固，造形美觀大方；設有吊櫃，用於放置工具、存放掛箱及資料等。桌麵用於安裝電源控製屏並提供一個寬敞舒適的工作台麵。
（1）電源控製屏
電源控製屏提供單相220V交流電源和380V交流電源、1路0-30V直流穩壓電源（1A）、鉛酸蓄電池（蓄電池組選用2節閥控密封式鉛酸蓄電池，主要參數：容量 12V、7Ah）、900Ω×2/0.41A的雙層瓷盤可調電阻。光源控製模塊（控製光源）。電源係統監測係統：至少配置4通道模擬量輸入（0-3V）；4通道數字量輸入（光耦隔離）；3通道繼電器輸出（220V,1A）；2路DA輸出（0-3V）；帶標準以太網接口（有LED指示其工作狀態）；有RS485接口、CAN接口（專用隔離模塊）；4位數碼管顯示；帶ARM的仿真與下載口；USB2.0接口（RS232接口）；接基於串口協議的無線模塊，模塊可更換（帶天線,工業級）；位機PC以太網監控程序，可遠程直接采集操作本模塊的硬件資源；提供多種傳感器模塊供用戶選配，可遠程控製係統的電源。
（2）網孔板及安裝模塊
提供網孔板、直流儀表（電壓表、電流表、具有通信接口）、交流儀表（電壓表、電流表、功率表三合一、具有通信接口）、直流負載（警示燈、節能燈）、交流負載（白熾燈、風機）、觸摸屏、離網逆變器、並網逆變器、風光互補控製器。
(3)儀表：
1.直流電壓表
具有通信接口、具有手動自動量程、工業級櫃裝48mm*96mm、精度：0.5級，1000V檔位顯示格式：999.99（帶2個小數點），顯示單位：V；100V檔位顯示：99.999（帶3個小數點），顯示單位：V；10V檔位顯示：9.9999（帶4個小數點），顯示單位：V；采用透明麵板設計。正反駁接誤差不大於5個字。
2.直流電流表
具有通信接口、具有手動自動量程、工業級櫃裝48mm*96mm、精度：0.5級，5A檔位：4999.9（帶1個小數點），顯示單位：mA；1000mA檔位：999.99(帶2個小數點)，顯示單位：mA；100mA檔位：99.999(帶3個小數點)，顯示單位：mA。采用透明麵板設計，全量程內阻0.1毫歐。
（4）交流儀表參數
功率及功率因數表
由24位專用DSP、16位高精度AD轉換器和高速MPU單元設計而成，通過鍵控、數顯窗口實現人機對話功能控製模式。軟件上采用RTOS設計思路，同時配有PC監控軟件來加強分析能力。能測量電路的功率、功率因數。功率測量精度為1.0級，功率因數測量範圍0.3-1.0，電壓電流量程為450V和5A，能自動判別負載性質（感性顯示“L”，容性顯示“C”，純電阻不顯示），並可存儲測量數據，供隨時查閱。
（5）可編程控製係統
采用兼容西門子可編程控製器CPU224，配下載線與開發環境。
（6）創新並離網逆變器（工業級，液晶顯示，提供開發部分源代碼）
工業級1KW並離網逆變器模塊，具有新能源並離網逆變器係統實驗實訓裝置專利證書。原件備查。具有低壓報警，低壓關斷，過壓關斷，過載關斷，過熱保護等多種功能。采用雙CPU控製，可選擇DSP或者STM32。采用OLED液晶顯示（尺寸45*25），開放部分核心源代碼供老師研究、深入了解並網原理等。
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功率(W) |
1000W |
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直流電壓（VDC） |
24V |
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輸入電壓 |
180-260VAC |
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輸入頻率 |
50/60 Hz |
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逆變器輸出電壓/頻率 |
220VAC±5% /50Hz±1% |
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輸出波形 |
純正弦波 |
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切換時間 |
<8ms |
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充電電流 |
Max 20A |
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逆變器輸出保護 |
輸入過高/過低壓保護、直流欠壓保護、尖峰浪湧保護，過載保護：100-120%30 秒;> 120%,100毫秒;>150% ,50毫秒; 輸出短路<150微秒。 |
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噪音 |
< 45dB |
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運行環境溫度 |
-25-65攝氏度 |
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MPPT電壓 |
15-23V |
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運行/貯存環境相對濕度 |
0-90%無結露 |
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運行環境海拔高度 |
0-3,000米 |
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貯存環境海拔高度 |
0-15,000米 |
(7)離網逆變器
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輸出 |
輸出電壓 |
220VAC |
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功率 |
300W |
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瞬間功率 |
600W |
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輸出波形 |
純正弦波 |
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輸出頻率 |
50Hz/60Hz |
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輸出電壓誤差值 |
low & high 10% |
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空載電流 |
<0.6A |
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效率 |
>88% |
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USB 輸出電壓（外置） |
5V |
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LED 顯示 |
顯示工作狀態，和錯誤狀態 |
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輸入電壓 |
20-28VDC |
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工作電壓 |
24VDC |
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保險絲 |
35A |
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保護 |
低壓報警 |
20.5+0.3V |
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低壓關斷 |
20+0.5V |
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過壓關斷 |
30+0.5V |
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過載關斷 |
360W over 10 seconds |
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過熱保護 |
>75℃ |
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過熱 |
輸出自動關閉 |
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工作溫度 |
‘-10℃ and +50℃之間 |
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有軟啟動功能 |
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(8)觸摸屏
采用昆侖通態7寸彩色觸摸屏TPC7062KX，帶通信線與開發環境。
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分辨率 |
600X800 |
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品牌 |
昆侖通態 |
型號 |
TPC7062KX |
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處理器 |
CPU |
顯示器尺寸(寸) |
7 |
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產品認證 |
CCC |
工作溫度 |
0-65 |
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顯示器類型 |
液晶 |
顯示色彩 |
彩色 |
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輸入方式 |
觸摸屏輸入 |
輸入電壓(V) |
24 |
（9）控製器
采用專業MCU微處理器控製，真正實現充電、放電的智能化控製；采用低損耗、長壽命的MOSFET作為控製器的主要開關器件；光伏充電（PWM）技術，充電效率更高；運行狀態、故障指示燈指示；多種控製模式：光控開光控關模式/光控開時控關模式/無光控時控的自動模式；輸出吸收回路，可帶感性負載；記憶功能，控製器失電重新上電後，自動按失電前的模式工作；完善的保護功能；蓄電池防反接；自動刹車功能；數字顯示等功能；具體參數如下：
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額定輸入電壓 (VDC) |
12/24 |
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欠壓保護 (VDC) |
≤21.6 |
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欠壓恢複 (VDC) |
≥24.6 |
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過壓保護 (VDC) |
≥33.0 |
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太陽能輸入 |
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最大開路電壓 (VDC) |
50 |
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光控開、關燈 |
開燈電壓 (VDC) |
≤7.0 |
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關燈電壓 (VDC) |
≥14.0 |
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浮充電壓 (VDC) |
27.4 |
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過充保護電壓 (VDC) |
≥28.8 |
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充電恢複電壓 (VDC) |
≤26.4 |
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直流輸出 |
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輸出路數 (N) |
2路 |
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額定輸出電流 |
負載1 (A) |
2.5~15 |
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負載2 (A) |
2.5~15 |
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過載能力 |
120%過載 60秒關閉輸出/150%過載 10s關閉輸出 |
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控製模式 |
光控模式 / 時控模式 / 自動控製模式 |
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串口通信 |
RS485（A、B） |
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機械尺寸、工作環境 |
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尺寸 (深 x 寬 x 高) |
230 x 145 x 75 |
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參考重量 (Kg) |
6 |
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防護等級 |
IP41 |
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使用海拔 (m) |
≤3000 |
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溫度範圍 (℃) |
-20 ~ +65 |
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（10）負載係統的組成
設備配置有直流負載（紅色警示燈：供電DC24V尺寸直徑72mm*高44mm、LED節能燈：AC/DC24V，額定功率：2W，色溫：6500K正白）和交流220V負載（白熾燈、風機）
3、監控係統
1)監控係統組成
監控係統主要由觸摸屏、接線排、電源插座、通信線、微軟操作係統軟件、組態軟件組成。
2)監控係統功能
通信
觸摸屏、PLC之間進行通信，監控自動跟蹤過程與PLC、儀表等之間進行通信。
4、實驗管理係統
實現實驗的現代化、網絡化、遠程化和真正意義上的開放,學生在實驗過程中，利用LabVIEW所開發的虛擬儀器，將實驗數據及波形實時地寫入本地機器的文件中。實驗完成時學生按照實驗要求填寫實驗數據，上傳實驗波形等，提交實驗報告方便了實驗教師管理實驗、批閱實驗報告。提供軟件著作權證書，原件備查。
四、設備整體情況
1）采用發光（光譜）接近太陽光的燈來模擬太陽光。使得實訓項目隨時都可以進行。從而不需要受天氣變化的限製。
2）強調工程實用性，采用電池板（40W）、智能控製器、蓄電池、要求均與現場應用中一樣，使學生深刻理解太陽能光伏發電的現場應用。
3）各個部分是完全獨立的，學生在實訓過程中可根據自己對太陽能光伏發電應用的理解自己動手連接。
4）采用標準工業用電池板，可置於戶內和戶外，角度可以調節。
5）提供多種模擬應用實訓：太陽能路燈、太陽能警示燈和逆變器等。
6）整體尺寸：1280mm*600mm*1680mm，網孔板不小於1200mm*600mm
7)帶吊櫃用於防置實訓器材。
8)提供實驗指導及說明書，采用Labview設計，提供實驗管理軟件。
五、實驗實訓項目
1.太陽能電池發電原理實驗
2.光伏電池的I-U特性測試實驗
3.環境對光伏轉換影響實驗
4.太陽能電池組件和蓄電池的選擇
5.太陽能電池自動追光係統實驗
6.控製器工作原理實驗
7.控製器充放電保護實驗
8.太陽能路燈實驗
9.太陽能警示燈實驗
10.離網逆變器逆變實驗
11.並網逆變器逆變實驗
六、設備配置
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序號 |
名稱 |
配置 |
數量 |
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1 |
實驗台 |
見說明 |
1套 |
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2 |
蓄電池 |
（12v/7Ah），另見說明 |
2隻 |
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3 |
控製器 |
300W，另見說明 |
1隻 |
|
4 |
離網逆變器 |
300W，另見說明 |
1隻 |
|
5 |
可編程控製模塊 |
CPU224 |
1套 |
|
6 |
創新並網逆變器 |
另見說明 |
1隻 |
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7 |
儀表 |
直流儀表（電壓表、電流表），交流儀表（電壓表、電流表、功率表三合一） |
1套 |
|
8 |
負載 |
直流負載（24V/2W 節能，24v/3W警示燈），交流負載（ 220v/15W白熾燈，220v/10W風機）雙層900Ω/150W電阻 |
1套 |
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9 |
接線端子 |
魏德米勒WDU 2.5 |
1套 |
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10 |
光源控製模塊 |
能調節光源的亮度 |
1套 |
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11 |
觸摸屏 |
昆侖通態 TPC7062KX |
1台 |
|
12 |
光伏跟蹤係統 |
包含40W太陽能電池板、鋁型材、投射燈、安裝支架、逐日電機等 |
1套 |
|
13 |
實驗管理軟件 |
采用Labview設計 |
1套 |
|
14 |
實驗配件 |
實驗導線、指導書 |
1套 |
|
15 |
電腦 |
客戶自配 |
1套 |
