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TW-SPV011型光伏發電係統

    光伏發電係統,光伏發電實驗台,光伏發電教學設備由光源模擬跟蹤裝置和控製係統兩大部分組成，如圖1-1、2所示：

圖1-1光源模擬跟蹤裝置

圖1-2控製係統

光伏發電係統光源模擬跟蹤裝置和控製係統
1.光源模擬跟蹤裝置
    光源模擬跟蹤裝置由4塊太陽能電池板組件、3盞300W投射燈、追日跟蹤傳感器、水平和俯仰方向運動機構、直流電動機和支架組成。
太陽能電池板組件的主要參數：
額定功率：20W
額定電壓：17.2V
額定電流：1.17A
開路電壓：21.4V
短路電流：1.27A
尺寸：430×430×28mm

2.控製係統
    光伏發電控製監控係統由電池板單元、太陽能控製器單元、蓄電池單元、保險單元、陽光傳感器、傳感器限位單元、模擬太陽單元、兩軸聯動單元、plc控製單元、繼電器單元、按鈕及按鈕接線單元、和相應的逆變器儀表電源組成。光伏發電控製監控係統采用接插線的形式進行接線，方便學生自行設計實訓。
3.追日係統
    由光源模擬跟蹤裝置和控製監控係統組成了追日係統，控製燈光來模擬太陽光源（晨日太陽、午日太陽、夕日太陽）的運行軌跡以及太陽光的入射角度，太陽能電池板上的模擬追日跟蹤傳感器采集模擬太陽光照度信息及位置信息，控製水平和俯仰方向運動機構，使太陽能電池板始終正對著模擬太陽光源，以提高太陽能電池的發電效率。光伏發電係統框圖1-3所示。

               （a）                                           （b）
圖1-3光伏發電係統光源模擬跟蹤裝置和控製監控係統框圖
（a）光源模擬跟蹤裝置
（b）控製監控係統

4.監控係統
    本係統采用focusV1.0監控軟件，對係統的各個監控控製點進行控製，監控畫麵如圖1-4所示：

圖1-4監控畫麵

實驗項目簡介
1、太陽能電池板負載特性測試
太陽能電池板負載特性測試如圖2-1所示：

圖2-1太陽能電池板負載特性測試

2、環境對光伏發電的影響
將太陽能電池板遮擋0%、電池板遮擋25%、電池板遮擋50%、電池板遮擋100%、晨日燈開啟、午日燈開啟、晚日燈開啟和自然光照射，觀察電池板的電壓電流變化，了解環境對光伏發電的影響。如圖2-2所示：

圖2-2環境對光伏發電的影響

3、太陽能光伏係統直接負載實訓
將電池板的輸出端串並成24v電壓輸出形式，將線直接接到24v負載兩端，觀察電壓電流的變化情況。在將電池板的輸出端串並成12v電壓輸出形式，將線直接接到12v負載兩端，觀察電壓電流的變化情況。如圖2-3所示：

圖2-3太陽能光伏係統直接負載實訓

4、蓄電池直接負載實訓
將蓄電池的輸出端串並成24v電壓輸出形式，將線直接接到24v負載兩端，觀察電壓電流的變化情況。在將蓄電池的輸出端串並成12v電壓輸出形式，將線直接接到12v負載兩端，觀察電壓電流的變化情況。如圖2-4所示：

圖2-4蓄電池直接負載實訓

5、太陽能發電儲能係統實訓
將太陽能發電電池板輸出端接成24v輸出形式，接到太陽能控製器的輸入端，在將蓄電池連接成24v接到太陽能控製器的蓄電池端，將直流24v負載接到相應的位置。組成太能能電池板對蓄電池充電回路，觀察相應的電流電壓表示數變換。如圖2-5所示：

圖2-5太陽能發電儲能係統實訓

6、太陽能電池板的伏安特性測試
將太陽能發電電池板輸出端接成12v或者24v輸出形式，接到滑動變阻器兩端，觀察電流電壓變化。通過監控軟件的到相應的數據。如圖2-6所示：

圖2-6太陽能電池板的伏安特性測試

7、光伏發電監控係統
運行監控軟件，對整個發電係統進行監控控製，得到相應的數據，如圖2-7所示：

圖2-7光伏發電監控係統

8、太陽能追蹤係統實訓
按照接線圖鏈接線路，控製兩軸聯動係統追蹤最佳發電位置。Plc接線圖在附表5.1，通過plc程序控製電機和燈完成最佳位置跟蹤。主電路接線圖如圖2-8所示：

圖2-8主電路接線圖

9、光伏發電係統接線調試
按照接線圖鏈接線路，完成整套係統的接線。通過plc程序模擬手動自動控製晨日、午日、晚日、兩軸聯動係統，完成係統調試。

10、逆變輸出220v波形測試
運用示波器，采集逆變輸出曲線。

西門子plc編程設計
1、西門子226plc簡介
    S7-200PLC係列可編程控製器（PLC）是德國西門子公司的產品。隨著科學技術與電子技術的飛速發展，PLC的功能越來越強大，由邏輯控製發展到閉環控製；由速度較慢發展帶速度較快；由自動控製發展到智能控製；由單機控製發展到網絡控製，PLC正朝著數字化、智能化、網絡化的控製係統方向發展，已廣泛應用到冶金、化工、電力、輕紡、交通、機械等國民生產的各個領域。此學習情境以西門子S7-200PLC226在光伏發電係統中的應用。

2、西門子226plc工作任務
（1）雙擊桌麵上V4.0STEP7MicroWINSP6圖標打開軟件。如圖3-1所示：

圖3-1西門子200plc編程環境

（2）點擊瀏覽條中的通訊欄和plc進行通訊測試。如圖3-2所示：

圖3-2plc通訊測試

3、追日流程
追日係統是由plc程序控製光源模擬跟蹤裝置運行，追日流程圖如圖3-3所示：

圖3-3追日流程圖

4、輸入輸出表

4.1監控係統
監控係統主要完成顯示充電電壓、充電電流、功率、運行狀態；顯示蓄電池電壓、蓄電池放電電流、負載電壓、負載電流各種參數保護、實時數據顯示與處理、對用戶提供權限管理、密碼登錄等。

係統監控畫麵如圖4-1所示：

圖4-1係統監控畫麵

5.1光伏發電係統plc接線圖

6.1光伏發電係統框圖

7.1光伏發電係統主電路接線圖