太陽能光伏并網(wǎng)發(fā)電教學(xué)實驗臺

一、太陽能光伏并網(wǎng)發(fā)電教學(xué)實驗臺實訓(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)。

二、太陽能光伏并網(wǎng)發(fā)電教學(xué)實驗臺技術(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

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

2.3、環(huán)境監(jiān)測模塊技術(shù)指標(biāo)

含有照度計、溫度表、濕度表，單片機(jī)時鐘系統(tǒng)，實現(xiàn)時間的顯示

2.4、17寸工控一體機(jī)，帶觸摸功能

CPU:Intel 1037U 1.8GHz 22nm雙核處理器TDP 17W超低功耗處理器

（1）主板:Intel M11工控固態(tài)節(jié)能主板

（2）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。

（3）硬盤:24G SSD固態(tài)硬盤

（4）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。

（1）聲卡:集成ALC662 6聲道高保真音頻控制器

（2）網(wǎng)卡:集成1個RTL千兆網(wǎng)卡,支持網(wǎng)絡(luò)喚醒、PXE功能。

（3）電源:外置電源（100V至220V寬幅電壓，全球通用）

（4）顯示屏:13寸LED工控屏 分辨率：1024*600

（5）觸摸屏:中國臺灣軍工Touchkit 4線觸摸屏，透光率高；性能穩(wěn)定，觸摸靈敏

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

（7）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)

（8）2*COM串口,1* 12V DC_JACK輸入接口

   系統(tǒng)狀態(tài)：

   太陽能控制器（帶報警功能）：

（1）輸入電壓、電流、功率的數(shù)據(jù)顯示及動態(tài)曲線顯示

（2）輸出電壓、電流、功率的數(shù)據(jù)顯示及動態(tài)曲線顯示

（3）蓄電池：電壓數(shù)據(jù)顯示及動態(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

在自動調(diào)整的過程中，會看到LOW燈不停的閃爍，功率會由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ST燈長亮。

在進(jìn)行6級功率搜索程序時，所需的時間為10分鐘。

（1）直接連接到太陽能電池板（不需要連接電池）

（2）AC標(biāo)準(zhǔn)電壓范圍：90V～140V/180V～260VAC

（3）AC頻率范圍：55Hz～63Hz/45Hz～53Hz

（4）并網(wǎng)輸出功率：300W

（5）輸出電流總諧波失真：THDIAC <5%

（6）相位差：<1%

（7）孤島效應(yīng)保護(hù)：VAC;f AC

（8）輸出短路保護(hù)：限流

（9）顯示方式：LED

（10）待機(jī)功耗：<2W

（11）夜間功耗：<1W

（12）環(huán)境溫度范圍：-25 ℃～60℃

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

   高性能自動功率點(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)，逆變器在并網(wǎng)輸出模式時電力以反方向電力傳輸，自動檢測電路中的負(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。

三、教學(xué)及研究實訓(xùn)項目

2、1、光伏能量變換實驗

實驗1、光伏陣列單元組成原理。

實驗2、太陽能光電池能量轉(zhuǎn)換組合原理。

實驗3、陣列電子最大功率跟蹤器原理。

實驗4、陣列匯流與防雷接地原理。

實驗5、陣列結(jié)構(gòu)件、防腐安裝原理。                        

實驗6、最大功率跟蹤器與光伏轉(zhuǎn)換提效實驗。

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

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

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

實驗10、陣列低、中、高通過開關(guān)組合后能量變換實驗。

實驗11、光感儀和風(fēng)速傳感儀各自作用實效實驗。

2、2、同步逆變電源實驗

實驗1、逆變電源單元組成原理。

實驗2、逆變電源MPPT的最大功率跟蹤控制方法的實驗。

實驗3、逆變電源輸出功率與光伏能量變換的實驗。

實驗4、MPPT與電子跟蹤器有效結(jié)合和分離控制方面的比較實驗。

實驗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、功率因素的比較實驗。

實驗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，同時發(fā)出警示信號的防孤島效應(yīng)保護(hù)試驗。

實驗7、逆變電源直流輸入欠電壓控制實驗。

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

2、3、光伏并網(wǎng)發(fā)電系統(tǒng)軟件實驗

實驗1、在上位軟件里查看單站監(jiān)控項目：

◆ 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)行時數(shù)h min、總發(fā)電量KWh、總運(yùn)行時數(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

實驗2、在上位軟件里查看單站電量記錄項目：

◆ 設(shè)備編號1號機(jī):

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

實驗3、在上位軟件里查看單站故障記錄項目：

◆ 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平方米的平臺或者陽臺，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)行實驗（單晶硅、多晶硅、非晶硅）。

3、2、逆變控制單元：系統(tǒng)根據(jù)實驗的需要，通過開關(guān)單元的開和關(guān)，最多可以實現(xiàn) 3臺不同型號和產(chǎn)地的并網(wǎng)逆變器同時運(yùn)行，配備 同時并網(wǎng)通道，可滿足對比實驗和各種數(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，在實驗過程中，一旦發(fā)生漏電、短路、過流、過熱情況，開關(guān)自動斷開電源，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)實驗的需要，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、實驗室溫度和濕度、實驗記時時鐘、逆向電量計量、正向電量計量。

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，可以實時獲取所有并網(wǎng)逆變器的運(yùn)行參數(shù)和工作數(shù)據(jù)。