SB-SPV10型光伏發(fā)電設備安裝與調試實訓系統(tǒng)
一、系統(tǒng)組成
光伏供電裝置、光伏供電系統(tǒng)、逆變與負載系統(tǒng)、監(jiān)控系統(tǒng)四個部分組成。
系統(tǒng)采用模塊式結構，各裝置和系統(tǒng)具有獨立的功能，應用靈活，即可組合應用，也可獨立工作運行。
二、技術參數
1.光伏供電裝置
光伏供電裝置主要由光伏電池組件、投射燈、光線傳感器、光線傳感器控制盒、水平方向和俯仰方向運動機構、擺桿、擺桿減速箱、擺桿支架、單相交流電動機、電容器、直流電動機、接近開關、微動開關、底座支架等設備與器件組成。
光伏供電裝置
設備尺寸：光伏供電裝置1610×1010×1550mm、實訓柜1000×1000×2000mm；
2.電池組件
Ø 功率：20W、誤差：±5%、
Ø 輸出電壓：17.2V、
Ø 輸出電流：1.17A、
Ø 開路電壓：21.4V、
Ø 短路電流：1.27A、
Ø 工作環(huán)境溫度：45℃±2℃、
Ø 尺寸：230×230×28mm；
3、光伏供電系統(tǒng)
1） 光伏供電系統(tǒng)的組成
光伏供電系統(tǒng)主要由光伏電源控制單元、光伏輸出顯示單元、觸摸屏、光伏供電控制單元、DSP控制單元、接口單元、西門子S7-200PLC、繼電器組、接線排、蓄電池組、可調電阻、斷路器、12V開關電源、網孔架等組成。
2） 控制方式
光伏供電控制單元的追日功能有手動控制盒自動控制兩個狀態(tài)，可以進行手動或自動運行光伏電池組件雙軸跟蹤、燈狀態(tài)、燈運動操作。
3） DSP控制單元和接口單元
蓄電池的充電過程及充電保護由DSP控制單元、接口單元及程序完成，蓄電池的放電保護由DSP控制單元、接口單元及繼電器完成，當蓄電池放電電壓低于規(guī)定值，DSP控制單元輸出信號驅動繼電器工作，繼電器常閉觸點斷開，切斷蓄電池的放電回路。
4） 蓄電池組
蓄電池組選用4節(jié)閥控密封式鉛酸蓄電池，主要參數：
容量 12V 18Ah/20HR
重量 1.9kg
尺寸 345mm×195mm×20mm
含漏電保護斷路器，AC220V 和DC24V狀態(tài)指示燈、電源插座；
4、逆變與負載系統(tǒng)
（1） 逆變與負載系統(tǒng)的組成
逆變與負載系統(tǒng)主要由逆變電源控制單元、逆變輸出顯示單元、逆變器、逆變器參數檢測模塊、變頻器、三相交流電機、發(fā)光管舞臺燈光模塊、警示燈、接線排、斷路器、網孔架等組成。
1） 逆變電源控制單元
逆變電源控制單元面板如圖19所示，逆變電源控制單元主要由斷路器、+24V開關電源、AC220V電源插座、指示燈、接線端子DT14和DT15等組成。
2） 逆變輸出顯示單元
逆變輸出顯示單元主要由交流電流表、交流電壓表、接線端子等組成。
3） 逆變與負載系統(tǒng)主電路
逆變與負載系統(tǒng)主要由逆變器、交流調速系統(tǒng)、逆變器測試模塊、發(fā)光管舞臺燈光模塊和警示燈組成。
逆變器的輸入由光伏發(fā)電系統(tǒng)或蓄電池提供，逆變器輸出單相220V、50Hz的交流電源。交流調速系統(tǒng)由變頻器和三相交流電動機組成，逆變器的輸出AC220V電源是變頻器的輸入電源，變頻器將單相AC220V變換為三相AC220V供三相交流電動機使用。逆變電源控制單元的AC220V電源由逆變器提供，逆變電源控制單元輸出的DC24V供發(fā)光管舞臺燈光模塊使用。逆變器測試模塊用于檢測逆變器的死區(qū)、基波、SPWM波形。
（2） 逆變器
逆變器是將低壓直流電源變換成高壓交流電源的裝置，逆變器的種類很多, 各自的具體工作原理、工作過程不盡相同。本實訓裝置使用的逆變器由DC-DC升壓PWM控制芯片單元、驅動+升壓功率MOS管單元、升壓變壓器、SPWM芯片單元、高壓驅動芯片單元、全橋逆變功率MOS管單元、LC濾波器組成。
（3）逆變與負載系統(tǒng)運行參數
Ø 逆變器輸入電壓：DC12V、
Ø 輸入電壓范圍：DC9.5V-15.5V、
Ø 輸出電壓：AC220V±5%
Ø 額定輸出電流：1.4A
Ø 輸出頻率：50Hz±0.5Hz
Ø 額定功率：300VA
Ø 輸出波形：正弦波
Ø 波形失真：＜5%
Ø 轉換效率：＞85%
Ø 實驗模塊：正弦波逆變器原理模塊
5、監(jiān)控系統(tǒng)
（1） 監(jiān)控系統(tǒng)組成
監(jiān)控系統(tǒng)主要由一體機、鍵盤、鼠標、接線排、電源插座、通信線、微軟操作系統(tǒng)軟件、力控組態(tài)軟件組成。
（2） 監(jiān)控系統(tǒng)功能
1） 通信
監(jiān)控系統(tǒng)與控制器、PLC、儀表進行通信。
2） 界面
Ø 監(jiān)控系統(tǒng)具有主界面，光伏供電系統(tǒng)界面，風力供電系統(tǒng)界面，逆變與負載系統(tǒng)界面，風光互補能量轉換界面，分別顯示各自的運行狀態(tài)參數。
Ø 光伏供電系統(tǒng)界面設置相應的按鈕，實現光伏電池方陣自動跟蹤。
Ø 風力供電系統(tǒng)界面設置相應的按鈕，實現風力發(fā)電機側風偏航控制。
Ø 具有光伏發(fā)電采集報表和風力發(fā)電集報表，記錄光伏輸出電壓、電流，風力發(fā)電機的輸出電壓、電流；逆變與負載系統(tǒng)的逆變輸出電壓、電流、功率等數據并打印數據報表。
★(3) 嵌入式多功能網絡虛擬儀器
（要求一體嵌入式，不需電腦配套使用，規(guī)格：28*25*20CM，與開放實驗室信息管理系統(tǒng)配套使用）
A、終端部分采用7寸彩色觸摸屏（裝學生實驗屏上）同時配有虛擬示波器、虛擬邏輯分折儀、虛擬頻譜儀、虛擬三用表、虛擬數字量輸入輸出模塊。
B、基于LabVIEW虛擬儀器程序的編程方法，學生可自行設計各種虛擬儀器。
C、儀器包括
1）、雙蹤存貯示波器，多種同步方式，存貯深度可編程；
通道數：2路
帶寬：20MHZ
分辨率：8位
電壓范圍：-10~+10V
存貯深度：64K
2）、頻譜分折儀；
3）、數字三用表，可測電阻、電流、電壓等；
數字IO口
通道數：8路IO
輸入電平：TTL
輸出電平：TTL
電流驅動：20mA/通道
4）、四路智能遠程電源控制
5）、數據具有上傳與保存功能并能通過服務器顯示
6)、提供LabVIEW虛擬儀器軟件（拷貝版）
★(4) 新能源教學系統(tǒng)仿真軟件
* 一、軟件概述
1、通過該軟件可以系統(tǒng)性學習太陽能光伏硅材料、電池片、光伏組件、光伏組件附屬材料、光伏應用產品等全部系列光伏知識內容。
2、配備文字與動畫展示并介紹從原材料至成品包括中間環(huán)節(jié)加工工藝等與使用方法。
3、多媒體系統(tǒng)自帶語音講解，圖、文、聲并茂展示講解、與系統(tǒng)所述文字同步播放，幫助教師對光伏發(fā)電課程教案的快速編寫，提高學生對新能源專業(yè)知識快速掌握和快速學習。
4、軟件組成
(1)太陽能光伏硅材料講解與展示系統(tǒng)
主要功能
1、可以展示各種太陽能光伏電池使用的硅材料實物；
2、配備文字與動畫展示各種材料的生產工藝與使用方法
3、目錄（約11課時）
² 光伏硅產品基本情況介紹
² 硅單質性質：包括硅的物理性質、化學性質、硅的分類與應用
² 硅化合物性質：包括二氧化硅、一氧化硅、硅的鹵化物、三氯氫硅、硅烷等
² 硅的生長原理及定型
² 硅的提純方法：包括化學提純與物理提純方法
² 多晶硅的制備及其缺陷和雜質：包括冶金硅級制備、高純多晶硅制備、鑄造多晶硅制備
² 單晶硅的制備及其缺陷和雜質：包括單晶硅生長、單晶硅的雜質與缺陷
² 單晶硅與多晶硅加工方法
² 硅薄膜材料：包括非晶硅薄膜材料、多晶硅薄膜材料
² 硅材料的測試與分析方法：包括導電型號測量、電阻率測量、少子壽命測量、霍爾系數的測定、遷移率的測量、化學性能分析、晶體結構分析等
² 硅材料測試與分析依據標準（GB標準、UL標準、IEC標準、SEMI標準）
(2)太陽能光伏電池片講解與展示系統(tǒng)
主要功能
1、可以展示各種太陽能光伏電池片；
2、配備文字與動畫展示各種電池片的生產工藝與使用方法
3、目錄（約9課時）
² 太陽能電池片基本情況介紹
² 太陽能電池片基本結構分析
² 太陽能電池片分類
² 晶體硅太陽能電池片生產工藝：包括生產方法與生產設備介紹
² 晶體硅太陽能電池片生產主要原材料
² 太陽能電池片測試技術與方法：包括測試方法與測試設備介紹
² 太陽能電池片測試依據標準
(3)太陽能光伏組件講解與展示系統(tǒng)
1、可以展示各種太陽能光伏光伏組件；
2、配備文字與動畫展示各種光伏組件的生產工藝與使用方法
3、目錄（約10課時）
² 太陽能電池組件基本介紹
² 太陽能電池組件的分類及各種組件的優(yōu)缺點
² 太陽能電池組件的生產工藝介紹及相關設備
² 太陽電池組件的評定標準
² 太陽能電池組件的測試方法與測試設備
² 太陽能電池組件的發(fā)展方向
(4)太陽能光伏組件附屬材料講解與展示系統(tǒng)
主要功能
1、可以展示各種太陽能光伏光伏組件附屬材料；
2、配備文字與動畫展示各種光伏組件附屬材料的生產工藝與使用方法
3、目錄（約7課時）
² 太陽能組件附屬設施情況介紹
² 太陽能組件對鋼化玻璃的具體要求
² 太陽能組件對支架鋁型材的具體要求
² 太陽能組件對EVA封膠的具體要求
² 太陽能組件對TPT背板的具體要求
² 太陽能組件附屬設施檢測方法
² 太陽能組件附屬設施測試標準
* 二、展示與講解內容目錄（圖、文、聲并茂）
2.1 太陽能光伏應用產品講解與展示系統(tǒng)（約5課時）
2.1.1 太陽能發(fā)電系統(tǒng)：
2.1.2 家用太陽能發(fā)電機直流系統(tǒng)多媒體電視機
2.1.3 太陽能便攜電源：
2.1.4 太陽能殺蟲燈
2.1.5 太陽能警示燈
2.1.6 太陽能野營燈
2.2 太陽能光伏發(fā)電基本原理
2.3 太陽能光伏發(fā)電系統(tǒng)組成部分介紹
2.4 太陽能光伏發(fā)電系統(tǒng)設計方法
2.5 太陽能光伏電站施工建設方法
2.5.1、項目前期考察
2.5.2、項目建設前期資料及批復文件
第一階段：可研階段
第二階段：獲得省級/市級相關部門的批復文件
第三階段：獲得開工許可
2.5.3、項目施工圖設計
2.5.4、項目實施建設
2.5.5、帶電前的必備條件
2.6太陽能光伏并網電站介紹
2.6.1、光伏并網電站簡要描述
2.6.2、光伏并網電站設備組成
2.6.2、光伏并網電站設備功能
2.7 家用型太陽能電站建設方案
2.7.1、項目概述
2.7.2、方案設計 （附詳細方案設計）
（一）用戶負載信息
（二）系統(tǒng)方案設計
（三）效益計算：
2.8 逆變器基本原理介紹
2.9 控制器基本原理介紹
三、 主要實驗實訓內容
1)、 離網型光伏發(fā)電系統(tǒng)規(guī)劃；
2)、 根據功率要求，光伏電池組件的選擇、安裝和連接；
3)、 基于MCU的光伏電池組件最大功率跟蹤程序設計；
4)、 蓄電池容量匹配計算與選型；
5)、 蓄電池充放電參數設置、保護參數設置；
6)、 逆變器參數設置；
7)、 監(jiān)控系統(tǒng)組態(tài)及操作；
8)、 光伏供電系統(tǒng)的調試；
9)、 電能質量的監(jiān)測、調試和分析。
