太阳能光伏发电实训系统平台

一、产品要求：

离网型太阳能光伏发电实训系统平台，要求采用单元化独立网孔面板结构，模块化功能设计。光伏发电由模拟光源与跟踪系统组成，模拟光源采用摆臂式，手动或自动化模拟太阳从升起到日落过程，电池板采用4块独立单晶电池组件组成，跟踪装置采用双轴二维跟踪系统，既可手动跟踪，也可PLC自动传感器跟踪，使光伏组件正对光源输出功率；环境采集模块可以实时采集电池组件表面的光照强度、温度及湿度，方便测试环境变化对光伏发电性能的影响；仪表单元实时采集系统发用电信息，并传递给组态触摸屏，进行综合监测；光伏控制器与离网逆变器均采用原理与结构外露的形式，核心驱动板均采用STM32F103ZET6的高性能ARM处理器进行控制，控制器采用的PWM充电技术，逆变器采用高频隔离的全桥正弦逆变拓扑结构，所有驱动信号波形均可在线进行测试，方便学生更加深入了解控制器和逆变器的结构与原理。采用工业触摸屏，通过上位机软件对系统发用电数据进行报表存储、查询和打印。

二、主要参数：

（1）系统辅助电源：明纬DC24V/3A×2；明纬DC5V/2A。

（2）太阳能电池组件：单晶组件，输出功率20W，工作电压17.6V，工作电流1.14A，数量4块，尺寸(450×430×25mm）。

（3）模拟光源：飞利浦500W卤钨灯×2，由紫光蜗杆减速机摆动，模拟太阳升起至日落运动，运动角度110±5°。

（4）模拟光源拖动电机：紫光交流电机，电源AC220V±10%、50HZ；额定输出功率90W、额定转速1350rpm。

（5）模拟光源拖动减速机：紫光减速机，减速比3000:1。

（6）光伏跟踪传感器：采用四象限高精度光敏传感器结构，6路模拟量信号输出，输出电压0-5V。跟踪传感器探头采用无色透明外壳，方便学生观察学习。

（7）太阳能跟踪系统：采用双轴二维跟踪方式，水平270±5°，俯仰75±5°，精度±0.5°；DC24V直流同步电机驱动，额定转速10rpm。

（8）太阳能跟踪控制单元：手动/自动模拟光源运动与光伏跟踪控制采用三菱PLC主控模块。

（9）光照及温湿度传感器模块：光照度0-20K(LUX)、精度1%，温度-40-80℃、精度±0.5℃，湿度0-99.9%RH、精度±3%RH，隔离RS485信号输出。

（10）仪表显示单元：2个直流电压表DC0-50V；2个直流电流表DC0-5A；1个交流电压表AC0-300V；1个交流电流表AC0-2A；隔离RS485信号输出。

（11）蓄电池组：天能铅酸电池12V/12AH ×2（块）。

（12）太阳能控制器：额定电压DC12V、额定电流DC5A、PWM(脉冲宽度调制)方式充电；微控制器采用ARM内核32位高性能大容量STM32F103ZET6芯片；软件基于C语言嵌入式实时操作系统（RTOS）开发，电路模块化开放设计，方便进行充电波形与电路电气测试；具有充放电指示、电池状态指示、温度补偿等功能；具有蓄电池反接、夜间防反冲、防雷、光伏限流、过充、过放、负载过载、短路等保护功能；具有RS485隔离通讯和RS232通讯功能。

（13）离网逆变器：输入电压DC12V；输出AC220V±10%、50HZ、300VA、纯正弦波；输入输出采用高频变压器隔离；微控制器采用ARM内核32位高性能大容量STM32F103ZET6芯片；软件基于C语言嵌入式实时操作系统（RTOS）开发，电路模块化开放设计，方便进行升压驱动波形、SPWM逆变驱动波形、逆变输出电压电流波形与相关电路电气测试；具有过欠压关断、过载等保护功能。具有RS485隔离通讯和RS232通讯功能。

（14）负载

直流阻性负载：3W高亮度LED灯。

直流感性负载：2.8W直流风扇。

交流阻性负载：15W交流警示灯。

交流感性负载：三菱FR-D720S-0.4K-CHT变频器驱动25W交流调速电机。

功率电阻模块：0-2000欧连续可调,功率120W,带刻度盘。

（15）组态触摸屏：采用三菱触摸屏GT2310-VTBA；实时监测系统发电、用电与环境参数等信息；具有历史曲线显示。

（16）监控软件：基于C#语言开发，采用嵌入式SQLite数据库实时存储数据；实时监测并存储系统发电、用电与环境参数等信息，实时对模拟光源、光伏跟踪进行遥控；具有曲线显示、历史报表查询、EXCEL文档输出、打印等功能。

三、技术性能

（1）输入电源：AC220V±10% 50HZ

（2）装置容量：<1.8KVA

（3）安全保护：带电源指示，急停控制及漏电保护，安全符号国家标准

（4）外形尺寸：158×110×155mm(光伏跟踪装置)/940×620×1940mm（网孔单元装置)

四、可完成实验项目

（1) 太阳能电池发电原理与特性曲线

（2) 太阳能电池组件串并联输出特性

（3)三菱PLC编程与控制

（4)光伏自动跟踪原理与编程控制

（5)离网光伏发电系统的组成

（6)蓄电池的充放电特性

（7)太阳能控制器的原理与功能

（8)离网逆变器的原理与功能

（9)仪表监测与通讯

（10) 组态软件监控与编程

（11) 上位机软件开发与通讯