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TW-SPV03 光伏发电实训系统

一、设备组成

    TW-SPV03型光伏发电实训系统主要由光伏供电装置、光伏供电系统、逆变与负载系统、监控系统四个部分组成,如图1所示。

1、设备尺寸:光伏供电装置1610×1010×1550mm

                   实训柜1000×1000×2000mm

2、场地面积:12平方米

二、各单元介绍

1、 光伏供电装置

(1)、光伏供电装置的组成

光伏供电装置主要由光伏电池组件、投射灯、光线传感器、光线传感器控制盒、水平方向和俯仰方向运动机构、摆杆、摆杆减速箱、摆杆支架、单相交流电动机、电容器、直流电动机、接近开关、微动开关、底座支架等设备与器件组成,如下图所示。

   

4块光伏电池组件并联组成光伏电池方阵,光线传感器安装在光伏电池方阵中央。2盏300W的投射灯安装在摆杆支架上,摆杆底端与减速箱输出端连接,减速箱输入端连接单相交流电动机。电动机旋转时,通过减速箱驱动摆杆作圆周摆动。摆杆底端与底座支架连接部分安装了接近开关和微动开关,用于摆杆位置的限位和保护。水平和俯仰方向运动机构由水平运动减速箱、俯仰运动减速箱、直流电动机、接近开关和微动开关组成。直流电动机旋转时,水平运动减速箱驱动光伏电池方阵作向东方向或向西方向的水平移动、俯仰运动减速箱驱动光伏电池方阵作向北方向或向南方向的俯仰移动,接近开关和微动开关用于光伏电池方阵位置的限位和保护。

2、光伏供电系统

(1)、光伏供电系统的组成

光伏供电系统主要由光伏电源控制单元、光伏输出显示单元、触摸屏、光伏供电控制单元、ARM控制单元、接口单元、西门子S7-200PLC、继电器组、接线排、蓄电池组、可调电阻、断路器、12V开关电源、网孔架等组成。

(2)、控制方式

光伏电源控制单元主要由断路器、+24V开关电源、AC220V电源插座、指示灯、接线端子DT1和DT2等组成。

光伏输出显示单元主要由直流电流表、直流电压表、接线端子DT3和DT4等组成。

光伏供电控制单元主要由选择开关、急停按钮、带灯按钮、接线端子DT5、DT6和DT7等组成。

(3)、ARM控制单元和接口单元

蓄电池的充电过程及充电保护由ARM控制单元、接口单元及程序完成,蓄电池的放电保护由ARM控制单元、接口单元及继电器完成,当蓄电池放电电压低于规定值,ARM控制单元输出信号驱动继电器工作,继电器常闭触点断开,切断蓄电池的放电回路。

(4)、蓄电池组

蓄电池组选用4节阀控密封式铅酸蓄电池

3、逆变与负载系统

(1)、逆变与负载系统的组成

逆变与负载系统主要由逆变电源控制单元、逆变输出显示单元、逆变器、逆变器参数检测模块、变频器、三相交流电机、发光管舞台灯光模块、警示灯、接线排、断路器、网孔架等组成。

①逆变电源控制单元

逆变电源控制单元主要由断路器、+24V开关电源、AC220V电源插座、指示灯、接线端子DT14和DT15等组成。

②逆变输出显示单元

逆变输出显示单元主要由交流电流表、交流电压表、接线端子DT16和DT17等组成。

(2)、逆变器

逆变器是将低压直流电源变换成高压交流电源的装置,逆变器的种类很多, 各自的具体工作原理、工作过程不尽相同。本实训装置使用的逆变器由DC-DC升压PWM控制芯片单元、驱动+升压功率MOS管单元、升压变压器、SPWM芯片单元、高压驱动芯片单元、全桥逆变功率MOS管单元、LC滤波器组成。



功能要求

金属探伤仪要求能实现对被测工件缺陷的自动检测。

金属探伤仪由位移传感器、电涡流传感器、信号调理电路、A/D转换电路、微处理器(STM32)、液晶显示与键盘电路、直流减速电机驱动电路等几部分组成。

金属探伤仪的前面板需安装微处理器核心板(STM32或51单片机、液晶显示模块、键盘电路)和电源开关。金属探伤仪由DCP-24金属探伤仪和二维运动机构两部分组成,其中二维运动机构如图五所示。二维运动机构与金属探伤仪之间按系统接线图接线。

功能要求

 开机后在液晶显示屏上显示“电子产品设 计及制作”,可用“p、q、t、u”四个按键控制探测线圈的“Y上移、Y下移、X左移、X右移”,按下回车键后进入测试界面。

测试界面

测试界面分别有检测坐标、探头坐标、探头状态及缺陷数量显示。检测坐标为定点检测时可设定的坐标值,坐标值位于被测工件下方的有机玻璃板上,前3位为X轴的坐标值,后3位为Y轴的坐标值,单位为mm,坐标输入方式由用户自定;探头坐标实时显示探测线圈的坐标值,坐标值定义与检测坐标定义一致;探头状态实时显示探测线圈位置有/无检测到缺陷,有缺陷显示,无缺陷显示□;缺陷数量显示累计检测到的缺陷个数。

定点检测:用按键输入好检测坐标后,按下F1功能键,探测线圈移动到指 定的坐标点检测有/无缺陷,探头状态要求实时显示,检测到有缺陷时,缺陷数量自动加1,无缺陷时不需输出指示。按下F3功能键,缺陷数量清零。

自动检测:按F2功能键,探测线圈自动回到坐标零点(000x000),然后逐行或逐列扫描对被测工件进行自动检测,要求探头坐标和探头状态实时显示。当检测到缺陷时,检测暂停,缺陷数量加1,按下回车键后检测继续,直至扫描完毕。在检测过程中按下F3功能键,退出自动检测状态,缺陷数量清零。

2)光伏发电跟踪器的设 计与制作实训套件

要求该光伏发电跟踪器由光敏检测电路、串口A/D转换电路、主机电路、液晶显示与键盘电路、全桥PWM驱动电路以及模拟太阳能板等几部分组成,通过光敏检测电路的感应可实现对光源的自动跟踪。串口A/D转换电路:此模块主要由模拟信号输入电路、外围电路、数字信号输出电路组成,其中输入部分有放大和偏置功能,功能脚及数字输出由PMOD口引出,可通过跳线帽调节输入的单双极性。

功能要求

光伏发电跟踪器要求实现对自动跟踪光伏发电装置的控制。

光伏发电跟踪器由光敏检测电路、ADS1118串口A/D转换电路、STM32控制电路、液晶显示与键盘电路、DRV8412全桥PWM驱动电路以及模拟太阳能板等几部分组成,通过光敏检测电路的感应可实现对光源的自动跟踪。

通过光伏发电跟踪器前面板的按键(面板中标号为S1~S6的按键对应于DCP-204-A模块中的相应按键)设置相关参数,可以实现光伏电池瞬时功率测量,发电量测量,太阳光模拟跟踪功能。

按下模式选择按键,可以切换发电模式和跟踪模式。开机时,默认状态为发电模式,按下模式选择按键,进入跟踪模式;再次按下该按键,进入发电模式。

3)电感式位移传感仪的设 计与制作实训套件

电感式位移传感仪产生激励电压供给传感器,接收两个次级线圈的电压信号并进行处理后在液晶屏上显示。整个系统由STM32F103核心板、液晶显示和键盘电路板、串口A/D转换电路板、多功能万用板和电源等组成。

功能实现

通过电感式位移传感仪前面板的按键设置相关参数,可以实现电感式位移传感仪的位移测量、零点迁移和增益调整。

开机显示“电感式位移传感仪”5秒后进入测量模式界面,电感式位移传感器可以测量两个位移值(A和B)和这两个位移值的差值(A-B)。进入界面后实际值在测量值A位置显示,并后面的“*”符以1Hz闪烁;按确定键后测量值A保持,测量值B显示实际值,其后面的“*” 符以1Hz闪烁;A-B显示测量值A和测量值B的差值,最前位显示差值的符号。再按确定键回复到测量值A显示实际值状态。

按下模式选择按键,可以切换测量模式和校准模式,进入校准模式时为零点值A校准状态。

零点值A校准:将螺旋测微头调节到零位置后,按增加键(↑)或减小键(↓)可以将此值调整为00.0mm,其后面的“*”符以1Hz闪烁。按确定键后切换到校准值B校准状态。

校准值B校准:将螺旋测微头调节到某一个较大的位移值(如20mm),按增加键(↑)或减小键(↓)将此值调整为测微头的实际距离值,以调整此电感式位移传感仪的增益值。调整完毕后按确定键可以切换到零点值A校准状态。按模式键后可以回复到测量模式界面。

9.5.7 基于FPGA的传感器设 计实验模块要求

9.5.7.1 由主芯片EP2C5Q208C8N,有适合实验开发所需的板载外设:LCD显示屏、动态数码管显示电路、开关输入电路、按键输入电路、发光二极管显示电路、50MHz晶振电路、A/D转换电路、D/A转换电路、USB接口电路、RS232接口电路、程序下载接口、电源输入及转换电路和扩展接口电路等组成。实验模块采用透明化构造,方便学生了解的内部构造,有助于增加学生感性认识。

9.5.7.2 要求可完成以下实验内容:

1)MDCL-FPGA 开发板认识实验-流水灯实验

2)MDCL-FPGA 开发板数字逻辑设 计实验 - 1位全加器实验

3)MDCL-FPGA 开发板数字逻辑设 计实验 - 4位全加器实验

4)1Hz信号发生实验

5)十进制计数器实验一

6)七段数码管显示实验

7)十进制计数器实验二

8)数码管动态显示实验

9)十进制计数器实验三

10)数字钟实验一(综合实验1)

11)数字钟实验二(综合实验2)

12)A/D转换实验

13)D/A转换实验

该实验模块除完成以上基本实验外,用户还可基于主芯片及外围器件电路用于毕业设 计和学生二次开发。