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TW-SPV011型光伏发电系统

    光伏发电系统,光伏发电实验台,光伏发电教学设备由光源模拟跟踪装置和控制系统两大部分组成，如图1-1、2所示：

图1-1光源模拟跟踪装置

图1-2控制系统

光伏发电系统光源模拟跟踪装置和控制系统
1.光源模拟跟踪装置
    光源模拟跟踪装置由4块太阳能电池板组件、3盏300W投射灯、追日跟踪传感器、水平和俯仰方向运动机构、直流电动机和支架组成。
太阳能电池板组件的主要参数：
额定功率：20W
额定电压：17.2V
额定电流：1.17A
开路电压：21.4V
短路电流：1.27A
尺寸：430×430×28mm

2.控制系统
    光伏发电控制监控系统由电池板单元、太阳能控制器单元、蓄电池单元、保险单元、阳光传感器、传感器限位单元、模拟太阳单元、两轴联动单元、plc控制单元、继电器单元、按钮及按钮接线单元、和相应的逆变器仪表电源组成。光伏发电控制监控系统采用接插线的形式进行接线，方便学生自行设计实训。
3.追日系统
    由光源模拟跟踪装置和控制监控系统组成了追日系统，控制灯光来模拟太阳光源（晨日太阳、午日太阳、夕日太阳）的运行轨迹以及太阳光的入射角度，太阳能电池板上的模拟追日跟踪传感器采集模拟太阳光照度信息及位置信息，控制水平和俯仰方向运动机构，使太阳能电池板始终正对着模拟太阳光源，以提高太阳能电池的发电效率。光伏发电系统框图1-3所示。

               （a）                                           （b）
图1-3光伏发电系统光源模拟跟踪装置和控制监控系统框图
（a）光源模拟跟踪装置
（b）控制监控系统

4.监控系统
    本系统采用focusV1.0监控软件，对系统的各个监控控制点进行控制，监控画面如图1-4所示：

图1-4监控画面

实验项目简介
1、太阳能电池板负载特性测试
太阳能电池板负载特性测试如图2-1所示：

图2-1太阳能电池板负载特性测试

2、环境对光伏发电的影响
将太阳能电池板遮挡0%、电池板遮挡25%、电池板遮挡50%、电池板遮挡100%、晨日灯开启、午日灯开启、晚日灯开启和自然光照射，观察电池板的电压电流变化，了解环境对光伏发电的影响。如图2-2所示：

图2-2环境对光伏发电的影响

3、太阳能光伏系统直接负载实训
将电池板的输出端串并成24v电压输出形式，将线直接接到24v负载两端，观察电压电流的变化情况。在将电池板的输出端串并成12v电压输出形式，将线直接接到12v负载两端，观察电压电流的变化情况。如图2-3所示：

图2-3太阳能光伏系统直接负载实训

4、蓄电池直接负载实训
将蓄电池的输出端串并成24v电压输出形式，将线直接接到24v负载两端，观察电压电流的变化情况。在将蓄电池的输出端串并成12v电压输出形式，将线直接接到12v负载两端，观察电压电流的变化情况。如图2-4所示：

图2-4蓄电池直接负载实训

5、太阳能发电储能系统实训
将太阳能发电电池板输出端接成24v输出形式，接到太阳能控制器的输入端，在将蓄电池连接成24v接到太阳能控制器的蓄电池端，将直流24v负载接到相应的位置。组成太能能电池板对蓄电池充电回路，观察相应的电流电压表示数变换。如图2-5所示：

图2-5太阳能发电储能系统实训

6、太阳能电池板的伏安特性测试
将太阳能发电电池板输出端接成12v或者24v输出形式，接到滑动变阻器两端，观察电流电压变化。通过监控软件的到相应的数据。如图2-6所示：

图2-6太阳能电池板的伏安特性测试

7、光伏发电监控系统
运行监控软件，对整个发电系统进行监控控制，得到相应的数据，如图2-7所示：

图2-7光伏发电监控系统

8、太阳能追踪系统实训
按照接线图链接线路，控制两轴联动系统追踪最佳发电位置。Plc接线图在附表5.1，通过plc程序控制电机和灯完成最佳位置跟踪。主电路接线图如图2-8所示：

图2-8主电路接线图

9、光伏发电系统接线调试
按照接线图链接线路，完成整套系统的接线。通过plc程序模拟手动自动控制晨日、午日、晚日、两轴联动系统，完成系统调试。

10、逆变输出220v波形测试
运用示波器，采集逆变输出曲线。

西门子plc编程设计
1、西门子226plc简介
    S7-200PLC系列可编程控制器（PLC）是德国西门子公司的产品。随着科学技术与电子技术的飞速发展，PLC的功能越来越强大，由逻辑控制发展到闭环控制；由速度较慢发展带速度较快；由自动控制发展到智能控制；由单机控制发展到网络控制，PLC正朝着数字化、智能化、网络化的控制系统方向发展，已广泛应用到冶金、化工、电力、轻纺、交通、机械等国民生产的各个领域。此学习情境以西门子S7-200PLC226在光伏发电系统中的应用。

2、西门子226plc工作任务
（1）双击桌面上V4.0STEP7MicroWINSP6图标打开软件。如图3-1所示：

图3-1西门子200plc编程环境

（2）点击浏览条中的通讯栏和plc进行通讯测试。如图3-2所示：

图3-2plc通讯测试

3、追日流程
追日系统是由plc程序控制光源模拟跟踪装置运行，追日流程图如图3-3所示：

图3-3追日流程图

4、输入输出表

4.1监控系统
监控系统主要完成显示充电电压、充电电流、功率、运行状态；显示蓄电池电压、蓄电池放电电流、负载电压、负载电流各种参数保护、实时数据显示与处理、对用户提供权限管理、密码登录等。

系统监控画面如图4-1所示：

图4-1系统监控画面

5.1光伏发电系统plc接线图

6.1光伏发电系统框图

7.1光伏发电系统主电路接线图