光伏发电实训系统

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。

设备尺寸：光伏供电装置不小于1610×1010×1550mm

实训柜不小于800×2000×3200mm

为避免功能无法满足需求的情况，需提供交货设备的清晰视频，可验证相关技术要求及实验功能要求。

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。

光伏供电装置

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、充、放电控制单元、信号处理单元、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。

控制器调节主板可以开放二次开发接口，便于学生进行探究性实验，投标时提供控制器主板，并配合实验视频进行演示，演示内容至少包括手动充电、手动放电、自动运行等相关功能。

蓄电池控制回路需采用通用采样控制单元，对蓄电池进行实时采样、监测，防止蓄电池过充、过放等现象，现场视频演示相关功能。

驱动采用PLC控制，具备独立的追光控制电路板，用户可进行编程，现场提供该电路板在整体设备中的图片。

（3）、充、放电控制单元和信号处理单元，蓄电池的充电过程及充电保护由充电控制单元、信号处理单元及程序完成，蓄电池的放电保护由放电控制单元、信号处理单元完成，当蓄电池放电电压低于规定值，放电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2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、逆变控制单元、直流升压单元、全桥逆变单元、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）、离网逆变系统，离网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装置由DC-DC升压单元、逆变控制单元、全桥逆变单元组成，逆变的工作过程是将蓄电池的12V直流电通过DC-DC和DC-AC变换，转变成正弦波220/50Hz(可调)的工频交流电。升压部分由SG3525驱动两个升压MOS管，SG3525脉宽调试控制器，具有可调整的死区时间控制功能，还具有可编程式软启动，脉冲控制锁保护等功能。全桥逆变部分采用具有DSP性能的嵌入式微处理器TMS320F2812实现SPWM的调制，同时能够与上位机的远程通讯，实现数据的上载与下载等功能。

（3）、配备全套低压逆变原理实验相关配置，便于学生进行低压逆变原理实验，投标时提供该实验模块，并配合实验视频进行现场演示。

（4）、具备多种输出波形选择实验相关配置，便于学生进行多种波形输出原理实验，投标时提供该实验模块，并配合实验视频进行现场演示。

（5）、高压逆变频率可调，调节范围0-100Hz，投标时提供该实验模块，并配合实验视频进行现场演示。

(6)、提供全部逆变原理算法，便于学生进行探究性实验，投标时提供证明文件。

（7）、具备调频、调压单元及操控面板，具备工频谐振补偿单元，现场提供符合要求的实物演示。

（3）、并网逆变系统，并网逆变控制系统将直流24V先进行Boost升压然后再逆变成交流36V、50Hz（安全电压），最后通过升压变压器升至交流220V、50Hz与单相市电相连实现可以网发电功能。

1.输入电压单相220V±10%  50Hz

2.工作环境：环境温度范围为-5℃～＋40℃，相对湿度＜85%（25℃），海拔＜4000m

3.装置容量：＜0.5kVA

4.逆变器额定输出电压：额定功率：≧200VA；输出功率因数：≥0.98（感性负载、容性负载）；逆变效率：≥80%，电压畸变率：≤4%；电流畸变率：≤5%

5.系统配置：核心模块、接口模块、液晶显示模块、键盘接口模块、驱动电路模块、Boost电路模块、母线电压采样模块、电网电压采样模块、电流采样模块、过温告警模块、通信接口模块、开关电源、直流电机、方形指示灯、直流电压表、直流电流表、多功能谐波表、隔离变压器等组成。

①核心模块，处理器：TMS320F2812，最大运算速度≧150MIPS，核心电压1.9V，I/O口电压3.3V，Flash编程电压3.3V。

片内128K字X 16位的Flash存储器；18K×16位的单口随机存储器（SARAM）；4K×16位的Boot ROM；可扩展1MB存储器的外部存储器接口。

CPLD：XILINX，XC95144XL，系统频率178MHz；不少于3200个可用逻辑门，不少于144个宏单元，传输延迟≦5ns；

存储器：扩展了不少于64K X 16位的SRAM空间。

电源管理：5V转3.3V、3.3V转1.9V的电源转换单元，电源5V，3.3V LED指示。

②接口模块，信号调理单元：采用高精度运放TL072作信号变换，TL072具有高线性度、高稳定度、频带宽，输出电压限制为3.3V。

PWM驱动输出单元：采用74LS641，3.3V转5V，5V供电双向8位，3态输出。OE和DIR为低电平时为B to A bus；OE为低电平，DIR为3.3V时为A to B bus。

通信接口单元：232串行通信：3.3V供电，接口采用通用的9孔接口。

③液晶显示模块，由≥240*128的液晶显示屏组成。

④键盘接口模块，由4*4的矩阵式键盘组成，用于控制逆变器启停及设置影响并网电流质量的参数。

⑤驱动电路模块，采用IPM模块6MBP30RH060，额定电流20A，耐压值为600V，直流母线耐压值450V，浪涌值为500V，最大开关频率为20KHz。其中驱动电路采用高速光耦4504进行电气隔离，采用四路独立电源对上下桥臂单独供电，实现对桥式电路的控制。

⑥Boost电路模块，Boost电路模块主要将直流电源输出的24V直流电压变换成能满足并网要求的直流母线电压。

⑦电压、电流采样模块，用电压、电流传感器采集电网电压、直流电压及电网电流信号并送到信号调理电路做算法以及保护用。

⑧负载模块，24V直流电机：额定电压：DC 24V，额定转速：690rpm/min。

方形指示灯：AC/DC 36V，尺寸≤80*≤80*≤90

⑨仪表模块，1)电量监测仪：监测并网电流、电压、频率、功率、功率因数、电压及电流THD值、电压及电流的谐波波形等。

技术指标:谐波表应具有全面的交流电量测量、复费率电能计算、谐波分析、遥信输入、遥控输出、以及网络通信等功能；同时还具有电网波形实时跟踪显示和SOE事件记录功能，主要用于对电网供电质量的综合监控诊断及电能管理。

性能指标，输入网络：单相2线。输入频率：45HZ～65HZ。输入电压：额定值AC100V；过负荷1.2额定值(连续)，2倍额定值1秒；功耗小于0.2VA。输入电流：额定值AC5A；过负荷1.2额定值(连续)，10倍额定值1秒；功耗小于0.2VA。输出电能：集电极开路的光耦脉冲。

通信：RS485接口、Modbus-RTU协议。

开关量输入：干接点输入，内置电源。

开关量输出：输出方式:继电器常开触点输出；触点容量：AC：250V  3A，DC：30V  3A。

测量精度：频率0.05HZ、无功电度1级、其他0.5级。

电源：AC/DC 85～270V；功耗小于6VA。

安全性：工频耐压：电源、电压电流输入回路之间，各输入端子(并联)和外壳之间AC 2KV/1min；电源与开关量输入回路、通信回路、变送输出回路，各输入端子与各输出端子之间AC 1.5KV/1min。绝缘：输入、输出端对机壳大于100MΩ。

2)直流电压表，直流电流表：

技术指标，采用模块化设计，能选择单显示、显示加其他功能，采用最新PIC芯片，抗干扰能力强，支持RS485通信

⑩变压器模块，一次侧220V，二次侧36V，频率50Hz。作用：保证人身安全，阻止直流分量进入电网，升压与电网连接。

4、监控系统

（1）、监控系统组成，监控系统主要由一体机、键盘、鼠标、接线排、电源插座、通信线、微软操作系统软件、力控组态软件组成。

（2）、监控系统功能① 通信，监控系统与充电控制器、逆变控制器、PLC、仪表进行通信。

② 界面a、监控系统具有主界面，光伏供电系统界面，逆变与负载系统界面，光伏能量转换界面，报表参数界面，趋势曲线界面，分别显示各自的运行状态参数。b、光伏供电系统界面设置相应的按钮，实现光伏电池方阵自动跟踪。c、 具有光伏发电采集报表，记录光伏输出电压、电流；逆变与负载系统的逆变输出电压、电流、功率等数据并打印数据报表。

二、功能

实验实训内容涉及光伏供电装置、光伏供电系统、逆变与负载系统、监控系统的安装、接线、调试和分析：

1、光伏供电装置的安装与接线；2、光伏供电系统部分器件的安装、接线与调试；3、光伏电池方阵输出特性测试；4、蓄电池组充放电参数的测试；5、逆变与负载系统部分器件的安装、接线与调试；6、逆变器相关参数测试、逆变器输出参数测试；7、逆变器相关数据的下载设置与测试；8、全套低压逆变原理实验9、多种波形输出选择实验10、高压逆变调频实验11、逆变器原理算法实验12、控制器主控电路二次开发实验13、驱动程序PLC编程实验14、相关电路模块的焊接；15、DSP存储器实验16、定时器实验17、SCI通信实验18、PWM波形输出实验19、Boost升压实验20、电压、电流信号DSP采集实验21、并网逆变实验（C语言程序）22、监控系统与各单元的通信；23、监控系统组态界面的操作。