TCP-105A智能型光伏发电系统实训实验台
一、 概述
TCP-105A智能型光伏发电系统实训实验台， 通过太阳能电池方阵将太阳能辐射能转换为电能的发电站称为太阳能光伏电站。具有无枯竭、无公害、资源分配广泛等优点，目前在太阳能光伏电站、太阳能路灯、太阳能草坪灯、 太阳能庭院灯等以及通信和工业中应用的微波中继站、光缆通信系统、水文观测系统、气象和地震台站等中得到了广泛的应用。
TCP-105A教学实训实验台主要是针对职业院校光伏发电实训教学需求研制，采用模块化设计，帮助学生了解太阳春、夏、秋、冬一年四季的运行轨迹，以及太阳从早到晚对地面辐照强度的变化；理解太阳能光伏发电原理，了解光伏电站离网和并网发电功能及逆变原理，掌握太阳能光伏分布式发电结构及原理，学习太阳能光伏工程应太阳用技能。适用于广大高等院校、高职院校的电气工程及自动化、机电一体化技术、计算机控制技术、电力系统自动化技术、电子信息工程和能源动力及新能源生产企业等领域。
二、 系统教学规划
主要目的 | 光伏发电基本原理实训 |
针对人群 | 专业课中职—高职\专科 |
完成能力 | 1.了解光伏发电系统组装方法 2.了解光伏发电系统配置情况 |
配合课程 | 1. 电工基础 2. 光伏逆变技术及应用 3. 新能源发电技术 4. 智能光伏系统制作 5. 光伏发电系统集成与设计 6. 光伏电站维护与检修 7. 变频技术与PLC 8. CAD 9. 电路设计与制版 10. LED原理与应用 11. 光伏产品营销 12. 太阳能电池原理与工艺》 13. 《光伏材料加工》 14. 《光伏电子检测技术》 15. 光伏发电系统集成与设计 16. 光伏电站维护与检修 |
每台适用学生数量 | 5-10人 |
三. 主要实验实训内容
1）单晶硅光伏电池单体的工作原理实验
2）太阳能电池组件方阵设计实验
3）光伏供电装置的组成与控制实验
4）PLC编程手动、自动控制光伏电池追踪太阳实验
5）光敏电阻、电压比较器的工作特性实验
6）光线传感器工作原理实验
7）光伏供电系统电气控制原理设计
8）光伏电池的I-V特性测试实验
9）光伏电池的输出功率特性实验
10）DSP控制器对蓄电池的脉宽调制充电过程实验
11）DSP控制器对蓄电池的放电保护实验
12）蓄电池实际充电检测实验
13）蓄电池模拟充电实验
14）逆变器工作原理实验
15）逆变器基波、SPWM、死区等波形检测实验
16）逆变器不同负载设计连接实验
17）上位机与各单元通信方式与连接实验
18）通信协议设定实验
19）组态王软件的应用实验
20）单相并网实验（并网原理与实现，SPWM、SVPWM、三角波比较和瞬时之比较等算法）
21) 直流负载逆变实验
22) 控制器负载过载保护演示实验
四、 TCP-105A主要技术参数
序号 | 项 次 | 主要参数 | 数量 | |
1 | 光伏组件控制系统 | 太阳光源模拟系统
| 1、金属卤素灯参数： 1）电压：220V 2、灯光亮度调节装置 | 1套 |
高精度追日传感器 | 1）输出电压：0-5V 2）控制精度：±0.1度 3）结构：四象限光传感器 | 1台 | ||
光伏组件追日跟踪机构 | 1）结构：一体式蜗轮蜗杆减速机 2）驱动：交流电机AC220V 3）轴数：双轴 4）水平旋转0-180° 5）垂直旋转0-90° | 1套 | ||
*太阳运动轨迹模拟装置 | 1）X轴、Y轴、Z轴直线导轨 2）永磁步进电机：DC24V 3) 采用三维太阳空间追日原理 | 1套 | ||
*辐射传感器 | 1）须采用由中国气象局气象探测中心和工程技术研究中心组织的“太阳能资源观测利用气象传感器的研制项目"验收测试报告中规定的合格产品，并提供相关证明材料。 2）光谱范围 305-2800 nm 3）响应时间 15s 4）零点偏移 <10W/㎡ 5）方位误差 <20W/㎡（1000W/㎡到80°） 6）工作温度 -40℃~+80℃ 7）最大辐照度 0~2000W/㎡ 8）灵敏度 7 - 14μV/W/m² 9）灵敏度温度误差 <0.1%/℃ | 1套 | ||
2 | 光伏组件发电系统 | 单晶硅太阳电池组件 | 1） 功率：10W 2） 误差：±5% 3）输出电压：17.2V 9)总功率：40W | 4块 |
3 | 光伏供电系统 | 电源控制单元 | 由漏电保护断路器，AC220V和DC24V状态指示灯、电源插座组成 | 1套 |
光伏控制电源单元 | 由漏电保护断路器，AC220V和DC24V状态指示灯组成 | 1套 | ||
汇流单元 | 2 路输入1 路输出、防反，防雷，熔断保护 | 1套 | ||
威伦通液晶触摸屏 | 1）尺寸：10.1" 2）TFT 彩色液晶 LED背光 | 1套 | ||
充放电控制器 | 核心板，接口底板，信号处理板；稳压模块、控制模块、逆变模块；控制面板：风速、风向控制面板、数据显示面板，控制系统 | 1套 | ||
直流输入单元 | 1）电流表：PA1951-AK1G， DC 0-5A 2）电压表：PZ195U-AK1G， DC 0-500V 3）通讯接口：RS485 | 1套 | ||
光伏供电控制单元 | 1）电池板跟踪方向：东、南、西、北 2）投光灯控制：灯1、灯2 3）投光灯运动方向：东西、 西东、停止 4）自动控制：启动和急停 | 1套 | ||
自动PLC控制仪 | 台达用于直接连接传感器和编码器. | 1套 | ||
电阻 | 1）范围：0-1000Ω 2）带刻度，可无级可调 | 1套 | ||
5
| 逆变与负载系统 | 逆变输出显示单元 | 1）电流表：AC 0-5A 2）电压表：AC 0-500V 3）通讯接口：RS485 |
1套 |
逆变控制电源单元 | 由漏电保护断路器，AC220V和DC24V状态指示灯组成 | 1套 | ||
逆变器 | 1）输入电压：DC12V 2）输入电压范围：DC9.5V-15.5V 3）输出电压：AC180-220V可调±5% 4)额定输出电流：1.4A 5)输出频率：50Hz-60Hz可调±0.5Hz 6)额定功率：300VA 7)输出波形：正弦波 8)波形失真：＜5% 9)转换效率：＞85% 10)测量点外引，为观察波形预留接口。 11)设备输入直流电压范围宽，结构合理，尽可能减少中间环节，系统可靠、稳定、效率高、具备防反接、短路、过热等保护。 12)采用全开放结构，使学生能迅速掌握光伏发电系统的关键技术，同时可以进行多种算法研究。 根据以上基本要求，基于TI公司的TMS320LF2812 DSP）为控制核心，系统由主电路、检测调理电路和隔离电路等组成。 13)采用双CPU(一块DSP和一块单片机)结构，其中，DSP进行系统电压、电流、相位、频率等信号的采集和对DC/DC变换及DC/AC变换中的开关管进行控制，单片机实现系统设定、数据显示等，单片机和DSP之间通过通讯连接。可以进行单片机相关的实验，如：接口技术、数码显示、SCI通讯等等。 | 1套 | ||
开关电源 | 1）型号：DR-120-24 2）输入电压：AC 220V 3）输出电压：DC 24V 4）输出电流：5A | 1套 | ||
变频器 | MM420-0.37Kw | 1套 | ||
电机负载 | 1）功率：25W 2）电压：AC220V 3）转速：1300rpm | 1套 | ||
舞台灯光负载 | LED发光灯泡 | 1套 | ||
阀控密封式铅酸蓄电池 | 1）容量：12V 18Ah/20HR 2）重量：1.9kg 3）尺寸：345mm×195mm×20mm | 4套 | ||
6 | 监控系统 | 工控机 | 包括6个串口和键盘鼠标，微软Window XP操作系统软件 | 1台 |
组态软件 | 组态王 | 1套 | ||
打印机 | HP Deskjt 1000 | 1台 | ||
数据采集系统 | 1）频率范围：≥9kHz-3GHz 2）完成实验时数据的读取，可监测太阳能电池组的电压和电流；并网逆变器输出的电压和电流；离网逆变器输出的电压和电流 | 1套 | ||
*电源分析系统 | 能准确测试光伏方阵/组件在光源下I-V曲线，P-V曲线，Isc、Voc、Pmax、Vpm、Ipm、FF、EFF、Rs、Rsh和STC变换、发电量等电参数和太阳辐照度，环境温度，电池组件温度传感器光伏组件现场的工作环境参数；能够适应目前欧盟采用的IEC61853规定的组件鉴定测试; | 1套 | ||
7 | 自动操作实验台 | 1）竖式网孔板基本结构： 上方为整体模块代不锈钢实验面板，美观直接便利； 下方为竖式网孔板，工具箱+4个滚轮 2）尺寸：800(长)×600（宽×2000(高) 3）外框架构成： 铝合金型材和不锈钢材料，内嵌喷塑不锈钢板， 钢板尺寸：1000mm×720mm 钢板厚度：3mm 钢板孔规格： 下方孔尺寸6×10mm，孔左右间距为6mm， 上下间距为6mm且错位8mm； 4）网孔板配有推拉式抽屉，抽屉采用型材外框、2mm钢板底部； | 2套 | |
8 | 通讯电缆 | 1）材质：双芯屏蔽线 2）线径：0.3mm² | 1批 | |
