ZN-SPV10型 光伏发电设备安装与调试实训系统

一、系统组成

ZN-SPV10型 光伏发电设备安装与调试实训系统由光伏供电装置、光伏供电系统、逆变与负载系统、监控系统四个部分组成。

系统采用模块式结构，各装置和系统具有独立的功能，应用灵活，即可组合应用，也可独立工作运行。 

二、技术参数

1.光伏供电装置

 

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

设备尺寸：光伏供电装置1610×1010×1550mm、实训柜1000×1000×2000mm；

2.电池组件

功率：20W、误差：±5%、

输出电压：17.2V、

输出电流：1.17A、

开路电压：21.4V、

短路电流：1.27A、

工作环境温度：45℃±2℃、

尺寸：230×230×28mm；

3、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、DSP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

光伏供电控制单元的追日功能有手动控制盒自动控制两个状态，可以进行手动或自动运行光伏电池组件双轴跟踪、灯状态、灯运动操作。

3） DSP控制单元和接口单元

蓄电池的充电过程及充电保护由DSP控制单元、接口单元及程序完成，蓄电池的放电保护由DSP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，DSP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，主要参数：

容量   12V 18Ah/20HR

重量   1.9kg

尺寸   345mm×195mm×20mm

含漏电保护断路器，AC220V 和DC24V状态指示灯、电源插座；

4、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

逆变电源控制单元面板如图19所示，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、接线端子等组成。

3） 逆变与负载系统主电路

逆变与负载系统主要由逆变器、交流调速系统、逆变器测试模块、发光管舞台灯光模块和警示灯组成。

逆变器的输入由光伏发电系统或蓄电池提供，逆变器输出单相220V、50Hz的交流电源。交流调速系统由变频器和三相交流电动机组成，逆变器的输出AC220V电源是变频器的输入电源，变频器将单相AC220V变换为三相AC220V供三相交流电动机使用。逆变电源控制单元的AC220V电源由逆变器提供，逆变电源控制单元输出的DC24V供发光管舞台灯光模块使用。逆变器测试模块用于检测逆变器的死区、基波、SPWM波形。

（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。

（3）逆变与负载系统运行参数

逆变器输入电压：DC12V、

输入电压范围：DC9.5V-15.5V、

输出电压：AC220V±5%

额定输出电流：1.4A

输出频率：50Hz±0.5Hz

额定功率：300VA

输出波形：正弦波

波形失真：＜5%

转换效率：＞85%

实验模块：正弦波逆变器原理模块

5、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

监控系统与控制器、PLC、仪表进行通信。

2） 界面

监控系统具有主界面，光伏供电系统界面，风力供电系统界面，逆变与负载系统界面，风光互补能量转换界面，分别显示各自的运行状态参数。

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。

风力供电系统界面设置相应的按钮，实现风力发电机侧风偏航控制。

具有光伏发电采集报表和风力发电集报表，记录光伏输出电压、电流，风力发电机的输出电压、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。

★(3) 嵌入式多功能网络虚拟仪器

（要求一体嵌入式，不需电脑配套使用，规格：28*25*20CM，与开放实验室信息管理系统配套使用）

A、终端部分采用7寸彩色触摸屏（装学生实验屏上）同时配有虚拟示波器、虚拟逻辑分折仪、虚拟频谱仪、虚拟三用表、虚拟数字量输入输出模块。

B、基于LabVIEW虚拟仪器程序的编程方法，学生可自行设计各种虚拟仪器。

C、仪器包括

1）、双踪存贮示波器，多种同步方式，存贮深度可编程；

通道数：2路

带宽：20MHZ

分辨率：8位

电压范围：-10~+10V

存贮深度：64K

2）、频谱分折仪；

3）、数字三用表，可测电阻、电流、电压等；

数字IO口

通道数：8路IO

输入电平：TTL

输出电平：TTL

电流驱动：20mA/通道

4）、四路智能远程电源控制

5）、数据具有上传与保存功能并能通过服务器显示

6)、提供LabVIEW虚拟仪器软件（拷贝版）

★(4) 新能源教学系统仿真软件

* 一、软件概述

1、通过该软件可以系统性学习太阳能光伏硅材料、电池片、光伏组件、光伏组件附属材料、光伏应用产品等全部系列光伏知识内容。

2、配备文字与动画展示并介绍从原材料至成品包括中间环节加工工艺等与使用方法。

3、多媒体系统自带语音讲解，图、文、声并茂展示讲解、与系统所述文字同步播放，帮助教师对光伏发电课程教案的快速编写，提高学生对新能源专业知识快速掌握和快速学习。

4、软件组成

(1)太阳能光伏硅材料讲解与展示系统

主要功能

1、可以展示各种太阳能光伏电池使用的硅材料实物；

2、配备文字与动画展示各种材料的生产工艺与使用方法

3、目录（约11课时）

光伏硅产品基本情况介绍

硅单质性质：包括硅的物理性质、化学性质、硅的分类与应用

硅化合物性质：包括二氧化硅、一氧化硅、硅的卤化物、三氯氢硅、硅烷等

硅的生长原理及定型

硅的提纯方法：包括化学提纯与物理提纯方法

多晶硅的制备及其缺陷和杂质：包括冶金硅级制备、高纯多晶硅制备、铸造多晶硅制备

单晶硅的制备及其缺陷和杂质：包括单晶硅生长、单晶硅的杂质与缺陷

单晶硅与多晶硅加工方法

硅薄膜材料：包括非晶硅薄膜材料、多晶硅薄膜材料

硅材料的测试与分析方法：包括导电型号测量、电阻率测量、少子寿命测量、霍尔系数的测定、迁移率的测量、化学性能分析、晶体结构分析等

 硅材料测试与分析依据标准（GB标准、UL标准、IEC标准、SEMI标准）

(2)太阳能光伏电池片讲解与展示系统

主要功能

1、可以展示各种太阳能光伏电池片；

2、配备文字与动画展示各种电池片的生产工艺与使用方法

3、目录（约9课时）

太阳能电池片基本情况介绍

太阳能电池片基本结构分析

太阳能电池片分类

晶体硅太阳能电池片生产工艺：包括生产方法与生产设备介绍

晶体硅太阳能电池片生产主要原材料

太阳能电池片测试技术与方法：包括测试方法与测试设备介绍

太阳能电池片测试依据标准

(3)太阳能光伏组件讲解与展示系统

1、可以展示各种太阳能光伏光伏组件；

2、配备文字与动画展示各种光伏组件的生产工艺与使用方法

3、目录（约10课时）

太阳能电池组件基本介绍

太阳能电池组件的分类及各种组件的优缺点

太阳能电池组件的生产工艺介绍及相关设备

太阳电池组件的评定标准

太阳能电池组件的测试方法与测试设备

太阳能电池组件的发展方向

(4)太阳能光伏组件附属材料讲解与展示系统

主要功能

1、可以展示各种太阳能光伏光伏组件附属材料；

2、配备文字与动画展示各种光伏组件附属材料的生产工艺与使用方法

3、目录（约7课时）

太阳能组件附属设施情况介绍

太阳能组件对钢化玻璃的具体要求

太阳能组件对支架铝型材的具体要求

太阳能组件对EVA封胶的具体要求

太阳能组件对TPT背板的具体要求

太阳能组件附属设施检测方法

太阳能组件附属设施测试标准

* 二、展示与讲解内容目录（图、文、声并茂）

2.1 太阳能光伏应用产品讲解与展示系统（约5课时）

2.1.1 太阳能发电系统：

2.1.2 家用太阳能发电机直流系统多媒体电视机

2.1.3 太阳能便携电源：

2.1.4 太阳能杀虫灯

2.1.5 太阳能警示灯

2.1.6 太阳能野营灯

2.2 太阳能光伏发电基本原理

2.3 太阳能光伏发电系统组成部分介绍

2.4 太阳能光伏发电系统设计方法

2.5 太阳能光伏电站施工建设方法

2.5.1、项目前期考察

2.5.2、项目建设前期资料及批复文件

第一阶段：可研阶段

第二阶段：获得省级/市级相关部门的批复文件

第三阶段：获得开工许可

2.5.3、项目施工图设计

2.5.4、项目实施建设

2.5.5、带电前的必备条件

2.6太阳能光伏并网电站介绍

2.6.1、光伏并网电站简要描述

2.6.2、光伏并网电站设备组成

2.6.2、光伏并网电站设备功能

2.7 家用型太阳能电站建设方案

2.7.1、项目概述

2.7.2、方案设计 （附详细方案设计）

（一）用户负载信息

（二）系统方案设计

（三）效益计算： 

2.8 逆变器基本原理介绍

2.9 控制器基本原理介绍

三、 主要实验实训内容

1)、离网型光伏发电系统规划；

2)、根据功率要求，光伏电池组件的选择、安装和连接；

3)、基于MCU的光伏电池组件*大功率跟踪程序设计；

4)、蓄电池容量匹配计算与选型；

5)、蓄电池充放电参数设置、保护参数设置；

6)、逆变器参数设置；

7)、监控系统组态及操作；

8)、光伏供电系统的调试；

 

9)、电能质量的监测、调试和分析。