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ZN-SPV10型 太阳能机电综合实训系统
一、系统组成
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。
ZN-SPV10型 太阳能机电综合实训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。
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。
ZN-SPV10型 太阳能机电综合实训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。
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1510×1010×1550mm、实训柜1000×800×2000mm；
2.电池组件
Ø 功率：20W、误差：±5%、
Ø 输出电压：17.2V、
Ø 输出电流：1.17A、
Ø 开路电压：21.4V、
Ø 短路电流：1.27A、
Ø 工作环境温度：45℃±2℃、
Ø 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
Ø 逆变器输入电压：DC12V、
Ø 输入电压范围：DC9.5V-15.5V、
Ø 输出电压：AC220V±5%
Ø 额定输出电流：1.4A
Ø 输出频率：50Hz±0.5Hz
Ø 额定功率：300VA
Ø 输出波形：正弦波
Ø 波形失真：＜5%
Ø 转换效率：＞85%
Ø 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
Ø 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。
Ø 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。
Ø 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。
Ø 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。
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。
10)、 并网发电实验
设备尺寸：光伏供电装置1510×1010×1550mm、实训柜1000×800×2000mm；
2.电池组件
Ø 功率：20W、误差：±5%、
Ø 输出电压：17.2V、
Ø 输出电流：1.17A、
Ø 开路电压：21.4V、
Ø 短路电流：1.27A、
Ø 工作环境温度：45℃±2℃、
Ø 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
Ø 逆变器输入电压：DC12V、
Ø 输入电压范围：DC9.5V-15.5V、
Ø 输出电压：AC220V±5%
Ø 额定输出电流：1.4A
Ø 输出频率：50Hz±0.5Hz
Ø 额定功率：300VA
Ø 输出波形：正弦波
Ø 波形失真：＜5%
Ø 转换效率：＞85%
Ø 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
Ø 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。
Ø 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。
Ø 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。
Ø 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。
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。
10)、 并网发电实验
