SB-SWP01光伏實訓設備
一、設備組成
光伏實訓設備、風光互補發電實訓系統主要由光伏供電裝置、風力供電系統、逆變與負載系統、監控系統組成。系統采用模塊式結構，各裝置和系統具有獨立的功能，可以組合成光伏發電實訓系統、風力發電實訓系統。
可開設實驗項目包括光伏電池方陣的安裝、光伏供電裝置的組裝、光線傳感器的安裝與調試、光伏電池組件光源跟蹤控制程序設計、光伏電池的輸出特性、蓄電池的充電特性和放電保護、水平軸永磁同步風力發電機的組裝、模擬風場裝置的組裝、風力發電機輸出特性的測試、逆變器的測試、逆變器的負載安裝與調試等，也可供科研及創新創業支持服務。
二、設備組成
風光互補發電實訓系統主要由光伏供電裝置、光伏供電系統、風力供電裝置、風力供電系統、逆變與負載系統、監控系統組成，如圖1所示。SY-SWP01型風光互補發電實訓系統采用模塊式結構，各裝置和系統具有獨立的功能，可做為獨立光伏發電系統、風力發電系統、或組合成風光互補發電實訓系統運行。
（1）設備尺寸：光伏供電裝置1610×1010×1550mm
風力供電裝置1578×1950×1540mm
實 訓 柜 3200×650×2000mm
（2）場地面積：25平方米
三、各單元介紹
1、 光伏供電裝置
（1）光伏供電裝置的組成
光伏供電裝置主要由光伏電池組件、投射燈、光線傳感器、光線傳感器控制盒、水平方向和俯仰方向運動機構、擺桿、擺桿減速箱、擺桿支架、單相交流電動機、電容器、直流電動機、接近開關、微動開關、底座支架等設備與器件組成，如下圖所示。
圖2 光伏供電裝置
4塊光伏電池組件并聯組成光伏電池方陣，光線傳感器安裝在光伏電池方陣中央。2盞300W的投射燈安裝在擺桿支架上，擺桿底端與減速箱輸出端連接，減速箱輸入端連接單相交流電動機。電動機旋轉時，通過減速箱驅動擺桿作圓周擺動。擺桿底端與底座支架連接部分安裝了接近開關和微動開關，用于擺桿位置的限位和保護。水平和俯仰方向運動機構由水平運動減速箱、俯仰運動減速箱、直流電動機、接近開關和微動開關組成。直流電動機旋轉時，水平運動減速箱驅動光伏電池方陣作向東方向或向西方向的水平移動、俯仰運動減速箱驅動光伏電池方陣作向北方向或向南方向的俯仰移動，接近開關和微動開關用于光伏電池方陣位置的限位和保護。
2、光伏供電系統
(1)光伏供電系統的組成
光伏供電系統主要由光伏電源控制單元、光伏輸出顯示單元、觸摸屏、光伏供電控制單元、ARM控制單元、接口單元、西門子S7-200PLC、繼電器組、接線排、蓄電池組、可調電阻、斷路器、12V開關電源、網孔架等組成。
（2）控制方式
光伏電源控制單元主要由斷路器、+24V開關電源、AC220V電源插座、指示燈、接線端子等組成。
光伏輸出顯示單元主要由直流電流表、直流電壓表、接線端子等組成。
光伏供電控制單元主要由選擇開關、急停按鈕、帶燈按鈕、接線端子等組成。
（3）ARM控制單元和接口單元
蓄電池的充電過程及充電保護由ARM控制單元、接口單元及程序完成，蓄電池的放電保護由ARM控制單元、接口單元及繼電器完成，當蓄電池放電電壓低于規定值，ARM控制單元輸出信號驅動繼電器工作，繼電器常閉觸點斷開，切斷蓄電池的放電回路。
（4）蓄電池組
蓄電池組選用4節閥控密封式鉛酸蓄電池
3、逆變與負載系統
（1）、逆變與負載系統的組成
逆變與負載系統主要由逆變電源控制單元、逆變輸出顯示單元、逆變器、逆變器參數檢測模塊、變頻器、三相交流電機、發光管舞臺燈光模塊、警示燈、接線排、斷路器、網孔架等組成。
①逆變電源控制單元
逆變電源控制單元主要由斷路器、+24V開關電源、AC220V電源插座、指示燈、接線端子等組成。
②逆變輸出顯示單元
逆變輸出顯示單元主要由交流電流表、交流電壓表、接線端子等組成。
（2）逆變器
逆變器是將低壓直流電源變換成高壓交流電源的裝置，逆變器的種類很多, 各自的具體工作原理、工作過程不盡相同。本實訓裝置使用的逆變器由DC-DC升壓PWM控制芯片單元、驅動+升壓功率MOS管單元、升壓變壓器、SPWM芯片單元、高壓驅動芯片單元、全橋逆變功率MOS管單元、LC濾波器組成。
4、監控系統
（1）監控系統組成
監控系統主要由一體機、鍵盤、鼠標、接線排、電源插座、通信線、微軟操作系統軟件、力控組態軟件組成。
（2）監控系統功能
1）通信
監控系統與控制器、PLC、儀表進行通信。
2）界面
①監控系統具有主界面，光伏供電系統界面，逆變與負載系統界面，光伏能量轉換界面，分別顯示各自的運行狀態參數。
②光伏供電系統界面設置相應的按鈕，實現光伏電池方陣自動跟蹤。
③具有光伏發電采集報表，記錄光伏輸出電壓、電流；逆變與負載系統的逆變輸出電壓、電流、功率等數據并打印數據報表。
三、主要實驗實訓內容
實驗實訓內容涉及光伏供電裝置、光伏供電系統、逆變與負載系統、監控系統的安裝、接線、調試和分析：
1）光伏供電裝置的安裝與接線；
2）光伏供電系統部分器件的安裝、接線與調試；
3）光伏電池方陣輸出特性測試；
4）蓄電池組充放電參數的測試；
5）逆變與負載系統部分器件的安裝、接線與調試；
6）逆變器相關參數測試、逆變器輸出參數測試；
7）逆變器相關數據的下載設置與測試；
8）相關電路模塊的焊接；
9）監控系統與各單元的通信；
10）監控系統組態界面的操作；
四、 主要技術參數
一、光伏供電裝置 |
序號 | 名稱 | 技術參數 | 數量 |
1 | 電池組件 | 功率：20W
誤差：±5%
輸出電壓：17.2V
輸出電流：1.17A
開路電壓：21.4V
短路電流：1.27A
工作環境溫度：45℃±2℃
尺寸：430×430×28mm | 4 |
2 | 追日傳感器 | 輸出電壓：0-5V
跟蹤精度：1度
結構：4電橋 | 1 |
3 | 投射燈 | 擺臂機構：渦輪蝸桿結構（2個減速箱）
電壓：220V
頻率：50Hz
電流：1.36A
最大功率：300W | 2 |
4 | 追日機構 | 結構：渦輪蝸桿結構（減速箱）
驅動：直流電機
軸數：雙軸二維 | 1 |
二、光伏供電系統 |
序號 | 名稱 | 技術參數 | 數量 |
1 | 電源控制單元 | 含漏電保護斷路器，AC220V和DC24V狀態指示燈、電源插座 | 1 |
2 | 光伏控制電源單元 | 含漏電保護斷路器，AC220V和DC24V狀態指示燈 | 1 |
3 | 觸摸屏 | 7",彩色 | 1 |
4 | 充、放電控制器 | 核心板，接口底板，信號處理板 | 1 |
5 | 直流輸入單元 | 電流表：PA1951-AK1G，DC 0-5A
電壓表：PZ195U-AK1G，DC 0-500V
接口：RS485 | 1 |
6 | 光伏供電控制單元 | 電池板跟蹤方向：東、南、西、北
投光燈控制：燈1、燈2
投光燈運動方向：東西、西東、停止
自動控制：啟動、急停 | 1 |
8 | PLC | S7-200SMART主機）ST40主機 | 1 |
9 | 可調電阻 | 范圍：0-1000Ω，無級可調（有刻度） | 1 |
三、逆變與負載系統 |
序號 | 名稱 | 技術參數 | 數量 |
1 | 逆變輸出顯示單元 | 電流表：AC 0-5A
電壓表：AC 0-500V
接口：RS485 | 1 |
2 | 逆變控制電源單元 | 含漏電保護斷路器，AC220V和DC24V狀態指示燈 | 1 |
3 | 逆變裝置 | 輸入電壓：DC12V
輸入電壓范圍：DC9.5V-15.5V
輸出電壓：AC180~220V可調±5%
額定輸出電流：1.4A
輸出頻率：50Hz~60Hz可調±0.5Hz
額定功率：300VA
輸出波形：正弦波
波形失真：＜5%
轉換效率：＞85% | 1 |
4 | 開關電源 | 型號：DR-120-24
輸入電壓：AC 220V
輸出電壓：DC 24V
輸出電流：5A | 1 |
5 | 變頻器 | 西門子V20變頻器，帶有RS485通信接口及BOP操作面板 | 1 |
6 | 電機負載 | 功率：20W
電壓：AC220V
轉速：1300rpm | 1 |
7 | 模擬舞臺燈光負載 | 二極管字樣為“KNT”的發光模塊 | 1 |
8 | 閥控密封式鉛酸蓄電池 | 容量 12V 18Ah/20HR
重量 1.9kg
尺寸 345mm×195mm×20mm | 2 |
四、監控系統 |
序號 | 名稱 | 技術參數 | 數量 |
1 | 工控機 | 5個串口，含鍵盤鼠標 | 1 |
2 | 組態軟件 | 力控6.1 | 1 |
五、實驗臺 |
序號 | 名稱 | 技術參數 | 數量 |
1 | 網孔板 | 豎式網孔板基本結構：下方為工具箱+4個輪子，上方為豎式網孔板
尺寸：800(長)×600（寬×2000(高)
外框架構成：鋁合金型材；
內嵌噴塑鋼板
鋼板尺寸：1200mm×820mm
鋼板厚度：2mm
鋼板孔規格：上方孔尺寸6×10mm，孔左右間距為6mm，上下間距為6mm且錯位8mm；
網孔板配有推拉式抽屜，抽屜采用型材外框、2mm鋼板底部；
網孔架底部裝有滑輪。 | 3合1 |
2 | 微軟操作系統軟件 |
| 1 |
3 | 通訊電纜 | 0.3mm2雙芯屏蔽線 | 1 |
4 | 實驗指導書 | 光伏發電設備實訓指導書 | 1 |
