一、概述

光伏發(fā)電設(shè)備安裝與調(diào)試實(shí)訓(xùn)系統(tǒng)由光源模擬跟蹤裝置、光源模擬跟蹤控制系統(tǒng)、能量轉(zhuǎn)換控制存儲(chǔ)系統(tǒng)、離網(wǎng)逆變負(fù)載系統(tǒng)、監(jiān)控系統(tǒng)五個(gè)部分組成，各功能部分通過(guò)通訊電纜和連接電纜進(jìn)行連接，形成一套能夠展示并動(dòng)手設(shè)計(jì)、安裝、調(diào)試的太陽(yáng)能光伏發(fā)電工廠應(yīng)用的設(shè)備。
二、光伏發(fā)電設(shè)備安裝與調(diào)試實(shí)訓(xùn)系統(tǒng)技術(shù)參數(shù)：
1、設(shè)備尺寸：4500×800×2000mm
2、場(chǎng)地面積：16平方米
3、設(shè)備組成部分：光源模擬跟蹤裝置、光源模擬控制系統(tǒng)、能量轉(zhuǎn)換控制存儲(chǔ)系統(tǒng)、離網(wǎng)逆變負(fù)載系統(tǒng)、監(jiān)控系統(tǒng)、輔助儀器設(shè)備。
4、光源模擬跟蹤裝置：
光源模擬跟蹤裝置及控制系統(tǒng)由光源模擬跟蹤裝置和光源模擬跟蹤控制系統(tǒng)組成，如圖2所示。該系統(tǒng)由太陽(yáng)能電池組件、模擬太陽(yáng)光燈、太陽(yáng)能模擬追日跟蹤傳感器、太陽(yáng)能板二維運(yùn)動(dòng)機(jī)構(gòu)、直流電動(dòng)機(jī)、減速箱、GE可編程序控制器、按鈕和繼電器等低壓電器等組成。

圖2（a）光源模擬跟蹤裝置
光源模擬跟蹤裝置技術(shù)參數(shù)：
1）太陽(yáng)能電池規(guī)格： 20W/18V*4
2）模擬光源功率：300W*3
3）跟蹤方式：?jiǎn)屋S，俯仰180°
4）跟蹤精度：< ±1.5°
5）日跟蹤驅(qū)動(dòng)功耗：< 1W（根據(jù)光照強(qiáng)度工作）
6）工作電壓：DC24V
7）抗風(fēng)等級(jí)：10級(jí)
8）機(jī)械壽命：>25年
9）外形尺寸： 1100mm*1240mm*1710mm
5、光源模擬跟蹤控制系統(tǒng)：
光源模擬跟蹤控制系統(tǒng)控制燈光來(lái)模擬太陽(yáng)光源（晨日太陽(yáng)、午日太陽(yáng)、夕日太陽(yáng)）的運(yùn)行軌跡以及太陽(yáng)光的入射角度，太陽(yáng)能電池板上的模擬追日跟蹤傳感器采集模擬太陽(yáng)光照度信息及位置信息，控制兩維運(yùn)動(dòng)機(jī)構(gòu)，使太陽(yáng)能電池板始終正對(duì)著模擬太陽(yáng)光源，以提高太陽(yáng)能電池的發(fā)電效率。

圖3光源模擬跟蹤控制系統(tǒng)
光源模擬跟蹤控制系統(tǒng)技術(shù)參數(shù)：
1）GE-PLC ：IC200UDR020
2）PLC額定電壓：24V
3）工作環(huán)境：溫度 -10-40℃  濕度≤80%
4）外形尺寸： 800mm*780mm*2000mm
6、能量轉(zhuǎn)換控制存儲(chǔ)系統(tǒng)：該系統(tǒng)主要由直流電壓采集模塊、溫度采集模塊、IGBT驅(qū)動(dòng)模塊、直流電流采集模塊、繼電器驅(qū)動(dòng)模塊、蓄電池組、直流負(fù)載、通信模塊、人機(jī)界面、空氣開(kāi)關(guān)、直流電壓表、直流電流表等模塊組成。能量轉(zhuǎn)換控制存儲(chǔ)系統(tǒng)是將太陽(yáng)能電池板發(fā)出的電量提供給直流負(fù)載和蓄電池，或者輸送給逆變器使用。該系統(tǒng)具有溫度檢測(cè)，充、放電檢測(cè)、PWM脈寬調(diào)制、最大功率點(diǎn)跟蹤（MPPT）功能以及過(guò)沖、過(guò)放等保護(hù)功能。

圖4能量轉(zhuǎn)換控制存儲(chǔ)系統(tǒng)
能量轉(zhuǎn)換控制存儲(chǔ)系統(tǒng)技術(shù)參數(shù)：
1）功率：200W
2）蓄電池容量：12V20AH，4節(jié)
3）控制器額定輸出電壓、電流：24V/10A
4）工作環(huán)境：溫度 -10-40℃  濕度≤80%
5）外形尺寸： 800mm*610mm*2000mm
7、離網(wǎng)逆變負(fù)載系統(tǒng)：由直流電壓采集模塊、直流電流采集模塊、IGBT驅(qū)動(dòng)模塊、繼電器驅(qū)動(dòng)模塊、LCD人機(jī)對(duì)話模塊、通信模塊、單相逆變器-主電路單元模塊、頻率采集模塊、直流電壓表、直流電流表、交流電壓表、交流電流表、交流諧波表、空氣開(kāi)關(guān)、低壓電器、交流負(fù)載等組成。
該系統(tǒng)將太陽(yáng)能電池板產(chǎn)生的直流電或蓄電池釋放的直流電通過(guò)逆變器SPWM調(diào)制轉(zhuǎn)化為單相220V交流電，供交流負(fù)載使用。系統(tǒng)具有輸入過(guò)、欠壓保護(hù)，輸出過(guò)載、短路保護(hù)，過(guò)熱保護(hù)等功能。具有逆變輸出的電壓幅度、頻率、功率因數(shù)、諧波檢測(cè)和調(diào)整功能。

圖5 離網(wǎng)逆變負(fù)載系統(tǒng)
離網(wǎng)逆變負(fù)載系統(tǒng)技術(shù)參數(shù)：
1）額定輸入電壓：DC24V；
2）額定輸出電壓：220V±10%、50Hz±1Hz；
3）額定功率：200VA；
4）輸出功率因數(shù)：≥0.80（感性負(fù)載、容性負(fù)載）；
5）逆變效率：≥80%；
6）電壓調(diào)整率：線性負(fù)載≤3%，非線性負(fù)載≤5%。
7）外形尺寸： 800mm*610mm*2000mm
8、監(jiān)控系統(tǒng)：由通訊管理機(jī)、顯示器、打印機(jī)、組態(tài)軟件等組成。
主要功能：
1）顯示充電電壓、充電電流、功率、運(yùn)行狀態(tài)；
2）顯示蓄電池電壓、蓄電池放電電流、蓄電池放電功率、蓄電池運(yùn)行狀態(tài)；
3）顯示負(fù)載電壓、負(fù)載電流、負(fù)載功率、負(fù)載狀態(tài)；
4）顯示當(dāng)前溫度、溫度補(bǔ)償系數(shù)，各種參數(shù)保護(hù)、實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)顯示與處理、詳細(xì)的事故記錄、報(bào)警參數(shù)設(shè)定、對(duì)用戶提供權(quán)限管理、密碼登錄等。

監(jiān)控系統(tǒng)
監(jiān)控系統(tǒng)技術(shù)參數(shù)：
1）組態(tài)軟件：POWER9000
2）外形尺寸： 800mm*900mm*2000mm
三、系統(tǒng)內(nèi)容描述：
1、系統(tǒng)設(shè)計(jì)與制圖：
根據(jù)大賽提供的相關(guān)設(shè)備和任務(wù)書中的功能要求，在計(jì)算機(jī)上利用CAD等相關(guān)軟件完成設(shè)計(jì)任務(wù)。
▲  相關(guān)理論計(jì)算；
▲  系統(tǒng)整體設(shè)計(jì)；
▲  各組件單元參數(shù)配置；
▲  系統(tǒng)組件的接線；
▲  系統(tǒng)組件的接線編號(hào)圖。
2、系統(tǒng)的安裝與調(diào)試：
1）光伏電池單元的安裝與調(diào)試安裝
調(diào)試
▲  根據(jù)任務(wù)書選擇適當(dāng)組數(shù)的電池主件，搭建成最合適的電池組件方陣；
▲  根據(jù)任務(wù)書要求安裝最合適的光伏電池組件方陣的支架；
▲  根據(jù)任務(wù)書要求安裝模擬光源。
▲  根據(jù)根據(jù)任務(wù)書要求，編程控制PLC實(shí)現(xiàn)模擬太陽(yáng)的運(yùn)動(dòng)軌跡；
▲  編程控制PLC完成太陽(yáng)能電池板追日功能，使得輸出功率最大；
2）光伏控制單元的安裝與調(diào)試
安裝
▲  根據(jù)任務(wù)書要求，進(jìn)行控制開(kāi)關(guān)、儀表的安裝與接線；
▲  根據(jù)任務(wù)書要求，進(jìn)行匯流單元的安裝與接線；
▲  根據(jù)任務(wù)書要求，進(jìn)行光伏控制器的安裝與接線；
調(diào)試
▲  根據(jù)任務(wù)書要求，進(jìn)行控制器的參數(shù)設(shè)置與調(diào)試；
▲  實(shí)現(xiàn)對(duì)蓄電池的充放電控制；
▲  完成太陽(yáng)能電池板的伏安特性曲線測(cè)試和繪制；
▲  完成恒電壓（CVT）跟蹤和最大功率點(diǎn)跟蹤（MPPT）；
▲  進(jìn)行對(duì)蓄電池的過(guò)沖、過(guò)放、過(guò)流等保護(hù)調(diào)試；
▲  根據(jù)任務(wù)書要求，提供直流負(fù)載電源。
3）儲(chǔ)能單元的安裝與調(diào)試
選型
▲  根據(jù)任務(wù)書要求，進(jìn)行蓄電池參數(shù)的選型
安裝
▲  根據(jù)任務(wù)書要求，進(jìn)行控制開(kāi)關(guān)、儀表的安裝與接線；
▲  根據(jù)任務(wù)書要求，進(jìn)行蓄電池的安裝與接線；
▲  根據(jù)任務(wù)書要求，分析蓄電池的保護(hù)電路并調(diào)試。
4）單相離網(wǎng)逆變單元的安裝與調(diào)試
安裝
▲  根據(jù)任務(wù)書要求，進(jìn)行控制開(kāi)關(guān)、儀表的安裝與接線；
▲  根據(jù)任務(wù)書要求，進(jìn)行單相離網(wǎng)逆變器的安裝與接線；
調(diào)試
▲  根據(jù)任務(wù)書要求，單相正弦波離網(wǎng)逆變器控制方式調(diào)試；
▲  根據(jù)任務(wù)書要求，輸出過(guò)載、短路保護(hù)調(diào)試；
▲  離網(wǎng)逆變器輸出電壓、電流檢測(cè)與調(diào)整；
▲  離網(wǎng)逆變器輸出的功率因數(shù)檢測(cè)與調(diào)整；
▲  離網(wǎng)逆變器輸出的頻率檢測(cè)與調(diào)整；
▲  離網(wǎng)逆變器輸出的諧波檢測(cè)與調(diào)整；
5）負(fù)載單元的安裝與調(diào)試
安裝
▲  根據(jù)任務(wù)書要求，進(jìn)行控制開(kāi)關(guān)、儀表的安裝與接線；
▲  根據(jù)任務(wù)書要求，進(jìn)行直流負(fù)載、單相交流負(fù)載的安裝與接線；
運(yùn)行與測(cè)試
▲  直流負(fù)載的電流、電壓檢測(cè)；
▲  交流負(fù)載的電流、電壓檢測(cè)；
▲  負(fù)載運(yùn)行狀況測(cè)試。
6）監(jiān)控單元的安裝與調(diào)試
安裝
▲  根據(jù)任務(wù)書要求，進(jìn)行監(jiān)控單元的安裝與接線；
▲  根據(jù)任務(wù)書要求，進(jìn)行監(jiān)控單元與其他單元之間的通訊安裝與接線；
調(diào)試
▲  根據(jù)任務(wù)書要求，在監(jiān)控單元上實(shí)現(xiàn)組態(tài)界面繪制、參數(shù)配置；
▲  完成監(jiān)控單元與各監(jiān)控單元的通信調(diào)試。