太陽能光伏并網發電教學實驗臺

一、太陽能光伏并網發電教學實驗臺實訓應用范圍：

主要提供于職高、大學、研究生、企業技工以太陽能發電為主課題的研究和培訓。

二、太陽能光伏并網發電教學實驗臺技術參數

2.1、太陽能電池板

太陽能電池板采用陣列組裝形式，主要采用4塊（或更多）小型太陽能電池板組建，可實現太陽能電池板的并接方式和串接方式，進而提供大電流或大電壓的兩種太陽能電池板組網方式。

最大輸出功率：100W*4塊

開路電壓：35V（并聯）

短路電流：4*3.25A（并聯）

2.2、照度計

量程：0-225Lx、200-2250Lx、2000-22500Lx和20K-225KLx（225000Lx）自動切換量程。

2.3、環境監測模塊技術指標

含有照度計、溫度表、濕度表，單片機時鐘系統，實現時間的顯示

2.4、17寸工控一體機，帶觸摸功能

CPU:Intel 1037U 1.8GHz 22nm雙核處理器TDP 17W超低功耗處理器

（1）主板:Intel M11工控固態節能主板

（2）內存:1G DDR3 1333超高速內存,支持1333/1066MHz內存,最大可支持8GB。

（3）硬盤:24G SSD固態硬盤

（4）顯卡:集成Intel  HD Graphics核心顯卡,提供VGA、LVDS、雙HDMI顯示輸出,LVDS支持雙通道24bit,支持單獨顯示、雙顯復制、雙顯擴展。

（1）聲卡:集成ALC662 6聲道高保真音頻控制器

（2）網卡:集成1個RTL千兆網卡,支持網絡喚醒、PXE功能。

（3）電源:外置電源（100V至220V寬幅電壓，全球通用）

（4）顯示屏:13寸LED工控屏 分辨率：1024*600

（5）觸摸屏:中國臺灣軍工Touchkit 4線觸摸屏，透光率高；性能穩定，觸摸靈敏

（6）整機接口:4* USB 2.0接口,其中兩個可支持USB3.0(需定制)，

（7）1* HDMI接口:1* VGA接口,1* RJ-45網絡接口,1* Line out（綠色）,1* Mic（紅色)

（8）2*COM串口,1* 12V DC_JACK輸入接口

   系統狀態：

   太陽能控制器（帶報警功能）：

（1）輸入電壓、電流、功率的數據顯示及動態曲線顯示

（2）輸出電壓、電流、功率的數據顯示及動態曲線顯示

（3）蓄電池：電壓數據顯示及動態曲線顯示

2.5 并網逆變器：

   并網逆變器具有DC－DC和DC－AC兩級能量變換的結構。DC－DC變換環節調整光伏陣列的工作點使其跟蹤最大功率點；DC－AC逆變環節主要使輸出電流與電網電壓同相位，同時獲得單位功率因數。

   系統面板設有用來測量DC、AC相關參數的多個測試端口，可測量DC-DC電壓電流變化和DC-AC逆變過程中的電壓電流及曲線變化和波形對比。
  6級功率搜索功能

在自動調整的過程中，會看到LOW燈不停的閃爍，功率會由0作為起點，向最大功率點加大輸出功率，重啟最多為6次，然后進入功率鎖定狀態，鎖定時ST燈長亮。

在進行6級功率搜索程序時，所需的時間為10分鐘。

（1）直接連接到太陽能電池板（不需要連接電池）

（2）AC標準電壓范圍：90V～140V/180V～260VAC

（3）AC頻率范圍：55Hz～63Hz/45Hz～53Hz

（4）并網輸出功率：300W

（5）輸出電流總諧波失真：THDIAC <5%

（6）相位差：<1%

（7）孤島效應保護：VAC;f AC

（8）輸出短路保護：限流

（9）顯示方式：LED

（10）待機功耗：<2W

（11）夜間功耗：<1W

（12）環境溫度范圍：-25 ℃～60℃

（13）環境濕度：0～99%(Indoor Type Design)

   高性能自動功率點追蹤（MPPT）

強大的MPPT算法，以優化來自太陽能電池板的功率收集，可精確地捕捉及鎖定最大輸出功率點，使發電量大幅提高到大于25%以上。

MPPT追蹤圖

電力輸出:（逆向電力傳輸）

高效的電力逆向傳輸技術，逆變器在并網輸出模式時電力以反方向電力傳輸，自動檢測電路中的負載并優先進行使用，用不完的電力才向電網逆方向傳輸供應到其他地方使用，電力傳輸率可達99.9%。在光伏發電應用系統中使輸出效率更高。

三、教學及研究實訓項目

2、1、光伏能量變換實驗

實驗1、光伏陣列單元組成原理。

實驗2、太陽能光電池能量轉換組合原理。

實驗3、陣列電子最大功率跟蹤器原理。

實驗4、陣列匯流與防雷接地原理。

實驗5、陣列結構件、防腐安裝原理。                        

實驗6、最大功率跟蹤器與光伏轉換提效實驗。

實驗7、在不同天氣和日照強度下光波對光伏轉換效率的影響實驗。

實驗8、在不同季節太陽運軌變換下對光伏能量轉換的影響實驗。

實驗9、在不同季節環境溫度變換下對光伏能量轉換的影響實驗。

實驗10、陣列低、中、高通過開關組合后能量變換實驗。

實驗11、光感儀和風速傳感儀各自作用實效實驗。

2、2、同步逆變電源實驗

實驗1、逆變電源單元組成原理。

實驗2、逆變電源MPPT的最大功率跟蹤控制方法的實驗。

實驗3、逆變電源輸出功率與光伏能量變換的實驗。

實驗4、MPPT與電子跟蹤器有效結合和分離控制方面的比較實驗。

實驗5、晴天，多云，陰雨天情況下逆變電源輸出交流電的波形、諧波含有率、功率因素的比較實驗。

實驗6、逆變器并入的電網供電中斷，逆變器應在2s內停止向電網供電，同時發出警示信號的防孤島效應保護試驗。

實驗7、逆變電源直流輸入欠電壓控制實驗。

實驗8、輸入電壓為額定值，負荷滿載時距離設備水平位置1m處，的噪聲測試實驗。

2、3、光伏并網發電系統軟件實驗

實驗1、在上位軟件里查看單站監控項目：

◆ 直流電壓VDC、直流電流A、輸入功率KW

◆ 交流電壓VDC、交流電流A、輸出功率KW

◆ 日發電量KWh、日運行時數h min、總發電量KWh、總運行時數h、 Co2減排量Kg

◆ 系統運行狀態 正常/不正常

◆ 系統運行溫度 正常/不正常

◆ 系統監控PC機狀態 正常/不正常

◆ 系統功率測試曲線

實驗2、在上位軟件里查看單站電量記錄項目：

◆ 設備編號1號機:

日發電度數、日運行時數 h min、總發電量度數、總運行時數h

實驗3、在上位軟件里查看單站故障記錄項目：

◆ 設備編號1號機:

直流過壓、直流欠壓、直流過流

交流過壓、交流欠壓、交流過流

系統過載、頻率異常、孤島保護、ADC異常（快速檢測并網電壓，電流）、IPM故障、過流保護、過溫保護、溫度異常、DSP異常（數字信號處理器，將模擬信號轉為數字信號）

四、運行技術條件（單相輸出）

◆ 光伏陣列輸出電壓 17.5～40VDC

◆ 并網輸出電壓180～260VAC
◆ 并網頻率范圍47.8～51.2Hz
◆ 效率94.5%   

◆ 功率因數>0.99

◆ 最大功率跟蹤10.8～28VDC

◆ 工作環境：溫度-20℃～50℃
◆ 相對濕度﹤90﹪（25℃）

◆ 保護功能： 防雷、極性反接、短路、漏電、過熱、孤島效應、過載保護、電網過欠壓、電網過欠頻保護、接地故障保護等。

3、系統單元組成 

3、1、光伏陣列單元： 在室外修建約3平方米的平臺或者陽臺，安裝支架，鋪設總峰值功率為300W的光伏陣列。 在條件允許的情況下，光伏陣列可選用三種不同類型的太陽能電池進行實驗（單晶硅、多晶硅、非晶硅）。

3、2、逆變控制單元：系統根據實驗的需要，通過開關單元的開和關，最多可以實現 3臺不同型號和產地的并網逆變器同時運行，配備 同時并網通道，可滿足對比實驗和各種數據采集的需要。

3、3、開關控制單元：所有系統內外單元的引線經隔離開關接至各自的跳線端子上，在實驗過程中，一旦發生漏電、短路、過流、過熱情況，開關自動斷開電源，起到保護儀器儀表和人身的安全。

3、4、方陣連接單元：示意接線面板上,最小單元的引線經隔離開關接至各自的跳線端子，根據實驗的需要，可以用跳線自由地組合成不同開路電壓17.5～60VDC ，峰值功率50～300W的系統。

3、5、顯示單元：方陣電壓、電流。逆向交流電壓、電流、頻率、功率、無功。正向交流電壓、電流、頻率。設備工作溫度、電池方陣溫度、實驗室溫度和濕度、實驗記時時鐘、逆向電量計量、正向電量計量。

3、6、并網監控單元： 監控裝置包括監控主機、監控軟件和顯示設備。本系統采用高性能工業控制PC機作為系統的監控主機，配置光伏并網系統多機版監控軟件，采用RS485通訊方式，可以實時獲取所有并網逆變器的運行參數和工作數據。