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TW-SPV011型光伏發(fā)電系統(tǒng)

    光伏發(fā)電系統(tǒng),光伏發(fā)電實(shí)驗(yàn)臺(tái),光伏發(fā)電教學(xué)設(shè)備由光源模擬跟蹤裝置和控制系統(tǒng)兩大部分組成，如圖1-1、2所示：

圖1-1光源模擬跟蹤裝置

圖1-2控制系統(tǒng)

光伏發(fā)電系統(tǒng)光源模擬跟蹤裝置和控制系統(tǒng)
1.光源模擬跟蹤裝置
    光源模擬跟蹤裝置由4塊太陽(yáng)能電池板組件、3盞300W投射燈、追日跟蹤傳感器、水平和俯仰方向運(yùn)動(dòng)機(jī)構(gòu)、直流電動(dòng)機(jī)和支架組成。
太陽(yáng)能電池板組件的主要參數(shù)：
額定功率：20W
額定電壓：17.2V
額定電流：1.17A
開(kāi)路電壓：21.4V
短路電流：1.27A
尺寸：430×430×28mm

2.控制系統(tǒng)
    光伏發(fā)電控制監(jiān)控系統(tǒng)由電池板單元、太陽(yáng)能控制器單元、蓄電池單元、保險(xiǎn)單元、陽(yáng)光傳感器、傳感器限位單元、模擬太陽(yáng)單元、兩軸聯(lián)動(dòng)單元、plc控制單元、繼電器單元、按鈕及按鈕接線單元、和相應(yīng)的逆變器儀表電源組成。光伏發(fā)電控制監(jiān)控系統(tǒng)采用接插線的形式進(jìn)行接線，方便學(xué)生自行設(shè)計(jì)實(shí)訓(xùn)。
3.追日系統(tǒng)
    由光源模擬跟蹤裝置和控制監(jiān)控系統(tǒng)組成了追日系統(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，控制水平和俯仰方向運(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。光伏發(fā)電系統(tǒng)框圖1-3所示。

               （a）                                           （b）
圖1-3光伏發(fā)電系統(tǒng)光源模擬跟蹤裝置和控制監(jiān)控系統(tǒng)框圖
（a）光源模擬跟蹤裝置
（b）控制監(jiān)控系統(tǒng)

4.監(jiān)控系統(tǒng)
    本系統(tǒng)采用focusV1.0監(jiān)控軟件，對(duì)系統(tǒng)的各個(gè)監(jiān)控控制點(diǎn)進(jìn)行控制，監(jiān)控畫(huà)面如圖1-4所示：

圖1-4監(jiān)控畫(huà)面

實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目簡(jiǎn)介
1、太陽(yáng)能電池板負(fù)載特性測(cè)試
太陽(yáng)能電池板負(fù)載特性測(cè)試如圖2-1所示：

圖2-1太陽(yáng)能電池板負(fù)載特性測(cè)試

2、環(huán)境對(duì)光伏發(fā)電的影響
將太陽(yáng)能電池板遮擋0%、電池板遮擋25%、電池板遮擋50%、電池板遮擋100%、晨日燈開(kāi)啟、午日燈開(kāi)啟、晚日燈開(kāi)啟和自然光照射，觀察電池板的電壓電流變化，了解環(huán)境對(duì)光伏發(fā)電的影響。如圖2-2所示：

圖2-2環(huán)境對(duì)光伏發(fā)電的影響

3、太陽(yáng)能光伏系統(tǒng)直接負(fù)載實(shí)訓(xùn)
將電池板的輸出端串并成24v電壓輸出形式，將線直接接到24v負(fù)載兩端，觀察電壓電流的變化情況。在將電池板的輸出端串并成12v電壓輸出形式，將線直接接到12v負(fù)載兩端，觀察電壓電流的變化情況。如圖2-3所示：

圖2-3太陽(yáng)能光伏系統(tǒng)直接負(fù)載實(shí)訓(xùn)

4、蓄電池直接負(fù)載實(shí)訓(xùn)
將蓄電池的輸出端串并成24v電壓輸出形式，將線直接接到24v負(fù)載兩端，觀察電壓電流的變化情況。在將蓄電池的輸出端串并成12v電壓輸出形式，將線直接接到12v負(fù)載兩端，觀察電壓電流的變化情況。如圖2-4所示：

圖2-4蓄電池直接負(fù)載實(shí)訓(xùn)

5、太陽(yáng)能發(fā)電儲(chǔ)能系統(tǒng)實(shí)訓(xùn)
將太陽(yáng)能發(fā)電電池板輸出端接成24v輸出形式，接到太陽(yáng)能控制器的輸入端，在將蓄電池連接成24v接到太陽(yáng)能控制器的蓄電池端，將直流24v負(fù)載接到相應(yīng)的位置。組成太能能電池板對(duì)蓄電池充電回路，觀察相應(yīng)的電流電壓表示數(shù)變換。如圖2-5所示：

圖2-5太陽(yáng)能發(fā)電儲(chǔ)能系統(tǒng)實(shí)訓(xùn)

6、太陽(yáng)能電池板的伏安特性測(cè)試
將太陽(yáng)能發(fā)電電池板輸出端接成12v或者24v輸出形式，接到滑動(dòng)變阻器兩端，觀察電流電壓變化。通過(guò)監(jiān)控軟件的到相應(yīng)的數(shù)據(jù)。如圖2-6所示：

圖2-6太陽(yáng)能電池板的伏安特性測(cè)試

7、光伏發(fā)電監(jiān)控系統(tǒng)
運(yùn)行監(jiān)控軟件，對(duì)整個(gè)發(fā)電系統(tǒng)進(jìn)行監(jiān)控控制，得到相應(yīng)的數(shù)據(jù)，如圖2-7所示：

圖2-7光伏發(fā)電監(jiān)控系統(tǒng)

8、太陽(yáng)能追蹤系統(tǒng)實(shí)訓(xùn)
按照接線圖鏈接線路，控制兩軸聯(lián)動(dòng)系統(tǒng)追蹤最佳發(fā)電位置。Plc接線圖在附表5.1，通過(guò)plc程序控制電機(jī)和燈完成最佳位置跟蹤。主電路接線圖如圖2-8所示：

圖2-8主電路接線圖

9、光伏發(fā)電系統(tǒng)接線調(diào)試
按照接線圖鏈接線路，完成整套系統(tǒng)的接線。通過(guò)plc程序模擬手動(dòng)自動(dòng)控制晨日、午日、晚日、兩軸聯(lián)動(dòng)系統(tǒng)，完成系統(tǒng)調(diào)試。

10、逆變輸出220v波形測(cè)試
運(yùn)用示波器，采集逆變輸出曲線。

西門(mén)子plc編程設(shè)計(jì)
1、西門(mén)子226plc簡(jiǎn)介
    S7-200PLC系列可編程控制器（PLC）是德國(guó)西門(mén)子公司的產(chǎn)品。隨著科學(xué)技術(shù)與電子技術(shù)的飛速發(fā)展，PLC的功能越來(lái)越強(qiáng)大，由邏輯控制發(fā)展到閉環(huán)控制；由速度較慢發(fā)展帶速度較快；由自動(dòng)控制發(fā)展到智能控制；由單機(jī)控制發(fā)展到網(wǎng)絡(luò)控制，PLC正朝著數(shù)字化、智能化、網(wǎng)絡(luò)化的控制系統(tǒng)方向發(fā)展，已廣泛應(yīng)用到冶金、化工、電力、輕紡、交通、機(jī)械等國(guó)民生產(chǎn)的各個(gè)領(lǐng)域。此學(xué)習(xí)情境以西門(mén)子S7-200PLC226在光伏發(fā)電系統(tǒng)中的應(yīng)用。

2、西門(mén)子226plc工作任務(wù)
（1）雙擊桌面上V4.0STEP7MicroWINSP6圖標(biāo)打開(kāi)軟件。如圖3-1所示：

圖3-1西門(mén)子200plc編程環(huán)境

（2）點(diǎn)擊瀏覽條中的通訊欄和plc進(jìn)行通訊測(cè)試。如圖3-2所示：

圖3-2plc通訊測(cè)試

3、追日流程
追日系統(tǒng)是由plc程序控制光源模擬跟蹤裝置運(yùn)行，追日流程圖如圖3-3所示：

圖3-3追日流程圖

4、輸入輸出表

4.1監(jiān)控系統(tǒng)
監(jiān)控系統(tǒng)主要完成顯示充電電壓、充電電流、功率、運(yùn)行狀態(tài)；顯示蓄電池電壓、蓄電池放電電流、負(fù)載電壓、負(fù)載電流各種參數(shù)保護(hù)、實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)顯示與處理、對(duì)用戶提供權(quán)限管理、密碼登錄等。

系統(tǒng)監(jiān)控畫(huà)面如圖4-1所示：

圖4-1系統(tǒng)監(jiān)控畫(huà)面

5.1光伏發(fā)電系統(tǒng)plc接線圖

6.1光伏發(fā)電系統(tǒng)框圖

7.1光伏發(fā)電系統(tǒng)主電路接線圖