太阳能光伏并网发电教学实验台

一、太阳能光伏并网发电教学实验台实训应用范围：

主要提供于职高、大学、研究生、企业技工以太阳能发电为主课题的研究和培训。

二、太阳能光伏并网发电教学实验台技术参数

2.1、太阳能电池板

太阳能电池板采用阵列组装形式，主要采用4块（或更多）小型太阳能电池板组建，可实现太阳能电池板的并接方式和串接方式，进而提供大电流或大电压的两种太阳能电池板组网方式。

最大输出功率：100W*4块

开路电压：35V（并联）

短路电流：4*3.25A（并联）

2.2、照度计

量程：0-225Lx、200-2250Lx、2000-22500Lx和20K-225KLx（225000Lx）自动切换量程。

2.3、环境监测模块技术指标

含有照度计、温度表、湿度表，单片机时钟系统，实现时间的显示

2.4、17寸工控一体机，带触摸功能

CPU:Intel 1037U 1.8GHz 22nm双核处理器TDP 17W超低功耗处理器

（1）主板:Intel M11工控固态节能主板

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

（3）硬盘:24G SSD固态硬盘

（4）显卡:集成Intel  HD Graphics核心显卡,提供VGA、LVDS、双HDMI显示输出,LVDS支持双通道24bit,支持单独显示、双显复制、双显扩展。

（1）声卡:集成ALC662 6声道高保真音频控制器

（2）网卡:集成1个RTL千兆网卡,支持网络唤醒、PXE功能。

（3）电源:外置电源（100V至220V宽幅电压，全球通用）

（4）显示屏:13寸LED工控屏 分辨率：1024*600

（5）触摸屏:中国台湾军工Touchkit 4线触摸屏，透光率高；性能稳定，触摸灵敏

（6）整机接口:4* USB 2.0接口,其中两个可支持USB3.0(需定制)，

（7）1* HDMI接口:1* VGA接口,1* RJ-45网络接口,1* Line out（绿色）,1* Mic（红色)

（8）2*COM串口,1* 12V DC_JACK输入接口

   系统状态：

   太阳能控制器（带报警功能）：

（1）输入电压、电流、功率的数据显示及动态曲线显示

（2）输出电压、电流、功率的数据显示及动态曲线显示

（3）蓄电池：电压数据显示及动态曲线显示

2.5 并网逆变器：

   并网逆变器具有DC－DC和DC－AC两级能量变换的结构。DC－DC变换环节调整光伏阵列的工作点使其跟踪最大功率点；DC－AC逆变环节主要使输出电流与电网电压同相位，同时获得单位功率因数。

   系统面板设有用来测量DC、AC相关参数的多个测试端口，可测量DC-DC电压电流变化和DC-AC逆变过程中的电压电流及曲线变化和波形对比。
  6级功率搜索功能

在自动调整的过程中，会看到LOW灯不停的闪烁，功率会由0作为起点，向最大功率点加大输出功率，重启最多为6次，然后进入功率锁定状态，锁定时ST灯长亮。

在进行6级功率搜索程序时，所需的时间为10分钟。

（1）直接连接到太阳能电池板（不需要连接电池）

（2）AC标准电压范围：90V～140V/180V～260VAC

（3）AC频率范围：55Hz～63Hz/45Hz～53Hz

（4）并网输出功率：300W

（5）输出电流总谐波失真：THDIAC <5%

（6）相位差：<1%

（7）孤岛效应保护：VAC;f AC

（8）输出短路保护：限流

（9）显示方式：LED

（10）待机功耗：<2W

（11）夜间功耗：<1W

（12）环境温度范围：-25 ℃～60℃

（13）环境湿度：0～99%(Indoor Type Design)

   高性能自动功率点追踪（MPPT）

强大的MPPT算法，以优化来自太阳能电池板的功率收集，可精确地捕捉及锁定最大输出功率点，使发电量大幅提高到大于25%以上。

MPPT追踪图

电力输出:（逆向电力传输）

高效的电力逆向传输技术，逆变器在并网输出模式时电力以反方向电力传输，自动检测电路中的负载并优先进行使用，用不完的电力才向电网逆方向传输供应到其他地方使用，电力传输率可达99.9%。在光伏发电应用系统中使输出效率更高。

三、教学及研究实训项目

2、1、光伏能量变换实验

实验1、光伏阵列单元组成原理。

实验2、太阳能光电池能量转换组合原理。

实验3、阵列电子最大功率跟踪器原理。

实验4、阵列汇流与防雷接地原理。

实验5、阵列结构件、防腐安装原理。                        

实验6、最大功率跟踪器与光伏转换提效实验。

实验7、在不同天气和日照强度下光波对光伏转换效率的影响实验。

实验8、在不同季节太阳运轨变换下对光伏能量转换的影响实验。

实验9、在不同季节环境温度变换下对光伏能量转换的影响实验。

实验10、阵列低、中、高通过开关组合后能量变换实验。

实验11、光感仪和风速传感仪各自作用实效实验。

2、2、同步逆变电源实验

实验1、逆变电源单元组成原理。

实验2、逆变电源MPPT的最大功率跟踪控制方法的实验。

实验3、逆变电源输出功率与光伏能量变换的实验。

实验4、MPPT与电子跟踪器有效结合和分离控制方面的比较实验。

实验5、晴天，多云，阴雨天情况下逆变电源输出交流电的波形、谐波含有率、功率因素的比较实验。

实验6、逆变器并入的电网供电中断，逆变器应在2s内停止向电网供电，同时发出警示信号的防孤岛效应保护试验。

实验7、逆变电源直流输入欠电压控制实验。

实验8、输入电压为额定值，负荷满载时距离设备水平位置1m处，的噪声测试实验。

2、3、光伏并网发电系统软件实验

实验1、在上位软件里查看单站监控项目：

◆ 直流电压VDC、直流电流A、输入功率KW

◆ 交流电压VDC、交流电流A、输出功率KW

◆ 日发电量KWh、日运行时数h min、总发电量KWh、总运行时数h、 Co2减排量Kg

◆ 系统运行状态 正常/不正常

◆ 系统运行温度 正常/不正常

◆ 系统监控PC机状态 正常/不正常

◆ 系统功率测试曲线

实验2、在上位软件里查看单站电量记录项目：

◆ 设备编号1号机:

日发电度数、日运行时数 h min、总发电量度数、总运行时数h

实验3、在上位软件里查看单站故障记录项目：

◆ 设备编号1号机:

直流过压、直流欠压、直流过流

交流过压、交流欠压、交流过流

系统过载、频率异常、孤岛保护、ADC异常（快速检测并网电压，电流）、IPM故障、过流保护、过温保护、温度异常、DSP异常（数字信号处理器，将模拟信号转为数字信号）

四、运行技术条件（单相输出）

◆ 光伏阵列输出电压 17.5～40VDC

◆ 并网输出电压180～260VAC
◆ 并网频率范围47.8～51.2Hz
◆ 效率94.5%   

◆ 功率因数>0.99

◆ 最大功率跟踪10.8～28VDC

◆ 工作环境：温度-20℃～50℃
◆ 相对湿度﹤90﹪（25℃）

◆ 保护功能： 防雷、极性反接、短路、漏电、过热、孤岛效应、过载保护、电网过欠压、电网过欠频保护、接地故障保护等。

3、系统单元组成 

3、1、光伏阵列单元： 在室外修建约3平方米的平台或者阳台，安装支架，铺设总峰值功率为300W的光伏阵列。 在条件允许的情况下，光伏阵列可选用三种不同类型的太阳能电池进行实验（单晶硅、多晶硅、非晶硅）。

3、2、逆变控制单元：系统根据实验的需要，通过开关单元的开和关，最多可以实现 3台不同型号和产地的并网逆变器同时运行，配备 同时并网通道，可满足对比实验和各种数据采集的需要。

3、3、开关控制单元：所有系统内外单元的引线经隔离开关接至各自的跳线端子上，在实验过程中，一旦发生漏电、短路、过流、过热情况，开关自动断开电源，起到保护仪器仪表和人身的安全。

3、4、方阵连接单元：示意接线面板上,最小单元的引线经隔离开关接至各自的跳线端子，根据实验的需要，可以用跳线自由地组合成不同开路电压17.5～60VDC ，峰值功率50～300W的系统。

3、5、显示单元：方阵电压、电流。逆向交流电压、电流、频率、功率、无功。正向交流电压、电流、频率。设备工作温度、电池方阵温度、实验室温度和湿度、实验记时时钟、逆向电量计量、正向电量计量。

3、6、并网监控单元： 监控装置包括监控主机、监控软件和显示设备。本系统采用高性能工业控制PC机作为系统的监控主机，配置光伏并网系统多机版监控软件，采用RS485通讯方式，可以实时获取所有并网逆变器的运行参数和工作数据。