光伏发电教学实训系统技术方案

本实用新型专利技术是光伏发电教学实训系统，其特征是包括光源模拟跟踪装置、光源模拟跟踪控制系统、能量转换控制存储系统、离网逆变负载系统、监控系统，优点：太阳能电池板随着跟踪系统自动跟踪太阳光，将发出的电能提供给直流负载和蓄电池保存。逆变器将太阳能电池板提供的电能和蓄电池保存的电能逆变成交流电，提供给交流负载。监控系统监测光伏发电系统的工作过程，打印各部分的数据报表。该系统面向新能源产业应用，适应知识经济发展需要，能展示高技能人才培养的特点，重点培养创新意识和实践能力,是高校新能源专业理论教学和实践教学的平台。（*该技术在2021年保护过期，可自由使用*）

【技术实现步骤摘要】

本技术是光伏发电教学实训系统，属于教学仪器

技术介绍
目前尚未有光伏发电教学实训系统的报导。
技术实现思路
本技术提出的是一种光伏发电教学实训系统，该系统面向新能源产业应用， 适应知识经济发展需要，适用于高技能人才创新意识和实践能力的培养，引领高校相关专业教学改革。本技术的技术解决方案其结构包括光源模拟跟踪装置、光源模拟跟踪控制系统、能量转换控制存储系统、离网逆变负载系统、监控系统，其中光源模拟跟踪装置中的双轴太阳能跟踪装置的信号输出/输入端与光源模拟跟踪控制系统中的PLC的第一信号输入/输出端对应相接，光源模拟跟踪装置中的模拟晨日光源板、模拟午日光源板、模拟夕日光源板的信号输出端与PLC的第一信号输入端相接；光源模拟跟踪装置中的模拟追日跟踪传感器的信号输出端与PLC的第二信号输入端相接；光源模拟跟踪控制系统、能量转换控制存储系统、离网逆变负载系统、监控系统中的端子棒串接，光源模拟跟踪控制系统、能量转换控制存储系统、离网逆变负载系统中的母线单元串接，光源模拟跟踪装置中的太阳能电池板的信号输出端与能量转换控制存储系统中的直流风扇、光伏直流电源的信号输入端相接；离网逆变负载系统中的交流互感器的信号输出端与监控系统中的第一交流负载的信号输入端相接。本技术的优点通过光源模拟跟踪装置及控制系统控制模拟太阳光源(晨日太阳、午日太阳、夕日太阳)的运行轨迹以及太阳光的入射角度，使得太阳能电池板始终正对着模拟太阳光源，用户能够深入了解太阳能电池板容量和蓄电池容量的选择和设计。能量转换控制存储系统具有温度检测，充、放电检测和保护、用户能够进行太阳能电池板的最大功率点跟踪(MPPT)实验，从而深刻理解光伏电池的输出特性。通过离网逆变负载系统实训，用户能够深入理解SPWM的工作原理、SPWM波的占空比、死区寄存器的设置、PID的控制算法，并掌握逆变输出质量的分析和调整。该系统面向新能源产业应用，适应知识经济发展需要，能展示高技能人才培养的特点，重点培养创新意识和实践能力，是高校新能源专业理论教学和实践教学的平台。附图说明附图1是光伏发电教学实训系统的结构示意图。图中的1是模拟晨日光源、2是模拟午日光源、3是模拟夕日光源、4是模拟追日跟踪传感器、5是双轴太阳能跟踪装置、6是太阳能电池板、7是支架、8是第一 LCD人机对话模块、9是A通讯模块、10是第二 CPU模块、11是控制主电路模块、12是A直流电压采集模块、 13是直流电流采集模块、14是温度采集模块、15是第一 IGBT驱动模块、16是A继电器驱动模块、17是直流风扇、18是第二 IXD人机对话模块、19是B通讯模块、20是第三CPU模块、 21是逆变主电路对话模块、22是B直流电压采集模块、23是交流电流采集模块、M交流电压采集模块、25是第二 IGBT驱动模块、沈是B继电器驱动模块、27是频率采集模块。具体实施方式对照附图1，其结构包括光源模拟跟踪装置、光源模拟跟踪控制系统、能量转换控制存储系统、离网逆变负载系统、监控系统，其中光源模拟跟踪装置中的双轴太阳能跟踪装置5的信号输出/输入端与光源模拟跟踪控制系统中的PLC的第一信号输入/输出端对应相接，光源模拟跟踪装置中的模拟晨日光源板1、模拟午日光源板2、模拟夕日光源板3的信号输出端与PLC的第一信号输入端相接；光源模拟跟踪装置中的模拟追日跟踪传感器4 的信号输出端与PLC的第二信号输入端相接；光源模拟跟踪控制系统、能量转换控制存储系统、离网逆变负载系统、监控系统中的端子棒串接，光源模拟跟踪控制系统、能量转换控制存储系统、离网逆变负载系统中的母线单元串接，光源模拟跟踪装置中的太阳能电池板6 的信号输出端与能量转换控制存储系统中的直流风扇、光伏直流电源的信号输入端相接； 离网逆变负载系统中的交流互感器的信号输出端与监控系统中的第一交流负载的信号输入端相接。太阳能电池6板随着跟踪系统自动跟踪太阳光，将发出的电能提供给直流负载和蓄电池保存。逆变器将太阳能电池板提供的电能和蓄电池保存的电能逆变成交流电，提供给交流负载。监控系统监测光伏发电系统的工作过程，打印各部分的数据报表。所述的光源模拟跟踪装置的结构包括4块太阳能电池板6、3盏300W金卤灯、模拟追日跟踪传感器4、双轴太阳能跟踪装置5、直流电动机、模拟晨日光源板1、模拟午日光源板2、模拟夕日光源板3、减速箱，其中双轴太阳能跟踪装置固定于支架7的低端立柱上，太阳能电池板6固定在双轴太阳能跟踪装置5的支承臂上，模拟追日跟踪传感器4安装在4 块太阳能电池板6的中心。3盏300W金卤灯固定在支架的高端，呈弧形分布在太阳能电池板6组件的上方，分别模拟晨日阳光、午日阳光及夕日阳光。3盏300W金卤灯模拟太阳光的运动轨迹，模拟追日跟踪传感器4获取模拟太阳光的运动轨迹和位置信息，PLC根据运动轨迹和位置信息控制由直流电动机组成的运动机构，使得太阳能电池板6正对着模拟太阳。所述的太阳能电池板6组件由P型半导体硅片和N型半导体硅片组成的PN结构成，在光照下，PN结产生光伏效应。所述的模拟追日跟踪传感器4其结构由4个光电传感器组成两个桥电路，模拟追日跟踪传感器4正对着太阳光时，两个桥电路无输出，当模拟追日跟踪传感器4不正对着太阳光时，两个桥电路有输出，根据桥电路输出信号给PLC，由PLC控制追日跟踪机构。PLC控制模拟阳光从几个不同的位置照射，PLC根据追日传感器的信号，控制双轴太阳能跟踪装置将太阳能电池板组件旋转至正对模拟阳光的方向。双轴太阳能跟踪装置是由两组直流电机驱动蜗轮蜗杆机构组成，带动太阳能电池板组件实现水平方向旋转及竖直方向俯仰。所述的光源模拟跟踪控制系统的结构包括A母线单元、A电源组件、按钮单元、调试单元、继电器、PLC (型号IC200UDR020)、第一 CPU模块、A端子排，其中母线单元的信号输出/输入端与电源组件的第一信号输入/输出端对应相接A电源组件的第二信号输入/ 输出端与PLC的第二信号输出/输入端对应相接，调试单元的信号输入/输出端与PLC的第三信号输出/输入端对应相接，PLC的第四信号输出/输入端与按钮单元的信号输入/输出端对应相接，PLC的第五信号输出/输入端与第一 CPU模块的信号输入/输出端对应相接，PLC的信号输出端与继电器的信号输入端相接。由光源模拟跟踪装置和光源模拟跟踪控制系统组成追日系统，控制灯光来模拟太阳光源(晨日太阳、午日太阳、夕日太阳)的运行轨迹以及太阳光的入射角度，太阳能电池板上的模拟追日跟踪传感器采集模拟太阳光照度信息及位置信息，控制X和Y方向运动机构， 使太阳能电池板始终正对着模拟太阳光源，以提高太阳能电池的发电效率。所述的能量转换控制存储系统的结构包括B母线单元、光伏直流单元、A断路器、 蓄电池直流单元、汇流箱、可调电阻、B电源组件、第一 LCD人机界面模块8、A通信模块9、第二 CPU模块10、控制主电流模块11、A直流电压采集模块12、直流电流采集模块13、温度采集模块14、第一 IGBT驱动模块15、A继电器驱动模块16、B端子排、蓄电池，其中B母线单元的信号输出端与A断路器的信号输入端相接，光伏直流单元的输出端与蓄电池直流单元的第一信号输入端相接，A断路器的信号输出端分别与汇流箱、B电源本文档来自技高网...

【技术保护点】
１．光伏发电教学实训系统，其特征是包括光源模拟跟踪装置、光源模拟跟踪控制系统、能量转换控制存储系统、离网逆变负载系统、监控系统，其中光源模拟跟踪装置中的双轴太阳能跟踪装置的信号输出／输入端与光源模拟跟踪控制系统中的ＰＬＣ的第一信号输入／输出端对应相接，光源模拟跟踪装置中的模拟晨日光源板、模拟午日光源板、模拟夕日光源板的信号输出端与ＰＬＣ的第一信号输入端相接；光源模拟跟踪装置中的模拟追日跟踪传感器的信号输出端与ＰＬＣ的第二信号输入端相接；光源模拟跟踪控制系统、能量转换控制存储系统、离网逆变负载系统、监控系统中的端子棒串接，光源模拟跟踪控制系统、能量转换控制存储系统、离网逆变负载系统中的母线单元串接，光源模拟跟踪装置中的太阳能电池板的信号输出端与能量转换控制存储系统中的直流风扇、光伏直流电源的信号输入端相接；离网逆变负载系统中的交流互感器的信号输出端与监控系统中的第一交流负载的信号输入端相接。

【技术特征摘要】

【专利技术属性】
技术研发人员：周喜章，张衡仪，戴宁，夏庆观，涂月虹，刘恒，蔡娅，
申请(专利权)人：南京康尼科技实业有限公司，
类型：实用新型
国别省市：84