太阳能光伏并网发电教学实验装置

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作者：管理员发布时间：2025-09-04 17:03:36

　一、MY-PV9C太阳能光伏并网发电教学实验装置-简介：
采用4×100W太阳能电池板阵列，支持串并联灵活组网，配备高效MPPT跟踪逆变器（效率94.5%）及智慧教室综合测控系统。集成虚拟示波器、逻辑分析仪、环境监测及安全保护功能，可开展光伏特性测试、孤岛效应保护、逆变器性能对比等26项实验，并通过上位机软件实现发电数据监控与故障分析，适用于新能源发电技术教学与科研。

光伏并网发电系统实训台

二、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: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，专利技术之一，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。

并网湝波分量测试图

智慧教室综合测控系统（该系统采用一体化设计，要求以上功能集中在一块核心控制器上，禁止采用多种模块拼装，确保使用人员的人身安全及设备安全的性能指标）：
（一）、虚拟示波器所需实现的功能：
50MHz 2路波形测量功能；
（二）2路逻辑分析仪功能；
（三）1路任意波形信号发生器输出；
200MSa/s高速实时采样，50MHz带宽，波形测量完全满足教学实验要求，波形平滑不失真。
（四）2路PWM脉冲信号发生器：可设置频率、占空比。
（五）、万用表功能
1、万用表的电阻测量功能；
2、万用表的直流电压测量功能；
3、万用表的交流电压测量功能；
4、万用表的交流电流测量功能；
（六）、人机界面功能
*1、人机界面显示所测量的波形，并显示相应的量测值；
*2、可通过点击界面按钮，将所测量的波形插入实验报告模板中；
*3、学生的实验报告结果可通过点击界面按钮，统一上传到指定的教师电脑文件夹下；
（七）、实验室安全监控功能
1、环境参数测量：可同时测量显示温湿度、CO2浓度和PM2.5；
2、电气参数测量：可测量控制台电压电流，并计算出功率；
3、过流、过压、欠压（阀值可设置）报警跳闸保护；
4、安全防护：实验室环境安全监控装置（PM2.5、烟雾、可燃气体、温湿度及CO2浓度异常（火警）报警）；
5、节电功能：长期无人实验时，自动关闭总闸开关，实现安全和节电效果；

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。

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