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太阳能光伏发电全检测型实验系统|太阳能技术及应用实训装置
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太阳能光伏发电全检测型实验系统|太阳能技术及应用实训装置本实验平台主要用于研究太阳能光伏发电系统的性能检测方法、控制策略。实现发电系统过程变量的全检测，对影响系统电气输出特性的重要参数的监控，与上位机之间的数据传输、界面显示和历史趋势记录。研究不同环境条件下系统输出性能变化规律和控制方法，提高系统输出性能。
产品型号：BPTEP-SOLAR-R
联系方式
021-62985523/62981816
太阳能光伏发电全检测型实验系统|太阳能技术及应用实训装置
一、教学－研究平台设计的目的与功能
本实验平台主要用于研究太阳能光伏发电系统的性能检测方法、控制策略。实现发电系统过程变量的全检测，对影响系统电气输出特性的重要参数的监控，与上位机之间的数据传输、界面显示和历史趋势记录。研究不同环境条件下系统输出性能变化规律和控制方法，提高系统输出性能。
二、太阳能光伏发电全检测型实验系统|太阳能技术及应用实训装置系统组成
太阳能全检测型教学－研究平台主要由光源、太阳能阵列、电力电子转换单元、检测与控制单元、蓄电池单元、负载实验单元、系统控制分析软件五部分组成。
254 |
负载实验单元
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蓄电池
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＋ |
－ |
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|
系统软件 |
检测与控制单元
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模拟光源 |
太阳能光伏阵列 |
DC |
AC |
电力电子转换单元 |
太阳能全检测型教学－研究平台BPTEP-S02-A系统组成示意图
三、系统硬件配置
太阳能全检测型教学－研究平台BPTEP-S02-A系统硬件配置如下表所示：
| 组件名称 | 组件规格 | 作用说明 |
发 电 单 元 | 太阳光模拟器 | 150W-500W氙灯 | 风冷、光强调节 |
太阳能阵列 | 20W-100W | 太阳能发电 | |
铅酸蓄电池 | 20AH-200AH | 蓄电发电 | |
检 测 控 制 单 元 | 光伏型太阳能控制器 |
| 路灯方式发电供电 |
户用型太阳能控制器 |
| 随用随有方式发电供电 | |
数据接口 | Zigbee无线传输、RS232串口输出 | 有线、无线方式与上位机之间的数据传输 | |
温度传感器 | -10℃-100℃ | 环境温度信号检测 | |
光强传感器 | 12VDC电源 200-200000 lux 24VDC电源 0-1000W/m2 4-20mA/0-5V输出 | 光照度/光辐射度检测（可选） | |
转换 单元 | DC/DC电源模块 | 9V-18V输入 5V/12V/24V输出 | 显示仪表供电 控制器供电 |
显 示 单 元 | 电源输出电流表 | 9V供电 0-20A (50A) 9V供电 0-20V (50V) 9V供电 0-125W(1000W) 9V供电
系统运行时间累计 |
控制过程关键参数显示 |
电源输出电压表 | |||
电源输出功率表 | |||
负载消耗电流表 | |||
负载消耗电压表 | |||
负载消耗功率表 | |||
计时器 | |||
负 载 单 元 | 线性电阻负载 | 0.1Ω- 100Ω | 定电阻模式实验 |
灯泡负载 | 0 W –21W | 定功率模式实验 | |
演示负载 | 蜂鸣器、电机、交通灯 |
| |
外接负载 | 3.3V、5V、12V | 手机充电、玩具车电源 | |
电子负载 | 输入：0-120V， 0-60A，0-300W | 定电流模式实验 定电压模式实验（可选） 定功率模式实验 |
四、系统实验设计
本实验平台从太阳能光伏发电系统输出性能检测、控制方面，将实验分为六个大类，教师可在此原则下，自行设计验证性实验、综合性实验。研究人员可根据自己的研究方向，在此基础上自行开发专门实验。
1、 太阳能光伏系统实验
讲述太阳能光伏发电系统的基本组成，感受系统的发电过程，了解系统的基本功能。
2、 太阳能光伏电池发电原理实验
了解太阳能光伏电池的基本解构组成，掌握光伏电池的光电转换原理，熟悉光伏发电系统的组成，了解光伏电池发电的优缺点。
3、 太阳能控制器原理实验
了解太阳能控制器的硬件基本结构组成，熟悉太阳能控制器的基本功能，学习蓄电池充电和放电控制原理，恒压/恒流充电控制，负载输出控制方法。了解光伏型控制器和户用性控制器的区别，学习电力电子转换的基本原理和在该型控制器中的实现过程。
4、 太阳能光伏发电直接负载实验
以可调线性阻抗作为直接负载开展实验，掌握光伏阵列直接为负载供电的基本方法，认识直接供电方式的特点，通过调节负载电阻，观察光伏阵列的电气输出特性，了解光伏输出的V-I和P-I变化规律。
5、 太阳能光伏发电间接负载实验
进一步了解太阳能控制器的原理和功能，以白炽灯、电机和其它外设为对象，了解适用于太阳能光伏供电的负载类型，加深理解电力电子转换的意义和方法，并针对负载突然变化状态下的电气特性变化情况进行研究。
6、 太阳能光伏发电负载实验
利用电子负载开展恒电流、恒电压、恒功率和恒电阻实验，了解不同输出方式下，太阳能光伏阵列的输出特性，并相互印证
7、 太阳能光伏发电的环温影响实验
太阳能阵列的输出性能受环境温度和光强的影响，在室温可调条件下（恒温室）本实验研究不同环温下太阳能阵列输出性能V-I、P-I曲线的变化趋势。
8、 太阳能光伏发电的光强影响实验
利用太阳能模拟器，调整光源强度，检测光伏阵列感应光强进行变光强实验。本实验的目的在于研究不同光强下太阳能阵列输出性能V-I、P-I曲线的变化趋势。
9、 太阳能光伏输出特性建模仿真实验（拓展实验）
根据变环温和变光强实验结果，参照自然环境下8小时观测数据（9点-17点），建立包含环温和光强的V-I特性模型，采用参数优化方法，提高模型精度和可靠性，为实现太阳能zui大功率跟踪提供输出电压设定值。
10、 太阳能光伏阵列寻日实验（拓展实验）
该实验使用本公司提供的BPTEP-SGZ01型全自动太阳跟踪系统，采用传感器检测跟踪方式，保证太阳光垂直照射光伏板，获得zui大的太阳辐射能量（光强）。观察太阳运行对太阳能光伏发电的影响规律。
全自动太阳跟踪（寻日）系统基本技术指标如下：
跟踪精度：4小时小于2.5°；
支架zui大采光面积：1.2m×1.0m；
水平运行角度：0-360°；
垂直调整角度：-45°-＋45°；
传动方式：电机、丝杠、齿轮；
电机功率：小于300W；
电源供电：220VAC/50Hz，平均功耗小于500W
五、系统控制分析软件说明
控制软件功能包括：
1、环境温度、光照强度、负载消耗电流、电压、功率等参数的显示；
2、负载实验方式、控制器参数的设定；
3、不同环温和光强条件下的太阳能阵列输出性能检测，V-I、P-I、P-V动态变化曲线显示；
4、不同工作条件下，太阳能阵列性能曲线比较与评价。
可开展的实验界面包括：直接负载和户用型控制器试验
(1) 负载试验：可调节光强和线性阻抗开展实验，掌握在不同工作条件下光伏阵列直接为负载供电的基本方法，认识直接供电方式的特点，通过调节光强和负载电阻，观察光伏阵列的电气输出特性，并根据电脑界面上显示和记录的关键控制参数，绘制出V-I和P-I曲线特性图，从而能较好地了解输出的V-I和P-I变化规律。
(2) 控制器试验：通过户用型控制器给蓄电池充电，熟悉控制器的组成和原理，了解控制器在太阳能系统中的作用；通过调节光强，观察控制器工作状态，体会zui大功率跟踪的意义；通过电脑界面上显示和记录的数据，对户用型控制器的工作状态和性能做出评价。
SOLAREX MSX-60太阳能电池阵列标准条件下（光强1000W/m2，环温25℃）技术参数：
开路电压 | 短路电流 | zui大功率 | zui大功率点电压 | zui大功率点电流 |
21.0V | 3.74A | 59.9W | 17.1V | 3.5A |
标准条件下SOLAREX MSX-60太阳能电池阵列的V-I、P-V性能曲线
环温恒定,不同光强下SOLAREX MSX-60太阳能电池阵列V-I特性曲线
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