一、光伏發(fā)電設(shè)備裝配與調(diào)節(jié)測(cè)試實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)-設(shè)備簡(jiǎn)介：
本裝置由光源模仿跟蹤裝置、光源模仿跟蹤控制系統(tǒng)、能量變換控制存儲(chǔ)系統(tǒng)、離網(wǎng)逆變負(fù)載系統(tǒng)、監(jiān)控系統(tǒng)五個(gè)部分構(gòu)成，各功能部分經(jīng)過(guò)通訊電纜和連接電纜實(shí)行連接，形成一套能夠展示并動(dòng)手設(shè)計(jì)、裝配、調(diào)節(jié)測(cè)試的太陽(yáng)能光伏發(fā)電工廠應(yīng)用的設(shè)備。
二、技術(shù)功能數(shù)值：
1、設(shè)備尺寸：4500×800×2000mm
2、場(chǎng)地面積：16平方米
3、設(shè)備構(gòu)成部分：光源模仿跟蹤裝置、光源模仿控制系統(tǒng)、能量變換控制存儲(chǔ)系統(tǒng)、離網(wǎng)逆變負(fù)載系統(tǒng)、監(jiān)控系統(tǒng)、輔助儀表器具設(shè)備。
4、光源模仿跟蹤裝置：
光源模仿跟蹤裝置及控制系統(tǒng)由光源模仿跟蹤裝置和光源模仿跟蹤控制系統(tǒng)構(gòu)成，如圖2所示。該系統(tǒng)由太陽(yáng)能電池結(jié)合套件、模仿太陽(yáng)光燈、太陽(yáng)能模仿追日跟蹤傳感器、太陽(yáng)能板二維動(dòng)作機(jī)構(gòu)、直線DC電機(jī)、減慢速度箱、GE可編程序控制器、按鈕和繼電器等低壓電器等構(gòu)成。

圖2（a）光源模仿跟蹤裝置

光源模仿跟蹤裝置技術(shù)功能數(shù)值：
1）太陽(yáng)能電池規(guī)格： 20W/18V*4
2）模仿光源功率（W）：300W*3
3）跟蹤方法：?jiǎn)屋S，俯仰180°
4）跟蹤精確度：< ±1.5°
5）日跟蹤驅(qū)動(dòng)功耗：< 1W（按照光照強(qiáng)度作業(yè)）
6）作業(yè)電壓（V）：DC24V
7）抗風(fēng)等級(jí)：10級(jí)
8）機(jī)械壽命：>25年
9）外觀尺寸： 1100mm*1240mm*1710mm
5、光源模仿跟蹤控制系統(tǒng)：
光源模仿跟蹤控制系統(tǒng)控制燈光來(lái)模仿太陽(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)能電池板上的模仿追日跟蹤傳感器收集模仿太陽(yáng)光照度信息及位置信息，控制兩維動(dòng)作機(jī)構(gòu)，使太陽(yáng)能電池板始終正對(duì)著模仿太陽(yáng)光源，以提升太陽(yáng)能電池的發(fā)電效率。

圖3光源模仿跟蹤控制系統(tǒng)

光源模仿跟蹤控制系統(tǒng)技術(shù)功能數(shù)值：
1）GE-plc ：IC200UDR020
2）PLC規(guī)格限定電壓（V）：24V
3）作業(yè)環(huán)境：溫度（℃） -10-40℃ 濕度≤80%
4）外觀尺寸： 800mm*780mm*2000mm
6、能量變換控制存儲(chǔ)系統(tǒng)：該系統(tǒng)主要采用直線DC電壓（V）收集模型塊、溫度（℃）收集模型塊、IGBT驅(qū)動(dòng)模型塊、直線DC電流（A）收集模型塊、繼電器驅(qū)動(dòng)模型塊、蓄電池組、直線DC負(fù)載、通信模型塊、人機(jī)界面HMI、空氣開(kāi)關(guān)、直線DC電壓（V）表、直線DC電流（A）表等模型塊構(gòu)成。能量變換控制存儲(chǔ)系統(tǒng)是將太陽(yáng)能電池板發(fā)出的電量提供給直線DC負(fù)載和蓄電池，或者輸送給逆變器使用。該系統(tǒng)設(shè)定有溫度（℃）檢驗(yàn)測(cè)試，充、放電檢驗(yàn)測(cè)試、PWM脈寬調(diào)制、最大功率（W）點(diǎn)跟蹤（MPPT）功能以及過(guò)沖、過(guò)放等保護(hù)功能。

圖4能量變換控制存儲(chǔ)系統(tǒng)

能量變換控制存儲(chǔ)系統(tǒng)技術(shù)功能數(shù)值：
1）功率（W）：200W
2）蓄電池容量（KV）：12V20AH，4節(jié)
3）控制器規(guī)格限定輸出電壓（V）、電流（A）：24V/10A
4）作業(yè)環(huán)境：溫度（℃） -10-40℃ 濕度≤80%
5）外觀尺寸： 800mm*610mm*2000mm
7、離網(wǎng)逆變負(fù)載系統(tǒng)：由直線DC電壓（V）收集模型塊、直線DC電流（A）收集模型塊、IGBT驅(qū)動(dòng)模型塊、繼電器驅(qū)動(dòng)模型塊、LCD人機(jī)對(duì)話模型塊、通信模型塊、一相逆變器-主電子回路單元模型塊、頻率收集模型塊、直線DC電壓（V）表、直線DC電流（A）表、交流AC電壓（V）表、交流AC電流（A）表、交流AC諧波表、空氣開(kāi)關(guān)、低壓電器、交流AC負(fù)載等構(gòu)成。
該系統(tǒng)將太陽(yáng)能電池板產(chǎn)生的直線DC電或蓄電池釋放的直線DC電經(jīng)過(guò)逆變器SPWM調(diào)制轉(zhuǎn)化為一相220V交流AC電，供交流AC負(fù)載使用。系統(tǒng)設(shè)定有寫(xiě)入過(guò)、欠壓保護(hù)，輸出過(guò)載、短路保護(hù)，過(guò)熱保護(hù)等功能。設(shè)定有逆變輸出的電壓（V）幅度、頻率、功率（W）因數(shù)、諧波檢驗(yàn)測(cè)試和調(diào)節(jié)功能。

圖5 離網(wǎng)逆變負(fù)載系統(tǒng)

離網(wǎng)逆變負(fù)載系統(tǒng)技術(shù)功能數(shù)值：
1）規(guī)格限定寫(xiě)入電壓（V）：DC24V；
2）規(guī)格限定輸出電壓（V）：220V±10%、50Hz±1Hz；
3）規(guī)格限定功率（W）：200VA；
4）輸出功率（W）因數(shù)：≥0.80（感性負(fù)載、容性負(fù)載）；
5）逆變效率：≥80%；
6）電壓（V）調(diào)節(jié)率：線性負(fù)載≤3%，非線性負(fù)載≤5%。
7）外觀尺寸： 800mm*610mm*2000mm
8、監(jiān)控系統(tǒng)：由通訊管理機(jī)、顯露器、打印機(jī)、組態(tài)系統(tǒng)等構(gòu)成。
主要功能：
1）顯露充電電壓（V）、充電電流（A）、功率（W）、運(yùn)行狀態(tài)；
2）顯露蓄電池電壓（V）、蓄電池放電電流（A）、蓄電池放電功率（W）、蓄電池運(yùn)行狀態(tài)；
3）顯露負(fù)載電壓（V）、負(fù)載電流（A）、負(fù)載功率（W）、負(fù)載狀態(tài)；
4）顯露當(dāng)前溫度（℃）、溫度（℃）補(bǔ)償系數(shù)，各種功能數(shù)值保護(hù)、就地實(shí)時(shí)數(shù)值顯露與處置整理、詳細(xì)的事故記錄、報(bào)警功能數(shù)值設(shè)定、對(duì)用戶提供權(quán)限管理、密碼登錄等。

監(jiān)控系統(tǒng)

監(jiān)控系統(tǒng)技術(shù)功能數(shù)值：
1）組態(tài)系統(tǒng)：POWER9000
2）外觀尺寸： 800mm*900mm*2000mm
三、內(nèi)容描述：
1、系統(tǒng)設(shè)計(jì)與制圖：
按照大賽提供的相關(guān)設(shè)備和任務(wù)書(shū)中的功能要求，在計(jì)算機(jī)數(shù)值上運(yùn)用CAD等相關(guān)系統(tǒng)完成設(shè)計(jì)任務(wù)。
▲ 相關(guān)課程理論計(jì)算；
▲ 系統(tǒng)整體設(shè)計(jì)；
▲ 各結(jié)合套件單元功能數(shù)值配備；
▲ 系統(tǒng)結(jié)合套件的接線；
▲ 系統(tǒng)結(jié)合套件的接線編號(hào)圖。
2、系統(tǒng)的裝配與調(diào)節(jié)測(cè)試：
1）光伏電池單元的裝配與調(diào)節(jié)測(cè)試裝配
調(diào)節(jié)測(cè)試
▲ 按照任務(wù)書(shū)選用適當(dāng)組數(shù)的電池主件，搭建成最合適的電池結(jié)合套件方陣；
▲ 按照任務(wù)書(shū)要求裝配最合適的光伏電池結(jié)合套件方陣的支撐架；
▲ 按照任務(wù)書(shū)要求裝配模仿光源。
▲ 按照按照任務(wù)書(shū)要求，編程控制PLC完成模仿太陽(yáng)的動(dòng)作軌跡；
▲ 編程控制PLC完成太陽(yáng)能電池板追日功能，使得輸出功率（W）最大；
2）光伏控制單元的裝配與調(diào)節(jié)測(cè)試
裝配
▲ 按照任務(wù)書(shū)要求，實(shí)行控制開(kāi)關(guān)、儀表的裝配與接線；
▲ 按照任務(wù)書(shū)要求，實(shí)行匯流單元的裝配與接線；
▲ 按照任務(wù)書(shū)要求，實(shí)行光伏控制器的裝配與接線；
調(diào)節(jié)測(cè)試
▲ 按照任務(wù)書(shū)要求，實(shí)行控制器的功能數(shù)值設(shè)定與調(diào)節(jié)測(cè)試；
▲ 完成對(duì)蓄電池的充放電控制；
▲ 完成太陽(yáng)能電池板的伏安特性彎曲線測(cè)量試驗(yàn)和測(cè)繪制作；
▲ 完成恒電壓（V）（CVT）跟蹤和最大功率（W）點(diǎn)跟蹤（MPPT）；
▲ 實(shí)行對(duì)蓄電池的過(guò)沖、過(guò)放、過(guò)流等保護(hù)調(diào)節(jié)測(cè)試；
▲ 按照任務(wù)書(shū)要求，提供直線DC負(fù)載電源。
3）儲(chǔ)能單元的裝配與調(diào)節(jié)測(cè)試
選型
▲ 按照任務(wù)書(shū)要求，實(shí)行蓄電池功能數(shù)值的選型
裝配
▲ 按照任務(wù)書(shū)要求，實(shí)行控制開(kāi)關(guān)、儀表的裝配與接線；
▲ 按照任務(wù)書(shū)要求，實(shí)行蓄電池的裝配與接線；
▲ 按照任務(wù)書(shū)要求，解析蓄電池的保護(hù)電子回路并調(diào)節(jié)測(cè)試。
4）一相離網(wǎng)逆變單元的裝配與調(diào)節(jié)測(cè)試
裝配
▲ 按照任務(wù)書(shū)要求，實(shí)行控制開(kāi)關(guān)、儀表的裝配與接線；
▲ 按照任務(wù)書(shū)要求，實(shí)行一相離網(wǎng)逆變器的裝配與接線；
調(diào)節(jié)測(cè)試
▲ 按照任務(wù)書(shū)要求，一相正弦波離網(wǎng)逆變器控制方法調(diào)節(jié)測(cè)試；
▲ 按照任務(wù)書(shū)要求，輸出過(guò)載、短路保護(hù)調(diào)節(jié)測(cè)試；
▲ 離網(wǎng)逆變器輸出電壓（V）、電流（A）檢驗(yàn)測(cè)試與調(diào)節(jié)；
▲ 離網(wǎng)逆變器輸出的功率（W）因數(shù)檢驗(yàn)測(cè)試與調(diào)節(jié)；
▲ 離網(wǎng)逆變器輸出的頻率檢驗(yàn)測(cè)試與調(diào)節(jié)；
▲ 離網(wǎng)逆變器輸出的諧波檢驗(yàn)測(cè)試與調(diào)節(jié)；
5）負(fù)載單元的裝配與調(diào)節(jié)測(cè)試
裝配
▲ 按照任務(wù)書(shū)要求，實(shí)行控制開(kāi)關(guān)、儀表的裝配與接線；
▲ 按照任務(wù)書(shū)要求，實(shí)行直線DC負(fù)載、一相交流AC負(fù)載的裝配與接線；
運(yùn)行與測(cè)量試驗(yàn)
▲ 直線DC負(fù)載的電流（A）、電壓（V）檢驗(yàn)測(cè)試；
▲ 交流AC負(fù)載的電流（A）、電壓（V）檢驗(yàn)測(cè)試；
▲ 負(fù)載運(yùn)行狀況測(cè)量試驗(yàn)。
6）監(jiān)控單元的裝配與調(diào)節(jié)測(cè)試
裝配
▲ 按照任務(wù)書(shū)要求，實(shí)行監(jiān)控單元的裝配與接線；
▲ 按照任務(wù)書(shū)要求，實(shí)行監(jiān)控單元與其他單元之間的通訊裝配與接線；
調(diào)節(jié)測(cè)試
▲ 按照任務(wù)書(shū)要求，在監(jiān)控單元上完成組態(tài)界面測(cè)繪制作、功能數(shù)值配備；
▲ 完成監(jiān)控單元與各監(jiān)控單元的通信調(diào)節(jié)測(cè)試。
四、伏發(fā)電設(shè)備裝配與調(diào)節(jié)測(cè)試實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)-設(shè)備表單：