太陽(yáng)能光伏發(fā)電系統(tǒng)實(shí)驗(yàn)實(shí)訓(xùn)裝置
“太陽(yáng)能光伏發(fā)電系統(tǒng)實(shí)驗(yàn)實(shí)訓(xùn)裝置”主要是針對(duì)職業(yè)院校教學(xué)需求研制，可以滿足科研，教學(xué)，應(yīng)用三大功能，其中側(cè)重于教學(xué)與實(shí)驗(yàn)，幫助學(xué)生理解太陽(yáng)能光伏發(fā)電系統(tǒng)的原理與應(yīng)用，學(xué)習(xí)工程應(yīng)用技能。
整套裝置的主要構(gòu)成設(shè)備包括：太陽(yáng)能電池板、蓄電池、太陽(yáng)能模擬光源、光源控制電路、光源檢測(cè)電路、基于單片機(jī)控制的直流電機(jī)雙軸機(jī)械跟蹤系統(tǒng)、直流電壓表、直流電流表、交流多功能表、觸摸屏、直流負(fù)載、交流負(fù)載、光伏智能控制器、工頻并離網(wǎng)逆變器等。通過(guò)太陽(yáng)能模擬光源和光源控制電路，可以模擬太陽(yáng)光的強(qiáng)弱以及一天中太陽(yáng)光的運(yùn)行軌跡，使得實(shí)訓(xùn)項(xiàng)目隨時(shí)都可以進(jìn)行，不需要受天氣變化的限制。
裝置中所有的設(shè)備都采用了模塊化設(shè)計(jì)，各個(gè)設(shè)備相互獨(dú)立，可以拆卸組裝，任意組合，并預(yù)留了擴(kuò)展空間。構(gòu)成實(shí)訓(xùn)裝置的設(shè)備均與目前現(xiàn)場(chǎng)使用的一樣，一方面讓學(xué)生掌握了這些設(shè)備的使用，同時(shí)使學(xué)生深入理解太陽(yáng)能光伏發(fā)電的現(xiàn)場(chǎng)應(yīng)用，但是為了方便學(xué)生實(shí)驗(yàn)，裝置采用真實(shí)的應(yīng)用產(chǎn)品與試驗(yàn)裝置相結(jié)合的技術(shù)，所有的電路節(jié)點(diǎn)都是對(duì)外開放的，測(cè)試研究極其方便。
利用該套裝置，可以開展多個(gè)實(shí)驗(yàn)實(shí)訓(xùn)項(xiàng)目。目前按照從簡(jiǎn)單到復(fù)雜、從單一到綜合的原則開設(shè)了以下實(shí)驗(yàn)，包括：太陽(yáng)能電池發(fā)電原理實(shí)驗(yàn)、太陽(yáng)能電池板能量轉(zhuǎn)換實(shí)驗(yàn)、環(huán)境對(duì)光伏轉(zhuǎn)換影響實(shí)驗(yàn)、太陽(yáng)能電池自動(dòng)追光系統(tǒng)實(shí)驗(yàn)、控制器工作原理實(shí)驗(yàn)、控制器充放電保護(hù)實(shí)驗(yàn)、太陽(yáng)能路燈實(shí)驗(yàn)、太陽(yáng)能警示燈實(shí)驗(yàn)、離網(wǎng)逆變器逆變實(shí)驗(yàn)和并網(wǎng)逆變器逆變實(shí)驗(yàn)等多個(gè)實(shí)驗(yàn)。通過(guò)這些實(shí)驗(yàn)，可以讓學(xué)生理解太陽(yáng)能電池發(fā)電的原理、太陽(yáng)能電池I-U和P-U特性、光照強(qiáng)度和短路電壓和短路電流的關(guān)系、外部環(huán)境對(duì)太陽(yáng)能電池轉(zhuǎn)換的影響、光照強(qiáng)度和角度對(duì)太陽(yáng)能電池發(fā)電的影響、工作溫度對(duì)太陽(yáng)能電池伏安特性的影響、太陽(yáng)能電池的等值電路、太陽(yáng)能電池自動(dòng)追光系統(tǒng)的原理與應(yīng)用、太陽(yáng)能控制器的控制原理與充放電保護(hù)特性、太陽(yáng)能轉(zhuǎn)換成直流電能的簡(jiǎn)單應(yīng)用、離網(wǎng)逆變的原理與應(yīng)用、并網(wǎng)逆變的原理與應(yīng)用。為學(xué)生能更好的理解這些實(shí)驗(yàn)，2012年無(wú)錫商業(yè)職業(yè)技術(shù)學(xué)院物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)學(xué)院的教師編寫了與之配套的實(shí)驗(yàn)指導(dǎo)書《太陽(yáng)能光伏發(fā)電系統(tǒng)實(shí)驗(yàn)指導(dǎo)書》。
除了能完成上述與太陽(yáng)能光伏發(fā)電系統(tǒng)相關(guān)的實(shí)驗(yàn)，裝置上還配備了監(jiān)控與顯示設(shè)備，如顯示器和MCGS的觸摸屏?？梢园熏F(xiàn)場(chǎng)儀表的測(cè)量數(shù)據(jù)，如電壓、電流、功率等數(shù)據(jù)傳送給觸摸屏進(jìn)行顯示。通過(guò)這一功能，學(xué)生可以學(xué)習(xí)儀表的通訊，觸摸屏的使用，監(jiān)控畫面的設(shè)計(jì)等，這可以作為《MCGS組態(tài)與監(jiān)控》課程的一個(gè)真實(shí)的實(shí)訓(xùn)項(xiàng)目。
該套實(shí)訓(xùn)裝置在設(shè)計(jì)之初，也考慮到了它的拓展功能。例如目前的太陽(yáng)能追日系統(tǒng)，采用的是基于單片機(jī)控制的直流電機(jī)雙軸機(jī)械跟蹤系統(tǒng)。為了方便拓展，預(yù)留了接線口，可以將其更換為基于PLC控制的直流電機(jī)雙軸機(jī)械跟蹤系統(tǒng)。這同樣可以作為《PLC技術(shù)與應(yīng)用》課程的一個(gè)真實(shí)的實(shí)訓(xùn)項(xiàng)目。
在實(shí)驗(yàn)實(shí)訓(xùn)中，涉及到交流的220V電源以及逆變項(xiàng)目時(shí)產(chǎn)生的交流380V電壓，為了保護(hù)學(xué)生的安全，在裝置中設(shè)計(jì)了多個(gè)保護(hù)電路。
總體而言，該套裝置易于操作，安全可靠，適合教學(xué)與實(shí)驗(yàn)使用，能達(dá)到訓(xùn)練和提高學(xué)生操作技能的要求。目前已有三屆學(xué)生使用該套裝置和配套的實(shí)驗(yàn)指導(dǎo)書，實(shí)驗(yàn)效果良好。
作品名稱：太陽(yáng)能光伏發(fā)電系統(tǒng)實(shí)驗(yàn)實(shí)訓(xùn)裝置
學(xué)校或單位：無(wú)錫商業(yè)職業(yè)技術(shù)學(xué)院
