(整理)光伏發(fā)電實訓系統(tǒng)使用手冊

1、KNT-SPV01光伏發(fā)電實訓系統(tǒng)使用說明書（2011年全國職業(yè)院校技能大賽指定設備）南京康尼科技實業(yè)有限公司2011年3月本使用說明書配系統(tǒng)使用光盤。在使用KNT-SPV01光伏發(fā)電實訓系統(tǒng)之前，請仔細閱讀本使用說明書和系統(tǒng)使用光盤。1.1 KNT-SPV01光伏發(fā)電實訓系統(tǒng)簡介41.2 光源模擬跟蹤裝置和光源模擬跟蹤控制系統(tǒng)41.3能量轉(zhuǎn)換控制存儲系統(tǒng)61.4離網(wǎng)逆變負載系統(tǒng)71.5監(jiān)控系統(tǒng)82.1 GEPLC的工作任務92.2 能量轉(zhuǎn)換控制存儲系統(tǒng)的工作任務162.3 離網(wǎng)逆變負載系統(tǒng)的工作任務442.4 監(jiān)控系統(tǒng)的工作任務52附件1：能量轉(zhuǎn)換控制存儲系統(tǒng)電氣原理框圖附件2：離網(wǎng)逆變負載

2、系統(tǒng)電氣原理框圖附件3：接線圖1.1 KNT-SPV01光伏發(fā)電實訓系統(tǒng)簡介KNT-SPV01光伏發(fā)電實訓系統(tǒng)由光源模擬跟蹤裝置、光源模擬跟蹤控制系統(tǒng)、能量轉(zhuǎn)換控制存儲系統(tǒng)、離網(wǎng)逆變負載系統(tǒng)、監(jiān)控系統(tǒng)組成，如圖1所示。（a）（b）（c）（d）（e）圖1光伏發(fā)電系統(tǒng)（a）光源模擬跟蹤裝置（b）光源模擬跟蹤控制系統(tǒng)（c）能量轉(zhuǎn)換控制存儲系統(tǒng)（d）離網(wǎng)逆變負載系統(tǒng)（e）監(jiān)控系統(tǒng)1.2 光源模擬跟蹤裝置和光源模擬跟蹤控制系統(tǒng)1. 光源模擬跟蹤裝置光源模擬跟蹤裝置由4塊太陽能電池板組件、3盞300W投射燈、追日跟蹤傳感器、X和Y方向運動機構、直流電動機和支架組成。太陽能電池板組件的主要參數(shù)：額定功率20

3、W額定電壓17.2V額定電流1.17A開路電壓21.4V短路電流1.27A尺寸430X430X28mm2. 光源模擬跟蹤控制系統(tǒng)光源模擬跟蹤控制系統(tǒng)由母線單元(SPV01-GE01)、電源組件(SPV01-P002)、GE可編程序控制器(IC200UDR040)、按鈕單元(SPV01-BU03)、繼電器、12V開關電源(DR-120-12)和端子排等低壓電器等組成。3. 追日系統(tǒng)光源模擬跟蹤裝置和光源模擬跟蹤控制系統(tǒng)組成追日系統(tǒng)，控制燈光來模擬太陽光源(晨日太陽、午日太陽、夕日太陽)的運行軌跡以及太陽光的入射角度太陽能電池板上的模擬追日跟蹤傳感器采集模擬太陽光照度信息及位置信息，控制X和Y方向

4、運動機構，使太陽能電池板始終正對著模擬太陽光源，以提高太陽能電池的發(fā)電效率。光源模擬跟蹤裝置和光源模擬跟蹤控制系統(tǒng)結構框圖如圖2所示。a）（b）圖2光源模擬跟蹤裝置和光源模擬跟蹤控制系統(tǒng)結構框圖(a) 光源模擬跟蹤裝置(b) 光源模擬跟蹤控制系統(tǒng)1.3 能量轉(zhuǎn)換控制存儲系統(tǒng)能量轉(zhuǎn)換控制存儲系統(tǒng)主要由母線單元(SPV01-GE01)、光伏輸入直流單元(SPV01-DC05)斷路器、蓄電池直流單元(SPV01-DC09)匯流箱(SPV01-C006)電源組件(SPV01-P002)、可調(diào)電阻、直流電壓采集模塊(KNWS-DV-01)、直流電流采集模塊(KNWS-DI-03)、溫度采集模塊(KNWS

5、-TEMP-14)、MOSFET驅(qū)動模塊(KNWS-MOS-09)、繼電器驅(qū)動模塊(KNWS-RELAY-10)、通信模塊(KNWS-COM-12)、LCD人機對話模塊(NWS-DIALOGUE-16)、CPU模塊(KNWS-CPU-17)、控制主電路單元(KNWS-SMIN-24)、直流負載、蓄電池組、直流電壓表、直流電流表等單元和模塊組成。能量轉(zhuǎn)換控制存儲系統(tǒng)結構框圖如圖3所示。蓄電池(閥控密封式鉛酸蓄電池)主要參數(shù)：容量12V18Ah/20HR重量19kg尺寸345X195X20mm能量轉(zhuǎn)換控制存儲系統(tǒng)是將太陽能電池板發(fā)出的電量提供給直流負載或存儲到蓄電池中，并且可以輸送給逆變器使用。該

6、系統(tǒng)具有溫度檢測，充、放電檢測PWM脈寬調(diào)制、最大功率點跟蹤(MPPT)功能以及過沖、過放等保護功能。圖3能量轉(zhuǎn)換控制存儲系統(tǒng)結構框圖1.4 離網(wǎng)逆變負載系統(tǒng)離網(wǎng)逆變負載系統(tǒng)由母線單元、直流單元、斷路器、交流單元、交流互感器、變壓器單元、電源組件、直流電壓采集模塊、交流電壓采集模塊、交流電流采集模塊、IGBT驅(qū)動模塊、繼電器驅(qū)動模塊、LCD人機對話模塊、通信模塊、CPU模塊、逆變器主電路模塊、頻率采集模塊、直流電壓表、直流電流表、交流電壓表、交流電流表、交流諧波表、交流負載和端子排等組成。離網(wǎng)逆變負載系統(tǒng)結構框圖如圖4所示。該系統(tǒng)將太陽電池方陣產(chǎn)生的直流電或蓄電池釋放的直流電通過逆變器進行SP

7、WM調(diào)制，逆變?yōu)閱蜗?20V交流電，供交流負載使用。系統(tǒng)具有輸入過、欠壓保護，輸出過載、短路保護，過熱保護等功能。具有逆變輸出的電壓幅度、頻率、功率因數(shù)、諧波檢測和調(diào)整功能。蘇單元電誦好件LCD人機CP.直進電上交沆電訛交進電壓IGEH栄電禺呆勢翩圖4離網(wǎng)逆變負載系統(tǒng)結構框圖1.5 監(jiān)控系統(tǒng)監(jiān)控系統(tǒng)由后臺主機、顯示器、打印機、組態(tài)軟件、端子排等組成。監(jiān)控系統(tǒng)框圖如圖5所示。監(jiān)控系統(tǒng)主要完成顯示充電電壓、充電電流、功率、運行狀態(tài)；顯示蓄電池電壓、蓄電池放電電流、蓄電池放電功率、蓄電池運行狀態(tài)；顯示負載電壓、負載電流、負載功率、負載狀態(tài)；顯示當前溫度、溫度補償系數(shù)等各種參數(shù)保護、實時數(shù)據(jù)顯示與處理

8、、詳細的事故記錄、報警參數(shù)設定、對用戶提供權限管理、密碼登錄等。圖5監(jiān)控系統(tǒng)框圖2.1GEPLC的工作任務1.GEPLC(1)如圖6所示，點擊ProficyMachineEdition,出現(xiàn)圖7所示的MachineEdition對話框。MicrosoftOfficFIXDj-tuhitiicsMairikonOFCAdoteLeader93DHriving-SchoolGEFanuc!FACSystems(TM)CToolkit扁Proficy卜ilodbusR|注銷d)關閉計算機(M)孝通訊-FroficyViewIntegratedOFCDriver5TrendXv1ew1+&twork產(chǎn)

9、品授權ePowerPointiewer2003IffiProficyMachineEditionFlProficyAlarmViewerPHT3ViewRurLtim日功新建Microsoft0.犠未命名-畫圉圖6運行ProficyMachineEdition圖7MachineEdition對話框(2)MachineEdition對話框中點擊Cancel鍵，出現(xiàn)如圖8所示界面。選擇File菜單中New子菜或者點擊凹匚，輸入Project名稱，選擇編程的PLC類型(GEIntelligentPlatformsVersaMaxNano/MicroPLC)。圖8界面(3) 在File中New個項目或

10、者直接點擊曲匸，出現(xiàn)NewProject對話框,如圖9所示。在NewProject對話框中選擇編程的PLC類型(GEIntelligentPlatformsVersaMaxNano/MicroPLC)。圖9NewProject對話框(4) 硬件組態(tài)，更改默認PLC,重新選擇PLC的具體型號，如圖10所示。選擇PLC類型為IC200UDR040/140/440，如圖11所示。在圖12的ModuleCatalog|_jmuiiLnuurL，更改屬性。對話框中雙擊PLC的圖標_嚴述呼噸堿燦*口CFUaC200UBRD05/006/010/228)|DiscreteI/O|KSC/FWFTO-DLog

11、ic+Irci：=jtiBlocks-口RefererL:eViewTablee+口DefaultTableeSupplement：jlFilesAIMFilesWFilesIluentaAFilesInitialV：=i1uhTablee圖10MainRackCutCtrl+XCtrl+CCopyFastmBHSC/FWM/FTO：=jriBlockseViewTableeDefaultTableeSupplemerLtaiFilesAIMFilesWFiles.TIlocijjTierLtation.FilesJTni+ifllVaiupT：=hlauCtrl+V圖11選擇IC200UDR

12、040/140/440圖12ModuleCatalog對話框(5) 在如圖13所示的CPUSettings對話框中，PowerUpMode選項修改為Run,Logic/ConfigurationFrom選項修改為Flash,Registers選項修改為Flash。CPUSettingsScanPort1(RS-232)|Port2(RS-485)MemoryWiringParametersValuesI/OScan-Stop:NoPowerUpMode:RunLogic/ConfigurationFrom:FlashRegisters:FlashPasswords:Enabled圖13CPUS

13、ettings對話框6)在Port2Configuration選項修改為RS485,如圖14所示。SwitchRun/Stop:EnabledSwitchMemoryProtect:DisabledDiagnostics:EnabledFatalFaultOverride:DisabledMemoryBoard:RAMCinlyPort2匚cinfigurationRS485圖14Port2Configuration選項(6) 將Port2(RS-485)中的Parity修改為None，如圖15所示。圖15Parity(7) 在Logic的MAIN中編寫LD程序，可以添加子程序(右擊Progr

14、amBlocks然后New一個新的LD)，如圖16所示。-C-Logic一豈FtpgramBlocks廿JilAIN-ReferenceViewTablee+eIlefaultTableeFsLtEElockCtrl+VExjiurtAllBlockstoFulder.DeleAllBlucksDelFrop已丁tim呂Alt+En.tmr圖16MAIN2追日程序流程追日程序流程如圖17所示。追日系統(tǒng)控制#緊停：停止所有輸出清除通訊信號#模擬太陽不可從晨日/晚日直接轉(zhuǎn)入晚日/晨日模擬保護部分東、西、南、北四方向的任一限位被觸發(fā)中斷手動、自動狀態(tài)向限位出發(fā)點相反方向運行脫離硬限位并持續(xù)一段時間1

15、東西、南北雙線可并行3.信號定義信號定義見表1。手動調(diào)試部分模式開關在左側調(diào)試面板手動選擇晨日、午日、晚日只能一個被觸發(fā)待任一模擬燈被點亮后，按啟動按鈕東西、南北雙向同時追尋最佳接收點追尋結束后，一周期結束如需追蹤另一模擬燈，重新按啟動按鈕追蹤圖17追日程序流程表1信號定義名稱數(shù)據(jù)類型描述IO地址備注EStopBOOL緊停按鈕%I00001緊停startBOOL手動調(diào)試下啟動按鈕%I00002手動調(diào)試下啟動追蹤ManualAutoBOOL模式選擇開關（手/自動）%I00003模式轉(zhuǎn)換MorningSunContrBOOL按鈕晨日模擬太陽%I00004手動調(diào)試下控制任一燈光NoonSunCont

16、rBOOL按鈕午日模擬太陽%I00005AfternoonSun_ContrBOOL按鈕晚日模擬太陽%I00006NorthLimitBOOL北限位開關（常開）%I00007觸及任一限位后向相反方向運動SouthLimitBOOL南限位開關（常開）%I00008WestLimitBOOL西限位開關（常開）%I00009EastLimitBOOL東限位開關（常開）%I00010SignalNorthBOOL向北信號（高電平要向北運動）%I00011任一或兩個為高電平時，向為咼點平方向側運動，知道4個信號全為0,最佳點找到SignalSouthBOOL向南信號（咼電平要向南運動）%I00012Si

17、gnalWestBOOL向西信號（高電平要向西運動）%I00013SignalEastBOOL向東信號（高電平要向東運動）%I00014Q00001WORDSPARE%Q00001空SouthMoveBOOL向南運動%Q00002向南運動NorthMoveBOOL向北運動%Q00003向北運動EastMoveBOOL向東運動%Q00004向東運動WestMoveBOOL向西運動%Q00005向西運動SunMorningBOOL晨日燈光控制%Q00006晨日燈光控制SunNoonBOOL午日燈光控制%Q00007午日燈光控制SunAfternoonBOOL晚日燈光控制%Q00008晚日燈光控制R

18、00110INT向南運動%R00110向南運動R00111INT向北運動%R00111向北運動R00112INT向東運動%R00112向東運動R00113INT向西運動%R00113向西運動R00115INT上位機控制啟動追蹤%R00115上位機控制啟動追蹤R00116INT上位機控制晨日%R00116上位機控制晨日R00117INT上位機控制午日%R00117上位機控制午日R00118INT上位機控制晚日%R00118上位機控制晚日2.2能量轉(zhuǎn)換控制存儲系統(tǒng)的工作任務2.2.1能量轉(zhuǎn)換控制存儲系統(tǒng)組成能量轉(zhuǎn)換控制存儲系統(tǒng)的原理結構圖如圖18所示。顯示通訊編程模塊DSPIC30F6010SOF

19、TWAVECPU模塊采集驅(qū)動模塊直流電流采集模塊直流電壓采集模塊繼電器驅(qū)動模塊丸陽能組件單元KNWS-SMIN-25丸陽能控制器主電路直流負載蓄電池組圖18能量轉(zhuǎn)換控制存儲系統(tǒng)的原理結構圖各單元或模塊的功能如下：1.母線單元(SPV01-GE01)母線單元實物圖如圖19所示，表2是母線單元接線定義圖19母線單元實物圖表2母線單元接線定義序號定義說明1UA電網(wǎng)電源2UB3UC4UN5L離網(wǎng)電源6N7+畜電池電源89+太陽能輸出1011GNDPE122蓄電池組蓄電池組由四個12V20A蓄電池兩串兩并。3.光伏輸入直流單元(SPV01-DC05)光伏輸入直流單元實物圖如圖20所示，表3是光伏輸入直流

20、單元接線定義圖20光伏輸入直流單元實物圖序號定義說明備注1I+光伏電流輸入光伏輸入電流2I-3L交流220V電源輸入4N5ARS4856B7U+光伏電壓輸入光伏輸入電壓8U-9L交流220V電源輸入10N11ARS48512B光伏輸入直流單元接線定義表3實物圖如圖21所示，表4是斷路器開、關順序。圖21空氣開關及保險絲實物圖4、斷路器表4斷路器開、關順序序號功能斷路器通電順序斷路器斷電順序變阻器通電順序變阻器斷電順序1光伏輸入51222控制器輸入42XX3儀表、控制器電源15134滑動變阻器輸入XX315蓄電池輸入33XX6電源控制模塊24注：斷路器從左向右依次編號為1、2、3、4、5。操作時

21、，嚴格按照通電或斷電順序，保險絲為10A。5、蓄電池直流單元(SPV01-DC09)蓄電池直流單元實物圖如圖22所示，表5是蓄電池直流單元接線定義。圖22蓄電池直流單元實物圖表5蓄電池直流單元接線定義序號定義說明備注1I+蓄電池直流電流蓄電池直流電流2I-3L交流220V電源輸入4N5ARS4856B7U+蓄電池直流電壓蓄電池直流電壓8U-9L交流220V電源輸入10N11ARS48512B6.電源控制單元(SPV01-P002)電源控制單元實物圖如圖23所示，表6是電源控制單元接線定義。圖23電源控制單元實物圖表6電源控制單元接線定義序號定義說明1L交流220V輸入234N交流220V輸入5

22、67DC24+24V輸出89DC24-24V輸出107.匯流箱(SPV01-C006)匯流箱實物圖如圖24所示，表7是匯流箱接線定義。圖24匯流箱實物圖表7匯流箱接線定義序號定義說明111+第一路電流輸入211-312+第二路電流輸入4I2-513+第二路電路輸入613-7O+電流輸出8O-8、CPU模塊(KNWS-CPU-17)CPU模塊是主控制器，電路以DSPIC30F6010A為核心，繼承了DC/DC,蜂鳴器，指示燈，EEROM，實時時鐘等電路。圖25是CPU模塊PCB圖，圖26是CPU模塊電原理圖，表8是CPU模塊接線定義。1IIE3圖25CPU模塊PCB圖J.三一亠T-一丁T丄.zS

23、UJn-I.0h三三言一三一三圖26CPU模塊電原理圖表8CPU模塊接線定義序號引腳印字引腳功能電氣參數(shù)及特征本次是否使用備注（CPU引腳）1GNDAD采樣口，接入高阻5VX2AN6以內(nèi)電壓信號,TTL門X3NC空腳X4GNDGNDDS18B20溫度傳感器接入X5DS18B20DS18B20口,I2CX624V+24V直流通過DC/DC器件給CPU提724V+輸入正極供5V隔離穩(wěn)壓電源，輸入824V-24V直流24V，電流額定0.2A924V-輸入負極10LCD+KEY接LCD弱電信號，I/O，內(nèi)部上拉26針排線11NC/MCLR編程接口MCLR/VCC/PGD/PGC/GND6針排線12GN

24、DCAN總線與其他地共在起X13CANRX接口接受端，無限流等保護X14CANTX發(fā)送端，無限流等保護X15UART2RXRS232輸出接口X16UART2TXX17+5VX18GNDX19U1RXRS485A20U1RXB21RDEE22L2DRIVER4PWM逆變H-2橋下橋臂XPWM專用23GNDPWM逆變H-2橋下橋臂參考地X24I/O6DRIVER6-PWM逆變H-3橋下橋臂X25GNDPWM逆變H-3橋下橋臂參考地X26I/05DRIVER5-PWM逆變H-3橋上橋臂X27GNDPWM逆變H-3橋上橋臂參考地X28I/04DRIVER7-PWM逆變H-4橋上橋臂X29GNDPWM逆

25、變H-4橋上橋臂參考地X30I/03DRIVER8-PWM逆變H-4橋下橋臂X31GNDPWM逆變H-4橋下橋臂參考地X321/02HOT1IN溫度繼電器等開關量輸入接口X33GND參考地341/01COL-FAN風扇等輸出接口35GND參考地36+5VDRIVER1PWM逆變H-1橋上橋臂參考電源37H1PWM逆變H-1橋上橋臂38L2DRIVER2PWM逆變H-1橋下橋臂X39GNDPWM逆變H-1橋下橋臂參考地X40+5VDRIVER1PWM逆變H-2橋上橋臂參考電源X41H1PWM逆變H-2橋上橋臂X42AN1-AN1AD米樣參考GND43AN1+太陽能電壓采集44AN2-AN2AD米

26、樣參考GND45AN2+蓄電池電壓采集46AN3-AN3AD米樣參考GND47AN3+溫度采集48AN4-AN4AD米樣參考GND49AN4+充電電流采樣50AN5-AN5AD米樣參考GND51AN5+放電流采樣9.直流電壓采集模塊(KNWS-DV-01)直流電壓采集模塊主要用于采集當前蓄電池的充電電壓。圖27是直流電壓采集模塊PCB圖，圖28是直流電壓采集模塊電原理圖，表9是直流電壓采集模塊接線定義。鍬甘ELmLz#lnu,昭II圖27直流電壓采集模塊PCB圖圖28直流電壓采集模塊電原理圖表9直流電壓采集模塊接線定義序號引腳印字引腳功能電氣參數(shù)及特征本次是否使用備注124-24V直流負極通過

27、SP器件提供隔離穩(wěn)壓電源，輸入24V，電流額定0.1A224+24V直流正極3+直流輸出1AD1采樣整形后輸出，5V，v5MA對應調(diào)節(jié)R11電位器4一GND5+直流輸入1太陽能電壓接入+,V100VDC6一太陽能電壓接入-7+直流輸入2AD2采樣整形后輸出，5V，5MA對應調(diào)節(jié)R3電位器8一GND9+直流輸出2蓄電池電壓接入+，60-S0UHPDZm一emi-CMkii圖58IGBT驅(qū)動模塊的PCB圖表16IGBT驅(qū)動模塊接線定義序號引腳印字引腳功能電氣參數(shù)及特征本次是否使用備注124-24V直流負極通過SP器件提供隔離穩(wěn)壓電源，224+24V直流正極輸入24V,電流額定0.1A3SMOS2驅(qū)

28、動隔離參考地x預留4G+15V驅(qū)動電壓，電流限制，門極x5SMOS1驅(qū)動隔離參考地至太陽能控制板6G+15V驅(qū)動電壓，電流限制，門極7GNDCPU接入的控與CPU共GNDD1至CPU178D21/0信號19D1制信號，數(shù)子量1/0信號2x10+5V與CPU共+5V圖59IGBT驅(qū)動模塊的電原圖2.交流電壓采集模塊(KNWS-AV-02)交流電壓采集模塊的PCB圖如圖60所示。表17是交流電壓采集模塊接線定義，圖61是交流電壓采集模塊電原理圖?？诳凇縄II:iiEC6rnrnDl口口了-|J7L?刖LBECwitD-ny91E圖60交流電壓采集模塊的PCB圖表17交流電壓采集模塊接線定義序號引腳印字引腳功能電氣參數(shù)及特征本次是否使用備注124-24V直流負極通過SP器件提供隔離穩(wěn)壓電源，輸入24V，電流額定0.1A224+24V直流正極3信號輸出1+放電電流4信號輸出1-5交流輸入A6交流輸入B7信號輸出2+至CPU178信號輸出2-充電電流9交流輸入A10交流輸入B表18交流電流采集模塊接線定義r.圖61交流電壓采集模塊電原理圖3.交流電流采集模塊(KNWS