光伏模拟实验教学


1.2 光伏发电系统光源模拟跟踪装置和控制系统
1. 光源模拟跟踪装置
光源模拟跟踪装置由4 块太阳能电池板组件、3 盏300W 投射灯、
追日跟踪传感器、水平和俯仰方向运动机构、直流电动机和支架组成。
太阳能电池板组件的主要参数：
额定功率20W
额定电压17.2V
额定电流1.17A
开路电压21.4V
短路电流1.27A
尺寸430×430×28mm
2. 控制系统
光伏发电控制监控系统由电池板单元、太阳能控制器单元、蓄电
池单元、保险单元、阳光传感器、传感器限位单元、模拟太阳单元、
两轴联动单元、plc 控制单元、继电器单元、按钮及按钮接线单元、
和相应的逆变器仪表电源组成。光伏发电控制监控系统采用接插线的
形式进行接线，方便学生自行设计实训。
3.追日系统
由光源模拟跟踪装置和控制监控系统组成了追日系统，控制灯光
来模拟太阳光源（晨日太阳、午日太阳、夕日太阳）的运行轨迹以及
太阳光的入射角度，太阳能电池板上的模拟追日跟踪传感器采集模拟
太阳光照度信息及位置信息，控制水平和俯仰方向运动机构，使太阳
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能电池板始终正对着模拟太阳光源，以提高太阳能电池的发电效率。
光伏发电系统框图1-3 所示。
（a） （b）
图1-3 光伏发电系统光源模拟跟踪装置和控制监控系统框图
（a） 光源模拟跟踪装置
（b） 控制监控系统
4.监控系统
本系统采用focusV1.0 监控软件，对系统的各个监控控制点进行控
制，监控画面如图1-4 所示：

图1-4 监控画面
2.1 实验项目简介
1、太阳能电池板负载特性测试
太阳能电池板负载特性测试如图2-1 所示：
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图2-1 太阳能电池板负载特性测试
2、环境对光伏发电的影响
将太阳能电池板遮挡0%、电池板遮挡25%、电池板遮挡50%、电池板
遮挡100%、晨日灯开启、午日灯开启、晚日灯开启和自然光照射，
观察电池板的电压电流变化，了解环境对光伏发电的影响。如图2-2
所示：

图2-2 环境对光伏发电的影响
3、太阳能光伏系统直接负载实训
将电池板的输出端串并成24v 电压输出形式，将线直接接到24v 负
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载两端，观察电压电流的变化情况。在将电池板的输出端串并成12v
电压输出形式，将线直接接到12v 负载两端，观察电压电流的变化情
况。如图2-3 所示：

图2-3 太阳能光伏系统直接负载实训
4、蓄电池直接负载实训
将蓄电池的输出端串并成24v 电压输出形式，将线直接接到24v 负
载两端，观察电压电流的变化情况。在将蓄电池的输出端串并成12v
电压输出形式，将线直接接到12v 负载两端，观察电压电流的变化情
况。如图2-4 所示：
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图2-4 蓄电池直接负载实训
5、太阳能发电储能系统实训
将太阳能发电电池板输出端接成24v 输出形式，接到太阳能控制器的
输入端，在将蓄电池连接成24v 接到太阳能控制器的蓄电池端，将直
流24v 负载接到相应的位置。组成太能能电池板对蓄电池充电回路，
观察相应的电流电压表示数变换。如图2-5 所示：

图2-5 太阳能发电储能系统实训
6、太阳能电池板的伏安特性测试
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将太阳能发电电池板输出端接成12v 或者24v 输出形式，接到滑动变
阻器两端，观察电流电压变化。通过监控软件的到相应的数据。如图
2-6 所示：

图2-6 太阳能电池板的伏安特性测试
7、光伏发电监控系统
运行监控软件，对整个发电系统进行监控控制，得到相应的数据，如
图2-7 所示：

图2-7 光伏发电监控系统
8、太阳能追踪系统实训
按照接线图链接线路，控制两轴联动系统追踪最佳发电位置。Plc 接
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线图在附表5.1，通过plc 程序控制电机和灯完成最佳位置跟踪。主
电路接线图如图2-8 所示：

图2-8 主电路接线图
9、光伏发电系统接线调试
按照接线图链接线路，完成整套系统的接线。通过plc 程序模拟手动
自动控制晨日、午日、晚日、两轴联动系统，完成系统调试。如图
2-9 所示：

图2-9 光伏发电系统接线调试
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10 、逆变输出220v 波形测试
运用示波器，采集逆变输出曲线。