光伏发电实训系统使用手册

KNT-SPV01光伏发电实训系统使用说明书（2011年全国职业院校技能大赛指定设备）南京康尼科技实业有限公司2011年3月2本使用说明书配系统使用光盘。在使用KNT-SPV01光伏发电实训系统之前，请仔细阅读本使用说明书和系统使用光盘。3目录1.1KNT-SPV01光伏发电实训系统简介……………………………41.2光源模拟跟踪装置和光源模拟跟踪控制系统...............................41.3能量转换控制存储系统………………………………………….61.4离网逆变负载系统……………………………………………….71.5监控系统………………………………………………………….82.1GEPLC的工作任务………………………………………………92.2能量转换控制存储系统的工作任务……………………………162.3离网逆变负载系统的工作任务…………………………………442.4监控系统的工作任务……………………………………………52附件1：能量转换控制存储系统电气原理框图附件2：离网逆变负载系统电气原理框图附件3：接线图41.1KNT-SPV01光伏发电实训系统简介KNT-SPV01光伏发电实训系统由光源模拟跟踪装置、光源模拟跟踪控制系统、能量转换控制存储系统、离网逆变负载系统、监控系统组成，如图1所示。（a）（b）（c）（d）（e）图1光伏发电系统（a）光源模拟跟踪装置（b）光源模拟跟踪控制系统（c）能量转换控制存储系统（d）离网逆变负载系统（e）监控系统1.2光源模拟跟踪装置和光源模拟跟踪控制系统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、X和Y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430×430×28mm52.光源模拟跟踪控制系统光源模拟跟踪控制系统由母线单元（SPV01-GE01）、电源组件（SPV01-PO02）、GE可编程序控制器（IC200UDR040）、按钮单元（SPV01-BU03）、继电器、12V开关电源（DR-120-12）和端子排等低压电器等组成。3.追日系统光源模拟跟踪装置和光源模拟跟踪控制系统组成追日系统，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X和Y方向运动机构，使太阳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。光源模拟跟踪装置和光源模拟跟踪控制系统结构框图如图2所示。（a）（b）图2光源模拟跟踪装置和光源模拟跟踪控制系统结构框图（a）光源模拟跟踪装置（b）光源模拟跟踪控制系统61.3能量转换控制存储系统能量转换控制存储系统主要由母线单元（SPV01-GE01）、光伏输入直流单元（SPV01-DC05）、断路器、蓄电池直流单元（SPV01-DC09）、汇流箱（SPV01-CO06）、电源组件（SPV01-PO02）、可调电阻、直流电压采集模块（KNWS-DV-01）、直流电流采集模块（KNWS-DI-03）、温度采集模块（KNWS-TEMP-14）、MOSFET驱动模块（KNWS-MOS-09）、继电器驱动模块（KNWS-RELAY-10）、通信模块（KNWS-COM-12）、LCD人机对话模块（NWS-DIALOGUE-16）、CPU模块（KNWS-CPU-17）、控制主电路单元（KNWS-SMIN-24）、直流负载、蓄电池组、直流电压表、直流电流表等单元和模块组成。能量转换控制存储系统结构框图如图3所示。蓄电池（阀控密封式铅酸蓄电池）主要参数：容量12V18Ah/20HR重量19kg尺寸345×195×20mm能量转换控制存储系统是将太阳能电池板发出的电量提供给直流负载或存储到蓄电池中，并且可以输送给逆变器使用。该系统具有温度检测，充、放电检测、PWM脉宽调制、最大功率点跟踪（MPPT）功能以及过冲、过放等保护功能。7图3能量转换控制存储系统结构框图1.4离网逆变负载系统离网逆变负载系统由母线单元、直流单元、断路器、交流单元、交流互感器、变压器单元、电源组件、直流电压采集模块、交流电压采集模块、交流电流采集模块、IGBT驱动模块、继电器驱动模块、LCD人机对话模块、通信模块、CPU模块、逆变器主电路模块、频率采集模块、直流电压表、直流电流表、交流电压表、交流电流表、交流谐波表、交流负载和端子排等组成。离网逆变负载系统结构框图如图4所示。该系统将太阳电池方阵产生的直流电或蓄电池释放的直流电通过逆变器进行SPWM调制，逆变为单相220V交流电，供交流负载使用。系统具有输入过、欠压保8护，输出过载、短路保护，过热保护等功能。具有逆变输出的电压幅度、频率、功率因数、谐波检测和调整功能。图4离网逆变负载系统结构框图1.5监控系统监控系统由后台主机、显示器、打印机、组态软件、端子排等组成。监控系统框图如图5所示。监控系统主要完成显示充电电压、充电电流、功率、运行状态；显示蓄电池电压、蓄电池放电电流、蓄电池放电功率、蓄电池运行状态；显示负载电压、负载电流、负载功率、负载状态；显示当前温度、温度补偿系数等；各种参数保护、实时数据显示与处理、详细的事故记录、报警参数设定、对用户提供权限管理、密码登录等。9图5监控系统框图2.1GEPLC的工作任务1.GEPLC（1）如图6所示，点击ProficyMachineEdition，出现图7所示的MachineEdition对话框。图6运行ProficyMachineEdition10图7MachineEdition对话框（2）MachineEdition对话框中点击Cancel键，出现如图8所示界面。选择File菜单中New子菜或者点击，输入Project名称，选择编程的PLC类型（GEIntelligentPlatformsVersaMaxNano/MicroPLC）。图8界面（3）在File中New一个项目或者直接点击，出现NewProject对话框，如图9所示。在NewProject对话框中选择编程的PLC类型（GEIntelligentPlatformsVersaMaxNano/MicroPLC）。11图9NewProject对话框（4）硬件组态，更改默认PLC，重新选择PLC的具体型号，如图10所示。选择PLC类型为IC200UDR040/140/440，如图11所示。在图12的ModuleCatalog对话框中双击PLC的图标，更改属性。图10MainRack12图11选择IC200UDR040/140/440图12ModuleCatalog对话框（5）在如图13所示的CPUSettings对话框中，PowerUpMode选项修改为Run，Logic/ConfigurationFrom选项修改为Flash，Registers选项修改为Flash。图13CPUSettings对话框（6）在Port2Configuration选项修改为RS485，如图14所示。13图14Port2Configuration选项（6）将Port2(RS-485)中的Parity修改为None，如图15所示。图15Parity（7）在Logic的MAIN中编写LD程序，可以添加子程序（右击ProgramBlocks然后New一个新的LD），如图16所示。14图16MAIN2．追日程序流程追日程序流程如图17所示。15追日系统控制保护部分手动调试部分自动运行部分东、西、南、北四方向的任一限位被触发中断手动、自动状态向限位出发点相反方向运行脱离硬限位并持续一段时间东西、南北双线可并行模式开关在左侧模式开关在右侧调试面板手动选择晨日、午日、晚日只能一个被触发待任一模拟灯被点亮后，按启动按钮东西、南北双向同时追寻最佳接收点追寻结束后，一周期结束如需追踪另一模拟灯，重新按启动按钮追踪上位机通过modbus通讯控制PLC点亮任一模拟灯触发追日，并显示四方向运动情况追日结束后，将上位机触发信号清除继续下一环节追踪#紧停：停止所有输出＼清除通讯信号#模拟太阳不可从晨日/晚日直接转入晚日/晨日模拟图17追日程序流程3.信号定义信号定义见表1。16表1信号定义名称数据类型描述IO地址备注E_StopBOOL紧停按钮%I00001紧停startBOOL手动调试下启动按钮%I00002手动调试下启动追踪Manual_AutoBOOL模式选择开关（手/自动）%I00003模式转换MorningSun_ContrBOOL按钮_晨日模拟太阳%I00004手动调试下控制任一灯光NoonSun_ContrBOOL按钮_午日模拟太阳%I00005AfternoonSun_ContrBOOL按钮_晚日模拟太阳%I00006NorthLimitBOOL北限位开关（常开）%I00007触及任一限位后向相反方向运动SouthLimitBOOL南限位开关（常开）%I00008WestLimitBOOL西限位开关（常开）%I00009EastLimitBOOL东限位开关（常开）%I00010Signal_NorthBOOL向北信号（高电平要向北运动）%I00011任一或两个为高电平时，向为高点平方向侧运动，知道4个信号全为0，最佳点找到Signal_SouthBOOL向南信号（高电平要向南运动）%I00012Signal_WestBOOL向西信号（高电平要向西运动）%I00013Signal_EastBOOL向东信号（高电平要向东运动）%I00014Q00001WORDSPARE%Q00001空SouthMoveBOOL向南运动%Q00002向南运动NorthMoveBOOL向北运动%Q00003向北运动EastMoveBOOL向东运动%Q00004向东运动WestMoveBOOL向西运动%Q00005向西运动SunMorning_BOOL晨日灯光控制%Q00006晨日灯光控制SunNoon_BOOL午日灯光控制%Q00007午日灯光控制SunAfternoon_BOOL晚日灯光控制%Q00008晚日灯光控制R00110INT向南运动%R00110向南运动R00111INT向北运动%R00111向北运动R00112INT向东运动%R00112向东运动R00113INT向西运动%R00113向西运动R00115INT上位机控制启动追踪%R00115上位机控制启动追踪R00116INT上位机控制晨日%R00116上位机控制晨日R00117INT上位机控制午日%R00117上位机控制午日R00118INT上位机控制晚日%R00118上位机控制晚日2.2能量转换控制存储系统的工作任务2.2.1能量转换控制存储系统组成能量转换控制存储系统的原理结构图如图18所示。17图18能量转换控制存储系统的原理结构图各单元或模块的功能如下：1．母线单元（SPV01-GE01）母线单元实物图如图19所示，表2是母线单元接线定义。图19母线单元实物图表2母线单元接线定义序号定义说明1UA电网电源2UB3UC4UN185L离网电源6N7+蓄电池电源8-9+太阳能输出10-11GNDPE122．蓄电池组蓄电池组由四个12V20A蓄电池两串两并。3．光伏输入直流单元（SPV01-DC05）光伏输入直流单元实物图如图20所示，表3是光伏输入直流单元接线定义。图20光伏输入直流单元实物图表3光伏输入直流单元接线定义序号定义说明备注1I+光伏电流输入光伏输入电流192I-3L交流220V电源输入4N5ARS4856B7U+光伏电压输入光伏输入电压8U-9L交流220V电源输入10N11ARS48512B4、断路器实物图如图21所示，表4是断路器开、关顺序。图21空气开关及保险丝实物图表4断路器开、关顺序序号功能断路器通电顺序断路器断电顺序变阻器通电顺序变阻器断电顺序1光伏输入51222控制器输入42××3仪表、控制器电源15134滑动变阻