光伏發(fā)電教學(xué)實(shí)驗(yàn)箱

光伏發(fā)電教學(xué)實(shí)驗(yàn)箱

本光伏發(fā)電教學(xué)實(shí)驗(yàn)箱是一款高度集成、功能全面的太陽能光伏應(yīng)用技術(shù)實(shí)訓(xùn)裝置，核心聚焦于太陽能自動(dòng)跟蹤系統(tǒng)的原理教學(xué)與工程實(shí)踐。實(shí)驗(yàn)箱集成了陽光跟蹤傳感器、太陽能電池組件、PLC可編程控制器、驅(qū)動(dòng)電機(jī)、智能跟蹤控制器、傳動(dòng)執(zhí)行機(jī)構(gòu)及儲(chǔ)能蓄電池等完整單元，完美再現(xiàn)了實(shí)際光伏電站中提升發(fā)電效率的關(guān)鍵技術(shù)——太陽能自動(dòng)跟蹤系統(tǒng)。通過本平臺(tái)，學(xué)生可深入理解從光能捕獲、信號(hào)處理、智能控制到機(jī)械執(zhí)行的全流程，掌握提升光伏系統(tǒng)能量產(chǎn)出20%-40%的核心技術(shù)。

一、 系統(tǒng)組成與工作原理

本光伏發(fā)電教學(xué)實(shí)驗(yàn)箱采用模塊化設(shè)計(jì)，各單元協(xié)同工作，模擬真實(shí)雙軸跟蹤系統(tǒng)運(yùn)行。

1. 高精度傳感單元：核心為陽光跟蹤傳感器，能夠?qū)崟r(shí)、精確檢測(cè)太陽方位與高度角，并將光信號(hào)轉(zhuǎn)換為電信號(hào)，作為系統(tǒng)跟蹤的“眼睛”。

2. 智能控制核心：傳感信號(hào)傳送至跟蹤控制器，進(jìn)而由核心控制單元（如S7-226 PLC）進(jìn)行處理與邏輯判斷。學(xué)生可在此學(xué)習(xí)PLC編程、控制邏輯設(shè)計(jì)，并驅(qū)動(dòng)步進(jìn)或直流伺服電機(jī)執(zhí)行動(dòng)作。

3. 高剛性執(zhí)行機(jī)構(gòu)：獨(dú)特的機(jī)械傳動(dòng)設(shè)計(jì)，可實(shí)現(xiàn)水平360°旋轉(zhuǎn)與垂直方向俯仰調(diào)節(jié)，確保太陽能電池板實(shí)時(shí)垂直對(duì)準(zhǔn)太陽，最大限度接收輻照。機(jī)構(gòu)采用工業(yè)鋁型材，結(jié)構(gòu)輕巧且堅(jiān)固，最大抗風(fēng)等級(jí)達(dá)10級(jí)。

4. 光伏與儲(chǔ)能模塊：包含標(biāo)準(zhǔn)太陽能電池組件、太陽能控制器及蓄電池組，構(gòu)成完整的光伏發(fā)電與儲(chǔ)能回路，支持離網(wǎng)運(yùn)行與能量管理實(shí)驗(yàn)。

系統(tǒng)特點(diǎn)：

• 雙模式實(shí)訓(xùn)：支持室內(nèi)模擬跟蹤（通過可調(diào)模擬光源模擬晨、午、夕不同太陽角度）與室外真實(shí)跟蹤兩種模式，教學(xué)不受天氣與場(chǎng)地限制。室外模式具備日落自動(dòng)歸位功能。

• 工業(yè)級(jí)標(biāo)準(zhǔn)：采用PLC工業(yè)控制器、高精度傳感器及穩(wěn)健的傳動(dòng)結(jié)構(gòu)，確保教學(xué)設(shè)備的高可靠性與工程實(shí)踐性。

• 低功耗運(yùn)行：整套系統(tǒng)控制部分采用DC 12V供電，年平均耗電量極低，彰顯綠色節(jié)能理念。

二、 主要技術(shù)指標(biāo)

三、 核心實(shí)訓(xùn)項(xiàng)目（三大模塊）

本光伏發(fā)電教學(xué)實(shí)驗(yàn)箱可開展多達(dá)二十余項(xiàng)實(shí)驗(yàn)，全面覆蓋光伏發(fā)電核心知識(shí)點(diǎn)。

模塊一：光伏電池特性與陣列實(shí)驗(yàn)

• 實(shí)訓(xùn)1-1至1-5：太陽能電池板開路電壓、短路電流、I-V特性曲線、最大功率點(diǎn)（MPP）及轉(zhuǎn)換效率測(cè)量等基礎(chǔ)特性實(shí)驗(yàn)。

• 實(shí)訓(xùn)1-6至1-9：探究光強(qiáng)與環(huán)境因素對(duì)電池輸出的影響，包括暗伏安特性測(cè)試。

• 實(shí)訓(xùn)1-10至1-13：太陽能電池板的串聯(lián)與并聯(lián)特性實(shí)驗(yàn)，理解陣列配置對(duì)電壓、電流的影響。

模塊二：光伏儲(chǔ)能與控制器實(shí)驗(yàn)

• 實(shí)訓(xùn)2-1至2-2：蓄電池充放電控制與保護(hù)策略實(shí)驗(yàn)，掌握能量管理原理。

• 實(shí)訓(xùn)2-3：蓄電池剩余容量（SOC）估測(cè)方法實(shí)驗(yàn)。

• 實(shí)訓(xùn)2-4：控制器光控與時(shí)控輸出模式設(shè)置與驗(yàn)證。

模塊三：太陽能自動(dòng)跟蹤系統(tǒng)實(shí)訓(xùn)

• 實(shí)訓(xùn)3-1：逐日系統(tǒng)（太陽跟蹤系統(tǒng)）基本原理與工作流程認(rèn)知。

• 實(shí)訓(xùn)3-2：太陽光跟蹤定位傳感器的工作原理、安裝與調(diào)試實(shí)訓(xùn)。

• 實(shí)訓(xùn)3-3：不同光照、角度條件下，跟蹤與固定模式對(duì)光伏發(fā)電效率影響的對(duì)比實(shí)驗(yàn)。

• 實(shí)訓(xùn)3-4至3-6：跟蹤控制器參數(shù)設(shè)置、傳動(dòng)執(zhí)行機(jī)構(gòu)電氣接線、以及全自動(dòng)光控跟蹤程序運(yùn)行與調(diào)試綜合實(shí)訓(xùn)。

四、 主要設(shè)備清單