GL-GF-1 Trainingsgeräte zur Stromerzeugung aus Photovoltaik

Ⅰ.Übersicht

Die Stromerzeugung durch Photovoltaik bietet die Vorteile der Erschöpfungsfreiheit, der Umweltverträglichkeit und der breiten Ressourcenverteilung. Solarenergie wird durch den photoelektrischen Effekt von Solarmodulen in Gleichstrom umgewandelt und gespeichert. Sie wird häufig in der Kommunikation, im Mikrowellenbereich, in der optischen Kabelübertragung, im Schienenverkehr, im Straßenverkehr, in der Beleuchtung, in der Landschaftsgestaltung, in mobilen Stromversorgungsgeräten, in hydrologischen Beobachtungssystemen, meteorologischen und seismischen Stationen usw. eingesetzt. Aufgrund ihrer Umweltfreundlichkeit und Schadstofffreiheit sowie der Vorteile der Erschöpfungsfreiheit, Umweltverträglichkeit und breiten Ressourcenverteilung gewinnt sie zunehmend an Bedeutung.

Das GL-GF-1-Trainingsgerät zur solaren Stromerzeugung mit Photovoltaik umfasst hauptsächlich Solarmodule (inkl. Halterungen), intelligente Steuerungen (mit Datenkommunikation), wartungsfreie Batterien, Stromverteilung und weitere Komponenten. Es soll den Studierenden die Prinzipien der solaren Stromerzeugung und die Anwendungsmöglichkeiten von Systemkonfiguration, -struktur und -aufbau näherbringen.

Ⅱ.Gerätemerkmale

1. Lampen mit einem dem Sonnenlicht ähnlichen Lumineszenzspektrum simulieren Sonnenlicht. Das Trainingsprojekt kann jederzeit durchgeführt werden und ist daher unabhängig von Wetteränderungen.

2. Das Projekt hat einen hohen praktischen Nutzen. Die verwendeten Solarmodule (20 W x 4), intelligenten Steuerungen, Batterien und Straßenlaternen entsprechen denen der Praxisanwendung. Dies ermöglicht den Studierenden ein umfassendes Verständnis der praktischen Anwendung der solaren Stromerzeugung mit Photovoltaik.

3. Die einzelnen Teile des GL-GF-1-Trainingsgeräts zur solaren Stromerzeugung mit Photovoltaik sind vollständig unabhängig. Die Schüler können die Module während der Schulung entsprechend ihrem Verständnis der Anwendung von Photovoltaik-Stromerzeugung selbst anschließen.

4. Es werden handelsübliche Industriesolarmodule verwendet, die im Innen- und Außenbereich platziert werden können und deren Winkel einstellbar ist.

5. Es werden verschiedene simulierte Anwendungsübungen angeboten: Solarstraßenlaternen, Solarwarnleuchten, Wechselrichter usw.

6. Solarmodule können das Lichtverfolgungssystem automatisch verfolgen.

7. Das Design aus Aluminiumlegierung entspricht den Ausbildungsanforderungen von Berufs- und Fachschulen. Alle Schulungsgeräte sind auf einer Gitterplatte montiert. Die Schulungsstunden sind praxisnah. Die Gitterplatte hat eine Größe von 1200 mm x 600 mm.

Ⅲ.Technische Daten

1. Eingangsspannung: 380 V ± 10 % 50 Hz

2. Leistung: < 1000 VA

3. Betriebsumgebung: Temperatur -10 °C bis +40 °C, relative Luftfeuchtigkeit < 85 % (25 °C), Höhe < 4000 m

4. Trainingsplattform: Länge 1280 mm × Breite 600 mm × Höhe 1680 mm; Sonnennachführungssystem: Länge 900 mm × Breite 1400 mm × Höhe 1640 mm

5. Gewicht: < 120 kg.

Ⅳ.Hauptkonfiguration des Systems

Beinhaltet: Solarzellenkomponenten, Sonnennachführsystem (Sonnennachführgerät, Nachführsteuerung, Lichtsensor, analoge Lichtquelle), Messgeräte-Stromversorgung (Gleichspannung, Amperemeter, Temperatur- und Feuchtigkeitsmesser, AC-Multifunktionsmessgerät, Konstantstrom- und Konstantstromversorgung), Photovoltaik-Controller, Batterie, Wechselrichter-Controller (netzunabhängig, netzgekoppelt), Trainingsplattform, Gitterplatte, Experimentiermanagement-Software.

1. Solarzellenmodul

1) Auslegungsleistung 20 x 4 Wp;

2) Verwendung eines hocheffizienten monokristallinen Silizium-Solarzellenmoduls gemäß IEC61215:1993;

3) Die Schutzart des Batteriemoduls beträgt mindestens IP65, und der Betriebstemperaturbereich liegt zwischen -20 °C und +60 °C;

4) Das Batteriemodul erfüllt die Anforderungen nationaler verbindlicher Normen.

5) Das Solarzellenmodul ist in Array-Bauweise aufgebaut und besteht hauptsächlich aus vier kleinen Solarzellenmodulen. Es ermöglicht eine Parallel- und Reihenschaltung und ermöglicht so die Vernetzung von zwei Solarzellenmodulen mit hoher Stromstärke oder hoher Spannung.

6) Die Parameter der Module sind wie folgt:

Maximale Ausgangsleistung: 4 x 20 W

Leerlaufspannung: 21,87 V (parallel), 4 x 18 V (seriell)

Kurzschlussstrom: 4 x 0,72 A (parallel), 0,72 A (seriell)

2. Sonnennachführsystem

1) Solarnachführsystem

Das Photovoltaik-Nachführsystem besteht hauptsächlich aus Photovoltaikzellenkomponenten, Lichtsensoren, Lichtsensor-Steuereinheiten, Horizontal- und Nickbewegungsmechanismen, Mikroschaltern, Basishalterungen und weiteren Geräten.

2) Steuerungssystem des Nachführsystems

Das Steuerungssystem bietet manuelle und automatische Steuerungsmodi, mit denen die verschiedenen Bewegungsbahnen der Lichtquelle und die Positionen der Horizontal- und Nickbewegungsmechanismen gesteuert werden können, sodass Studierende das Nachführsystem umfassend verstehen können. Das System bietet mehrere Strukturen für die sekundäre Entwicklung.

Das Sonnennachführsystem nutzt die speicherprogrammierbare Steuerung CPU226 von Siemens als Steuerungshost und bietet eine entsprechende SPS-Entwicklungsumgebung.

A. Programmierbarer Controller CPU226 (AC/DC/RELAIS)

B. Integrierte digitale E/A (24 digitale Eingänge/16 digitale Ausgänge)

C. Zwei RS-485-Kommunikationsschnittstellen

D. Zweiphasiger Hochgeschwindigkeitszähler mit einer maximalen Rate von 100 KKz TTL~24 VDC Hochgeschwindigkeitszählung

E. Integrierte bidirektionale Hochgeschwindigkeits-Impulsausgänge

F. Enthält PPI-Kommunikation; unterstützt PC/PPI-Programmierkabel.

3) Lichtsensor

A. Tracking-Modus: Zweiachsige, vollautomatische Nachführung

B. Genauigkeit: ±0,5°

C. Horizontaler Drehwinkel: 360°

D. Neigungswinkel: 180°

E. Stromversorgung des Controllers: DC 12 V

F. Stromversorgung des Motors: DC 12 V

G. Aluminiumlegierung (40 x 80 mm)

4) Analoge Lichtquelle

Zwei 300-W-Projektionslampen an der Halterung (220 V, maximale Leistung 300 W). Der Aktuator wird über einen Wechselstrommotor gesteuert, der den Verlauf des Sonnenlichts von Ost nach West und damit die Zusammensetzung des Sonnensystems anschaulich simuliert.

3. Messgeräte

1) Gleichspannungs- und Strommessgerät

Ein digitales Gleichspannungsmessgerät mit einem leistungsstarken AD-Wandler und einer Hochgeschwindigkeits-MPU-Einheit ermöglicht die Steuerung der Mensch-Computer-Dialogfunktion über Tasten und digitale Anzeigefenster. Es verfügt über automatische und manuelle Messbereiche. Der Messbereich beträgt 0–300 V. Die Messgenauigkeit beträgt 0,5 Stufen.

Ein digitales DC-Milliamperemeter mit leistungsstarkem AD-Wandler und schneller MPU ermöglicht die Steuerung des Mensch-Maschine-Dialogs über Tasten und digitale Anzeigefenster. Es verfügt über automatische und manuelle Messbereiche. Der Messbereich beträgt 0–5 A. Die Messgenauigkeit beträgt 0,5 Stufen.

2) Thermo-Feuchtigkeitsmessgerät

Temperaturmessbereich: -40–120 °C, Messgenauigkeit 0,5 Stufen.

3) AC-Multifunktionsmessgerät

Mit dediziertem 24-Bit-DSP, hochpräzisem 16-Bit-AD-Wandler und schneller MPU ermöglicht es die Steuerung des Mensch-Maschine-Dialogs über Tasten und digitale Anzeigefenster.

4) Geregelte Konstantstromversorgung (0–30 V/2 A)

4. Photovoltaik-Controller

Lichtsteuerungsausgang + verschiedene Timing-Ausgänge, Nennspannung: 12 V, Nennstrom: 10 A, Lastausgang (schließer geöffnet); Schutz vor Batterieüberladung, Tiefentladung, Lastüberspannung, Überlast, Kurzschluss, Nacht-Rückladeschutz, Ausgangskurzschlussschutz, Temperaturkompensation.

5. Ventilgeregelte Blei-Säure-Batterie:

1) Geringe Selbstentladung;

2) Lange Lebensdauer;

3) Starke Tiefentladefähigkeit;

4) Hohe Ladeeffizienz;

5) Großer Betriebstemperaturbereich;

6) Betriebstemperatur: -18–60 °C;

7) Kapazität: 12 Ah

6. Wechselrichter-Controller

1) Inselnetz-Wechselrichter 300 W

A. Reiner Sinuswellenausgang (Verzerrungsrate ≤ 4 %);

B. Mit Überspannungs-/Unterspannungs-/Kurzschluss-/Überlast-/Übertemperaturschutz;

2) Netzgekoppelter Wechselrichter 300 W

Der netzgekoppelte Wechselrichter verfügt über eine zweistufige DC/DC- und DC/AC-Energieumwandlungsstruktur. Die DC/DC-Wandlerverbindung passt den Arbeitspunkt der Photovoltaikanlage an, um den maximalen Leistungspunkt zu erreichen. Die DC/AC-Wechselrichterverbindung sorgt dafür, dass der Ausgangsstrom in Phase mit der Netzspannung ist und gleichzeitig ein Leistungsfaktor von 1 erreicht wird.

7. Gitterplatte

Maße der Gitterplatte: Länge 1200 mm x Breite 600 mm.

8. Touchscreen

Der 10-Zoll-Touchscreen dient zur Steuerung des zweiachsigen Solar-Nachführsystems und zur Überwachung der Gerätedaten.

V. Schulungsprojekte

1. Experimentreihe zur Charakteristik von Solarmodulen

1) Experiment zur I-V-Kennlinie von Solarmodulen

2) Experiment zur Kurzschlussstromprüfung

3) Experiment zur Leerlaufspannung

4) Experiment zur Lastkennlinie

5) Experiment zur maximalen Ausgangsleistung

6) Funktionale Beziehung zwischen Leerlaufspannung und relativer Lichtintensität

7) Experiment zur Umwandlung von Lichtenergie in Solarzellen

8) Experiment zur Reihen- und Parallelschaltung von Solarzellen

9) Experiment zur Leistung von Solarmodulen

10) Experiment zur Effizienz der Umwandlung von Lichtwellen in Photovoltaikanlagen bei unterschiedlichen Wetterbedingungen und Sonnenintensitäten.

11) Experiment zur Umwandlung von Photovoltaikanlagen bei Veränderungen der Sonnenbahn in verschiedenen Jahreszeiten.

12) Experiment zur Umwandlung von Photovoltaikanlagen bei Veränderungen der Umgebungstemperatur in verschiedenen Jahreszeiten.

2. Experimentreihe zur automatischen Solarnachführung

1) Experiment zum Prinzip des Sonnennachführungssystems

2) Experiment zum Einfluss der Umgebung auf die Photovoltaik

3) Experiment zur solarlichtgesteuerten Nachführung

3. Experimentreihe zur Solarbatteriesteuerung

1) Experiment zur Steuerung der Solarbatterieladung

2) Experiment zum Lade- und Entladeschutz der Steuerung

3) Experiment zur Prüfung von Batteriespannung und -strom

4) Experiment zur Steuerung des Batteriestromzuflusses und -ausgangs

5) Experiment zur zeitgesteuerten Steuerung der Steuerung mit lichtgesteuerter Steuerung

6) Wellenformtest der Batterieladung beim Eintritt in die PWM-Modulationsphase

7) Experiment zu Normallast, Überlast, Kurzschluss und Betriebstest

8) Betriebstest der Haushalts- und lichtgesteuerten Steuerungsmodi

4. Experimentreihe zur Solaranwendung

1) Experiment zu Solar-AC- und DC-Lüftern

2) Anwendung und Prinzip von Solarstraßenlaternen

3) Schulung zur Verkabelung von Solarstraßenlaternen

4) Anwendungsbeispiele für Solarstraßenlaternen

5) Anwendung und Prinzip von Solarwarnleuchten

6) Schulung zur Verkabelung von Solarwarnleuchten

7) Experiment zur variablen Impedanzlast

5. Solar Photovoltaik-Wechselrichter-Experimentreihe

1) Prinzip der Wechselrichter-Stromversorgung

2) Verdrahtungsschulung für Wechselrichter-Stromversorgung

3) Experiment mit netzunabhängigen Wechselrichtern

4) Experiment mit netzgekoppelten Wechselrichtern

6. SPS-Programmierschulung

1) Experiment zur manuellen SPS-Programmierung eines zweiachsigen Nachführsystems

2) Experiment zur automatischen SPS-Programmierung eines zweiachsigen Nachführsystems

7. Programmierung der Konfigurationssoftware

8. Programmierung der Software zur Leistungsüberwachung

Synchrone PC-Version:

GL-GF-1 Trainingsgeräte zur Stromerzeugung aus Photovoltaik http://german.biisun.hfcfwl.com/products/solar-photovoltaic-power-generation-training-equipment