I. Visão Geral
A geração de energia solar fotovoltaica apresenta as vantagens de não ser um recurso esgotável, não ser poluente e ter ampla distribuição geográfica. A geração de energia solar consiste na conversão da energia solar em eletricidade de corrente contínua e seu armazenamento por meio do efeito fotoelétrico dos painéis solares. Ela é amplamente utilizada em comunicações, micro-ondas, transmissão por cabo de fibra óptica, comunicações ferroviárias e rodoviárias, iluminação, paisagismo, dispositivos de energia móveis, sistemas de monitoramento hidrológico, estações meteorológicas e sismológicas, entre outros. Devido às suas características ecologicamente corretas e não poluentes, bem como às suas vantagens de não ser um recurso esgotável, não ser poluente e ter ampla distribuição geográfica, tornou-se uma fonte de energia que tem atraído cada vez mais atenção.
O equipamento de treinamento para geração de energia solar fotovoltaica GL-GF-1 inclui principalmente painéis solares (incluindo suportes), controladores inteligentes (com comunicação de dados), baterias isentas de manutenção, distribuição elétrica e outros componentes para auxiliar os alunos na compreensão dos princípios da geração de energia solar fotovoltaica e no domínio das aplicações práticas de configuração, estrutura e composição do sistema.
II. Características do equipamento
1. Lâmpadas com luminescência (espectro) próximo à luz solar são utilizadas para simular a luz solar. O projeto de treinamento pode ser realizado a qualquer momento, sem restrições impostas pelas condições climáticas.
2. O projeto possui grande valor prático. Os painéis solares (20W*4), controladores inteligentes, baterias e postes de iluminação utilizados são idênticos aos encontrados em aplicações reais, permitindo que os alunos compreendam profundamente a aplicação prática da geração de energia solar fotovoltaica.
3. As diversas partes do equipamento de treinamento para geração de energia solar fotovoltaica GL-GF-1 são completamente independentes. Os alunos podem conectá-las por conta própria, de acordo com sua compreensão da aplicação da geração de energia solar fotovoltaica durante o treinamento.
4. São utilizados painéis solares industriais padrão, que podem ser instalados em ambientes internos e externos, com ângulo ajustável.
5. É oferecido um treinamento prático com diversas aplicações simuladas: postes de iluminação solar, luzes de advertência solares e inversores, etc.
6. Os painéis solares possuem sistema de rastreamento automático de luz.
7. O design totalmente em liga de alumínio atende às necessidades de treinamento de escolas técnicas e profissionalizantes. Todos os dispositivos de treinamento são instalados em uma placa de malha. As horas de treinamento são dedicadas à prática. A placa de malha tem dimensões de 1200 mm x 600 mm.
III. Especificações técnicas
1. Potência de entrada: 380V±10% 50Hz
2. Potência: <1000VA
3. Ambiente de trabalho: temperatura -10℃～+40℃, umidade relativa <85% (25℃), altitude <4000m
4. Plataforma de treinamento: comprimento 1280mm×largura 600mm×altura 1680mm; sistema de rastreamento solar: comprimento 900mm×largura 1400mm×altura 1640mm
5. Peso: <120KG
IV. Configuração principal do sistema
Inclui: componentes de células solares, sistema de rastreamento solar (dispositivo de rastreamento solar, sistema de controle do dispositivo de rastreamento, sensor de luz, dispositivo de fonte de luz analógica), fonte de alimentação para instrumentos de medição (tensão CC, amperímetro, medidor de temperatura e umidade, medidor multifuncional CA, fonte de alimentação de tensão e corrente constantes), controlador fotovoltaico, bateria, controlador inversor (isolado da rede, conectado à rede), plataforma de treinamento, placa de malha, software de gerenciamento experimental.
1. Módulo de célula solar
1) Capacidade de projeto de 20*4Wp;
2) Adota módulo de célula solar de silício monocristalino de alta eficiência, em conformidade com a norma IEC61215:1993;
3) O nível de proteção do módulo de bateria é no mínimo IP65 e a faixa de temperatura de operação é de -20℃ a +60℃;
4) O módulo de bateria atende aos requisitos das normas nacionais obrigatórias.
5) O painel de células solares adota o formato de montagem em matriz, composto principalmente por 4 pequenos painéis de células solares, que permitem a conexão em paralelo e em série dos painéis, oferecendo duas opções de interconexão: alta corrente ou alta tensão.
6) Os parâmetros dos painéis fornecidos são os seguintes:
Potência máxima de saída: 4*20W
Tensão de circuito aberto: 21,87V (paralelo), 4*18V (série)
Corrente de curto-circuito: 4*0,72A (paralelo), 0,72A (série)
2. Sistema de rastreamento solar
1) Dispositivo de rastreamento solar
O dispositivo de rastreamento fotovoltaico é composto principalmente por componentes de células fotovoltaicas, sensores de luz, caixas de controle de sensores de luz, mecanismos de movimento horizontal e de inclinação, microinterruptores, suportes de base e outros equipamentos e dispositivos.
2) Sistema de controle do dispositivo de rastreamento
O sistema de controle oferece modos de controle manual e automático, que permitem controlar as diferentes trajetórias da fonte de luz e as posições dos mecanismos de movimento horizontal e de inclinação, possibilitando aos alunos uma compreensão completa do sistema de rastreamento. O sistema reserva múltiplas estruturas para desenvolvimento secundário.
O sistema de controle de rastreamento solar utiliza o controlador lógico programável (CLP) CPU226 da Siemens como unidade de controle principal e fornece um ambiente de desenvolvimento de CLP correspondente.
A. Controlador programável CPU226 (AC/DC/RELAY)
B. E/S digital integrada (24 entradas digitais/16 saídas digitais)
C. Duas portas de comunicação RS-485
D. Contador de alta velocidade de 2 fases com taxa máxima de 100 kHz (TTL~24 VCC)
E. Portas de saída de pulso de alta velocidade bidirecionais integradas
F. Comunicação PPI integrada; compatível com cabo de programação PC/PPI.
3) Sensor de luz
A. Modo de rastreamento: rastreamento automático de dois eixos
B. Precisão: ±0,5°
C. Ângulo de rotação horizontal: 360°
D. Ângulo de inclinação: 180°
E. Alimentação do controlador: 12V CC
F. Alimentação do motor: 12V CC
G. Design em liga de alumínio de 40*80mm
4) Dispositivo de fonte de luz analógica
Utiliza 2 lâmpadas de projeção de 300W instaladas no suporte, tensão de 220V, potência máxima de 300W. O atuador adota controle de motor CA, que pode simular vividamente a trajetória da luz solar de leste a oeste para simular a composição do sistema solar.
3. Instrumentos de medição
1) Medidor de tensão e corrente CC
Um medidor de tensão e corrente CC digital, projetado com um conversor AD de alto desempenho e uma unidade MPU de alta velocidade, realiza o modo de controle de diálogo homem-máquina por meio de teclado e janelas de exibição digital. Possui escalas automática e manual, com faixa de medição de 0 a 300 V. A precisão da medição é de 0,5 nível.
Um miliamperímetro digital CC, projetado com um conversor AD de alto desempenho e uma unidade MPU de alta velocidade, realiza o modo de controle de função de diálogo homem-máquina por meio de teclas e janelas de exibição digital. Possui escalas automática e manual, com faixa de medição de 0 a 5 A. A precisão da medição é de 0,5 nível.
2) Termo-umidademetro
Faixa de medição de temperatura: -40 a 120 °C, precisão da medição de 0,5 nível.
3) Medidor multifuncional CA
Projetado com DSP dedicado de 24 bits, conversor AD de alta precisão de 16 bits e unidade MPU de alta velocidade, realiza o modo de controle de função de diálogo homem-máquina por meio de controle de teclas e janela de exibição digital.
4) Fonte de alimentação de corrente constante regulada 0-30V/2A
4. Controlador fotovoltaico
Saída de controle de luz + múltiplos tipos de saída de temporização, tensão nominal: 12V, corrente nominal: 10A, saída normalmente aberta para carga; proteção contra sobrecarga e descarga excessiva da bateria, sobretensão na carga, sobrecarga, curto-circuito, proteção contra inversão de polaridade noturna, proteção contra curto-circuito na saída, compensação de temperatura.
5. Bateria de chumbo-ácido regulada por válvula:
1) Baixa taxa de autodescarga;
2) Longa vida útil;
3) Forte capacidade de descarga profunda;
4) Alta eficiência de carregamento;
5) Ampla faixa de temperatura de operação;
6) Temperatura de operação: -18～60℃;
7) Capacidade 12AH
6. Controlador inversor
1) Inversor off-grid 300W
A. Saída de onda senoidal pura (taxa de distorção ≤4%);
B. Com proteção contra sobretensão/subtensão/curto-circuito/sobrecarga/sobretemperatura;
2) Inversor conectado à rede de 300 W
O inversor conectado à rede possui uma estrutura de conversão de energia de dois estágios CC-CC e CC-CA. O circuito de conversão CC-CC ajusta o ponto de operação do conjunto fotovoltaico para rastrear o ponto de máxima potência; o circuito inversor CC-CA garante que a corrente de saída esteja em fase com a tensão da rede e, ao mesmo tempo, obtenha fator de potência unitário.
7. Placa de malha
Dimensões da placa de malha: comprimento 1200 mm * largura 600 mm.
8. Tela sensível ao toque
Fornecer uma tela sensível ao toque de 10 polegadas, na qual o funcionamento do dispositivo de rastreamento solar de dois eixos possa ser controlado e os dados do instrumento possam ser monitorados.
V. Projetos de treinamento
1. Série de experimentos sobre as características do painel solar
1) Experimento de teste da curva I-V do painel solar
2) Experimento de teste de corrente de curto-circuito
3) Experimento de teste de tensão de circuito aberto
4) Experimento de teste de características de carga
5) Experimento de teste de potência máxima de saída
6) Relação funcional entre a tensão de circuito aberto e a intensidade luminosa relativa
7) Experimento de teste de conversão de energia luminosa em células solares
8) Experimento de conexão em série e paralelo de células solares
9) Experimento de saída do módulo solar
10) Experimento de teste da eficiência de conversão fotovoltaica da luz sob diferentes condições climáticas e intensidades de luz solar
11) Experimento de teste de conversão de energia fotovoltaica sob a variação da órbita solar em diferentes estações do ano
12) Teste de conversão de energia fotovoltaica sob a variação da temperatura ambiente em diferentes estações do ano
2. Série de experimentos de rastreamento solar automático
1) Experimento sobre o princípio do sistema de rastreamento solar
2) Experimento sobre o impacto do ambiente na conversão fotovoltaica
3) Experimento de rastreamento solar controlado por luz
3. Série de experimentos de controlador de bateria solar
1) Experimento de controle de carga de bateria solar
2) Experimento de proteção contra sobrecarga e descarga do controlador
3) Experimento de teste de tensão e corrente da bateria
4) Experimento de controle de entrada e saída de corrente da bateria
5) Experimento de saída de controle de tempo controlado por luz
6) Teste de forma de onda da carga da bateria entrando no estágio de modulação PWM
7) Experimento de teste de carga normal, sobrecarga, curto-circuito e operação
8) Experimento de teste de operação nos modos de controle doméstico e de iluminação
4. Série de experimentos de aplicação solar
1) Experimento de ventilador CA e CC solar
2) Aplicação e princípio de iluminação pública solar
3) Treinamento de fiação de iluminação pública solar
4) Exemplos de aplicações de iluminação pública solar
5) Aplicação e princípio de luzes de advertência solares
6) Treinamento de fiação de luzes de advertência solares
7) Experimento de carga de impedância variável solar
5. Série de experimentos com inversores fotovoltaicos solares
1) Princípio de funcionamento do inversor
2) Treinamento de fiação do inversor
3) Experimento com inversor isolado da rede
4) Experimento com inversor conectado à rede
6.Treinamento em programação de CLP
1) Experimento de programação manual de CLP para dispositivo de rastreamento de dois eixos
2) Experimento de programação automática de CLP para dispositivo de rastreamento de dois eixos
7. Programação de software de configuração
8).Programação de software de monitoramento e controle de potência