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
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。
目录
1.1 KNT-SPV01 光伏发电实训系统简介 (4)
1.2 光源模拟跟踪装置和光源模拟跟踪控制系统 (4)
1.3 能量转换控制存储系统 (6)
1.4 离网逆变负载系统 (7)
1.5 监控系统 (8)
2.1 GE PLC的工作任务 (9)
2.2 能量转换控制存储系统的工作任务 (16)
2.3 离网逆变负载系统的工作任务 (44)
2.4 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
1.1 KNT-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 430×430×28mm
2. 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
1.3 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 12V 18Ah/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。
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
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。
图5 监控系统框图
2.1 GE PLC的工作任务
1. GE PLC
（1）如图6所示，点击Proficy Machine Edition，出现图7所示的Machine Edition对话框。
图6 运行Proficy Machine Edition
图7 Machine Edition对话框
（2）Machine Edition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（GE Intelligent Platforms VersaMax Nano/Micro PLC）。
图8 界面
（3）在File中New一个项目或者直接点击，出现New Project对话框，如图9所示。在New Project对话框中选择编程的PLC类型（GE Intelligent Platforms VersaMax Nano/Micro PLC）。
图9 New Project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Module Catalog 对话框中双击PLC的图标，更改属性。
图10 Main Rack
图11 选择IC200UDR040/140/440
图12 Module Catalog对话框
（5）在如图13所示的CPU Settings对话框中，Power Up Mode选项修改为Run，Logic/Configuration From选项修改为Flash， Registers选项修改为Flash。
图13 CPU Settings对话框
（6）在Port2 Configuration选项修改为RS 485，如图14所示。
（6）将Port2(RS-485)中的Parity修改为None，如图15所示。
图15 Parity
（7）在Logic的MAIN中编写LD程序，可以添加子程序（右击Program Blocks
然后New一个新的LD），如图16所示。
图16 MAIN 2．追日程序流程
追日程序流程如图17所示。
图17 追日程序流程3. 信号定义
信号定义见表1。
表1 信号定义
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。
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。
表2 母线单元接线定义
2．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
4、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
注：断路器从左向右依次编号为1、2、3、4、5。操作时，严格按照通电或断电顺序，保险丝为10A 。
5、蓄电池直流单元（SPV01-DC09）
蓄电池直流单元实物图如图22所示，表5是蓄电池直流单元接线定义。
图22 蓄电池直流单元实物图 表5 蓄电池直流单元接线定义