光伏发电设备安装与调试

光伏发电设备安装与调试
1-1光伏发电设备安装与调试
光伏发电系统是将太阳能转换成电能的发电系统，利用的是光生伏特效应。

太阳能光伏发电系统的主要部件是太阳能电池、蓄电池、控制器、逆变器及负载。

在一个纯粹且独立的太阳能发电系统中，太阳能是一切能量的来源，蓄电池的作用是储能，只作为能量临时储存单元，并不能创造能量。

太阳能控制器是能量分配的单元，光能充足时，把光能转换的电能分配储存到蓄电池，无光照或光照较弱的情况下，再控制蓄电池输出。

蓄电池提供直流电可直接驱动直流负载，而常见的用电器为AC220V，所以需要逆变器进行DC-AC转换，这一过程是有能量损失的。

一般情况下，可以直接将合适的蓄电池组接到逆变器的输入端，而不由太阳能控制器的直流输出端接到逆变器，因为太阳能控制器的过载保护，会给实际使用带来不便。

任务：利用已有的太阳能光伏发电试验平台完成一个完整的太阳能光伏发电系统的设备安装及调试工作。

要求：1.独立完成整个系统设备的安装；
2.对安装完成的系统进行调试；
3.利用实验平台已有的通讯仪表测出直流负载的电压及电流、交流负载的电压及电流。

表1 评分细则项目要求内容
职业与
安全意识（20%）安全意识和安全措施(是否进行带电操作,工具摆放情况)
光伏发电系统设备安装与调试（50%）正确完成光伏电池组件安装
正确完成通讯仪表的安装
正确完成控制器的安装
正确完成蓄电池组的安装
正确完成逆变器的安装
正确完成直流负载的安装
正确完成交流负载的安装
正确测出直流负载电压、电流
正确测出交流负载电压、电流
整个任务的完成速度
光伏发电设备布线（20%）设备安装与调试过程中产生的耗材（配电线的用量，安装工具的使用情况）
设备安装的布线合理性
任务完成的验收及实验平台的复原(10%) 任务完成验收后的实验平台恢复情况
安全事故发生安全事故,退出操
作
附件太阳能光伏发电试验平台简介
本实验系统由：通讯仪表显示单元；充放电控制单元；汇流箱单元；能源储存逆变单元；交流配电箱单元；交直流负载单元，六个独立的单元构成。

可用于太阳能电池板以及电池板组成发电系统的相关实验。

每个单元的仪表、设备、负载的端口都已外接到面板的端子上。

通讯仪表显示单元需要AC220V供电（注：AC220V仅用于仪表显示）。

实验者经过：提出问题，设计实验、实验操作、分析实验数据和现象，从而得出实验结论，做到知行合一。

准备好实验工具箱和实验连接导线，小心取下线槽卡盖，和对应的端子端盖。

对将要进行的实验连线走向做初步的规划，避免使线槽内的实验连接线弯曲。

一般情况下，与交流火线或直流电源正极连接的实验导线用红色导线（或其他暖色调导线），与交流零线或直流电源负极连接的实验导线用黑色导线（或其他冷色调导线）。

每个步骤接线接线完毕后，要轻拉连接导线，检查与端子的连接是否牢固，最后务必盖好端子的端盖！
控制单元的端子为：市电输入Lin Nin；指示灯HL；保险FU；急停开关JT。

指示灯HL并联在市电输入端口：其中一个HL端口接Lin端口，另一个HL端口接Nin端口。

保险和急停开关与各相关仪表负载串联，急停开关控制除指示灯外的所有AC220V的供电：从Lin端口引出一根适当长度的导线，连接其中一个FU端口，从另一FU端口引出一段适当长度的导线接其中一个JT端口。

至此，本实验系统的AC220V控制单元连接完毕。

从另一个JT端口引出一段适当长度的导线到通讯仪表显示单元，与充电电流表的Lin连接，从控制单元的Nin端口引出一根适当长度的导线到通讯仪表显示单元，与充电电流表的Nin端口连接。

如下图：
（图1）
余下的五块仪表的供电与充电电流表并联：用适当长度的导线把每块仪表的Lin端口依次连接，然后，Nin端口也依次连接。

如下图：
（图2）
至此，整个仪表显示单元的六块仪表已经并联供电，并且受控于空气开关，急停开关。

闭合充放电控制单元的空气开关，急停开关，指示灯常亮，仪表四位数显都为0。

实验准备完毕。

太阳能电池板开路电压测量
将单块太阳能电池板，经过实验台后置端子输入到汇流箱，选择开关A 控制。

选择适当长度的导线，将PA+、PA-端口分别与仪表单
元的充电电压表或直流负载电压表（两块表的物理属性相同，通讯顺序不同）的V+、V-相连接，闭合开关A，此时仪表显示示数为对应的太阳能电池板开路电压。

本测量示数为绝对值，不分正负，但是端口必须对应的正与正相连，负与负相连。

单位：V。

如下图所示：
（图3）
（为方便实验，也可以将单块或不多的几块电池板直接接到仪表信号输入端，但禁止将过多的电池板串联后直接接入仪表，以避免高电压对人身和仪表造成损害。

）
太阳能电池板串并联开路电压测量
电池板串联开路电压测量，如下图所示：
（图4）
电池板并联电压测量，如下图所示：
（图5）
太阳能电池板短路电流测量：
单块太阳能电池板或少数几块太阳能并联的短路电流
测量，可以不经过负载，直接接到电流表上，测量方法如下：
（图6）
太阳能电池板串并联短路电流测量
电池板串联电流测量，如下图：
（图7）
电池板并联电流测量，如下图：
（图8）
（本实验系统不建议多块电池板并联直接测电流，以避免造成仪表损坏。

）
光照度对电池板开路电压影响
在电池板表板上方十厘米处覆盖遮挡物，并慢慢远离电池板，仔细观察，可以发现电池板开路电压不断上升，直到一恒定值不变。

光照度对电池板短路电流影响
在电池板表板上方十厘米处覆盖遮挡物，并慢慢远离电池板，仔细观察，可以发现电池板短路电流微弱上升，直到一恒定值不变。

经仔细观察，并比较电压和电流改变的幅度，可发现：光照相对电池板开路电压的影响较小，对电池板短路电流的
影响较大。

由此我们可以得知：一天中，阳光对太阳能电池板开路电压的影响是比较小的，对太阳能电池板的短路电流影响是比较大的，（也可以说阳光对太阳能电池板输出功率影响时比较大的。

）
在熟悉本实验系统的基础上，以上对电池板电参数可用万用表测量。

太阳能发电系统的连接组成
太阳能发电系统由：太阳能电池板、蓄电池、太阳能控制器、逆变器、以及输入输出控制电路组成。

在一个纯粹且独立的太阳能发电系统中，太阳能是一切能量的来源，蓄电池的作用是储能，只作为能量临时储存单元，并不能创造能量。

太阳能控制器是能量分配的单元，光能充足时，把光能转换的电能分配储存到蓄电池，无光照或光照较弱的情况下，再控制蓄电池输出。

蓄电池提供直流电可直接驱动直流负载，而常见的用电器为AC220V，所以需要逆变器进行DC-AC转换，这一过程是有能量损失的。

一般情况下，可以直接将合适的蓄电池组接到逆变器的输入端，而不由太阳能控制器的直流输出端接到逆变器，因为太阳能控制器的过载保护，会给实际使用带来不便。

本图只给出一组电池片发电系统的连接，如果需要太阳能电池不同的电压电流值，只需要改动汇流箱单元电池片的
串并联，和蓄电池的串并联即可，其他无需改动。

（图9）。