一种光伏发电演示与实验系统的制作方法
【技术领域】
[0001]本发明属于教学实验演示系统，尤其涉及一种光伏发电演示与实验系统。
【背景技术】
[0002]为了充分显示光伏技术及其应用的特点，同时也为了增强学生对光伏发电的感性认识，直观演示光伏发电的效果，各高校均会通过光伏发电演示系统进行实际观察、模拟实验操作。
[0003]目前，国内只有几所高校建有光伏发电演示系统，但规模偏大，而且仅为离网或并网一种光伏发电系统构成，演示和实验效果并不理想。
【发明内容】
[0004]本发明的目的在于提供一种光伏发电演示与实验系统，旨在解决现有光伏发电演示系统规模偏大、系统功能单一、演示效果不理想等问题。
[0005]本发明是这样实现的，一种光伏发电演示与实验系统，包括并网发电演示子系统以及监控显示子系统；
[0006]所述监控显示子系统包括用于显示光伏模块的电压电流工作状态、监视光伏模块发电量、控制微逆变器工作的监控计算机，以及近程显示设备；
[0007]所述并网发电演示子系统包括:用于提供光伏能源的光伏模块，用于采集光伏模块的电压电流、交流电的电压频率数值、将直流电转换为交流电的微逆变器组，用于获取微逆变器组采集的光伏模块的电压、光伏模块电流、交流电压、交流电频率的数据并传送给监控计算机的数据采集控制器，用于对发电电能进行计量的电表配电模块，路由器，负载日光灯；
[0008]其中，所述光伏模块的输出端与微逆变器组连接，所述微逆变器组的输出端与电表配电模块输入端连接，所述电表配电模块的输出端接入公共电网，在所述电表配电模块至公共电网的电路方向，所述电表配电模块输出端分出两路并分别与负载日光灯、数据采集控制器输入端连接，所述数据采集控制器与路由器一输入端连接，所述路由器又一输入端与互联网连接，且所述路由器的输出端分出两路分别与监控计算机和近程显示设备连接。
[0009]优选地，所述电表配电模块包括电表、第一断路器、第二断路器以及第三断路器；其中，所述微逆变器组的输出端、第一断路器、电表输入端依次连接，所述电表输出端与第二断路器输入端连接，所述第二断路器输出端接入公共电网，在所述第二断路器至公共电网的电路方向，所述第二断路器输出端分出两路并分别与负载日光灯、数据采集控制器输入端连接；所述负载日光灯的接入线路上设有第三断路器。
[0010]优选地，所述光伏模块包括第一单晶硅光伏发电组件、多晶硅光伏发电组件以及非晶硅薄膜光伏发电组件；所述微逆变器组包括第一微逆变器、第二微逆变器以及第三微逆变器；
[0011]所述第一单晶硅光伏发电组件、多晶硅光伏发电组件以及非晶硅薄膜光伏发电组件的输出端分别与第一微逆变器、第二微逆变器以及第三微逆变器输入端连接，第一微逆变器、第二微逆变器以及第三微逆变器依次串联后与所述第一断路器输入端连接。
[0012]优选地，所述监控显示子系统还包括用于显示光伏模块的电压、电流、发电量参数的远程显示设备，所述远程显示设备接入互联网。
[0013]优选地，所述光伏发电演示与实验系统还包括离网发电演示子系统；
[0014]所述离网发电演示子系统包括蓄电池组，交流电子负载，用于给所述蓄电池组、交流电子负载供电的第二单晶硅光伏组件，用于控制蓄电池组充电的控制器，用于测试光伏组件输出的电性能的直流电子负载，第四断路器，用于与公共电网离网、将第二单晶硅光伏组件供电导入负载的离网逆变器；其中，
[0015]所述监控计算机、直流电子负载、控制器、第四断路器、第二单晶硅光伏组件依次连接；
[0016]所述蓄电池组分两路分别与所述控制器、离网逆变器输入端连接，所述离网逆变器输出端与交流电子负载输入端连接。
[0017]本发明克服现有技术的不足，提供一种光伏发电演示与实验系统，包括离网发电演示子系统、并网发电演示子系统、监控与显示子系统三部分；并网发电演示子系统实现三类光伏组件的光伏转换、交流发电与并网功能；离网电演示子系统实现光伏组件的光伏转换、电能存储与负载供电功能；监控与显示子系统实现离网和并网子系统中网络和负载的控制以及状态监测显示功能。
[0018]通过本系统的运行，教师在教室可以直接登录发电监测系统观察发电数据，直接通过实时数据与理论相对照、改善了教学效果；教学楼大厅显示屏实时显示发电系统运行状态，激发了非光伏专业学生的学习兴趣，了解了光伏系统的构成和增强了光伏节能环保的意识；远程登录使长期观测实验的同学和维护教师起到了非常便捷的作用。实验室的监控系统能改变多种状态，学生可以开展光伏组件性能与发电特性等方面的探索性研宄。通过近两年的运行，本实验系统运行良好，起到了辅助教学的目的。
[0019]相比于现有技术的缺点和不足，本发明具有以下有益效果:
[0020](I)本发明系统具有投入少、规模小、可独立检测每个组件的参数、性价比高的特点，易于操作、性能稳定，安全可靠，满足认识性、启发性、综合性等实验教学环节及学生动手能力的训练的要求，通过本实验教学系统的演示和操作，可从启发实验者兴趣，有利于推进素质教育，培养创新精神和实践能力，更易满足本校相关专业学生的实验和功能演示的需要。
[0021](2)本发明主要设备均使用单独结构体，便于教学课程对各分模块功能介绍和测试，也便于施工建设和维修维护；光伏组件接入、并网逆变器、负载灯与电网的连接通过了空气开关，保证了设备和人员安全。
[0022](3)本发明状态与数据具有多种显示方式，微逆变器、光伏控制器和电表均有指示灯，在光伏组件现场、实验室、远程可通过指示灯、监控器、接入互联网的计算机等多种方式观察设备运行情况和数据变动情况，运行情况直观，方便施工、实验和维护人员能及时了解设备运行情况。
【附图说明】
[0023]图1是本发明光伏发电演示与实验系统的结构示意图；
[0024]图2是本发明光伏发电演示与实验系统中并网发电演示子系统的结构示意图。
【具体实施方式】
[0025]为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本发明进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。
[0026]如图1?2所示，其中，图1是本发明光伏发电演示与实验系统的结构示意图；图2是本发明光伏发电演示与实验系统中并网发电演示子系统的结构示意图。
[0027]一种光伏发电演示与实验系统，包括并网发电演示子系统I以及监控显示子系统2 ；
[0028]所述监控显示子系统2包括用于显示光伏模块的电压电流工作状态、监视光伏模块发电量、控制微逆变器工作的监控计算机2-1，以及近程显示设备2-2 ;
[0029]所述并网发电演示子系统I包括:用于提供光伏能源的光伏模块1-1，用于采集光伏模块1-1的电压电流、交流电的电压频率数值、将直流电转换为交流电的微逆变器组1-2，用于获取微逆变器组1-2采集的光伏模块1-1的电压、光伏模块电流、交流电压、交流电频率的数据并传送给监控计算机2-1的数据采集控制器1-3，用于对发电电能进行计量的电表配电模块1-4，路由器1-5，负载日光灯1-6 ；
[0030]其中，所述光伏模块1-1的输出端与微逆变器组1-2连接，所述微逆变器组1-2的输出端与电表配电模块1-4输入端连接，所述电表配电模块1-4的输出端接入公共电网，在所述电表配电模块1-4至公共电网的电路方向，所述电表配电模块1-4输出端分出两路并分别与负载日光灯1-6、数据采集控制器1-3输入端连接，所述数据采集控制器1-3与路由器1-5 —输入端连接，所述路由器1-5又一输入端与互联网连接，且所述路由器1-5的输出端分出两路分别与监控计算机2-1和近程显示设备2-2连接。
[0031]在本发明实施例中，更具体的，所述电表配电模块1-4包括电表1-41、第一断路器1-42、第二断路器1-43以及第三断路器1-44 ;其中，所述微逆变器组1_2的输出端、第一断路器1-42、电表1-41输入端依次连接，所述电表1-41输出端与第二断路器1-43输入端连接，所述第二断路器1-43输出端接入公共电网，在所述第二断路器1-43至公共电网的电路方向，所述第二断路器1-43输出端分出两路并分别与负载日光灯1-6、数据采集控制器1-3输入端连接；所述负载日光灯1-6的接入线路上设有第三断路器1-44。
[0032]在本发明实施例的实际应用过程中，监控计算机2-1对并网发电演示子系统I的监控过程具体为:与光伏模块1-1连接的逆变器组1-2在闭合第一断路器1-42与第二断路器1-43后开始并网发电，与监控计算机2-1连接数据采集控制器1-3与逆变器组1-2通信获取由逆变器组1-2采集的光伏模块1-1电压、光伏模块1-1电流、交流电电压、交流电频率等数据，通过近程显示设备2-2显示当前采集的数据并存储，也可以显示之前存储的历史数据；控制逆变器组1-2是否工