太阳能发电模拟系统.ppt

1 太陽能發電模擬系統 一 關於太陽能發電二 太陽能發電模擬系統簡介 1 系統規格 2 系統特點 3 系統架構圖系統實體圖及面板功能說明 1 太陽能發電模擬平台 2 主機控制箱 前面板 3 主機控制箱 後面板 4 負載箱面板 5 電池放電器 6 電池充電調節器 三 FeedbackModule模組介紹 1 電流回授模組 CurrentFeedbackModule 2 電壓回授模組 VoltageFeedbackModule 四 量測範例程式說明五 實驗結果 關於太陽能發電 太陽能的優點 是可以在地球的所有地方得到 太陽能製造出有用的電力需要相當大規模的設備 最廣為人們採用的設計是太陽能場 太陽能能場的主要缺點是在熱從集電器轉移至中央熱交換機的過程中流失 一個解決方法是一個含有數千個分離的鏡子的循環區域 將太陽的熱能集中到一個中央收集點 太陽能集光板 太陽能發電模擬系統簡介 系統的架構主要分成三大部分 首先 利用氙燈照射太陽能集光板產生光能發電 並經由改變氙燈的量度與集光板間的測距 其次 是利用氙燈照射太陽能集光板 在太陽能集光板放置各類型太陽能感測器 來量測其照度 輻射量等的大小 另外 則是整個太陽能發電系統的結合測試 系統規格大致分類成 太陽能發電系統 例如 太陽能集光板 模擬太陽光能製造機等 太陽能主控制箱 例如 電源供應器 電壓 流感測器模組等 負載箱 例如 功率電阻 無熔絲保護開關 散熱風扇 其他 例如 電腦主機 蓄電池 AD DA卡等等 系統特點 本系統可分為實測部分與模擬部分 可用實測來應證模擬 用模擬來輔助實測 範例程式以學術和工業界最常用的兩大軟體系統MATLAB SIMULINK及LABVIEW 以圖控式的軟體介面 方便使用者學習 具有即時控制 Real time 的能力使用靈活度大 擴充性佳 系統架構圖 太陽能模擬平台系統 主機控制箱 前面板介紹 1 小洛克翹板開關 為太陽能製造機 氙燈 及內部控制電路板的電源總開關 氙燈電源開關 為氙燈控制電源的總開關 太陽能集光板發電電壓 流表 用數位式顯示太陽能集光板的直流發電電壓 流 氙燈控制模式選擇開關 切至 PC 時 則使用SIMULINK軟體配合AD DA卡來控制氙燈亮度 若切至 JOG 時 則用主控制箱面板上的可調電阻的調整 控制輸出電流來控制氙燈亮度 2 風力發電機輸入接點 為控制電源總開關 氙燈手動控制模式下的電流調整電阻 切至 JOG 時 則可利用可調電阻的調整 來控制其輸出電流控制氙燈亮度 氙燈輸出電壓指示表 將經過 氙燈控制器 處理過的輸出電壓 用此表頭指示 太陽能集光板發電電壓輸入接點 為太陽能集光板輸出的直流發電電壓 3 直流電壓輸出點 需配合負載箱 BUCK功率電阻輸出點 此為BUCK功率電阻輸出的接點 電池輸入接點 將產生的直流電源 送給蓄電池作充電用 二相步進馬達控制啟動開關 為控制方向軸及仰角軸的運動 方向軸及仰角軸的極限指示燈 此為方向軸及仰角軸的極限指示燈 主機控制箱 後面板介紹 1 控制命令 訊號回授連接頭 內含4組D A的命令訊號 與4組A D的回授訊號 編碼器連接頭 第一 二片AD DA卡的編碼器訊號連接頭目前未裝編碼器暫未使用 控制命令 訊號回授連接頭 內含2組D A的命令訊號 與4組A D的回授訊號 TTL數位輸入輸出連接頭 第一片AD DA卡 作為TTL數位輸入輸出訊號的控制與回授用 2 太陽能感測器輸入輸出訊號接頭 本系統無裝置任何太陽能感測器 目前暫未使用 第一軸 方向軸 步進馬達及極限訊號接頭 控制步進馬達的輸出訊號與旋轉極限偵測 第二軸 仰角軸 步進馬達及極限訊號接頭 控制步進馬達的輸出訊號與旋轉極限偵測 氙燈輸出電壓之大型博士端子 將經過 氙燈控制器 處理過的輸出電壓及電流 經由此端子輸出至氙燈 以控制其亮度 3 氙燈散熱風扇輸出接頭 此接頭可以連接至氙燈的散熱風扇 以供氙燈散熱 氙燈裝置保險絲座 內裝保險絲 作為氙燈裝置的保險裝置 主控制箱散熱風扇 此為本控制箱的元件散熱用風扇 系統電源輸入 此電源插頭請接至3相220V 負載箱面板介紹 無熔絲開關 為負載箱的散熱風扇之電源開關 負載電阻 由10根5 100W及1根4 80W功率型負載電阻所組成 可藉由串並聯來改變負載的大小載越大 電池放電器介紹 電源開關 為風扇及直流電壓表之電源開關快速放電接點 將充滿電的蓄電池進行放電時接至此接點 直流電壓量測接點 為直流電壓表之測量輸入端 直流電壓表 數位式直流電壓表 顯示範圍為0 50V 需與下方之直流電壓量測接點搭配使用 可將待測之蓄電池電壓顯示於電壓表上 電池充電調節器介紹 太陽能集光板發電電壓輸入端子 此為太陽能集光板輸出的直流發電電壓 電池充電電壓輸出端子 此為輸出至電池用的的直流充電電壓 耗能負載電壓輸出端子 此為耗能負載電壓的輸出端子 狀態指示燈 用來顯示目前充電調節器的使用狀態 電流回授模組 電流感測器是使用霍爾元件 工作頻寬為100KHz 輸出電流比為4A 1V 模組中提供三組獨立之電流感測電路 回授值可經由AD DA卡傳回MATLAB SIMULINK的軟體介面做後續的處理 電壓回授模組 電壓感測器是使用隔離放大器電路 其輸出電壓比為100V 1V 模組中提供三組獨立之電壓感測電路 回授值可經由AD DA卡傳回MATLAB SIMULINK的軟體介面做後續的處理 量測範例程式說明 為太陽能集光板的發電電壓 發電電流及發電功率的參數回授觀測程式 可即時觀測各項數值的實際變化量 以及利用電腦作氙燈的開回路電壓的亮度調整控制 BUCK輸出電壓的控制 及模擬平台的方向和仰角的控制 為方便觀察及量測而運用下一張的接線圖 太陽能發電系統 22 系統的架構主要分成三大部分 一 利用氙燈照射太陽能集光板產生光能發電 並經由改變氙燈的量度 與集光板間的測距等 來量測不同類型 多晶式 單晶式 非晶式 的太陽能集光板 在不同情況下之發電特性 二 在太陽能集光板放置各類型太陽能感測器 來量測其照度 輻射量 等值的大小並與整個太陽能發電系統的結合測試 三 軟體介面的部分則使用MATLAB 將訊號 發電電壓 發電電流 BUCK電壓 BUCK電流 及各類太陽能感測器 的回授與命令 氙燈亮度 BUCK控制電壓 及步進馬達的控制命令 的下達都是經由本公司的AD DA卡來完成 本系統的驅控及量測範例程式 皆以簡單明瞭的圖控式介面來展示 而且把主要的電機參數予以回授 所以可以針對這些參數值作特性的分析 模擬波形與數據 模擬波形與數據 模擬波形與數據 模擬波形與數據 模擬波形與數據 模擬波形與數