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企業(yè)信息
TW-SPV03型 光伏發(fā)電實(shí)訓(xùn)系統(tǒng)
一、設(shè)備組成
TW-SPV03型光伏發(fā)電實(shí)訓(xùn)系統(tǒng)主要由光伏供電裝置、光伏供電系統(tǒng)、逆變與負(fù)載系統(tǒng)、監(jiān)控系統(tǒng)四個(gè)部分組成，如圖1所示。
1、設(shè)備尺寸：光伏供電裝置1610×1010×1550mm
實(shí)訓(xùn)柜1000×1000×2000mm
2、場(chǎng)地面積：12平方米
二、各單元介紹
1、 光伏供電裝置
（1）、光伏供電裝置的組成
光伏供電裝置主要由光伏電池組件、投射燈、光線傳感器、光線傳感器控制盒、水平方向和俯仰方向運(yùn)動(dòng)機(jī)構(gòu)、擺桿、擺桿減速箱、擺桿支架、單相交流電動(dòng)機(jī)、電容器、直流電動(dòng)機(jī)、接近開(kāi)關(guān)、微動(dòng)開(kāi)關(guān)、底座支架等設(shè)備與器件組成，如下圖所示。
4塊光伏電池組件并聯(lián)組成光伏電池方陣，光線傳感器安裝在光伏電池方陣中央。2盞300W的投射燈安裝在擺桿支架上，擺桿底端與減速箱輸出端連接，減速箱輸入端連接單相交流電動(dòng)機(jī)。電動(dòng)機(jī)旋轉(zhuǎn)時(shí)，通過(guò)減速箱驅(qū)動(dòng)擺桿作圓周擺動(dòng)。擺桿底端與底座支架連接部分安裝了接近開(kāi)關(guān)和微動(dòng)開(kāi)關(guān)，用于擺桿位置的限位和保護(hù)。水平和俯仰方向運(yùn)動(dòng)機(jī)構(gòu)由水平運(yùn)動(dòng)減速箱、俯仰運(yùn)動(dòng)減速箱、直流電動(dòng)機(jī)、接近開(kāi)關(guān)和微動(dòng)開(kāi)關(guān)組成。直流電動(dòng)機(jī)旋轉(zhuǎn)時(shí)，水平運(yùn)動(dòng)減速箱驅(qū)動(dòng)光伏電池方陣作向東方向或向西方向的水平移動(dòng)、俯仰運(yùn)動(dòng)減速箱驅(qū)動(dòng)光伏電池方陣作向北方向或向南方向的俯仰移動(dòng)，接近開(kāi)關(guān)和微動(dòng)開(kāi)關(guān)用于光伏電池方陣位置的限位和保護(hù)。
2、光伏供電系統(tǒng)
(1)、光伏供電系統(tǒng)的組成
光伏供電系統(tǒng)主要由光伏電源控制單元、光伏輸出顯示單元、觸摸屏、光伏供電控制單元、ARM控制單元、接口單元、西門(mén)子S7-200PLC、繼電器組、接線排、蓄電池組、可調(diào)電阻、斷路器、12V開(kāi)關(guān)電源、網(wǎng)孔架等組成。
（2）、控制方式
光伏電源控制單元主要由斷路器、+24V開(kāi)關(guān)電源、AC220V電源插座、指示燈、接線端子DT1和DT2等組成。
光伏輸出顯示單元主要由直流電流表、直流電壓表、接線端子DT3和DT4等組成。
光伏供電控制單元主要由選擇開(kāi)關(guān)、急停按鈕、帶燈按鈕、接線端子DT5、DT6和DT7等組成。
（3）、ARM控制單元和接口單元
蓄電池的充電過(guò)程及充電保護(hù)由ARM控制單元、接口單元及程序完成，蓄電池的放電保護(hù)由ARM控制單元、接口單元及繼電器完成，當(dāng)蓄電池放電電壓低于規(guī)定值，ARM控制單元輸出信號(hào)驅(qū)動(dòng)繼電器工作，繼電器常閉觸點(diǎn)斷開(kāi)，切斷蓄電池的放電回路。
（4）、蓄電池組
蓄電池組選用4節(jié)閥控密封式鉛酸蓄電池
3、逆變與負(fù)載系統(tǒng)
（1）、逆變與負(fù)載系統(tǒng)的組成
逆變與負(fù)載系統(tǒng)主要由逆變電源控制單元、逆變輸出顯示單元、逆變器、逆變器參數(shù)檢測(cè)模塊、變頻器、三相交流電機(jī)、發(fā)光管舞臺(tái)燈光模塊、警示燈、接線排、斷路器、網(wǎng)孔架等組成。
①逆變電源控制單元
逆變電源控制單元主要由斷路器、+24V開(kāi)關(guān)電源、AC220V電源插座、指示燈、接線端子DT14和DT15等組成。
②逆變輸出顯示單元
逆變輸出顯示單元主要由交流電流表、交流電壓表、接線端子DT16和DT17等組成。
（2）、逆變器
逆變器是將低壓直流電源變換成高壓交流電源的裝置，逆變器的種類很多, 各自的具體工作原理、工作過(guò)程不盡相同。本實(shí)訓(xùn)裝置使用的逆變器由DC-DC升壓PWM控制芯片單元、驅(qū)動(dòng)+升壓功率MOS管單元、升壓變壓器、SPWM芯片單元、高壓驅(qū)動(dòng)芯片單元、全橋逆變功率MOS管單元、LC濾波器組成。
功能要求
金屬探傷儀要求能實(shí)現(xiàn)對(duì)被測(cè)工件缺陷的自動(dòng)檢測(cè)。
金屬探傷儀由位移傳感器、電渦流傳感器、信號(hào)調(diào)理電路、A/D轉(zhuǎn)換電路、微處理器（STM32）、液晶顯示與鍵盤(pán)電路、直流減速電機(jī)驅(qū)動(dòng)電路等幾部分組成。
金屬探傷儀的前面板需安裝微處理器核心板（STM32或51單片機(jī)、液晶顯示模塊、鍵盤(pán)電路）和電源開(kāi)關(guān)。金屬探傷儀由DCP-24金屬探傷儀和二維運(yùn)動(dòng)機(jī)構(gòu)兩部分組成，其中二維運(yùn)動(dòng)機(jī)構(gòu)如圖五所示。二維運(yùn)動(dòng)機(jī)構(gòu)與金屬探傷儀之間按系統(tǒng)接線圖接線。
功能要求
開(kāi)機(jī)后在液晶顯示屏上顯示“電子產(chǎn)品設(shè) 計(jì)及制作”，可用“p、q、t、u”四個(gè)按鍵控制探測(cè)線圈的“Y上移、Y下移、X左移、X右移”，按下回車鍵后進(jìn)入測(cè)試界面。
測(cè)試界面
測(cè)試界面分別有檢測(cè)坐標(biāo)、探頭坐標(biāo)、探頭狀態(tài)及缺陷數(shù)量顯示。檢測(cè)坐標(biāo)為定點(diǎn)檢測(cè)時(shí)可設(shè)定的坐標(biāo)值，坐標(biāo)值位于被測(cè)工件下方的有機(jī)玻璃板上，前3位為X軸的坐標(biāo)值，后3位為Y軸的坐標(biāo)值，單位為mm，坐標(biāo)輸入方式由用戶自定；探頭坐標(biāo)實(shí)時(shí)顯示探測(cè)線圈的坐標(biāo)值，坐標(biāo)值定義與檢測(cè)坐標(biāo)定義一致；探頭狀態(tài)實(shí)時(shí)顯示探測(cè)線圈位置有/無(wú)檢測(cè)到缺陷，有缺陷顯示，無(wú)缺陷顯示□；缺陷數(shù)量顯示累計(jì)檢測(cè)到的缺陷個(gè)數(shù)。
定點(diǎn)檢測(cè)：用按鍵輸入好檢測(cè)坐標(biāo)后，按下F1功能鍵，探測(cè)線圈移動(dòng)到指 定的坐標(biāo)點(diǎn)檢測(cè)有/無(wú)缺陷，探頭狀態(tài)要求實(shí)時(shí)顯示，檢測(cè)到有缺陷時(shí)，缺陷數(shù)量自動(dòng)加1，無(wú)缺陷時(shí)不需輸出指示。按下F3功能鍵，缺陷數(shù)量清零。
自動(dòng)檢測(cè)：按F2功能鍵，探測(cè)線圈自動(dòng)回到坐標(biāo)零點(diǎn)(000x000)，然后逐行或逐列掃描對(duì)被測(cè)工件進(jìn)行自動(dòng)檢測(cè)，要求探頭坐標(biāo)和探頭狀態(tài)實(shí)時(shí)顯示。當(dāng)檢測(cè)到缺陷時(shí)，檢測(cè)暫停，缺陷數(shù)量加1，按下回車鍵后檢測(cè)繼續(xù)，直至掃描完畢。在檢測(cè)過(guò)程中按下F3功能鍵，退出自動(dòng)檢測(cè)狀態(tài)，缺陷數(shù)量清零。
2）光伏發(fā)電跟蹤器的設(shè) 計(jì)與制作實(shí)訓(xùn)套件
要求該光伏發(fā)電跟蹤器由光敏檢測(cè)電路、串口A/D轉(zhuǎn)換電路、主機(jī)電路、液晶顯示與鍵盤(pán)電路、全橋PWM驅(qū)動(dòng)電路以及模擬太陽(yáng)能板等幾部分組成，通過(guò)光敏檢測(cè)電路的感應(yīng)可實(shí)現(xiàn)對(duì)光源的自動(dòng)跟蹤。串口A/D轉(zhuǎn)換電路：此模塊主要由模擬信號(hào)輸入電路、外圍電路、數(shù)字信號(hào)輸出電路組成，其中輸入部分有放大和偏置功能，功能腳及數(shù)字輸出由PMOD口引出，可通過(guò)跳線帽調(diào)節(jié)輸入的單雙極性。
功能要求
光伏發(fā)電跟蹤器要求實(shí)現(xiàn)對(duì)自動(dòng)跟蹤光伏發(fā)電裝置的控制。
光伏發(fā)電跟蹤器由光敏檢測(cè)電路、ADS1118串口A/D轉(zhuǎn)換電路、STM32控制電路、液晶顯示與鍵盤(pán)電路、DRV8412全橋PWM驅(qū)動(dòng)電路以及模擬太陽(yáng)能板等幾部分組成，通過(guò)光敏檢測(cè)電路的感應(yīng)可實(shí)現(xiàn)對(duì)光源的自動(dòng)跟蹤。
通過(guò)光伏發(fā)電跟蹤器前面板的按鍵（面板中標(biāo)號(hào)為S1~S6的按鍵對(duì)應(yīng)于DCP-204-A模塊中的相應(yīng)按鍵）設(shè)置相關(guān)參數(shù)，可以實(shí)現(xiàn)光伏電池瞬時(shí)功率測(cè)量，發(fā)電量測(cè)量，太陽(yáng)光模擬跟蹤功能。
按下模式選擇按鍵，可以切換發(fā)電模式和跟蹤模式。開(kāi)機(jī)時(shí)，默認(rèn)狀態(tài)為發(fā)電模式，按下模式選擇按鍵，進(jìn)入跟蹤模式；再次按下該按鍵，進(jìn)入發(fā)電模式。
3）電感式位移傳感儀的設(shè) 計(jì)與制作實(shí)訓(xùn)套件
電感式位移傳感儀產(chǎn)生激勵(lì)電壓供給傳感器，接收兩個(gè)次級(jí)線圈的電壓信號(hào)并進(jìn)行處理后在液晶屏上顯示。整個(gè)系統(tǒng)由STM32F103核心板、液晶顯示和鍵盤(pán)電路板、串口A/D轉(zhuǎn)換電路板、多功能萬(wàn)用板和電源等組成。
功能實(shí)現(xiàn)
通過(guò)電感式位移傳感儀前面板的按鍵設(shè)置相關(guān)參數(shù)，可以實(shí)現(xiàn)電感式位移傳感儀的位移測(cè)量、零點(diǎn)遷移和增益調(diào)整。
開(kāi)機(jī)顯示“電感式位移傳感儀”5秒后進(jìn)入測(cè)量模式界面，電感式位移傳感器可以測(cè)量?jī)蓚€(gè)位移值（A和B）和這兩個(gè)位移值的差值（A-B）。進(jìn)入界面后實(shí)際值在測(cè)量值A(chǔ)位置顯示，并后面的“*”符以1Hz閃爍；按確定鍵后測(cè)量值A(chǔ)保持，測(cè)量值B顯示實(shí)際值，其后面的“*” 符以1Hz閃爍；A-B顯示測(cè)量值A(chǔ)和測(cè)量值B的差值，最前位顯示差值的符號(hào)。再按確定鍵回復(fù)到測(cè)量值A(chǔ)顯示實(shí)際值狀態(tài)。
按下模式選擇按鍵，可以切換測(cè)量模式和校準(zhǔn)模式，進(jìn)入校準(zhǔn)模式時(shí)為零點(diǎn)值A校準(zhǔn)狀態(tài)。
零點(diǎn)值A校準(zhǔn)：將螺旋測(cè)微頭調(diào)節(jié)到零位置后，按增加鍵（↑）或減小鍵（↓）可以將此值調(diào)整為00.0mm，其后面的“*”符以1Hz閃爍。按確定鍵后切換到校準(zhǔn)值B校準(zhǔn)狀態(tài)。
校準(zhǔn)值B校準(zhǔn)：將螺旋測(cè)微頭調(diào)節(jié)到某一個(gè)較大的位移值（如20mm），按增加鍵（↑）或減小鍵（↓）將此值調(diào)整為測(cè)微頭的實(shí)際距離值，以調(diào)整此電感式位移傳感儀的增益值。調(diào)整完畢后按確定鍵可以切換到零點(diǎn)值A(chǔ)校準(zhǔn)狀態(tài)。按模式鍵后可以回復(fù)到測(cè)量模式界面。
9.5.7 基于FPGA的傳感器設(shè) 計(jì)實(shí)驗(yàn)?zāi)K要求
9.5.7.1 由主芯片EP2C5Q208C8N，有適合實(shí)驗(yàn)開(kāi)發(fā)所需的板載外設(shè)：LCD顯示屏、動(dòng)態(tài)數(shù)碼管顯示電路、開(kāi)關(guān)輸入電路、按鍵輸入電路、發(fā)光二極管顯示電路、50MHz晶振電路、A/D轉(zhuǎn)換電路、D/A轉(zhuǎn)換電路、USB接口電路、RS232接口電路、程序下載接口、電源輸入及轉(zhuǎn)換電路和擴(kuò)展接口電路等組成。實(shí)驗(yàn)?zāi)K采用透明化構(gòu)造，方便學(xué)生了解的內(nèi)部構(gòu)造，有助于增加學(xué)生感性認(rèn)識(shí)。
9.5.7.2 要求可完成以下實(shí)驗(yàn)內(nèi)容：
1）MDCL-FPGA 開(kāi)發(fā)板認(rèn)識(shí)實(shí)驗(yàn)-流水燈實(shí)驗(yàn)
2）MDCL-FPGA 開(kāi)發(fā)板數(shù)字邏輯設(shè) 計(jì)實(shí)驗(yàn) - 1位全加器實(shí)驗(yàn)
3）MDCL-FPGA 開(kāi)發(fā)板數(shù)字邏輯設(shè) 計(jì)實(shí)驗(yàn) - 4位全加器實(shí)驗(yàn)
4）1Hz信號(hào)發(fā)生實(shí)驗(yàn)
5）十進(jìn)制計(jì)數(shù)器實(shí)驗(yàn)一
6）七段數(shù)碼管顯示實(shí)驗(yàn)
7）十進(jìn)制計(jì)數(shù)器實(shí)驗(yàn)二
8）數(shù)碼管動(dòng)態(tài)顯示實(shí)驗(yàn)
9）十進(jìn)制計(jì)數(shù)器實(shí)驗(yàn)三
10）數(shù)字鐘實(shí)驗(yàn)一（綜合實(shí)驗(yàn)1）
11）數(shù)字鐘實(shí)驗(yàn)二（綜合實(shí)驗(yàn)2）
12）A/D轉(zhuǎn)換實(shí)驗(yàn)
13）D/A轉(zhuǎn)換實(shí)驗(yàn)
該實(shí)驗(yàn)?zāi)K除完成以上基本實(shí)驗(yàn)外，用戶還可基于主芯片及外圍器件電路用于畢業(yè)設(shè) 計(jì)和學(xué)生二次開(kāi)發(fā)。
