太阳能发电模拟系统.ppt

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1、太陽能發電模擬系統n n一、關於太陽能發電一、關於太陽能發電一、關於太陽能發電一、關於太陽能發電n n二、太陽能發電模擬系統簡介二、太陽能發電模擬系統簡介二、太陽能發電模擬系統簡介二、太陽能發電模擬系統簡介 (1)1)系統規格系統規格 (2)(2)系統特點系統特點 (3)(3)系統架構圖系統架構圖n n系統實體圖及面板功能說明系統實體圖及面板功能說明系統實體圖及面板功能說明系統實體圖及面板功能說明 (1)(1)太陽能發電模擬平台太陽能發電模擬平台(2)(2)主機控制箱前面板主機控制箱前面板 (3)(3)主機控制箱後面板主機控制箱後面板(4)(4)負載箱面板負載箱面板(5)(5)電池放電器電池放

2、電器 (6)(6)電池充電調節器電池充電調節器 。n n三、三、三、三、Feedback ModuleFeedback Module模組介紹模組介紹模組介紹模組介紹 (1)(1)電流回授模組（電流回授模組（Current Feedback ModuleCurrent Feedback Module）(2)(2)電壓回授模組（電壓回授模組（Voltage Feedback ModuleVoltage Feedback Module）n n四、量測範例程式說明四、量測範例程式說明四、量測範例程式說明四、量測範例程式說明n n五五、實驗結果、實驗結果、實驗結果、實驗結果1 1太陽能集光板太陽能集光板

3、 太陽能發電模擬系統簡介太陽能發電模擬系統簡介n n系統的架構主要分成三大部分:n n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。n n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。n n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系統規格大致分類成n n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)。n n太陽能主控制箱(例如:電源供應器、電壓、流感測器模組等)。n n負載箱(例如:功率電阻、無熔絲保護開關、散熱風扇)。n n其他(例如:電腦主機，蓄電池、AD/DA卡等等)

4、。系統特點系統特點 n n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。n n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。n n具有即時控制（Real-time）的能力 n n使用靈活度大，擴充性佳。n n系統架構圖：系統架構圖：太陽能模擬平台系統太陽能模擬平台系統主機控制箱主機控制箱前面板介紹前面板介紹(1)n n小洛克翹板開關小洛克翹板開關:為太陽能製造機（氙燈）及內部為太陽能製造機（氙燈）及內部控制電路板的電源總開關控制電路板的電源總開關 。n n氙燈電源開關氙燈電源開關:為氙燈控制

5、電源的總開關。為氙燈控制電源的總開關。n n太陽能集光板發電電壓、流表太陽能集光板發電電壓、流表:用數位式顯示太陽用數位式顯示太陽能集光板的直流發電電壓、流。能集光板的直流發電電壓、流。n n氙燈控制模式選擇開關氙燈控制模式選擇開關:切至切至”PC”PC”時，則使用時，則使用SIMULINKSIMULINK軟體配合軟體配合AD/DAAD/DA卡來控制氙燈亮度。卡來控制氙燈亮度。若切至若切至”JOG”JOG”時，則用主控制箱面板上的可調時，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。電阻的調整，控制輸出電流來控制氙燈亮度。(2)n n風力發電機輸入接點:為控制電源總開關。n

6、n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。n n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。n n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)n n直流電壓輸出點:需配合負載箱。n nBUCK功率電阻輸出點:此為BUCK功率電阻輸出的接點。n n電池輸入接點:將產生的直流電源，送給蓄電池作充電用。n n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。n n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。主機控制箱主機控制箱後面板介紹後面板介紹(1)n n控制命令

7、/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。n n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。n n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。n nTTL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)n n太陽能感測器輸入輸出訊號接頭太陽能感測器輸入輸出訊號接頭:本系統無裝置任本系統無裝置任何太陽能感測器，目前暫未使用。何太陽能感測器，目前暫未使用。n n第一軸第一軸(方向軸方向軸)步進馬達及極限訊號接頭步進馬達及極限訊號接頭:控制步控制步進馬達的輸出訊號與旋轉

8、極限偵測。進馬達的輸出訊號與旋轉極限偵測。n n第二軸第二軸(仰角軸仰角軸)步進馬達及極限訊號接頭步進馬達及極限訊號接頭:控制步控制步進馬達的輸出訊號與旋轉極限偵測。進馬達的輸出訊號與旋轉極限偵測。n n氙燈輸出電壓之大型博士端子氙燈輸出電壓之大型博士端子:將經過氙燈控制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。至氙燈，以控制其亮度。(3)n n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。n n氙燈裝置保險絲座:內裝保險絲，作為氙燈裝置的保險裝置。n n主控制箱散熱風扇:此為本控制箱的元件散熱用風

9、扇。n n系統電源輸入:此電源插頭請接至3相220V。負載箱面板介紹負載箱面板介紹n n無熔絲開關:為負載箱的散熱風扇之電源開關。n n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。電池放電器介紹電池放電器介紹n n電源開關:為風扇及直流電壓表之電源開關n n快速放電接點:將充滿電的蓄電池進行放電時接至此接點。n n直流電壓量測接點:為直流電壓表之測量輸入端。n n直流電壓表:數位式直流電壓表，顯示範圍為050V，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電池充電調節器介紹n n太陽能集光

10、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。n n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。n n耗能負載電壓輸出端子:此為耗能負載電壓的輸出端子。n n狀態指示燈:用來顯示目前充電調節器的使用狀態。電流回授模組電流回授模組 n n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。電壓回授模組電壓回授模組 n n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

11、傳回MATLAB/SIMULINK的軟體介面做後續的處理。量測範例程式說明量測範例程式說明 n n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。n n(為方便觀察及量測而運用下一張的接線圖)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

12、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。:2222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據模擬波形與數據結果結果n n負載電阻其關係為電阻愈大則負載愈小，負載電阻其關係為電阻愈大則負載愈小，電阻愈小則負載愈大。電阻愈小則負載愈大。n n集光板接觸光源面積若改變，接觸面積愈集光板接觸光源面積若改變，接觸面積愈小，功率亦變小，反之，光源接觸面積愈小，功率亦變小，反之，光源接觸面積愈大，功率也愈大。大，功率也愈大。n n由模擬結果也能證實由模擬結果也能證實:P=IV，也就是說電壓，也就是說電壓與電流的值愈大功率亦愈大。與電流的值愈大功率亦愈大。n n負載箱的電阻接為負載箱的電阻接為5歐姆，且角度為歐姆，且角度為0度再度再把光源全開，此時功率為最大值。把光源全開，此時功率為最大值。