电力电子技术实训指导书

电力电子技术实训指导书

一、实训目的与要求

（一）实习目的

1、提高学生的电力元件识别、选用、检测能力，提高学生的电力监测能力。

2、提高学生的电路识图，电路图分析，POWER9000软件的使用能力。

3、提高学生的电力仪器、仪表的使用能力和运用电力仪器、仪表进行电路检测能力。

4、提高学生的电力电子技术在光伏发电技术的应用能力。

5、提高学生的综合运用专业知识处理工程实践的能力。

（二）实训要求

实训结合湖南省光伏发电系统的安装与调试技能竞赛的要求考核进行，具体要求如下：

1、电力元器件的识别与质量鉴别能力

熟练掌握阻容元件、普通的电力二极管、晶闸管与mosfet管等常用元件的判断与检测方法。对一些特殊元器件，要求能够正确识别，IGBT管的使用，PWM在光伏发电技术中的应用及MPPT自动化跟踪系统的继电器的识别能力，并要求能够对质量好坏做出正确的判别。

2．仪器、仪表的正确使用能力

（1）对万用表的使用，要求能够正确地进行机械、电气调零，能够合理的选择测量档位和量程，读数要准确。

（2）对示波器的使用要求主要是操作方法要正确，探头的使用要正确。其中包括：能够根据测量信号类型选择信号的输入耦合方式，例选择扫描时基、信号幅度衰减、测量信号波形的同步等。

（3）对于数字示波器的使用要求是：输出波形的调节要正确，输出电压的幅度调节要合适。

3．正确的识图能力

正确的识图能力包括对光伏发电系统的接线图、工程模块图的识读能力。如拿来一张过去未接触过的光伏电力系统电路图，如何用最短的时间读懂它，能在光伏电力电路中能够找到相应的系统电路和关键的元器件。

下面介绍一些有关识读光伏发电系统电路图的基本常识。

（1）从整体光伏发电系统方框电路图上一些比较容易识读的符号入手，选好突破口。找好系统的中心元器件，分析判断。

（2）寻找容易识读的元器件、环节，确定各单元电路间的界限。

二、实训内容

一 电力电子实训内容

1、.系统设计与制图

（1）相关理论计算；

（2）系统整体设计；

（3）各组件单元参数配置

2．系统的安装与调试

系统的安装与调试	安装	调试
（1）光源模拟跟踪装置及控制系统安装	（1）光源模拟跟踪装置控制电路的安装； （2）安装模拟光源。	（3）PLC编程控制执行机构完成太阳能电池板的追日功能，使得输出功率最大。
（2）能量转换控制制存储系统	（4）控制开关、仪表的安装与接线; (5)汇流单元的安装与接线； （6）光伏控制器的安装与接线	（8）控制器的参数设置与调试; (9)完成太阳能电池板的伏安特性曲线测试和绘制； （10）完成最佳功率点跟踪和绘制； （11）蓄电池的过冲、过放、过流等环节的保护、调试；
	（7）蓄电池的安装与接线。	（12）直流负载调试。
（3）离网逆变负载系统	（13）控制开关、以表的安装与接线； （14）汇流单元的安装与接线； （15）光伏控制器的安接与线装； （16）蓄电池的安装与接线。	（17）单相正弦波离网逆变器调试； （18）过载、短路保护电路调试； （19）离网逆变器输出电压、电流检测与调试; (20)离网逆变器输出的功率因数检测与调试； （21）离网逆变器输出的频率检测与调试； （22）离网逆变器输出的偕波检测与调试； （23）交流负载的电流、电压检测。
（4）监控系统	（24）监控单元的安装与接线； （25）监控单元与其他单元之间的通讯安装与接线。	（26）在监控单元上实现组态界面绘制、参数配置； （27）完成监控单元与各监控单元的通信调试。

二实训时量

实训时限：每组完成实训任务的用时为8小时（0分钟）。

三、评分标准及细则

  （一）评分办法

   本次实训满分100分。其中，系统设计与制图部分占20%，安装调试操作部分占70%，职业素养与安全意识占10%。

实训名次按照总分高低排序确定；当实训成绩相同时，按完成时间的先后排序确定；成绩和时间均相同时，则按性能指标优劣和安装调试的规范性排序确定。

（二）评分项目

    实训成绩总分为100分，评分项目、内容及权重见下表：

评分项目	权重	评分内容	权重分配
系统设计与制图	20%	系统设计	10%
		绘图工艺	10%
器件选择、安装与接线	20%	器件的安装与布置工艺	8%
		接线布线工艺	12%
系统调式与功能实现	50%	光源模拟跟踪装置及控制系统	15%
		能量转换控制储存系统	10%
		离网逆变负载系统	10%
		监控系统	15%
职业素养与安全意识	10%	职业素养与安全意识	10%

（三）评分细则

实训项目	任务要求	扣分标准（每项扣分不超过本项的总配分）	配分
系统设计与制图（20）	根据实训任务书要求设计系统并绘图	1.系统设计 （1）系统每缺少一功能模块扣2分； （2）设计错误，每处扣2分； （3）组件参数配置错误，每处扣1分； （4）相关的计算错误或缺少，每处扣1分。	10
		2.绘图工艺 （1）图形符号不规范每处扣0.5分； （2）绘图布局不整齐扣2分； （3）绘图每缺少一部分扣2分； （4）系统接线编号每少1个扣0.5分	8
安装与接线（20）	根据实训任务书要求选择器件并安装在正确的位置，按设计与工艺要求布线与接线，并进行通电	1.器件的安装与布置工艺 （1）安装零乱、不规范，每处扣0.5分； （2）器件选择错误，每个扣2分； （3）安装位置不合要求，每处扣0.5分； （4）每漏装一部分扣2分。	8
		2.接线布线工艺 （1）线槽中导线有接头、导线缠绞，每处扣1分； （2）导线选择错误，每处扣1分； （3）导线接头连接不牢固，每处扣1分； （4）未压接接线端子，每处扣0.5分； （5）接线端露铜过长或有毛刺，每处扣0.5分； （6）布线不规范扣2分；	12

实训项目	任务要求	扣分标准（每项扣分不超过本项的总配分）	配分
	前的检查	（7）布线均用号码管标示线号，每错、漏一处扣0.5分； （8）接线每错漏一处扣1分。
		3.通电运行前检查（本项为扣分项，无配分） （1）没有进行接线检查扣3分； （2）主电路极性接反或接错扣5分，电源供电电路接错扣3分； （3）出现其它安全隐患每一处扣1分。	0
系统调式与功能实现（50）	根据实训任务书要求完成系统的调式，实现任务书的功能及性能要求	1.光源模拟跟踪装置及控制系统 （1）不能正确点亮模拟光源灯扣1分； （2）不能实现手动控制功能扣1分； （3）不能实现监控系统控制功能扣2分； （4）不能实现准确追日功能扣4分（以动作完成后传感器状态判定），追日完成时间超过2分钟扣1分，超过3分钟扣2分； （5）不能正确设定系统与监控装置的通讯参数扣2分； （6）调试过程操作顺序不正确扣2分； （7）不能实现任务书上要求的扩展功能扣3分。	15
		2.能量转换控制储存系统 （1）不能实现蓄电池充电功能扣3分，不能实现放电功能扣3分；电压、电流等显示每错漏一处扣1分；控制开关不能实现控制作用，每处扣0.5分；各控制部分不能正常工作的，每处扣0.5分；本项最多扣6分； （2）控制器参数设置每错漏1处扣0.5分，最多扣2分； （3）伏安特性曲线测试与绘制，操作流程不正确扣1分，不能准确反映光伏电池伏安特性扣1分；本项最多扣2分； （4）蓄电池过充/过放/过流保护调试操作流程不正确每次扣0.5分，最多扣2分； （5）最佳功率点跟踪和绘制超过规定偏差扣2分；	10
		3.离网逆变负载系统 （1）不能实现逆变功能扣4分；电压、电流、频率等显示，每错漏一处扣1分；控制开关不能实现控制作用，每处扣0.5分；各控制部分不能正常工作的，每处扣0.5分；本项最多扣4分； （2）不能正确使用示波器观察、记录输出扣1分，测量波形不正确扣1分，记录结果不正确扣1分，本项最多扣2分；	10
实训项目	任务要求	扣分标准（每项扣分不超过本项的总配分）	配分
		（3）过载/短路保护调试操作流程不正确每次扣0.5分，最多扣2分； （4）输出参数检测与调试每错漏检测或调试一个参数扣1分，输出参数每处不符合要求扣0.5分，本项最多扣4分。
		4.监控系统 （1）组态界面绘制不完整，每处扣0.5分，最多扣2分； （2）不能实现对PLC、单片机的控制功能，扣一分； （3）不能在线实现数据显示，每处扣0.5分； （4）不能显示电流、电压、功率等曲线，每处0.5分，最多扣2分； （5）不能打印相关报表、曲线每处扣0.5分，最多扣1分； （6）不能实现密码权限管理、用户密码登录功能，扣1分； (7)不能实现报警参数设定、告警参数显示与保持，每项扣0.5分，最多扣1分； （8）不能实现系统历史运行数据查询功能，扣1分； （9）无容错处理，出现误动作，扣2分； （10）不能实现任务书要求的拓展功能，扣3分。	15
职业素养与安全意识 （10分）	文明操作 安全操作	违反以下规定，每项扣2分 （1）现场操作应符合安全操作规程； （2）工具摆设、物品包装、搬移器件等应符合职业岗位要求； （3）分工合理，配合紧密； （4）遵守赛场纪律，尊重赛场工作人员，爱惜赛场的设备和器材，工位整洁； （5）工作完毕清理场地	10

四、实训须知

（一）实训技术平台与设备

实训使用设备——太阳能光伏发电实训系统

序号	类别	名称	型号规格	数量	单位	厂家品牌	备注
1	光伏发电实训系统	光源模拟跟踪装置	KNT-SPV01	1	套	南京康尼	实训平台
		光源模拟控制系统		1	套
		能量转换控制存储系统		1	套
		离网逆变负载系统		1	套
		监控系统		1	套
2	安装调试工具	笔记本电脑		1	台		实训设备安装调试工具（其中电脑安装中望CAD软件、GEPLC编程软件）
		手持数字示波表	UTD1025C	1	台	优利德
		万用表	UT33D	1	台	优利德
		压线钳	通用工具	1	副
		小一字螺丝刀	通用工具	1	副
		小十字螺丝刀	通用工具	1	副
		长柄螺丝刀	通用工具	1	副
		剖线钳	通用工具	1	副
		剪刀	通用工具	1	副
		尖嘴钳	通用工具	1	副
		斜口钳	通用工具	1	副
		电烙铁	通用工具	1	只
		热风	通用工具	1	只
3	耗材	PVC线槽	通用耗材	2	米		实训设备耗材
		电缆	通用耗材	100	米
		两芯屏蔽电缆	通用耗材	10	米
		压接头	通用耗材	1	包
		线套管	通用耗材	5	米
		焊锡丝	通用耗材	1	卷
		吸锡带	通用耗材	1	卷
		标签纸	通用耗材	1	本
		热缩套管	通用耗材	10	米
		直流熔丝	690V/10A/3W	5	个
		A4打印纸	通用耗材	20	张
		太阳灯芯	220V/30W	3	个

1.实训设备清单

2.软件平台

  本电脑中安装WIN 2000或WINXP操作系统，安装中望CAD软件，CE公司PLC编程软件PME650；工控机中安装POWER9000组态软件。

(2)实训项目行业技术标准

●离网型通信风光互补供电系统ＹＤＴ１６６９－２００７

●太阳能光伏产品认证实施规则—地面用晶体硅光伏组件IEC61215－2005

●地面用薄膜光伏组件GB／Ｔ１８９１１－２００２；２００７

●光伏能源系统用铅酸电池CG/GF004：2007

●风光互补发电系统ＧＢ/T19115.1—2003；ＧＢ/T19115.2—2003

●光伏系统IEC62124—2004

●太阳能光伏系统用控制器和逆变器ＧＢ/T190—2003

（三）实训学生注意事项

1.每个实训小组由班级学生（四名选手）组成，弄虚作假者，将取消实训资格和实训成绩。

2.实训学生按照实训要求和具体时间安排前往指定地点参加实训和相关活动。

3.参加实训学生自带工具设备（笔记本电脑）、材料、书籍、技术资料、U盘、纸质资料、文具用品等。

4.实训以任务文书的形式发放，实训小组根据任务书的的要求完成实训任务并按要求提交实训结果。

5.实训过程中要遵守操作规程，确保人身及设备安全，并接受指导老师的监督和警示。

6.实训学生使用电脑时注意存盘，由于操作不当引起死机等故障造成的文件丢失，由实训学生自行负责。

三、实训指导

1.1 KNT-SPV01 光伏发电实训系统简介

KNT-SPV01光伏发电实训系统由光源模拟跟踪装置、光源模拟跟踪控制系统、能量转换控制存储系统、离网逆变负载系统、监控系统组成，如图1所示。

（a）            （b）        （c）        （d）       （e） 

图1  光伏发电系统

（a）光源模拟跟踪装置

 （b）光源模拟跟踪控制系统  

 （c）能量转换控制存储系统

 （d）离网逆变负载系统   

（e）监控系统

1.2 光源模拟跟踪装置和光源模拟跟踪控制系统

1. 光源模拟跟踪装置

光源模拟跟踪装置由4块太阳能电池板组件、3盏300W投射灯、追日跟踪传感器、X和Y方向运动机构、直流电动机和支架组成。

太阳能电池板组件的主要参数：

额定功率      20W

额定电压      17.2V

额定电流      1.17A

开路电压      21.4V

短路电流      1.27A

尺寸          430×430×28mm

2. 光源模拟跟踪控制系统

光源模拟跟踪控制系统由母线单元（SPV01-GE01）、电源组件（SPV01-PO02）、GE可编程序控制器（IC200UDR040）、按钮单元（SPV01-BU03）、继电器、12V开关电源（DR-120-12）和端子排等低压电器等组成。

3. 追日系统

光源模拟跟踪装置和光源模拟跟踪控制系统组成追日系统，控制灯光来模拟太阳光源（晨日太阳、午日太阳、夕日太阳）的运行轨迹以及太阳光的入射角度，太阳能电池板上的模拟追日跟踪传感器采集模拟太阳光照度信息及位置信息，控制X和Y方向运动机构，使太阳能电池板始终正对着模拟太阳光源，以提高太阳能电池的发电效率。光源模拟跟踪装置和光源模拟跟踪控制系统结构框图如图2所示。

（a）                       （b）

图2  光源模拟跟踪装置和光源模拟跟踪控制系统结构框图

（a）光源模拟跟踪装置

                      （b）光源模拟跟踪控制系统

1.3  能量转换控制存储系统

能量转换控制存储系统主要由母线单元（SPV01-GE01）、光伏输入直流单元（SPV01-DC05）、断路器、蓄电池直流单元（SPV01-DC09）、汇流箱（SPV01-CO06）、电源组件（SPV01-PO02）、可调电阻、直流电压采集模块（KNWS-DV-01）、直流电流采集模块（KNWS-DI-03）、温度采集模块（KNWS-TEMP-14）、MOSFET驱动模块（KNWS-MOS-09）、继电器驱动模块（KNWS-RELAY-10）、通信模块（KNWS-COM-12）、LCD人机对话模块（NWS-DIALOGUE-16）、CPU模块（KNWS-CPU-17）、控制主电路单元（KNWS-SMIN-24）、直流负载、蓄电池组、直流电压表、直流电流表等单元和模块组成。能量转换控制存储系统结构框图如图3所示。

蓄电池（阀控密封式铅酸蓄电池）主要参数：

容量      12V 18Ah/20HR

重量      19kg

尺寸      345×195×20mm

能量转换控制存储系统是将太阳能电池板发出的电量提供给直流负载或存储到蓄电池中，并且可以输送给逆变器使用。该系统具有温度检测，充、放电检测、PWM脉宽调制、最大功率点跟踪（MPPT）功能以及过冲、过放等保护功能。

图3  能量转换控制存储系统结构框图

1.4  离网逆变负载系统

离网逆变负载系统由母线单元、直流单元、断路器、交流单元、交流互感器、变压器单元、电源组件、直流电压采集模块、交流电压采集模块、交流电流采集模块、IGBT驱动模块、继电器驱动模块、LCD人机对话模块、通信模块、CPU模块、逆变器主电路模块、频率采集模块、直流电压表、直流电流表、交流电压表、交流电流表、交流谐波表、交流负载和端子排等组成。离网逆变负载系统结构框图如图4所示。

该系统将太阳电池方阵产生的直流电或蓄电池释放的直流电通过逆变器进行SPWM调制，逆变为单相220V交流电，供交流负载使用。系统具有输入过、欠压保护，输出过载、短路保护，过热保护等功能。具有逆变输出的电压幅度、频率、功率因数、谐波检测和调整功能。

图4  离网逆变负载系统结构框图

1.5  监控系统

监控系统由后台主机、显示器、打印机、组态软件、端子排等组成。监控系统框图如图5所示。监控系统主要完成显示充电电压、充电电流、功率、运行状态；显示蓄电池电压、蓄电池放电电流、蓄电池放电功率、蓄电池运行状态；显示负载电压、负载电流、负载功率、负载状态；显示当前温度、温度补偿系数等；各种参数保护、实时数据显示与处理、详细的事故记录、报警参数设定、对用户提供权限管理、密码登录等。

图5  监控系统框图

2.1  GE PLC的工作任务

    1. GE PLC

（1）如图6所示，点击Proficy Machine Edition，出现图7所示的Machine Edition对话框。

图6  运行Proficy Machine Edition

图7  Machine Edition对话框

（2）Machine Edition对话框中点击Cancel键，出现如图8所示界面。选择File菜单中New子菜或者点击，输入Project名称，选择编程的PLC类型（GE Intelligent Platforms VersaMax Nano/Micro PLC）。

图8  界面

（3）在File中New一个项目或者直接点击，出现New Project对话框，如图9所示。在New Project对话框中选择编程的PLC类型（GE Intelligent Platforms VersaMax Nano/Micro PLC）。

图9   New Project对话框

（4）硬件组态，更改默认PLC，重新选择PLC的具体型号，如图10所示。选择PLC类型为IC200UDR040/140/440，如图11所示。在图12的Module Catalog对话框中双击PLC的图标，更改属性。

图10  Main Rack

图11  选择IC200UDR040/140/440

图12  Module Catalog对话框

（5）在如图13所示的CPU Settings对话框中，Power Up Mode选项修改为Run，Logic/Configuration From选项修改为Flash， Registers选项修改为Flash。

图13  CPU Settings对话框

（6）在Port2 Configuration选项修改为RS 485，如图14所示。

图14  Port2 Configuration选项

    （6）将Port2(RS-485)中的Parity修改为None，如图15所示。

图15  Parity

（7）在Logic的MAIN中编写LD程序，可以添加子程序（右击Program Blocks然后New一个新的LD），如图16所示。

图16  MAIN

2．追日程序流程

追日程序流程如图17所示。

 

图17  追日程序流程

3. 信号定义

    信号定义见表1。

表1                                   信号定义

名称	数据类型	描述	IO地址	备注
E_Stop	BOOL	紧停按钮	%I00001	紧停
start	BOOL	手动调试下启动按钮	%I00002	手动调试下启动追踪
Manual_Auto	BOOL	模式选择开关（手/自动）	%I00003	模式转换
MorningSun_Contr	BOOL	按钮_晨日模拟太阳	%I00004	手动调试下控制任一灯光
NoonSun_Contr	BOOL	按钮_午日模拟太阳	%I00005
AfternoonSun_Contr	BOOL	按钮_晚日模拟太阳	%I00006
NorthLimit	BOOL	北限位开关（常开）	%I00007	触及任一限位后向相反方向运动
SouthLimit	BOOL	南限位开关（常开）	%I00008
WestLimit	BOOL	西限位开关（常开）	%I00009
EastLimit	BOOL	东限位开关（常开）	%I00010
Signal_North	BOOL	向北信号（高电平要向北运动）	%I00011	任一或两个为高电平时，向为高点平方向侧运动，知道4个信号全为0，最佳点找到
Signal_South	BOOL	向南信号（高电平要向南运动）	%I00012
Signal_West	BOOL	向西信号（高电平要向西运动）	%I00013
Signal_East	BOOL	向东信号（高电平要向东运动）	%I00014
Q00001	WORD	SPARE	%Q00001	空
SouthMove	BOOL	向南运动	%Q00002	向南运动
NorthMove	BOOL	向北运动	%Q00003	向北运动
EastMove	BOOL	向东运动	%Q00004	向东运动
WestMove	BOOL	向西运动	%Q00005	向西运动
SunMorning_	BOOL	晨日灯光控制	%Q00006	晨日灯光控制
SunNoon_	BOOL	午日灯光控制	%Q00007	午日灯光控制
SunAfternoon_	BOOL	晚日灯光控制	%Q00008	晚日灯光控制
R00110	INT	向南运动	%R00110	向南运动
R00111	INT	向北运动	%R00111	向北运动
R00112	INT	向东运动	%R00112	向东运动
R00113	INT	向西运动	%R00113	向西运动
R00115	INT	上位机控制启动追踪	%R00115	上位机控制启动追踪
R00116	INT	上位机控制晨日	%R00116	上位机控制晨日
R00117	INT	上位机控制午日	%R00117	上位机控制午日
R00118	INT	上位机控制晚日	%R00118	上位机控制晚日

2.2  能量转换控制存储系统的工作任务

2.2.1 能量转换控制存储系统组成

    能量转换控制存储系统的原理结构图如图18所示。

图18  能量转换控制存储系统的原理结构图

各单元或模块的功能如下：

    1．母线单元（SPV01-GE01）

    母线单元实物图如图19所示，表2是母线单元接线定义。

图19  母线单元实物图

表2               母线单元接线定义

序号	定义	说明
1	UA	电网电源
2	UB
3	UC
4	UN
5	L	离网电源
6	N
7	+	蓄电池电源
8	-
9	+	太阳能输出
10	-
11	GND	PE
12

2．蓄电池组

    蓄电池组由四个12V20A蓄电池两串两并。

3．光伏输入直流单元（SPV01-DC05）

光伏输入直流单元实物图如图20所示，表3是光伏输入直流单元接线定义。

图20  光伏输入直流单元实物图

表3         光伏输入直流单元接线定义

序号	定义	说明	备注
1	I+	光伏电流输入	光伏输入电流
2	I-
3	L	交流220V电源输入
4	N
5	A	RS485
6	B
7	U+	光伏电压输入	光伏输入电压
8	U-
9	L	交流220V电源输入
10	N
11	A	RS485
12	B

4、断路器

    实物图如图21所示，表4是断路器开、关顺序。

图21  空气开关及保险丝实物图

表4             断路器开、关顺序

序号	功能	断路器通电顺序	断路器断电顺序	变阻器通电顺序	变阻器断电顺序
1	光伏输入	5	1	2	2
2	控制器输入	4	2	×	×
3	仪表、控制器电源	1	5	1	3
4	滑动变阻器输入	×	×	3	1
5	蓄电池输入	3	3	×	×
6	电源控制模块	2	4

注：断路器从左向右依次编号为1、2、3、4、5。操作时，严格按照通电或断电顺序，保险丝为10A。

5、蓄电池直流单元（SPV01-DC09）

蓄电池直流单元实物图如图22所示，表5是蓄电池直流单元接线定义。

图22  蓄电池直流单元实物图

表5         蓄电池直流单元接线定义

序号	定义	说明	备注
1	I+	蓄电池直流电流	蓄电池直流电流
2	I-
3	L	交流220V电源输入
4	N
5	A	RS485
6	B
7	U+	蓄电池直流电压	蓄电池直流电压
8	U-
9	L	交流220V电源输入
10	N
11	A	RS485
12	B

6．电源控制单元（SPV01-PO02）

电源控制单元实物图如图23所示，表6是电源控制单元接线定义。

图23     电源控制单元实物图

表6            电源控制单元接线定义

序号	定义	说明
1	L	交流220V输入
2
3
4	N	交流220V输入
5
6
7	DC24+	+24V输出
8
9	DC24-	-24V输出
10

7．汇流箱（SPV01-CO06）

汇流箱实物图如图24所示，表7是汇流箱接线定义。

图24  汇流箱实物图

表7            汇流箱接线定义

序号	定义	说明
1	I1+	第一路电流输入
2	I1-
3	I2+	第二路电流输入
4	I2-
5	I3+	第三路电路输入
6	I3-
7	O+	电流输出
8	O-

8、CPU模块（KNWS-CPU-17）

    CPU模块是主控制器，电路以DSPIC30F6010A为核心，继承了DC/DC,蜂鸣器，指示灯，EEROM，实时时钟等电路。图25是CPU模块PCB图，图26是CPU模块电原理图，表8是CPU模块接线定义。

图25  CPU模块PCB图

图26  CPU模块电原理图

表8             CPU模块接线定义

序号	引脚印字	引脚功能	电气参数及特征	本次是 否使用	备注 (CPU引脚)
1	-------	GND	AD采样口，接入高阻5V以内电压信号,TTL门	X
2	------	AN6		X
3	-------	NC	空脚	X
4	GND	GND	DS18B20温度传感器接入口,I2C	X
5	DS18B20	DS18B20		X
6	24V+	24V直流输入正极	通过DC/DC器件给CPU提供5V隔离稳压电源，输入24V，电流额定0.2A
7	24V+
8	24V-	24V直流输入负极
9	24V-
10	LCD+KEY	接LCD	弱电信号，I/0，内部上拉		26针排线
11	NC/MCLR	编程接口	MCLR/VCC/PGD/PGC/GND		6针排线
12	GND	CAN总线接口	与其他地共在一起	X
13	CANRX		接受端，无限流等保护	X
14	CANTX		发送端，无限流等保护	X
15	UART2RX	RS232输出接口		X
16	UART2TX			X
17	+5V			X
18	GND			X
19	U1RX	RS485	A
20	U1RX		B
21	RDE		E
22	L2	DRIVER4	PWM逆变H-2桥下桥臂	X	PWM专用
23	GND		PWM逆变H-2桥下桥臂参考地	X
24	I/0 6	DRIVER6-	PWM逆变H-3桥下桥臂	X
25	GND		PWM逆变H-3桥下桥臂参考地	X
26	I/0 5	DRIVER5-	PWM逆变H-3桥上桥臂	X
27	GND		PWM逆变H-3桥上桥臂参考地	X
28	I/0 4	DRIVER7-	PWM逆变H-4桥上桥臂	X
29	GND		PWM逆变H-4桥上桥臂参考地	X
30	I/0 3	DRIVER8-	PWM逆变H-4桥下桥臂	X
31	GND		PWM逆变H-4桥下桥臂参考地	X
32	1/02	HOT1IN	温度继电器等开关量输入接口	X
33	GND		参考地
34	1/01	COL-FAN	风扇等输出接口
35	GND		参考地
36	+5V	DRIVER1	PWM逆变H-1桥上桥臂参考电源
37	H1		PWM逆变H-1桥上桥臂
38	L2	DRIVER2	PWM逆变H-1桥下桥臂	X
39	GND		PWM逆变H-1桥下桥臂参考地	X
40	+5V	DRIVER1	PWM逆变H-2桥上桥臂参考电源	X
41	H1		PWM逆变H-2桥上桥臂	X
42	AN1-	AN1	AD采样参考GND
43	AN1+		太阳能电压采集
44	AN2-	AN2	AD采样参考GND
45	AN2+		蓄电池电压采集
46	AN3-	AN3	AD采样参考GND
47	AN3+		温度采集
48	AN4-	AN4	AD采样参考GND
49	AN4+		充电电流采样
50	AN5-	AN5	AD采样参考GND
51	AN5+		放电流采样

    9．直流电压采集模块（KNWS-DV-01）

    直流电压采集模块主要用于采集当前蓄电池的充电电压。图27是直流电压采集模块PCB图，图28是直流电压采集模块电原理图，表9是直流电压采集模块接线定义。

图27   直流电压采集模块PCB图

图28   直流电压采集模块电原理图

表9             直流电压采集模块接线定义

序号	引脚印字	引脚功能	电气参数及特征	本次是否使用	备注
1	24-	24V直流负极	通过SP器件提供隔离稳压电源，输入24V，电流额定0.1A
2	24+	24V直流正极
3	+	直流输出1	AD1采样整形后输出，<5V，<5MA		对应调节R11电位器
4	-		GND
5	+	直流输入1	太阳能电压接入+，<100VDC
6	-		太阳能电压接入-
7	+	直流输入2	AD2采样整形后输出，<5V，<5MA		对应调节R3电位器
8	-		GND
9	+	直流输出2	蓄电池电压接入+，<100VDC
10	-		蓄电池电压接入-

10．直流电流采集模块（KNWS-DI-03）

直流电流采集模块主要用于采集当前蓄电池的充电电流。图29是直流电流采集模块PCB图，图30是直流电流采集模块电原理图，表10是直流电流采集模块接线定义。

图29  直流电流采集模块PCB图

图30  直流电流采集模块电原理图

表10         直流电流采集模块接线定义

序号	引脚印字	引脚功能	电气参数及特征	本次是否使用	备注
1	24-	24V直流负极	通过SP器件提供隔离稳压电源，输入24V，电流额定0.1A
2	24+	24V直流正极
3	-15V1	P2 直流电流采集电路	直流传感器工作负电源		放电电流
4	+15V1		直流传感器工作正电源
5	MC1		直流传感器输出电压信号
6	GND		GND
7	DCIN1		AD采样整形后输出，<5V，<5MA		至CPU17
8	-15V2	P1 直流电流采集电路、	直流传感器工作负电源		充电电流
9	+15V2		直流传感器工作正电源
10	MC2		直流传感器输出电压信号
11	GND		GND
12	DCIN2		AD采样整形后输出，<5V，<5MA		至CPU17

11．MOSFET驱动模块（KNWS-MOS-09）

MOSFET驱动模块主要用于PWM脉宽调制的驱动，控制充电电压和充电电流。图31是MOSFET驱动模块PCB图，图32是MOSFET驱动模块电原理图，表11是MOSFET驱动模块接线定义。

图31  MOSFET驱动模块PCB图

图32  MOSFET驱动模块电原理图

表11            MOSFET驱动模块接线定义

序号	引脚印字	引脚功能	电气参数及特征	本次是否使用	备注
1	24-	24V直流负极	通过SP器件提供隔离稳压电源，输入24V，电流额定0.1A
2	24+	24V直流正极
3	S	MOS2	驱动隔离参考地	X	预留
4	G		+15V驱动电压，电流，门极	X
5	S	MOS1	驱动隔离参考地		至太阳能控制板
6	G		+15V驱动电压，电流，门极
7	GND	CPU接入的控制信号，数字量	与CPU共GND		D1至CPU17
8	D2		1/0信号1
9	D1		1/0信号2	X
10	+5V		与CPU共+5V

12．继电器驱动模块（KNWS-RELAY-10）

继电器驱动模块主要用于PWM脉宽调制的驱动，控制充电电压和充电电流。图33是继电器驱动模块PCB图，图34是继电器驱动模块电原理图，表12是继电器驱动模块接线定义。

图33  继电器驱动模块PCB图

图34  继电器驱动模块电原理图

表12         继电器驱动模块接线定义

序号	引脚印字	引脚功能	电气参数及特征	本次是否使用	备注
1	24-	24V直流负极	通过SP器件提供隔离稳压电源，输入24V，电流额定0.1A
2	24+	24V直流正极
3	NO1	P3 继电器干接点	继电器常开触点		预留
4	COM1		继电器COM点
5	NO2	P4 继电器干接点	继电器常开触点	X	至太阳能控制板
6	COM2		继电器COM点	X
7	+5V	CPU接入的控制信号，数字量	与CPU共+5V		D1至CPU17
8	J2		1/0信号1	X
9	J1		1/0信号2
10	GND		与CPU共GND

13．通信模块（KNWS-COM-12）

通信模块主要用于与监控系统的通信。图35是通信模块PCB图，图36是通信模块电原理图，表13是通信模块接线定义。

图35   通信模块PCB图

图36  通信模块电原理图

表13                 通信模块接线定义

序号	引脚印字	引脚功能	电气参数及特征	本次是否使用	备注
1	24-	24V直流负极	通过SP器件提供隔离稳压电源，输入24V，电流额定0.1A
2	24+	24V直流正极
3	TX	UART1 CPU提供的 RS232		X	备注与485共用GND
4	RX			X
5	TX	UART1  RS232输出		X
6	RX			X
7	GND	CPU提供的 RS485	与CPU共GND		D1至CPU17
8	E		A
9	B		B
10	A		E
11	+5V		与CPU共+5V	X
12	B	RS485输出			至后台
13	A

14．温度采集模块（KNWS-TEMP-14）

温度采集模块主要用于用来监测蓄电池组的温度，根据蓄电池的当前温度，对蓄电池的充电进行补偿，使充电效率最高。图37是温度采集模块PCB图，图38是温度采集模块电原理图，表14是温度采集模块接线定义。

图37  温度采集模块PCB图

图38  温度采集模块电原理图

表14                     温度采集模块接线定义

序号	引脚印字	引脚功能	电气参数及特征	本次是否使用	备注
1	24-	24V直流负极	通过SP器件提供隔离稳压电源，输入24V，电流额定0.1A
2	24+	24V直流正极
3	1	PT100电阻接入	接入阻值为100的铂金电阻A		模拟温度采集 至CPU17
4	1		接入阻值为100的铂金电阻B
5	AN+	PT100温度采集信号整形输出	接CPU温度采集口，<5V
6	GND		与CPU共GND
7	GND	DS18B20	与CPU共GND	X	至CPU17
8	SDA		Ds18b20的I2C的总线	X

15．控制主电路模块（KNWS-SMIN-24）

图39是串联型控制主电路模块PCB图，图40是并联型控制主电路模块PCB图，表15是控制主电路模块接线定义。

图39   串联型控制主电路模块PCB图

图40  并联型控制主电路模块PCB图

表15             控制主电路模块接线定义

序号	引脚印字	引脚功能	电气参数及特征	本次是否使用	备注
1	G	J2  MOS驱动接入	A 、B为示波器测试信号
2	S
3	NO	J4 继电器驱接入
4	COM
5	+	J6 负载输出	24V输出，5A		接直流负载
6	-
7	+	J1 蓄电池+	2.5平方毫米线		接蓄电池 24V，电流在15A以下
8	+			X
9	-	J9 蓄电池-	2.5平方毫米线
10	-			X
11	+	DC_CH 蓄电池电压采样端子	与CPU共+5V		接采样板 DV01
	-
	-15V	P2  放电电流传感器			接采样板 AI03
	+15V
12	MC1
	-15V	P3 充电电流传感器			接采样板 AI03
	+15V
12	MC1
	-	J8 太阳能电压采样			接采样板 DV01
	+
	-	太阳能负			接太阳能电池板
	-
	+	太阳能正
	+

16．LCD人机对话模块（NWS-DIALOGUE-16）

    LCD人机对话模块具有蓄电池参数、太阳能参数、系统参数、时间参数的监控和设置。

2.2.2  能量转换控制存储系统的电气原理框图

能量转换控制存储系统的电气原理框图见附件1。

2.2.2  参数设置

LCD人机对话模块用于系统参数设置，如图41所示。图中5个按钮的功能如下：

ESC：返回键，返回上一级菜单；

EDIT：编辑键，当前无使用操作；

UP    ：向上翻，参数修改时，数据加；

DOWN：向下翻，参数修改时，数据减；

ENTER：确认键，确认需要修改参数或参数修改后，按此键确认修改参数。

图41  LCD人机对话模块操作界面

系统开机时，显示“系统主界面”，如图42所示。

图42  系统主界面

按ENTER按键，进入“编辑界面”，如图43所示。按UP/DOWN键，选中“参数设定”，按下ENTER键，进入下一界面，返回上一界面，按ESC键。

（a）

（b）

图43   编辑界面

选择“蓄电池参数”，如图44所示。按下ENTER键，进入下一界面，返回上一界面，按ESC键。

（a）

（b）

图44  蓄电池参数设定界面

按UP/DOWN键，选择下一页菜单，如图45所示，返回上一级，按ESC键。

图45  蓄电池参数设定界面

如要修改当前光标所指向的参数，只要按下ENTER键，此时，可以按UP/DOWN键对该参数进行修改，如图46所示，选中“过充恢复值”，按下ENTER键，此时再按UP/DOWN键，“过充恢复值”的数值就由原来的029.0变为028.9。

其他界面请见图47至图56。

图46  蓄电池参数修改后界面

图47  太阳能参数设定界面

图48  系统参数设定界面

图49  时间参数设定界面

图50  时间参数设定界面

图51  实时时钟界面

图52  实时监控界面

图53  实时监控界面

图54  故障查阅界面

图55  定时设置界面

图56  定时设置界面

2.3  离网逆变负载系统的工作任务

2.3.1 能量转换控制存储系统组成

离网逆变负载系统原理图结构图如图57所示。

图57  离网逆变负载系统原理图结构图

离网逆变负载系统主要由蓄电池组、直流电压采集模块、继电器驱动模块、IGBT驱动模块、交流电流采集模块、频率电压采集模块、CPU模块、LCD人机接口、通信模块 、交流负载组成。多数模块与能量转换控制存储系统的模块相同，IGBT驱动模块模块功能如下：

1．IGBT驱动模块（KNWS-IGBT-08）

IGBT驱动模块的PCB图如图58所示。表16是IGBT驱动模块接线定义，图60是IGBT驱动模块电原理图。

图58  IGBT驱动模块的PCB图

表16              IGBT驱动模块接线定义

序号	引脚印字	引脚功能	电气参数及特征	本次是否使用	备注
1	24-	24V直流负极	通过SP器件提供隔离稳压电源，输入24V，电流额定0.1A
2	24+	24V直流正极
3	S	MOS2	驱动隔离参考地	x	预留
4	G		+15V驱动电压，电流，门极	x
5	S	MOS1	驱动隔离参考地		至太阳能控制板
6	G		+15V驱动电压，电流，门极
7	GND	CPU接入的控制信号，数字量	与CPU共GND		D1至CPU17
8	D2		1/0信号1
9	D1		1/0信号2	x
10	+5V		与CPU共+5V

 

图59  IGBT驱动模块的电原图

2．交流电压采集模块（KNWS-AV-02）

交流电压采集模块的PCB图如图60所示。表17是交流电压采集模块接线定义，图61是交流电压采集模块电原理图。

图60  交流电压采集模块的PCB图

表17              交流电压采集模块接线定义

序号	引脚印字	引脚功能	电气参数及特征	本次是否使用	备注
1	24-	24V直流负极	通过SP器件提供隔离稳压电源，输入24V，电流额定0.1A
2	24+	24V直流正极
3	信号输出1+				放电电流
4	信号输出1-
5	交流输入A
6	交流输入B
7	信号输出2+				至CPU17
8	信号输出2-				充电电流
9	交流输入A
10	交流输入B

图61  交流电压采集模块电原理图

3．交流电流采集模块（KNWS-AI-04）

交流电流采集模块的PCB图如图62所示。表18是交流电流采集模块接线定义，图63是交流电流采集模块电原理图。

图62  交流电流采集模块的PCB图

表18                       交流电流采集模块接线定义

序号	引脚印字	引脚功能	电气参数及特征	本次是否使用	备注
1	24-	24V直流负极	通过SP器件提供隔离稳压电源，输入24V，电流额定0.1A
2	24+	24V直流正极
3	-15V1			X
4	+15V1			X
5	MC1
6	ACIN1+
7	GND1
8	-15V2
9	+15V2			X
10	MC2
11	ACIN2+
12	GND2

图63   交流电流采集模块电原理图

4．单相逆变器主电路模块（KNWS-SOC-26）

单相逆变器主电路模块的PCB图如图所示。表19是单相逆变器主电路模块接线定义，图65是单相逆变器主电路模块电原理图。

图  单相逆变器主电路模块的PCB图

表19           单相逆变器主电路模块接线定义

序号	引脚印字	引脚功能	电气参数及特征	本次是否使用	备注
1	COM(REL-J4)
2	NO(REL-J4)
3	G(MOS1-J1)			X
4	S(MOS1-J1)			X
5	G(MOS2-J2)			X
6	S(MOS2-J2)			X
7	-15V(AC_OUTPUT)
8	+15V(AC_OUTPUT)
9	M(AC_OUTPUT)
10	L(220V-OUT)		L（AC输出）
11	N(220V-OUT)		N（AC输出）	X
12	L(220V-CH)		L（AC采样）
13	N(220V-CH)		N（AC采样）
14	L(TR-SECONDE)		L变压器副边
15	N(TR-SECONDE)		N变压器副边
16	L(FIRST)		L变压器原边
17	N(FIRST)		N变压器原边
18	G(MOS4-J10)
19	S(MOS4-J10)
20	G(MOS3-J9)
21	S(MOS3-J9)
22	-(J11)
23	+(J11)
24	-(J5)		-(蓄电池输入)
25	+(J5)		+(蓄电池输入)

图65   单相逆变器主电路模块电原理图

2.3.2   离网逆变负载系统的电气原理框图

离网逆变负载系统的电气原理框图见附件2。

2.3.3   参数设置

LCD人机对话模块参数设置与离网逆变负载系统的LCD人机对话模块参数设置类似。

电视机故障检修表

故障现象	故障分析	检修过程