全国职业院校技能大赛光伏发电实训系统任务书样题Word文件下载.docx

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3．选手提交的试卷用工位号标识，不得写上姓名或与身份有关的信息，否则成绩无效。

4．比赛中如出现下列情况时另行扣分：

选手认定器件有故障可提出更换，器件经测定完好属选手误判时每次扣2分，器件确实损坏每更换一次补时5分钟。

5．比赛过程中由于人为原因造成器件损坏，该损坏的器件不予更换。

一、竞赛设备及工艺过程描述

竞赛设备以“KNT-SPV01光伏发电实训系统”为载体，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

通过对光源模拟跟踪装置和光源模拟跟踪控制系统的器件安装、接线、编程与调试等工作，实现金卤灯模拟太阳（晨日太阳、午日太阳、夕日太阳）的运行轨迹以及模拟太阳光的入射角度，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。

通过PLC编程，实现PLC采集模拟追日跟踪传感器信息，控制X和Y方向运动机构，使太阳能电池板正对着模拟太阳光源功能。

通过对能量转换控制存储系统的器件安装、接线与调试等工作，实现太阳能电池方阵输出的电能提供给直流负载和蓄电池；

实现蓄电池充、放电、防过冲和过放功能；

通过PWM脉宽调制模拟蓄电池和太阳能电池板的不同的状态。

通过人机界面设置控制器的通讯地址，完成与后台监控系统的通讯连接。

通过对离网逆变负载系统的器件安装、接线与调试等工作，实现逆变器SPWM调制功能。

实现逆变输出的电压幅度、频率、功率因数、谐波调整功能。

通过人机界面设置逆变器的通讯地址，完成与后台监控系统的通讯连接。

通过监控系统与光源模拟跟踪控制系统、能量转换控制存储系统和离网逆变负载系统的通信，实现POWER9000软件与光源模拟跟踪控制系统、能量转换控制存储系统、离网逆变负载系统的通讯参数设置，遥信、遥测、遥控量的设置。

在制作的组态主界面显示光源模拟跟踪控制系统、能量转换控制存储系统、离网逆变负载系统的实时运行数据。

二、各系统工作任务

任务1光源模拟跟踪装置和光源模拟跟踪控制系统

1．器件安装

（1）根据任务书提供的图纸和提供的4块太阳能电池板组件、3盏300W金卤灯、模拟追日跟踪传感器、X和Y方向运动机构等器件，将器件安装在支架上。

（2）根据提供的母线盒、按钮、继电器、断路器、GE可编程序控制器等器件以及组成光源模拟跟踪装置，设计光源模拟跟踪控制系统电气控制原理框图和接线图。

根据设计的图纸，将器件安装在“光源模拟跟踪控制系统”网孔架内的正确位置（接线排和走线槽已经安装好）。

2．布线与接线

（1）根据任务书提供的图纸，完成光源模拟跟踪装置的接线。

布线与接线要有合理的布线路径、线径和线标套管。

（2）根据设计的图纸，在“光源模拟跟踪控制系统”网孔架内完成对光源模拟跟踪控制系统的布线与接线。

（2）将光源模拟跟踪装置中的金卤灯、X和Y方向运动机构和模拟追日跟踪传感器的引线接在“光源模拟跟踪控制系统”网孔架内的正确位置。

（3）根据设计的图纸，定义GE可编程序控制器的输入输出端口并布线与接线。

3．功能要求

（1）根据任务书提供的图纸，4块太阳能电池板组件完成2串、2并连接，组成太阳能电池板方阵。

将模拟追日跟踪传感器安装在太阳能电池板方阵中央，并与X和Y方向运动机构组成跟踪装置。

将3盏300W金卤灯、跟踪装置安装在支架上，组成光源模拟跟踪装置。

（2）通过编程软件，编制手动光源模拟跟踪和自动光源模拟跟踪程序。

（3）手动光源模拟跟踪控制：

分别按下灯1、灯2和灯3开关，模拟太阳光的金卤灯1、金卤灯2和金卤灯3分别亮。

程序控制旋钮拨到手动挡并按下启动按钮，太阳能电池板方阵分别跟踪正对着金卤灯1、金卤灯2和金卤灯3。

（4）自动光源模拟跟踪控制：

程序控制旋钮拨到自动挡并按下启动按钮，金卤灯1、金卤灯2和金卤灯3依次按程序要求亮，太阳能电池板方阵分别跟踪正对着亮的金卤灯。

（5）将完成的光源模拟跟踪控制系统电气控制图保存在大赛组委会提供的U盘中，文件名为“光源模拟跟踪控制系统电气控制图”。

将完成的编程文件存放到大赛组委会提供的U盘中，文件名为“GEPLC程序”。

任务2能量转换控制存储系统

根据大赛提供的太阳能电池板与蓄电池参数要求以及提供的母线盒、按钮、断路器、蓄电池、电源模块、直流电压采集模块、CPU控制模块、直流电流采集模块、主电路拓扑模块、温度采集模块、通讯模块、继电器驱动模块、MOSFET驱动模块、LCD人机对话模块、检测仪表、直流负载等设备、模块和器件，设计“能量转换控制存储系统电气控制原理框图和接线图”。

根据设计的图纸，将设备、模块和器件安装在“能量转换控制存储系统”网孔架内的正确位置（接线排和走线槽已经安装好）。

（1）根据设计的图纸，在“能量转换控制存储系统”网孔架内完成设备、模块和器件的布线与接线。

（2）正确连接太阳能控制器的出入端，合理布局直流负载。

（1）检查“能量转换控制存储系统”网孔架内所有模块和器件的接线，确保正确无误。

（2）根据人机对话接口，调整相关模块上的电位器，校准电压等模拟量采集数值，将调整后的采样电阻的阻值与显示电量参数填写在大赛提供的相应答题纸上，放入专用文件袋中。

（3）设置蓄电池过放等保护参数，将蓄电池过放的电量参数填写在大赛提供的相应答题纸上，放入专用文件袋中。

（4）设置太阳能电池板相关参数，将太阳能电池板相关设置参数填写在大赛提供的相应答题纸上，放入专用文件袋中。

（5）实现控制太阳能电池板对蓄电池充电的过程。

（6）调节采样电位器，输出蓄电池电压采样信号，通过示波器检测每个采样点的波形且截图保存到大赛组委会提供的U盘中，文件名为“蓄电池PWM波形”。

（7）调节采样电位器，输出太阳能电池的输出电压，通过示波器检测每个采样点的波形且截图保存到大赛组委会提供的U盘中，文件名为“太阳能电池PWM波形”。

（8）根据大赛提供的元器件和任务书要求，选择拓扑结构主电路板，正确选取元器件并焊接主电路板上，使主电路板能够实现PWM充电控制功能。

（9）通过人机界面设置控制器的通讯地址，完成与后台监控系统的通讯连接，实现后台监控系统远程遥控控制器的运行。

任务3离网逆变负载系统

根据大赛提供的蓄电池参数、交流负载以及提供的母线盒、断路器、电源模块、直流电压采集模块、CPU控制模块、交流电压/电流采集模块、主电路拓扑模块、温度采集模块、通讯模块、频率采集模块、继电器驱动模块、IGBT驱动模块、LCD人机对话模块、检测仪表、变压器等模块和器件，设计“离网逆变负载系统电气控制原理框图和接线图”。

根据设计的图纸，将设备、模块和器件安装在“离网逆变负载系统”网孔架内的正确位置（接线排和走线槽已经安装好）。

根据设计的图纸，在“离网逆变负载系统”网孔架内完成模块和器件的布线与接线。

（1）检查“离网逆变负载系统”网孔架内所有模块和器件的接线，确保正确无误。

（2）正确设置逆变器输出电压与频率相关参数，将相应的设置参数填写在大赛提供相应答题纸上，放入专用文件袋中。

（3）设置逆变器的H桥的死区时间与PID积分参数信息，将相应的设置参数填写在大赛提供相应答题纸上，放入专用文件袋中。

（4）完成逆变供电功能。

调节采样电位器，输出蓄电池电压采样信号，通过示波器检测每个采样点的H桥IGBT管的SPWM波形输出。

截图且保存到到大赛组委会提供的U盘中，文件名为“逆变器SPWM波形图”。

（5）设置不同的PID参数。

利用示波器测量逆变波形的幅值与频率且截图保存到大赛组委会提供的U盘中，文件名为“逆变器波形图”。

（6）根据任务书要求，正确选取拓扑结构主电路板（全桥与半桥）。

正确选择元器件且焊接在主电路电路板上，使逆变器主电路板能够实现SPWM控制逆变功能。

（7）通过人机界面设置逆变器的通讯地址，完成与后台监控系统的通讯连接，实现后台监控系统远程遥控逆变器的运行。

任务4监控系统

功能要求

（1）完成组态主界面，用于显示光源模拟跟踪控制系统、能量转换控制存储系统、离网逆变负载系统的实时运行数据，数据至少应包含电压、电流、功率、有功、无功等必要信息；

包含光源模拟跟踪控制系统、能量转换控制存储系统、离网逆变负载系统的通讯状态开关量显示（使用工况图元实现）。

（2）完成光源模拟跟踪控制系统界面、能量转换控制存储系统界面和离网逆变负载系统界面，分别显示各自的运行状态参数，参数单元应包含电压、电流等系统相关的信息。

（3）完成光源模拟跟踪装置手动控制启动“追日功能”的界面，并显示当前太阳能电池方阵所接受的光照度，电池板的仰角、倾角信息。

（4）完成光伏发电功率曲线图、直流输出电压监测曲线图、逆变输入直流功率曲线图、输出交流功率曲线图，所有曲线图更新频率为1分钟。

（5）完成遥信一览表，用于显示实训装置所有遥信状态。

（6）完成遥测一览表，用于显示实训装置所有遥测值。

（7）采用POWER9000系统的报表工具制作光伏发电采集报表（15分钟记录一次），能量转换控制存储系统包含光伏输入电压、光伏输入电流、直流输出电压、直流输出电流。

离网逆变负载系统包含逆变输入电压、逆变输入电流、逆变功率、负载电压、负载电流、负载功率。

能够通过打印机实现数据输出。

（8）打印报表，放入专用文件袋中。

利用POWER9000系统的数据库备份功能，实现上述实时数据的备份且存储到D盘名为“监控系统”文件夹内。