本發(fā)明屬于電氣實驗教學(xué)技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及一種便攜式物聯(lián)網(wǎng)模擬電站。

背景技術(shù)：

太陽是一個巨大無盡的潔凈能源中心，開發(fā)利用太陽能，使之成為能源體系中重要的替代能源可以說是人類能源戰(zhàn)略上的終極理想。發(fā)展到現(xiàn)代，太陽能的利用已日益廣泛。太陽能電站是利用太陽能電池組件將光能轉(zhuǎn)化為電能的裝置，是地球的清潔能源和可再生能源，因此對太陽能電站的研究為人類的重要課題之一。然而在物理教學(xué)和實驗中有關(guān)太陽能發(fā)電的儀器設(shè)備幾乎為零。

專利一種輕型便攜式電站(公開號：CN201204395)公開了一種包括防護箱體，在防護箱體內(nèi)設(shè)有發(fā)電機、柴油機和排風(fēng)扇，發(fā)電機和柴油機進行偶合組成發(fā)電機組，發(fā)電機組固定在防護箱體底部的減震底座上，在防護箱體上設(shè)有控制屏，控制屏通過支架固定在防護箱體的內(nèi)壁，在防護箱體底面通過托盤固定有蓄電池。該專利實現(xiàn)了一種結(jié)構(gòu)簡單并且便于攜帶的小型電站，但該便攜電站是通過發(fā)電機和柴油機對蓄電池進行充電，不符合清潔能源要求，不利于教學(xué)實驗推廣使用并且不能達到對太陽能電站的課題研究要求。

技術(shù)實現(xiàn)要素：

本發(fā)明的目的是提供一種便攜式物聯(lián)網(wǎng)模擬電站，結(jié)構(gòu)簡單操作方便，實現(xiàn)對太陽能電站的全面模擬，適用于各種對太陽能電站的實驗和教學(xué)研究。

本發(fā)明提供了如下的技術(shù)方案：

一種便攜式物聯(lián)網(wǎng)模擬電站，包括機柜和設(shè)在所述機柜內(nèi)的模擬電站內(nèi)部系統(tǒng)，所述機柜上端設(shè)有支撐板，所述支撐板上設(shè)有若干太陽能電池板，所述機柜正面設(shè)有數(shù)據(jù)顯示表、人機交互顯示器和若干開關(guān)；

所述模擬電站內(nèi)部系統(tǒng)包括采集檢測單元、控制單元、負載通訊單元和電力單元，所述采集檢測單元包括若干光伏測量板，所述光伏測量板和所述太陽能電池板一一對應(yīng)連接，所述控制單元包括相互連接的串并聯(lián)自動控制板、主控板和MPPT光伏控制板，所述串并聯(lián)自動控制板連接所述光伏測量板，所述主控板分別連接所述人機交互顯示器和所述數(shù)據(jù)顯示表，所述負載通訊單元包括直流負載、交流負載、RTU-GPRS和GPS模塊，所述直流負載連接所述MPPT光伏控制板，所述RTU-GPRS和所述GPS模塊分別連接所述主控板，所述電力單元包括蓄電池和逆變器，所述蓄電池分別連接所述MPPT光伏控制板和所述逆變器，所述逆變器連接所述交流負載；所述主控板、所述逆變器、所述直流負載和所述交流負載分別連接對應(yīng)的所述開關(guān)。

優(yōu)選的，所述數(shù)據(jù)顯示表包括電壓表、電流表和單相多功能表，所述電壓表連接所述蓄電池，顯示蓄電池電壓，所述電流表連接所述直流負載，顯示所述直流負載的電流，所述單相多功能表連接所述逆變器，顯示所述逆變器的電壓、電流和頻率。

優(yōu)選的，所述開關(guān)包括總電源開關(guān)、逆變電源開關(guān)、直流負載開關(guān)和交流負載開關(guān)，所述總電源開關(guān)連接所述主控板，控制啟停整個系統(tǒng)，所述逆變電源開關(guān)連接所述逆變器，控制所述逆變器，所述直流負載開關(guān)連接所述直流負載，所述交流負載開關(guān)連接所述交流負載，控制負載連接導(dǎo)通。

優(yōu)選的，所述直流負載包括直流LED燈和直流風(fēng)扇，所述直流LED燈和所述直流風(fēng)扇分別連接所述MPPT光伏控制板和直流負載開關(guān)，對直流負載進行控制和保護。

優(yōu)選的，所述交流負載包括交流報警燈、變頻器和電動機，所述交流報警燈和所述變頻器分別連接所述逆變器和所述交流負載開關(guān)，所述變頻器連接所述電動機，控制所述電機啟停。

優(yōu)選的，所述主控板、所述串并聯(lián)自動控制板、所述MPPT光伏控制板和所述人機交互顯示器之間的連接采用RS485總線通信，所述主控板和所述RTU-GPRS之間的連接采用RS232通信連接，所述人機交互顯示器和所述RTU-GPRS上設(shè)有以太接口，通過所述以太接口實現(xiàn)與上機位通信連接。

優(yōu)選的，所述機柜與所述支撐板之間設(shè)有可伸縮支架，所述支撐板可通過所述支架收回至所述機柜兩側(cè)。所述支撐板兩側(cè)設(shè)有鎖扣，所述支撐板收回所述機柜兩側(cè)時，關(guān)閉所述鎖扣，可防止所述支撐板滑出。

優(yōu)選的，所述機柜下設(shè)有若干對稱分布的腳輪，所述機柜上設(shè)有腳輪剎車開關(guān)，所述腳輪剎車開關(guān)連接所述腳輪，實現(xiàn)對腳輪的鎖定控制，防止機柜位置選定后的晃動。

本發(fā)明的有益效果是：機柜結(jié)構(gòu)設(shè)計使硬件設(shè)備便攜移動，使整個模擬電站具備可收放性、易操作性；模擬電站內(nèi)部系統(tǒng)能夠模擬多種常規(guī)獨立運行的太陽能電站的運行，具備太陽能電站的基本部件及電路系統(tǒng)，適用于各種對太陽能電站的實驗和教學(xué)研究；此外，系統(tǒng)內(nèi)部裝有全球定位系統(tǒng)，讓系統(tǒng)能夠運行在全球各地，代表不同地區(qū)的電站運行情況，分別模擬了大型太陽能電站的信息傳輸功能，遠程無線監(jiān)控的信息傳輸功能，能夠?qū)⒏黝愲娬緳z測信號傳輸?shù)浆F(xiàn)場總控室及遠程監(jiān)控智能設(shè)備。

附圖說明

附圖用來提供對本發(fā)明的進一步理解，并且構(gòu)成說明書的一部分，與本發(fā)明的實施例一起用于解釋本發(fā)明，并不構(gòu)成對本發(fā)明的限制。在附圖中：

圖1是本發(fā)明外部結(jié)構(gòu)示意圖；

圖2是本發(fā)明外部結(jié)構(gòu)俯視示意圖；

圖3是本發(fā)明內(nèi)部結(jié)構(gòu)示意圖；

圖4是本發(fā)明充放電原理示意圖；

圖5是本發(fā)明內(nèi)部通信示意圖；

圖6是本發(fā)明數(shù)據(jù)通信結(jié)構(gòu)圖；

圖中標記為：1.機柜；2.電壓表；3.電流表；4.單相多功能表；5.人機交互顯示器；6.開關(guān)；7.腳輪剎車開關(guān)；8.支撐板；81.支架；82.鎖扣；9.太陽能電池板；91.光伏測量板；10.腳輪；S1.串并聯(lián)自動控制板；S2.主控板；S3.MPPT光伏控制板；S4.變頻器；S5.直流LED燈；S6.交流報警燈；S7.直流風(fēng)扇；S8.GPS模塊；S9.開關(guān)電源；S10.端子臺；S11.蓄電池；S12.蓄電池；S13.逆變器；S14.電動機。

具體實施方式

如圖1和圖2所示，一種便攜式物聯(lián)網(wǎng)模擬電站的機柜1，機柜1上端設(shè)有支撐板8，支撐板8上設(shè)有若干太陽能電池板9，機柜1正面設(shè)有數(shù)據(jù)顯示表、人機交互顯示器5和開關(guān)6；數(shù)據(jù)顯示表包括電壓表2、電流表3和單相多功能表4，機柜1與支撐板8之間設(shè)有可伸縮支架81，支架81可將支撐板8收回機柜1兩側(cè)。支撐板8兩側(cè)設(shè)有鎖扣82，支撐板8收回機柜1兩側(cè)時，關(guān)閉鎖扣82，可防止支撐板8滑出。機柜1下設(shè)有若干對稱分布的腳輪10，機柜1上設(shè)有腳輪剎車開關(guān)7，腳輪剎車開關(guān)7連接腳輪10，實現(xiàn)對腳輪10的鎖定控制，防止機柜1位置選定后的晃動。

如圖3所示，模擬電站內(nèi)部系統(tǒng)包括采集檢測單元、控制單元、負載通訊單元和電力單元，采集檢測單元包括若干光伏測量板91，光伏測量板91和太陽能電池板9一一對應(yīng)連接，控制單元包括相互連接的串并聯(lián)自動控制板S1、主控板S2和MPPT光伏控制板S3，串并聯(lián)自動控制板S1連接光伏測量板91，負載通訊單元包括直流負載、交流負載、RTU-GPRS和GPS模塊S8，直流負載連接MPPT光伏控制板S3，RTU-GPRS和GPS模塊S8分別連接主控板S2，GPS模塊S8提供全球定位信息，讓系統(tǒng)能夠運行在全球各地，代表不同地區(qū)的電站運行情況；電力單元包括蓄電池S12和逆變器S13，蓄電池S12分別連接MPPT光伏控制板S3和逆變器S13，逆變器S13連接交流負載；主控板S2、逆變器S13、直流負載和交流負載分別連接對應(yīng)的開關(guān)。進一步地，內(nèi)部系統(tǒng)還設(shè)有開關(guān)電源S9和端子臺S10，開關(guān)電源S9連接主控板S2，實現(xiàn)對整個模擬電站的開關(guān)控制，內(nèi)部系統(tǒng)的電氣布線連接均經(jīng)過端子臺S10匯總，保證布線規(guī)范合理整齊化。

如圖1-3所示，主控板S2分別連接人機交互顯示器5和數(shù)據(jù)顯示表，電壓表2連接蓄電池S12，顯示蓄電池S12的電壓，電流表3連接直流負載，顯示直流負載的電流，單相多功能表4連接逆變器S13，顯示逆變器S13的電壓、電流和頻率。直流負載包括直流LED燈S5和直流風(fēng)扇S7，直流LED燈S5和直流風(fēng)扇S7分別連接MPPT光伏控制板S3和直流負載開關(guān)，對直流負載進行控制和保護。交流負載包括交流報警燈S6、變頻器S4和電動機S14，交流報警燈S6和變頻器S4分別連接逆變器S13和交流負載開關(guān)，變頻器S4連接電動機S14，控制電動機S14啟停。進一步地，開關(guān)包括總電源開關(guān)、逆變電源開關(guān)、直流負載開關(guān)和交流負載開關(guān)，總電源開關(guān)連接主控板S2，控制啟停整個系統(tǒng)，逆變電源開關(guān)連接逆變器S13，控制逆變器S13，直流負載開關(guān)連接直流負載，交流負載開關(guān)連接交流負載，控制負載連接導(dǎo)通。

如圖4所示，整套系統(tǒng)的發(fā)電工程控制如下：太陽能電池板9陣列經(jīng)過串并聯(lián)自動控制板S1后形成相應(yīng)的拓撲結(jié)構(gòu)，然后輸入到MPPT光伏控制板S3，并以最大點功率對蓄電池S11和蓄電池S12進行充電，同時MPPT光伏控制板S3負責(zé)對負載的控制和保護，逆變器S13主要是將12V的直流電轉(zhuǎn)化成220V的交流電，并且輸出給交流負載，即交流報警燈S6、交流電動機S14等等。

如圖5和6所示，主控板S2、串并聯(lián)自動控制板S1、MPPT光伏控制板S3和人機交互顯示器5之間的連接采用RS485總線通信，主控板S2和RTU-GPRS之間的連接采用RS232通信連接，人機交互顯示器5和RTU-GPRS上設(shè)有以太接口，通過以太接口實現(xiàn)與上機位通信連接。整個系統(tǒng)采取模塊化設(shè)計，其核心是主控板S2，主控板S2的主要功能通過把光伏測量板91的數(shù)據(jù)、MPPT光伏控制板S3的數(shù)據(jù)、單相多功能表4數(shù)據(jù)、直流電壓表2數(shù)據(jù)、直流電流表3數(shù)據(jù)、光照度溫濕度數(shù)據(jù)等通過RS485傳輸進行采集匯總，將匯總后的數(shù)據(jù)分別傳輸給RTU-GPRS遠程數(shù)據(jù)和人機交互顯示器5。在人機交互顯示器5和遠程數(shù)據(jù)中心可以發(fā)送控制太陽能電池板9的拓撲結(jié)構(gòu)的命令，主控板S2控制串并聯(lián)自動控制板S1進行拓撲結(jié)構(gòu)變化，最終由MPPT光伏控制板S3進行最大點功率跟蹤并實時顯示當前拓撲結(jié)構(gòu)的數(shù)據(jù)狀態(tài)。

以上所述僅為本發(fā)明的優(yōu)選實施例而已，并不用于限制本發(fā)明，盡管參照前述實施例對本發(fā)明進行了詳細的說明，對于本領(lǐng)域的技術(shù)人員來說，其依然可以對前述各實施例所記載的技術(shù)方案進行修改，或者對其中部分技術(shù)特征進行等同替換。凡在本發(fā)明的精神和原則之內(nèi)，所作的任何修改、等同替換、改進等，均應(yīng)包含在本發(fā)明的保護范圍之內(nèi)。