本實用新型屬于電氣實驗教學(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(hù)箱體，在防護(hù)箱體內(nèi)設(shè)有發(fā)電機(jī)、柴油機(jī)和排風(fēng)扇，發(fā)電機(jī)和柴油機(jī)進(jìn)行偶合組成發(fā)電機(jī)組，發(fā)電機(jī)組固定在防護(hù)箱體底部的減震底座上，在防護(hù)箱體上設(shè)有控制屏，控制屏通過支架固定在防護(hù)箱體的內(nèi)壁，在防護(hù)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(jī)和柴油機(jī)對蓄電池進(jìn)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(dá)到對太陽能電站的課題研究要求。

技術(shù)實現(xiàn)要素：

本實用新型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。

本實用新型提供了如下的技術(shù)方案：

一種便攜式物聯(lián)網(wǎng)模擬電站，包括機(jī)柜和設(shè)在所述機(jī)柜內(nèi)的模擬電站內(nèi)部系統(tǒng)，所述機(jī)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(jī)柜正面設(shè)有數(shù)據(jù)顯示表、人機(jī)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(fù)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(jī)交互顯示器和所述數(shù)據(jù)顯示表，所述負(fù)載通訊單元包括直流負(fù)載、交流負(fù)載、RTU-GPRS和GPS模塊，所述直流負(fù)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(fù)載；所述主控板、所述逆變器、所述直流負(fù)載和所述交流負(fù)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(fù)載，顯示所述直流負(fù)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(fù)載開關(guān)和交流負(fù)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(fù)載開關(guān)連接所述直流負(fù)載，所述交流負(fù)載開關(guān)連接所述交流負(fù)載，控制負(fù)載連接導(dǎo)通。

優(yōu)選的，所述直流負(fù)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(fù)載開關(guān)，對直流負(fù)載進(jìn)行控制和保護(hù)。

優(yōu)選的，所述交流負(fù)載包括交流報警燈、變頻器和電動機(jī)，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(fù)載開關(guān)，所述變頻器連接所述電動機(jī)，控制所述電機(jī)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(jī)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(jī)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(jī)位通信連接。

優(yōu)選的，所述機(jī)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(jī)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(jī)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(jī)柜下設(shè)有若干對稱分布的腳輪，所述機(jī)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(jī)柜位置選定后的晃動。

本實用新型的有益效果是：機(jī)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(yùn)行的太陽能電站的運(yùn)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(yùn)行在全球各地，代表不同地區(qū)的電站運(yùn)行情況，分別模擬了大型太陽能電站的信息傳輸功能，遠(yuǎn)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(yuǎn)程監(jiān)控智能設(shè)備。

附圖說明

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

圖1是本實用新型外部結(jié)構(gòu)示意圖；

圖2是本實用新型外部結(jié)構(gòu)俯視示意圖；

圖3是本實用新型內(nèi)部結(jié)構(gòu)示意圖；

圖4是本實用新型充放電原理示意圖；

圖5是本實用新型內(nèi)部通信示意圖；

圖6是本實用新型數(shù)據(jù)通信結(jié)構(gòu)圖；

圖中標(biāo)記為：1.機(jī)柜；2.電壓表；3.電流表；4.單相多功能表；5.人機(jī)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(jī)。

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(jī)柜1，機(jī)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(jī)柜1正面設(shè)有數(shù)據(jù)顯示表、人機(jī)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(jī)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(jī)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(jī)柜1兩側(cè)時，關(guān)閉鎖扣82，可防止支撐板8滑出。機(jī)柜1下設(shè)有若干對稱分布的腳輪10，機(jī)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(jī)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(fù)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(fù)載通訊單元包括直流負(fù)載、交流負(fù)載、RTU-GPRS和GPS模塊S8，直流負(fù)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(yùn)行在全球各地，代表不同地區(qū)的電站運(yùn)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(fù)載；主控板S2、逆變器S13、直流負(fù)載和交流負(fù)載分別連接對應(yīng)的開關(guān)。進(jìn)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(jī)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(fù)載，顯示直流負(fù)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(fù)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(fù)載開關(guān)，對直流負(fù)載進(jìn)行控制和保護(hù)。交流負(fù)載包括交流報警燈S6、變頻器S4和電動機(jī)S14，交流報警燈S6和變頻器S4分別連接逆變器S13和交流負(fù)載開關(guān)，變頻器S4連接電動機(jī)S14，控制電動機(jī)S14啟停。進(jìn)一步地，開關(guān)包括總電源開關(guān)、逆變電源開關(guān)、直流負(fù)載開關(guān)和交流負(fù)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(fù)載開關(guān)連接直流負(fù)載，交流負(fù)載開關(guān)連接交流負(fù)載，控制負(fù)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?fù)浣Y(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(jìn)行充電，同時MPPT光伏控制板S3負(fù)責(zé)對負(fù)載的控制和保護(hù)，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(fù)載，即交流報警燈S6、交流電動機(jī)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(jī)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(jī)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(jī)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(jìn)行采集匯總，將匯總后的數(shù)據(jù)分別傳輸給RTU-GPRS遠(yuǎn)程數(shù)據(jù)和人機(jī)交互顯示器5。在人機(jī)交互顯示器5和遠(yuǎn)程數(shù)據(jù)中心可以發(fā)送控制太陽能電池板9的拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)的命令，主控板S2控制串并聯(lián)自動控制板S1進(jìn)行拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)變化，最終由MPPT光伏控制板S3進(jìn)行最大點功率跟蹤并實時顯示當(dāng)前拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)的數(shù)據(jù)狀態(tài)。

以上所述僅為本實用新型的優(yōu)選實施例而已，并不用于限制本實用新型，盡管參照前述實施例對本實用新型進(jìn)行了詳細(xì)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(jìn)行修改，或者對其中部分技術(shù)特征進(jìn)行等同替換。凡在本實用新型的精神和原則之內(nèi)，所作的任何修改、等同替換、改進(jìn)等，均應(yīng)包含在本實用新型的保護(hù)范圍之內(nèi)。