一种便携式物联网模拟电站的制作方法

本实用新型属于电气实验教学技术领域，具体涉及一种便携式物联网模拟电站。

背景技术：

太阳是一个巨大无尽的洁净能源中心，开发利用太阳能，使之成为能源体系中重要的替代能源可以说是人类能源战略上的终极理想。发展到现代，太阳能的利用已日益广泛。太阳能电站是利用太阳能电池组件将光能转化为电能的装置，是地球的清洁能源和可再生能源，因此对太阳能电站的研究为人类的重要课题之一。然而在物理教学和实验中有关太阳能发电的仪器设备几乎为零。

专利一种轻型便携式电站(公开号：CN201204395)公开了一种包括防护箱体，在防护箱体内设有发电机、柴油机和排风扇，发电机和柴油机进行偶合组成发电机组，发电机组固定在防护箱体底部的减震底座上，在防护箱体上设有控制屏，控制屏通过支架固定在防护箱体的内壁，在防护箱体底面通过托盘固定有蓄电池。该专利实现了一种结构简单并且便于携带的小型电站，但该便携电站是通过发电机和柴油机对蓄电池进行充电，不符合清洁能源要求，不利于教学实验推广使用并且不能达到对太阳能电站的课题研究要求。

技术实现要素：

本实用新型的目的是提供一种便携式物联网模拟电站，结构简单操作方便，实现对太阳能电站的全面模拟，适用于各种对太阳能电站的实验和教学研究。

本实用新型提供了如下的技术方案：

一种便携式物联网模拟电站，包括机柜和设在所述机柜内的模拟电站内部系统，所述机柜上端设有支撑板，所述支撑板上设有若干太阳能电池板，所述机柜正面设有数据显示表、人机交互显示器和若干开关；

所述模拟电站内部系统包括采集检测单元、控制单元、负载通讯单元和电力单元，所述采集检测单元包括若干光伏测量板，所述光伏测量板和所述太阳能电池板一一对应连接，所述控制单元包括相互连接的串并联自动控制板、主控板和MPPT光伏控制板，所述串并联自动控制板连接所述光伏测量板，所述主控板分别连接所述人机交互显示器和所述数据显示表，所述负载通讯单元包括直流负载、交流负载、RTU-GPRS和GPS模块，所述直流负载连接所述MPPT光伏控制板，所述RTU-GPRS和所述GPS模块分别连接所述主控板，所述电力单元包括蓄电池和逆变器，所述蓄电池分别连接所述MPPT光伏控制板和所述逆变器，所述逆变器连接所述交流负载；所述主控板、所述逆变器、所述直流负载和所述交流负载分别连接对应的所述开关。

优选的，所述数据显示表包括电压表、电流表和单相多功能表，所述电压表连接所述蓄电池，显示蓄电池电压，所述电流表连接所述直流负载，显示所述直流负载的电流，所述单相多功能表连接所述逆变器，显示所述逆变器的电压、电流和频率。

优选的，所述开关包括总电源开关、逆变电源开关、直流负载开关和交流负载开关，所述总电源开关连接所述主控板，控制启停整个系统，所述逆变电源开关连接所述逆变器，控制所述逆变器，所述直流负载开关连接所述直流负载，所述交流负载开关连接所述交流负载，控制负载连接导通。

优选的，所述直流负载包括直流LED灯和直流风扇，所述直流LED灯和所述直流风扇分别连接所述MPPT光伏控制板和直流负载开关，对直流负载进行控制和保护。

优选的，所述交流负载包括交流报警灯、变频器和电动机，所述交流报警灯和所述变频器分别连接所述逆变器和所述交流负载开关，所述变频器连接所述电动机，控制所述电机启停。

优选的，所述主控板、所述串并联自动控制板、所述MPPT光伏控制板和所述人机交互显示器之间的连接采用RS485总线通信，所述主控板和所述RTU-GPRS之间的连接采用RS232通信连接，所述人机交互显示器和所述RTU-GPRS上设有以太接口，通过所述以太接口实现与上机位通信连接。

优选的，所述机柜与所述支撑板之间设有可伸缩支架，所述支撑板可通过所述支架收回至所述机柜两侧。所述支撑板两侧设有锁扣，所述支撑板收回所述机柜两侧时，关闭所述锁扣，可防止所述支撑板滑出。

优选的，所述机柜下设有若干对称分布的脚轮，所述机柜上设有脚轮刹车开关，所述脚轮刹车开关连接所述脚轮，实现对脚轮的锁定控制，防止机柜位置选定后的晃动。

本实用新型的有益效果是：机柜结构设计使硬件设备便携移动，使整个模拟电站具备可收放性、易操作性；模拟电站内部系统能够模拟多种常规独立运行的太阳能电站的运行，具备太阳能电站的基本部件及电路系统，适用于各种对太阳能电站的实验和教学研究；此外，系统内部装有全球定位系统，让系统能够运行在全球各地，代表不同地区的电站运行情况，分别模拟了大型太阳能电站的信息传输功能，远程无线监控的信息传输功能，能够将各类电站检测信号传输到现场总控室及远程监控智能设备。

附图说明

附图用来提供对本实用新型的进一步理解，并且构成说明书的一部分，与本实用新型的实施例一起用于解释本实用新型，并不构成对本实用新型的限制。在附图中：

图1是本实用新型外部结构示意图；

图2是本实用新型外部结构俯视示意图；

图3是本实用新型内部结构示意图；

图4是本实用新型充放电原理示意图；

图5是本实用新型内部通信示意图；

图6是本实用新型数据通信结构图；

图中标记为：1.机柜；2.电压表；3.电流表；4.单相多功能表；5.人机交互显示器；6.开关；7.脚轮刹车开关；8.支撑板；81.支架；82.锁扣；9.太阳能电池板；91.光伏测量板；10.脚轮；S1.串并联自动控制板；S2.主控板；S3.MPPT光伏控制板；S4.变频器；S5.直流LED灯；S6.交流报警灯；S7.直流风扇；S8.GPS模块；S9.开关电源；S10.端子台；S11.蓄电池；S12.蓄电池；S13.逆变器；S14.电动机。

具体实施方式

如图1和图2所示，一种便携式物联网模拟电站的机柜1，机柜1上端设有支撑板8，支撑板8上设有若干太阳能电池板9，机柜1正面设有数据显示表、人机交互显示器5和开关6；数据显示表包括电压表2、电流表3和单相多功能表4，机柜1与支撑板8之间设有可伸缩支架81，支架81可将支撑板8收回机柜1两侧。支撑板8两侧设有锁扣82，支撑板8收回机柜1两侧时，关闭锁扣82，可防止支撑板8滑出。机柜1下设有若干对称分布的脚轮10，机柜1上设有脚轮刹车开关7，脚轮刹车开关7连接脚轮10，实现对脚轮10的锁定控制，防止机柜1位置选定后的晃动。

如图3所示，模拟电站内部系统包括采集检测单元、控制单元、负载通讯单元和电力单元，采集检测单元包括若干光伏测量板91，光伏测量板91和太阳能电池板9一一对应连接，控制单元包括相互连接的串并联自动控制板S1、主控板S2和MPPT光伏控制板S3，串并联自动控制板S1连接光伏测量板91，负载通讯单元包括直流负载、交流负载、RTU-GPRS和GPS模块S8，直流负载连接MPPT光伏控制板S3，RTU-GPRS和GPS模块S8分别连接主控板S2，GPS模块S8提供全球定位信息，让系统能够运行在全球各地，代表不同地区的电站运行情况；电力单元包括蓄电池S12和逆变器S13，蓄电池S12分别连接MPPT光伏控制板S3和逆变器S13，逆变器S13连接交流负载；主控板S2、逆变器S13、直流负载和交流负载分别连接对应的开关。进一步地，内部系统还设有开关电源S9和端子台S10，开关电源S9连接主控板S2，实现对整个模拟电站的开关控制，内部系统的电气布线连接均经过端子台S10汇总，保证布线规范合理整齐化。

如图1-3所示，主控板S2分别连接人机交互显示器5和数据显示表，电压表2连接蓄电池S12，显示蓄电池S12的电压，电流表3连接直流负载，显示直流负载的电流，单相多功能表4连接逆变器S13，显示逆变器S13的电压、电流和频率。直流负载包括直流LED灯S5和直流风扇S7，直流LED灯S5和直流风扇S7分别连接MPPT光伏控制板S3和直流负载开关，对直流负载进行控制和保护。交流负载包括交流报警灯S6、变频器S4和电动机S14，交流报警灯S6和变频器S4分别连接逆变器S13和交流负载开关，变频器S4连接电动机S14，控制电动机S14启停。进一步地，开关包括总电源开关、逆变电源开关、直流负载开关和交流负载开关，总电源开关连接主控板S2，控制启停整个系统，逆变电源开关连接逆变器S13，控制逆变器S13，直流负载开关连接直流负载，交流负载开关连接交流负载，控制负载连接导通。

如图4所示，整套系统的发电工程控制如下：太阳能电池板9阵列经过串并联自动控制板S1后形成相应的拓扑结构，然后输入到MPPT光伏控制板S3，并以最大点功率对蓄电池S11和蓄电池S12进行充电，同时MPPT光伏控制板S3负责对负载的控制和保护，逆变器S13主要是将12V的直流电转化成220V的交流电，并且输出给交流负载，即交流报警灯S6、交流电动机S14等等。

如图5和6所示，主控板S2、串并联自动控制板S1、MPPT光伏控制板S3和人机交互显示器5之间的连接采用RS485总线通信，主控板S2和RTU-GPRS之间的连接采用RS232通信连接，人机交互显示器5和RTU-GPRS上设有以太接口，通过以太接口实现与上机位通信连接。整个系统采取模块化设计，其核心是主控板S2，主控板S2的主要功能通过把光伏测量板91的数据、MPPT光伏控制板S3的数据、单相多功能表4数据、直流电压表2数据、直流电流表3数据、光照度温湿度数据等通过RS485传输进行采集汇总，将汇总后的数据分别传输给RTU-GPRS远程数据和人机交互显示器5。在人机交互显示器5和远程数据中心可以发送控制太阳能电池板9的拓扑结构的命令，主控板S2控制串并联自动控制板S1进行拓扑结构变化，最终由MPPT光伏控制板S3进行最大点功率跟踪并实时显示当前拓扑结构的数据状态。

以上所述仅为本实用新型的优选实施例而已，并不用于限制本实用新型，尽管参照前述实施例对本实用新型进行了详细的说明，对于本领域的技术人员来说，其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换。凡在本实用新型的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本实用新型的保护范围之内。