Dokumentacja techniczno-ruchowa

Transkrypt

1 Dokumentacja techniczno-ruchowa Modułów fotowoltaicznych P1, P2, P5 Modułu turbin wiatrowych P3 Modułu inwertera P4 Modułu rozdzielnicy R1 Modułu pomiarowego R2

2 1. Informacje wstępne Wszystkie urządzenia objęte niniejszą dokumentacją stanowią integralną całość i są konieczne do prawidłowego działania systemu. Poszczególne urządzenie nie mogą być eksploatowane osobno. Moduły od P1 do P5 komunikują się wzajemnie za pośrednictwem magistrali CAN. Moduł P1 jest modułem głównym który posiada dodatkowo interfejs RS232 służący do komunikacji systemu z urządzeniami zewnętrznymi. System skonfigurowany jest tak aby po zaniku zasilania mógł sam włączyć się z zachowaniem właściwej sekwencji. W pierwszej kolejności włączany jest moduł inwertera (P4), a następnie pozostałe moduły (P1, P2, P3, P5). Moduły R1 i R2 są niezależne. Rys. 1. Schemat blokowy układu elektrowni hybrydowej. 2

3 2. Charakterystyka modułów Moduły fotowoltaiczne P1, P2, P5 - każdy z modułów zawiera dwa niezależne wejścia dla pojedynczych paneli fotowoltaicznych o mocy 250W, co razem daje możliwość obsługi sześciu paneli PV. Napięcie z paneli podwyższane jest za pomocą transformatora wysokiej częstotliwości, który zasila wspólny moduł inwertera (P4). Każdą z przetwornic można niezależnie włączyć/wyłączyć oraz ustawić sposób sterowania (MPPT) za pomocą odpowiednich komend wysłanych poprzez interfejs RS232. Rys. 2. Schemat blokowy układu elektrowni hybrydowej. Ogólna charakterystyka urządzeń wchodzących w skład modułu P1 oraz P2. Moduł P1 oraz P2 Oznaczenie producenta Moc znamionowa Przetwornica DC/DC z transformatorem wysokiej częstotliwości Przetwornica DC/DC z transformatorem wysokiej częstotliwości Przetwornica DC/DC z transformatorem wysokiej częstotliwości AGH-P AGH-P AGH-P x 250 W 2 x 250 W 2 x 250 W 3

4 Dane techniczne modułu P1 Parametr j.m. Opis Wartość min Wartość max U AC V Napięcie zasilania RMS U DC IN V Napięcie wejściowe DC I DC IN A Prąd wejściowy DC 0 10 U DC OUT V Napięcie wyjściowe DC I DC OUT A Prąd wyjściowy DC 0 2 MPPT - Ilość niezależnych kanałów MPPT 2 Interfejs komunikacyjny Typ Typ Dane modułu P2 moduł zależny od P1 RS232 (izolowany) CAN (nieizolowany) Parametr j.m. Opis Wartość min Wartość max U AC V Napięcie zasilania RMS (*) U DC IN V Napięcie wejściowe DC I DC IN A Prąd wejściowy DC 0 10 U DC OUT V Napięcie wyjściowe DC I DC OUT A Prąd wyjściowy DC 0 2 MPPT - Ilość niezależnych kanałów MPPT 2 (*) - moduł P2 zasilany jest niskim napięciem poprzez moduł P1 Dane techniczne modułu P5 Parametr j.m. Opis Wartość min Wartość max U AC V Napięcie zasilania RMS U DC IN V Napięcie wejściowe DC I DC IN A Prąd wejściowy DC 0 10 U DC OUT V Napięcie wyjściowe DC I DC OUT A Prąd wyjściowy DC 0 2 MPPT - Ilość niezależnych kanałów MPPT 2 Interfejs komunikacyjny Typ CAN (nieizolowany) 4

5 Wyświetlacz Moduł wyposażony jest w wyświetlacz alfanumeryczny na którym odczytać można bieżące napięcia paneli PV w [V] oraz bieżące moce w [W]. Ostatnia kolumna informuje o stanie pracy przetwornicy zgodnie z tabelą: Wartość 0 Przetwornica wyłączona 1 Przetwornica włączona Kod błędu Opis Ut1=31.5 p= U4 =31.4 p= U3 =38.5 p= U2 =38.6 p= Rys. 3. Przykładowy ekran modułu P1 Moduły turbin wiatrowych P3 - moduł zawiera dwie niezależne przetwornice napięcia dla turbin wiatrowych oraz zewnętrzny akumulator pracujący w trybie buforowym. Turbiny wiatrowe ładują akumulator do napięcia Umax (domyślnie 13.8V). Jeśli napięcie na akumulatorze przekroczy wartość Umin (domyślnie 13.6V) energia z akumulatora zostanie przesłana do modułu inwertera (P4). Włączenie/wyłączenia poszczególnych przetwornic (WND1, WND2, ) oraz ustalanie napięć progowych Umin oraz Umax realizowane jest poprzez interfejs RS232. Rys. 4. Schemat blokowy układu elektrowni hybrydowej. 5

6 Ogólna charakterystyka urządzeń wchodzących w skład modułu P3. Moduł P3 Oznaczenie producenta Moc znamionowa Przetwornica AC/DC (turbina HAWT) Przetwornica AC/DC (turbina VAWT) Przetwornica DC/DC (akumulator) AGH-P W 350 W 250 W Dane techniczne modułu P3 Parametr j.m. Opis Wartość min Wartość max U AC V Napięcie zasilania RMS U AC IN V Napięcie wejściowe turbin RMS 0 35 I AC IN A Prąd wejściowy turbin RMS 0 10 R T1 Ω Rezystor hamujący dla Turbiny U DC V Napięcie akumulatora DC ,4 I DC A Prąd akumulatora DC U DC OUT V Napięcie wyjściowe DC I DC OUT A Prąd wyjściowy DC 0 2 Interfejs komunikacyjny Typ Wyświetlacz CAN (nieizolowany) Moduł wyposażony jest w wyświetlacz alfanumeryczny na którym odczytać można bieżące moce turbin wiatrowych, napięcie akumulatora oraz ustawione napięcie progowe Up po przekroczeniu którego przetwornica zaczyna przesyłać energię z akumulatora do inwertera. Symbol Opis Turbina 1 Moc turbiny o poziomej osi obrotu - HAWT Turbina 2 Moc turbiny o pionowej osi obrotu - VAWT Akumulator Napięcie akumulatora Akumulator Up Napięcie progowe U MIN Przetwornica wyłączona e1-255 Kod błędu Turbina1 P: Turbina2 P: akumulator U: 12.5V akumulator Up: Turbina1 P: 123W Turbina2 P: 95W akumulator U: 13.4V akumulator Up: 13.6V Rys. 5. Przykładowy ekran modułu P3 6

7 Pomiary dla turbiny wiatrowej HAWT Turbina 1 Lp L - mię R [Ohm] 1 Czerwony Czarny 1,2mH 1,43 2 Żółty Czarny 1,04mH 1,27 3 Żółty Czerwony 1,15mH 1,37 Liczba par biegunów p=5 n = 60f/p = 96,36 rpm ku = 3Vp/100rpm 7

8 Pomiary dla turbiny wiatrowej VAWT Turbina 2 Lp L dla 3 położeń wirnika R [Ohm] 1 Czerwony Niebieski 9,68mH (10,03) (9,37) 5,5 2 Czerwony Zielony 9,97mH (9,29) (9,68) 5,66 3 Zielony Niebiski 9,35mH (9,71) (10,0) 5,38 Liczba par biegunów p=12 n = 60f/p = 78,4 rpm ku = 19,38Vp/100rpm 8

9 Moduł inwertera P4 - moduł zawiera dwa niezależne inwertery. Jeden pracuje w systemie on-grid, drugi offgrid. Inwertery zasilane są ze wspólnej szyny DC. Inwerter off-grid pracuje w trybie GAPS (Grid Assisted Power Station) tzn. gdy brakuje energii ze źródeł odnawialnych (PV + Akumulator) niedobór pobierany jest z sieci przez inwerter sieciowy ( on-grid ). Jeśli natomiast Inwerter wyspowy ( off-grid ) jest wyłączony lub odbiorniki nim zasilane są mniejszej mocy niż aktualna moc źródeł odnawialnych, nadwyżka energii zwracana jest do sieci poprze inwerter sieciowy ( on-grid ). Rys. 6. Schemat blokowy układu elektrowni hybrydowej. Tab. Ogólna charakterystyka inwertera podwójnego. Moduł P4 Oznaczenie producenta Moc znamionowa Inwerter wyspowy (GAPS) Prostownik aktywny (ON-GRID) AGH-P ,3 kva 2,3 kva 9

10 Tab. Dane techniczne modułu P4 Parametr j.m. Opis Wartość min Wartość max Wartość typowa Inwerter on-grid U AC V Napięcie zasilania RMS I RMS A Prąd inwertera f Hz Częstotliwość napięcia zasilania cosϕ - Współczynnik mocy bliski jedności (> 0,98) Inwerter off-grid U DC V Napięcie wejściowe inwertera U AC V Napięcie wyjściowe RMS I RMS A Prąd wyjściowy inwertera f Hz Częstotliwość napięcia wyjściowego Wyświetlacz Moduł wyposażony jest w wyświetlacz alfanumeryczny na którym odczytać można bieżące napięcia oraz moce przetwarzane przez inwertery. Pierwsze dnie linie odnoszą się do inwertera sieciowego ( on-grid ), drugie dwie linie odnoszą się do inwertera wyspowego ( off-grid ) Symbol Opis Nap. Sieci Napięcie sieci zasilającej Moc pobierana lub oddawana przez inwerter Moc z sieci Wartość ze znakiem - oznacza pobór energii z sieci (moc potrzebna do zasilania inwertera wyspowego) Wartość dodatnia oznacza zwrot energii do sieci Nap. Wyjsc. Napięcie wyjściowe inwertera wyspowego ( off-grid ) Moc Wyjsc. Moc wyjściowa inwertera wyspowego ( off-grid ) Inwerter wyłączony Nap. sieci : 230V moc z sieci : 610VA nap. Wyjsc. : moc wyjsc. : Rys. 7. Przykładowy ekran modułu P3 10

11 PROGRAMOWANIE Polecenia i komunikaty. Ramka wychodząca Prędkość transmisji danych: 115,200 kbps Parzystość even 2 bity stopu 8 bitów danych Zmienne typu FLOAT (4 bajty, little-endian) RES=RESERVED (4 bajty) STATUS zmienna typu UNIT32 Polecenia i komunikaty ramka wychodząca Start (4 bajty) 0x11 0x22 0x33 0x44 Solar PVT1 Solar PVT1 Solar PVT1 Solar PVT2 Solar PVT1 U IN I IN Power U IN STATUS Solar PV4 Solar PV4 Solar PV4 Solar PVT2 Solar PV4 U IN I IN Power I IN STATUS Solar PV3 Solar PV3 Solar PV3 Solar PVT2 Solar PV3 U IN I IN Power Power STATUS Solar PV2 Solar PV2 Solar PV2 Solar PV1 Solar PV2 U IN I IN Power U IN STATUS WIND 1 WIND 1 WIND 1 Solar PV1 WIND 1 U IN I IN Power I IN STATUS WIND 2 WIND 2 WIND 2 Solar PV1 WIND 2 U IN I IN Power Power STATUS U IN I IN Power Power REF STATUS Solar PVT2 11

12 U RMS I RMS Power Temperatura STATUS Solar PVT2 U DCLPF I DC I DCREF U DC STATUS Inv. Off-Grid Inv. Off-Grid Inv. Off-Grid Solar PV1 Inv. Off-Grid U RMS I RMS Power Temperatura STATUS PVT1 & PV4 PV3 & PV2 WIND & Solar PV1 T SOLAR T1&4 T SOLAR 3&2 T INV R&F T WIND& STATUS WIND1 (4b) WIND2 (4b) Suma kontrolna CRC32 (4b) U MAX U MIN Res Res Wielomian: 0x04C11DB7 Indeks oznaczeń zawartych w ramce wychodzącej Oznaczenie U IN I IN P IN V ACCV I P P REF RMS U AB RMS I A RMS U OUT RMS I OUT T SOLAR T1&4 T SOLAR 3&2 T INV R&F T WIND& U MAX U MIN RES STATUS Opis Napięcie wejściowe Prąd wejściowy Moc wejściowa Napięcie Prąd Moc Maksymalna moc rozładowania akumulatora Napięcie wyjściowe Prąd wyjściowy Napięcie wyjściowe RMS Prąd wyjściowy RMS Temperatura kontrolera PVT1 i PV4 Temperatura kontrolera PV3 i PV2 Temperatura inwertera Temperatura kontrolera turbiny Napięcie maksymalne Napięcie minimalne Zarezerwowany Status urządzenia 12

13 Polecenia i komunikaty. Ramka przychodząca Polecenia i komunikaty ramka przychodząca 4 bajty 4 bajty ID urządzenia Komenda Indeks oznaczeń zawartych w ramce przychodzącej Przykład: Oznaczenie Opis w ASCI ID urządzeń: SOL1 0x314C4F53 PVT2 SOL2 0x324C4F53 PV4 SOL3 0x334C4F53 PV3 SOL4 0x344C4F53 PV2 SOL5 0x354C4F53 PVT1 SOL6 0x364C4F53 PV1 INVR 0x52564E49 INVF 0x46564E49 0x WND1 0x31444E57 WND2 0x32444E57 Komendy: AUTO 0x4F START STOP 0x504F5453 REST 0x Komendy bonusowe: Uref 0x UthHIGH 0x U MIN UthLOW 0x C U MAX 1) Uruchomienie przetwornicy SOLAR1 z MPPT: - w ASCI: SOL1AUTO - w HEX: 0x53 0x4F 0x4C 0x31 0x41 0x55 0x54 0x4F 2) Wyłączenie przetwornicy SOLAR1: - w ASCI: SOL1STOP - w HEX: 0x53 0x4F 0x4C 0x31 0x53 0x54 0x4F 0x50 3) Uruchomienie przetwornicy SOLAR1 bez MPPT (UIN = 31 V): - w ASCI: SOL1U31 - w HEX: 0x53 0x4F 0x4C 0x31 0x55 0x30 0x33 0x31 13

14 Moduł rozdzielnicy R1 - moduł zawiera urządzenia elektroinstalacyjne niezbędne do obsługi instalacji. W skład modułu wchodzą m.in. ochronniki przeciwprzepięciowe, rozłączniki izolacyjne, zabezpieczenia nadprądowe oraz zasilacz 24V DC do układów Solar-Tracker. 14

15 Moduł pomiarowy R2 - moduł zawiera ochronniki przeciwprzepięciowe dla linii sygnałowych. W skład modułu wchodzi pięć dwukanałowych ochronników LB-341. Oznaczenia przewodów sygnałowych Przetworniki połączone są czterema przewodami 10-cio żyłowymi Kabel Puszka dachowa S1 / PV P1-PT100 S2 P2-PT100 S3 P2-PT100 S4 / PVT-1-2 P3A-PT100 P3B-PT100 Kolor żyły Brązowy Czerwony Niebieski Żółty Fioletowy Brązowy Czerwony Niebieski Żółty Fioletowy Brązowy Czerwony Niebieski Żółty Fioletowy Brązowy Czerwony Niebieski Żółty Fioletowy Opis Czujnik temperatury PT100-PV1 Czujnik temperatury PT100-PV2 Czujnik temperatury PT100-PV3 Czujnik temperatury PT100-PV4 Rezerwa Czujnik temperatury PT100-PVR1 (Panel referencyjny) Czujnik temperatury PT100-PVR2 (Panel referencyjny) Czujnik temperatury PT100-PVR3 (Panel referencyjny) Czujnik temperatury PT100-PVR4 (Panel referencyjny) Rezerwa Przetwornik napięcia PU-PVR1 (Panel referencyjny) Przetwornik napięcia PU-PVR1 (Panel referencyjny) Przetwornik napięcia PU-PVR1 (Panel referencyjny) Przetwornik napięcia PU-PVR1 (Panel referencyjny) Rezerwa Czujnik temperatury PT100-PVT1 (Solar-Tracker OX) Czujnik temperatury PT100-PVT2 (Solar-Tracker OXY) Rezerwa Rezerwa Rezerwa 15