一、概述

風(fēng)光互補(bǔ)發(fā)電實(shí)訓(xùn)系統(tǒng)主要由風(fēng)力發(fā)電機(jī)組、太陽能光伏電池組、控制器、蓄電池、逆變器、交流直流負(fù)載、開關(guān)控制模塊、環(huán)境監(jiān)測(cè)模塊、儀表顯示等部分組成，通過PLC控制、觸摸屏和變頻器作為控制核心，帶有A/D、D/A模塊、模擬量輸入/輸出模塊、交流電機(jī)變頻調(diào)速系統(tǒng)。系統(tǒng)于風(fēng)能發(fā)電、光伏發(fā)電為一體的教學(xué)實(shí)訓(xùn)系統(tǒng)；各系統(tǒng)通過連接電纜進(jìn)行連接，形成一套可完成風(fēng)力及光伏發(fā)電、同步并網(wǎng)、離網(wǎng)電源的實(shí)驗(yàn)及教學(xué)演示。幫助學(xué)生理解太陽能并網(wǎng)、離網(wǎng)及風(fēng)力發(fā)電系統(tǒng)的原理，從而起到學(xué)習(xí)工程實(shí)際應(yīng)用技能的作用。

應(yīng)用范圍：主要面向職高、大學(xué)、研究生、企業(yè)技工以風(fēng)力發(fā)電和太陽能離網(wǎng)、并網(wǎng)發(fā)電為主課題的研究和培訓(xùn)。

二、風(fēng)光互補(bǔ)發(fā)電實(shí)訓(xùn)系統(tǒng)主要技術(shù)規(guī)格參數(shù)：

1、系統(tǒng)規(guī)格

1）輸入電源：三相，單相AC220V±10% 50Hz

2）系統(tǒng)最大電壓：DC12V，AC220V/50Hz

3）系統(tǒng)最大電流：50A

4）系統(tǒng)最大功率：600W

2、太陽能電池板

太陽能電池板采用陣列組裝形式，主要采用4塊單晶小型太陽能電池板組建，可實(shí)現(xiàn)太陽能電池板的并接方式和串接方式，進(jìn)而提供大電流或大電壓的兩種太陽能電池板組網(wǎng)方式。

光伏電池組件：25W*4塊

1）額定功率：25W

2）額定電壓：17.2V

3）額定電流：1.17A

4）開路電壓：21.4V

5）短路電流：1.27A。

6）擺臂機(jī)構(gòu)：渦輪蝸桿結(jié)構(gòu)（2個(gè)減速箱）

7）電壓：220V

8）頻率：50Hz

9）電流：1.36A

10）最大功率：300W。

11）追日機(jī)構(gòu)

12）結(jié)構(gòu)：渦輪蝸桿結(jié)構(gòu)（減速箱）

13）驅(qū)動(dòng)：直流電機(jī)

14）軸數(shù)：雙軸二維。

3、風(fēng)力發(fā)電機(jī)

1）額定功率：300(W)

2）額定電壓：12(V)

3）額定電流：33.3

4）風(fēng)輪直徑：1.65(m)

5）啟動(dòng)風(fēng)速：2.5(m/s)

6）額定風(fēng)速：9.6(m/s)

7）安全風(fēng)速：35(m/s)

8）工作形式：永磁同步發(fā)電機(jī)

9）風(fēng)葉旋轉(zhuǎn)方向：順時(shí)針

10）風(fēng)葉數(shù)量：3（片）    

11）風(fēng)葉材料：玻璃增強(qiáng)聚丙烯材料

12）電機(jī)材料：鋁合金

13）護(hù)欄網(wǎng)：專業(yè)圍欄，高度約1.0米

4、模擬風(fēng)洞模塊

1）風(fēng)量：32073 mз/h

2）風(fēng)壓：388Pa

3）轉(zhuǎn)速：1440 r/min

4）功率：2.2kW    

可調(diào)風(fēng)速：0～13級(jí)連續(xù)可調(diào)

變頻器：采用2.2KW矢量變頻器

5、風(fēng)光控制器系統(tǒng)：

1）工作電壓：12/24VDC可選

2）充電功率Pmax ：1000W

3）光伏功率Pmax ：300W

4）風(fēng)機(jī)功率Pmax ：700W

5）充電方式：PWM脈寬調(diào)制

6）充電最大電流 35A

7）過放保護(hù)電壓 11V  

8）過放恢復(fù)電壓 12.6V

9）輸出保護(hù)電壓 16V  

10）卸載開始電壓（出廠值）15.5V

11）卸載開始電流（出廠值） 15A

控制器設(shè)有蓄電池過充、過放電保護(hù)、蓄電池開路保護(hù)、負(fù)載過電壓保護(hù)、夜間防反充電保護(hù)、輸出短路保護(hù)、電池接反保護(hù)、欠壓和過壓防震蕩保護(hù)、均衡充電、溫度補(bǔ)償、光控開關(guān)功能；

12）負(fù)載為100W以下的12V直流負(fù)載，控制單元一通道為常開輸出，另一通道為多類定時(shí)輸出（光控開、光控關(guān)，定時(shí)開、定時(shí)關(guān)，）。

13）使用32們高速單片機(jī)，實(shí)現(xiàn)智能控制，自動(dòng)識(shí)別12/24V系統(tǒng)。 采用串聯(lián)式PWM充電控制方式，使充電回路的電壓損失較原二極管充電方式降低一半，充電效率較非PWM高3－6%;過放恢復(fù)的提升充電，正常的直充，浮充自動(dòng)控制方式有利于提高蓄電池壽命。

14）多種保護(hù)功能，包括蓄電池反接、蓄電池過、欠壓保護(hù)、太陽能電池組件短路保護(hù)，具有自動(dòng)恢的輸出過流保護(hù)功能，輸出短路保護(hù)功能。

15）具有豐富的工作模式，如光控，光控＋定時(shí)，通用控制等模式。

6、并網(wǎng)逆變器

1）輸出電壓：AC 180-260V

2）工作電壓：10.8 - 28V，

3）額定輸出功率≥400W

4）輸出波形：正弦波(失真度≤3﹪)

5）輸出頻率：47-55Hz，

6）LED方式顯示工作狀態(tài)，

7）AC標(biāo)準(zhǔn)電壓范圍：90V-140V/180V-260VAC ；

8）AC 頻 率 范 圍 ：55Hz~63Hz/45Hz~53Hz；

9）輸出電流總諧波失真：THDIAC<5%；

10）相 位 差：<1%

  并網(wǎng)逆變器具有DC－DC和DC－AC兩級(jí)能量變換的結(jié)構(gòu)。DC－DC變換環(huán)節(jié)調(diào)整光伏陣列的工作點(diǎn)使其跟蹤最大功率點(diǎn)；DC－AC逆變環(huán)節(jié)主要使輸出電流與電網(wǎng)電壓同相位，同時(shí)獲得單位功率因數(shù)。

7、離網(wǎng)逆變器

1）直流輸入電壓：9～16VDC 電壓可選

2）額定蔬出功率：300W

3）輸出電壓：110/220VAC

4）輸出波形：純正弦波

5）輸出頻率：50Hz

6）工作效率：85%

7）功率因數(shù)：>0.88

8）波形失真率≤5%

9）工作環(huán)境：溫度-20℃～50℃

10）相對(duì)濕度：﹤90﹪（25℃）

11）保護(hù)功能：極性反接、短路、過熱、過載保護(hù)

具有輸出短路、過溫、過載、欠壓保護(hù)及保護(hù)具有自動(dòng)恢復(fù)功能，采用風(fēng)機(jī)冷卻方式，輸入輸出隔離設(shè)計(jì)，能快速并行啟動(dòng)電容、電感負(fù)載，三色指示燈顯示，輸入電壓,輸出電壓，負(fù)載水準(zhǔn)和故障情形，負(fù)載控制風(fēng)扇冷卻，過壓/欠壓/短路/過載/超溫保護(hù)

8、PLC控制系統(tǒng)

采用海為公司32點(diǎn)位PLC，性能穩(wěn)定運(yùn)行速率快，擴(kuò)展靈活，PLC采用24V電源供電，該P(yáng)LC是小型PLC，電源、CPU和其他模塊都是獨(dú)立的，可以通過U形總線把電源（PS）、CPU和其他模塊緊密固定在標(biāo)準(zhǔn)軌道上。每個(gè)模塊都有一個(gè)總線連接器，后者插在各模塊的背后。電源模塊總是安裝在機(jī)架的最左邊，CPU模塊緊靠電源模塊。CPU的右邊是可以選擇的IM接口模塊，如果只用主架導(dǎo)軌而沒有使用擴(kuò)展支架可以不選擇IM接口模塊。

9、監(jiān)控系統(tǒng)（工業(yè)觸摸屏）

1）尺寸(英寸) 10.2

2）液晶屏：TFT液晶顯示，LED背光

3）顯示顏色：真彩，65535色

4）分辨率：800×480

5）液晶屏亮度：200cd/㎡

6）觸摸屏：電阻式

7）供電電源：24VDC

8）額定功率：5W

9）CPU主板：ARM CPU，400MHz

10）內(nèi)存：64M

11）存儲(chǔ)設(shè)備：128M FLASH

12）組態(tài)軟件：MCGS嵌入式組態(tài)軟件（運(yùn)行版）

10、環(huán)境條件： 　

1）工作溫度：0℃~45℃

2）工作濕度：5%~90%

3）儲(chǔ)存溫度：-10℃~60℃

4）振動(dòng)頻率：10-57Hz 57-150Hz

5）振動(dòng)加速度：0.075mm 9.8 m/s2

6）振動(dòng)掃頻速率：Oct/min ≤1

11、產(chǎn)品規(guī)格

1）結(jié)構(gòu)：工業(yè)塑料結(jié)構(gòu)

2）顏色：工業(yè)灰

3）面板尺寸：226.5mm×163mm

4）機(jī)柜開孔：215mm×152mm

12、外部接口：　

1）串口：1×RS232、1×RS485

2）USB ：1主1從

13、其它功能

1）系統(tǒng)實(shí)驗(yàn)時(shí)的備用電源（2路0-30V/2A直流可調(diào)穩(wěn)壓電源）；

2）有光伏、市電互補(bǔ)切換

11、電表規(guī)格：

1）電流表：× 2個(gè)，DC20A， 顯示模式︰0.5"LCD液晶顯示

2）電壓表：× 2個(gè)，DC50V，顯示模式︰0.5"LCD液晶顯示

3）電流表：× 2個(gè)，AC5A， 顯示模式︰0.5"LCD液晶顯示

4）電壓表：× 2個(gè)，AC220V，顯示模式︰0.5"LCD液晶顯示

5）溫度表：× 1個(gè)，0～99.9℃

6）多功能網(wǎng)絡(luò)電參數(shù)表：×1個(gè)，AC220V，顯示模式︰0.5"LCD液晶顯示，包含RS485，RS232通訊功能，

12、負(fù)載：

1）風(fēng)扇：×1個(gè)，額定電壓：12/24V，

2）LED燈：額定電壓：12V，

3）蜂鳴器：×1個(gè)，馬達(dá)：×1個(gè)，額定電壓：12/24V，

4）交流線性電阻負(fù)載：0～2.2KΩ 50W

5）白熾燈40W AC220V。

13、測(cè)風(fēng)系統(tǒng)模塊：

1）測(cè)量風(fēng)速范圍：0～60m/s

2）風(fēng)向：0～360°

3）精 度： ±0.1m/s±3°

4）工作電源：AC 220V±20% 50HZ， DC24V、12V、5V或其他供電

5）記錄間隔：1分鐘～240分鐘連續(xù)可設(shè)置

6）內(nèi)部存儲(chǔ)：4M bit

7）通訊接口： RS-232/485/USB通訊

8）環(huán)境溫度：-40℃～50℃

14、電池：

太陽能專用閥控式密封膠體蓄電池，額定電壓：12V，額定容量(20Ah),充電方法（恒壓）；

具有如下特點(diǎn)：自放電率低，使用壽命長(zhǎng)，深放電能力強(qiáng)，充電效率高，工作溫度范圍寬

電池?cái)?shù)量：4組

15、系統(tǒng)外形尺寸；長(zhǎng)1200×寬780×高1800（㎜）附滾輪方便推動(dòng)至戶外教學(xué)。

三、實(shí)訓(xùn)內(nèi)容：

1、太陽光電實(shí)習(xí)教學(xué)模塊實(shí)驗(yàn)內(nèi)容：

實(shí)驗(yàn)一 太陽能電池發(fā)電原理實(shí)驗(yàn)

實(shí)驗(yàn)1-1 太陽能光電板能量轉(zhuǎn)換實(shí)驗(yàn)

實(shí)驗(yàn)1-2 環(huán)境對(duì)光電轉(zhuǎn)換影響實(shí)驗(yàn)

實(shí)驗(yàn)二 太陽能電池光電系統(tǒng)直接負(fù)載實(shí)驗(yàn)

實(shí)驗(yàn)三 光電控制型太陽能系統(tǒng)發(fā)電實(shí)驗(yàn)

實(shí)驗(yàn)3-1 光電型控制單元工作原理實(shí)驗(yàn)

實(shí)驗(yàn)3-2 光電型控制單元充放電保護(hù)實(shí)驗(yàn)

實(shí)驗(yàn)四 交通警示燈模塊設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)

實(shí)驗(yàn)五 太陽能系統(tǒng)負(fù)載實(shí)驗(yàn)

實(shí)驗(yàn)六 綜合實(shí)驗(yàn)

實(shí)驗(yàn)七 太陽能電池基本特性測(cè)試實(shí)驗(yàn)

實(shí)驗(yàn)八 外部擴(kuò)充DC轉(zhuǎn)AC外接電器實(shí)驗(yàn)

實(shí)驗(yàn)九 單晶太陽能電池I-V特性曲線實(shí)驗(yàn)

實(shí)驗(yàn)十 離網(wǎng)逆變器設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)

實(shí)驗(yàn)十一 離網(wǎng)逆變器工作特性實(shí)驗(yàn)

實(shí)驗(yàn)十二 離網(wǎng)逆變器帶載及保護(hù)實(shí)驗(yàn)

實(shí)驗(yàn)十三 并網(wǎng)逆變器設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)

實(shí)驗(yàn)十四 并網(wǎng)實(shí)驗(yàn)

2、風(fēng)力電實(shí)習(xí)教學(xué)模塊實(shí)驗(yàn)內(nèi)容：

 實(shí)驗(yàn)一、風(fēng)力發(fā)電基礎(chǔ)理論原理性實(shí)驗(yàn)

 實(shí)驗(yàn)二、風(fēng)力發(fā)電系統(tǒng)設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)

 實(shí)驗(yàn)三、風(fēng)力發(fā)電控制技術(shù)實(shí)驗(yàn)

 實(shí)驗(yàn)四、風(fēng)力發(fā)電相關(guān)測(cè)量技術(shù)實(shí)驗(yàn)

 實(shí)驗(yàn)五、風(fēng)力發(fā)電基礎(chǔ)理論與應(yīng)用技術(shù)仿真實(shí)驗(yàn)

 實(shí)驗(yàn)六、發(fā)電機(jī)轉(zhuǎn)速與輸出電壓關(guān)系實(shí)驗(yàn)

 實(shí)驗(yàn)七、發(fā)電機(jī)轉(zhuǎn)速與輸出電流關(guān)系實(shí)驗(yàn)

 實(shí)驗(yàn)八、發(fā)電機(jī)轉(zhuǎn)速與輸出頻率關(guān)系實(shí)驗(yàn)

 實(shí)驗(yàn)九、風(fēng)速即轉(zhuǎn)速與與出功率關(guān)系實(shí)驗(yàn)

3、PLC實(shí)訓(xùn)內(nèi)容

實(shí)驗(yàn)一 STEP 7軟件安裝及注意事項(xiàng)

實(shí)驗(yàn)二 SIMATIC管理器

實(shí)驗(yàn)三 SIMATIC Manager自定義

實(shí)驗(yàn)四  PG/PC接口設(shè)置

實(shí)驗(yàn)五 用PLC控制三相交流異步電動(dòng)機(jī)起/停

實(shí)驗(yàn)六 PLC系統(tǒng)的硬件組態(tài)及程序編制

實(shí)驗(yàn)七 基本邏輯指令的應(yīng)用

實(shí)驗(yàn)八 定時(shí)器、計(jì)數(shù)器的應(yīng)用

實(shí)驗(yàn)九 技能訓(xùn)練，人行橫道控制

實(shí)驗(yàn)十 模擬量的控制

實(shí)驗(yàn)十一 順序控制系統(tǒng)控制方法的設(shè)計(jì)

實(shí)驗(yàn)十二 步與步的動(dòng)作

實(shí)驗(yàn)十三 PLC通信

4、觸摸屏實(shí)訓(xùn)內(nèi)容

實(shí)驗(yàn)一 組態(tài)軟件應(yīng)用及界面設(shè)計(jì)

實(shí)驗(yàn)二 上傳、下載文件

實(shí)驗(yàn)三 曲線圖、柱狀圖、圓形圖、動(dòng)態(tài)圖

實(shí)驗(yàn)四 數(shù)字輸入和文數(shù)字顯示

實(shí)驗(yàn)五 歷史資料顯示

實(shí)驗(yàn)六 系統(tǒng)控制讀寫

實(shí)驗(yàn)七 控制系統(tǒng)中觸摸屏的畫面

實(shí)驗(yàn)八 狀態(tài)圖

實(shí)驗(yàn)九 控制系統(tǒng)中PLC的程序