風光互補發(fā)電教學實訓系統(tǒng),風光互補發(fā)電綜合實訓系統(tǒng)
時間：2025-09-21 18:00:45 點擊次數(shù)：
中人教儀廠 -SWP03 風光互補發(fā)電實驗系統(tǒng)
一、 基礎簡介
-SWP03風光互補發(fā)電實驗系統(tǒng)主要采用光伏供電裝置、風力供電系統(tǒng)、逆變 與 負載系統(tǒng)、監(jiān)控系統(tǒng)構成，
風光互補發(fā)電實驗系統(tǒng)應用模型塊式構造，各裝置和系統(tǒng)設定有單獨的功能，可以結合成光伏發(fā)電實驗系統(tǒng)、風力發(fā)電實驗系統(tǒng)。
二、 設備構成
-SWP03風光互補發(fā)電實驗系統(tǒng)主要采用光伏供電裝置、光伏供電系統(tǒng)、風力供電裝置、風力供電系統(tǒng)、逆變與負載系統(tǒng)、監(jiān)控系統(tǒng)構成。
-SWP03風光互補發(fā)電實驗系統(tǒng)應用模型塊式構造，各裝置和系統(tǒng)設定有單獨的功能，可以結合成光伏發(fā)電實驗系統(tǒng)、風力發(fā)電實驗系統(tǒng)。
(1)、 設備尺寸：光伏供電裝置1610×1010×1550mm
風力供電裝置1578×1950×1540mm
實驗儲物柜 3200×650×2000mm
(2)、 場地面積：20平方米
三、 各單元簡介
1、 光伏供電裝置
(1)、 光伏供電裝置的構成
光伏供電裝置主要采用光伏電池結合套件、投射燈、光線傳感器、光線傳感器控制盒、水平方向和俯仰方向動作機構、擺桿、擺桿減慢速度箱、擺桿支撐架、一相交流AC電機、電容器、直線DC電機、接近開關、微動開關、底座支撐架等設備與器件構成，如圖2所示。
圖2 光伏供電裝置
4塊光伏電池結合套件并聯(lián)構成光伏電池方陣，光線傳感器裝配在光伏電池方陣中央。2盞300W的投射燈裝配在擺桿支撐架上，擺桿底端與減慢速度箱輸出端連接，減慢速度箱寫入端連接一相交流AC電機。電機旋轉時，經(jīng)過減慢速度箱驅(qū)動擺桿作圓周擺動。擺桿底端與底座支撐架連接部分裝配了接近開關和微動開關，用來擺桿位置的限位和保護。水平和俯仰方向動作機構由水平動作減慢速度箱、俯仰動作減慢速度箱、直線DC電機、接近開關和微動開關構成。直線DC電機旋轉時，水平動作減慢速度箱驅(qū)動光伏電池方陣作向東方向或向西方向的水平位移、俯仰動作減慢速度箱驅(qū)動光伏電池方陣作向北方向或向南方向的俯仰位移，接近開關和微動開關用來光伏電池方陣位置的限位和保護。
(2)、 光伏電池結合套件
光伏電池結合套件的主要功能數(shù)值為：
規(guī)格限定功率（W） 20W
規(guī)格限定電壓（V） 17.2V
規(guī)格限定電流（A） 1.17A
開路電壓（V） 21.4V
短路電流（A） 1.27A
尺寸 430mm×430mm×28mm
2、 光伏供電系統(tǒng)
(1)、 光伏供電系統(tǒng)的構成
光伏供電系統(tǒng)主要采用光伏電源控制單元、光伏輸出顯露單元、觸摸屏、光伏供電控制單元、DSP控制單元、連接口單元、西門子S7-200plc、繼電器組、接線排、蓄電池組、可調(diào)電阻、斷路器、12V開關電源、網(wǎng)孔架等構成。如圖3所示。
(2)、 控制方法
光伏供電控制單元的追日功能有手動控制盒自動控制兩個狀態(tài)，可以實行手動或自動運行光伏電池結合套件雙軸跟蹤、燈狀態(tài)、燈動作實操。
(3)、 DSP控制單元和連接口單元
蓄電池的充電過程及充電保護由DSP控制單元、連接口單元及程序完成，蓄電池的放電保護由DSP控制單元、連接口單元及繼電器完成，當蓄電池放電電壓（V）低于規(guī)定值，DSP控制單元輸出信號驅(qū)動繼電器作業(yè)，繼電器常閉觸點斷開，切斷蓄電池的放電線路。
(4)、 蓄電池組
蓄電池組選用4節(jié)閥控密封式鉛酸蓄電池，主要功能數(shù)值：
容量（KV） 12V 18Ah/20HR
重量（kg） 1.9kg
尺寸 345mm×195mm×20mm
3、 風力供電裝置
(1)、 風力供電裝置的構成
風力供電裝置主要采用葉片、輪轂、發(fā)電機、機艙、尾舵、側風偏航控制機構、直線DC電機、塔架和基礎、測速儀、測速儀支撐架、軸流風機、軸流風機支撐架、軸流風機框罩、一相交流AC電機、電容器、風場動作機構箱、護欄、連桿、滾輪、萬能轉向輪、微動開關和接近開關等設備與器件構成，如圖3所示。
圖3 風力供電裝置
葉片、輪轂、發(fā)電機、機艙、尾舵和側風偏航控制機構組裝成水平軸永磁同步風力發(fā)電機，裝配在塔架上。風場由軸流風機、軸流風機支撐架、軸流風機框罩、測速儀、測速儀支撐架、風場動作機構箱體、傳動齒輪鏈機構、一相交流AC電機、滾輪和萬能轉向輪等構成。軸流風機和軸流風機框罩裝配在風場動作機構箱體上部，傳動齒輪鏈機構、一相交流AC電機、滾輪和萬能轉向輪構成風場動作機構。當風場動作機構中的一相交流AC電機旋轉時，傳動齒輪鏈機構帶動滾輪轉動，風場動作機構箱體圍繞風力發(fā)電機的塔架作圓周旋轉動作，當軸流風機輸送可變風量風時，在風力發(fā)電機周圍形成風向和風速可變的風場。
在可變風場中，風力發(fā)電機運用尾舵完成被動偏航迎風，使風力發(fā)電機輸出最大電能。測速儀檢驗測試風場的風量，當風場的風量超過安全值時，側風偏航控制機構動作，使尾舵?zhèn)蕊L45º，風力發(fā)電機葉片轉動速度變慢。當風場的風量過大時，尾舵?zhèn)蕊L90º，風力發(fā)電機處于限制動作狀態(tài)。
4、 風力供電系統(tǒng)
(1)、 風力供電系統(tǒng)的構成
風力供電系統(tǒng)主要采用風電電源控制單元、風電輸出顯露單元、觸摸屏、風力供電控制單元、DSP控制單元、連接口單元、西門子S7-200PLC、繼電器組、接線排、可調(diào)電阻、斷路器、網(wǎng)孔架等構成。
(2)、 控制方法
風力供電控制單元的偏航功能有手動和自動兩個狀態(tài)，可以實行手動或自動可變風向?qū)嵅佟?br />
可變風量是由變頻器控制軸流風機完成。手動實操變頻器實操操作面板上的有關按鍵，使變頻器的輸出頻率在0-50Hz之間改變，軸流風機轉動速度在0至規(guī)格限定轉動速度界限內(nèi)改變，完成可變風量輸出。
(3)、 DSP控制單元和側風偏航
風力發(fā)電機風輪葉片在氣流作用下產(chǎn)生力矩驅(qū)動風輪轉動，經(jīng)過輪轂將扭矩寫入到傳動系統(tǒng)。當風速多加超過規(guī)格限定風速時，風力發(fā)電機風輪轉動速度過快，發(fā)電機可能因超負荷而燒毀。
對于定槳距風輪，當風速多加超過規(guī)格限定風速時，如果氣流與葉片分離，風輪葉片將處于"失速"狀態(tài)，風力發(fā)電機不會因超負荷而燒毀。
對于變槳距風輪，當風速多加時，可按照風速的改變調(diào)節(jié)氣流對葉片的攻角。當風速超過規(guī)格限定風速時，輸出功率（W）可平穩(wěn)地保持在規(guī)格限定功率（W）上。特別是在大風的現(xiàn)象下，風力機處于順槳狀態(tài)，使槳葉和整機的受力狀況大為改善。
小型風力發(fā)電機多數(shù)是定槳距風輪，在大風的現(xiàn)象下，應用側風偏航控制使氣流與葉片分離，使風輪葉片處于"失速"狀態(tài)，安全地保護風力發(fā)電機。另外，還可以經(jīng)過側風偏航控制風力發(fā)電機保持恒定功率（W）輸出。
5、 逆變與負載系統(tǒng)
(1)、 逆變與負載系統(tǒng)的構成
逆變與負載系統(tǒng)主要采用逆變電源控制單元、逆變輸出顯露單元、逆變器、逆變器功能數(shù)值檢驗測試模型塊、變頻器、三相交流AC電機、發(fā)光管舞臺燈光模型塊、警示燈、接線排、斷路器、網(wǎng)孔架等構成。
1)、 逆變電源控制單元
逆變電源控制單元操作面板如圖19所示，逆變電源控制單元主要采用斷路器、+24V開關電源、AC220V電源插頭座、指示燈、接線端子DT14和DT15等構成。
2)、 逆變輸出顯露單元
逆變輸出顯露單元主要采用交流AC電流（A）表、交流AC電壓（V）表、接線端子DT16和DT17等構成。
3)、 逆變與負載系統(tǒng)主電子回路
逆變與負載系統(tǒng)主要采用逆變器、交流AC調(diào)節(jié)速度系統(tǒng)、逆變器測量試驗模型塊、發(fā)光管舞臺燈光模型塊和警示燈構成。
逆變器的寫入由光伏發(fā)電系統(tǒng)、風力發(fā)電系統(tǒng)或蓄電池提供，逆變器輸出一相220V、50Hz的交流AC電源。交流AC調(diào)節(jié)速度系統(tǒng)由變頻器和三相交流AC電機構成，逆變器的輸出AC220V電源是變頻器的寫入電源，變頻器將一相AC220V變換為三相AC220V供三相交流AC電機使用。逆變電源控制單元的AC220V電源由逆變器提供，逆變電源控制單元輸出的DC24V供發(fā)光管舞臺燈光模型塊使用。逆變器測量試驗模型塊用來檢驗測試逆變器的死區(qū)、基波、SPWM波動線。
(2)、 逆變器
逆變器是將低壓直線DC電源變換成高壓交流AC電源的裝置，逆變器的種類很多, 各自的具體作業(yè)原理、作業(yè)過程不盡相同。本實驗裝置使用的逆變器由DC-DC升壓PWM控制芯片單元、驅(qū)動+升壓功率（W）MOS管單元、升壓變壓器、SPWM芯片單元、高壓驅(qū)動芯片單元、全橋逆變功率（W）MOS管單元、LC濾波器構成。
6、 監(jiān)控系統(tǒng)
(1)、 監(jiān)控系統(tǒng)構成
監(jiān)控系統(tǒng)主要采用一體機、鍵盤、鼠標、接線排、電源插頭座、通信線、微軟實操系統(tǒng)系統(tǒng)、力控組態(tài)系統(tǒng)構成。
(2)、 監(jiān)控系統(tǒng)功能
1)、 通信
監(jiān)控系統(tǒng)與控制器、PLC、儀表實行通信。
2)、 界面
①、 監(jiān)控系統(tǒng)設定有主界面，光伏供電系統(tǒng)界面，風力供電系統(tǒng)界面，逆變與負載系統(tǒng)界面，風光互補能量變換界面，分別顯露各自的運行狀態(tài)功能數(shù)值。
②、 光伏供電系統(tǒng)界面設定相應的按鈕，完成光伏電池方陣自動跟蹤。
③、 風力供電系統(tǒng)界面設定相應的按鈕，完成風力發(fā)電機側風偏航控制。
④、 設定有光伏發(fā)電收集報表和風力發(fā)電集報表，記錄光伏輸出電壓（V）、電流（A），風力發(fā)電機的輸出電壓（V）、電流（A）；逆變與負載系統(tǒng)的逆變輸出電壓（V）、電流（A）、功率（W）等數(shù)值并打印數(shù)值報表。
四、 主要實驗實驗內(nèi)容
1)、 離網(wǎng)型風光互補發(fā)電系統(tǒng)規(guī)劃；
2)、 按照功率（W）要求，光伏電池結合套件的選用、裝配和連接；
3)、 按照功率（W）要求，風力發(fā)電機的選用、裝配和連接；
4)、 基于MCU的光伏電池結合套件最大功率（W）跟蹤程序設計；
5)、 基于MCU的風力發(fā)電機最大功率（W）跟蹤的程序設計；
6)、 蓄電池容量（KV）匹配計算與選型；；
7)、 蓄電池充放電功能數(shù)值設定、保護功能數(shù)值設定；
8)、 逆變器功能數(shù)值設定；
9)、 監(jiān)控系統(tǒng)組態(tài)及實操；
10)、 光伏供電系統(tǒng)的調(diào)節(jié)測試；
11)、 風力供電系統(tǒng)的調(diào)節(jié)測試；
12)、 風光互補發(fā)電系統(tǒng)的調(diào)節(jié)測試；
13)、 電能重量的監(jiān)測、調(diào)節(jié)測試和解析。
主要技術功能數(shù)值
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一、風力供電裝置 |
|
序號 |
名稱 |
技術功能數(shù)值 |
數(shù)量 |
|
1 |
水平軸永磁同步風力發(fā)電機 |
輸出功率（W）：300W
輸出（整流）電壓（V）：＞ +12V
葉片旋轉直徑：1.2m
葉片數(shù)量：3個
葉片材料：玻璃纖維
啟動風速：1m/s
切入風速：1.5m/s
安全風速：25 m/s
偏航：程序控制自動偏航
偏航電機：作業(yè)電壓（V）（DC 24V）、轉動速度（25rpm） |
1 |
|
2 |
風速儀 |
輸出電壓（V）：0-5V
風碗數(shù)：3個 |
1 |
|
3 |
軸流通風機 |
流量：2100m3/h
電壓（V）：380V（由變頻器控制）
全壓：215Pa
頻率：50Hz
功率（W）：0.37Kw
轉動速度：1400r/min
軸流風機支撐架
軸流風機框罩 |
1 |
|
4 |
風向控制電機 |
減慢速度比：1：40
電壓（V）：AC220V
和動作機構的鏈接機構：鏈輪 |
1 |
|
二、光伏供電裝置 |
|
序號 |
名稱 |
技術功能數(shù)值 |
數(shù)量 |
|
1 |
電池結合套件 |
功率（W）：20W
誤差：±5%
輸出電壓（V）：17.2V
輸出電流（A）：1.17A
開路電壓（V）：21.4V
短路電流（A）：1.27A
作業(yè)環(huán)境溫度（℃）：45℃±2℃
尺寸：430×430×28mm |
4 |
|
2 |
追日傳感器 |
輸出電壓（V）：0-5V
跟蹤精確度：1度
構造：4電橋 |
1 |
|
3 |
投射燈 |
擺臂機構：渦輪蝸桿構造（2個減慢速度箱）
電壓（V）：220V
頻率：50Hz
電流（A）：1.36A
最大功率（W）：300W |
2 |
|
4 |
追日機構 |
構造：渦輪蝸桿構造（減慢速度箱）
驅(qū)動：直線DC電機
軸數(shù)：雙軸二維 |
1 |
|
三、風力供電系統(tǒng) |
|
序號 |
名稱 |
技術功能數(shù)值 |
數(shù)量 |
|
1 |
電源控制單元 |
含漏電保護斷路器，AC220V和DC24V狀態(tài)指示燈、電源插頭座 |
1 |
|
2 |
風電控制電源單元 |
含漏電保護斷路器，AC220V和DC24V狀態(tài)指示燈 |
1 |
|
3 |
觸摸屏 |
7",彩色 |
1 |
|
4 |
功能模型塊 |
DSP核心板2812，通信控制板，風力發(fā)電主電子回路板 |
1 |
|
5 |
直線DC寫入單元 |
電流（A）表： DC 0-5A
電壓（V）表： DC 0-500V
連接口：RS485 |
1 |
|
6 |
風力供電控制單元 |
風場動作方向：順時、逆時
軸流風機控制：給風
偏航控制：偏航、停止
自動控制：啟動、急停 |
1 |
|
7 |
PLC |
S7-200 CPU224 |
1 |
|
8 |
變頻器 |
MM420-0.37Kw |
|
|
9 |
可調(diào)電阻 |
界限：0-1000Ω，無級可調(diào)（有刻度） |
1 |
|
四、光伏供電系統(tǒng) |
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序號 |
名稱 |
技術功能數(shù)值 |
數(shù)量 |
|
1 |
電源控制單元 |
含漏電保護斷路器，AC220V和DC24V狀態(tài)指示燈、電源插頭座 |
1 |
|
2 |
光伏控制電源單元 |
含漏電保護斷路器，AC220V和DC24V狀態(tài)指示燈 |
1 |
|
3 |
觸摸屏 |
7",彩色 |
1 |
|
4 |
功能模型塊 |
DSP核心板2812，通信控制板，光伏發(fā)電主電子回路板 |
1 |
|
5 |
直線DC寫入單元 |
電流（A）表：PA1951-AK1G，DC 0-5A
電壓（V）表：PZ195U-AK1G，DC 0-500V
連接口：RS485 |
1 |
|
6 |
光伏供電控制單元 |
電池板跟蹤方向：東、南、西、北
投光燈控制：燈1、燈2
投光燈動作方向：東西、西東、停止
自動控制：啟動、急停 |
1 |
|
8 |
PLC |
S7-200 CPU226 |
1 |
|
9 |
可調(diào)電阻 |
界限：0-1000Ω，無級可調(diào)（有刻度） |
1 |
|
五、逆變與負載系統(tǒng) |
|
序號 |
名稱 |
技術功能數(shù)值 |
數(shù)量 |
|
1 |
逆變輸出顯露單元 |
電流（A）表：AC 0-5A
電壓（V）表：AC 0-500V
連接口：RS485 |
1 |
|
2 |
逆變控制電源單元 |
含漏電保護斷路器，AC220V和DC24V狀態(tài)指示燈 |
1 |
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3 |
逆變器 |
寫入電壓（V）：DC12V
寫入電壓（V）界限：DC9.5V-15.5V
輸出電壓（V）：AC220V±5%
規(guī)格限定輸出電流（A）：1.4A
輸出頻率：50Hz±0.5Hz
規(guī)格限定功率（W）：300VA
輸出波動線：正弦波
波動線失真：＜5%
變換效率：＞85%
實驗模型塊：正弦波逆變器原理模型塊 |
|
|
4 |
開關電源 |
型號：DR-120-24
寫入電壓（V）：AC 220V
輸出電壓（V）：DC 24V
輸出電流（A）：5A |
1 |
|
5 |
變頻器 |
MM420-0.37Kw |
1 |
|
6 |
電機負載 |
功率（W）：40W
電壓（V）：AC220V
轉動速度：1350rpm |
1 |
|
7 |
模仿舞臺燈光負載 |
二極管字樣為"KNT"的發(fā)光模型塊 |
1 |
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8 |
閥控密封式鉛酸蓄電池 |
容量（KV） 12V 18Ah/20HR
重量（kg） 1.9kg
尺寸 345mm×195mm×20mm |
4 |
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六、監(jiān)控系統(tǒng) |
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序號 |
名稱 |
技術功能數(shù)值 |
數(shù)量 |
|
1 |
直線DC電機負載 |
直線DC單片機負載 |
1 |
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2 |
工控機 |
6個串行口，含鍵盤鼠標 |
1 |
|
3 |
組態(tài)系統(tǒng) |
力控 |
1 |
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4 |
打印機 |
HP Deskjt 1000 |
1 |
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七、實驗臺 |
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序號 |
名稱 |
技術功能數(shù)值 |
數(shù)量 |
|
1 |
網(wǎng)孔板實驗臺 |
豎式網(wǎng)孔板基礎構造：下方為工量具箱+4個輪子，上方為豎式網(wǎng)孔板
尺寸：800(長)×600（寬×2000(高)
外框體結構包括：鋁制型材；
內(nèi)嵌噴塑鐵板
鐵板尺寸：1200mm×820mm
鐵板厚度：2mm
鐵板孔規(guī)格：上方孔尺寸6×10mm，孔左右間距為6mm，上下間距為6mm而且錯位8mm；
網(wǎng)孔板配備有推拉式抽屜，抽屜應用型材外框、2mm鐵板下部；
網(wǎng)孔架下部裝備有滑輪。 |
4 |
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2 |
微軟實操系統(tǒng)系統(tǒng) |
Window XP |
1 |
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通訊電纜 |
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實驗指導書 |
風光互補發(fā)電系統(tǒng)實驗指導書 |
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常見問題：
1、如果我要購買風光互補發(fā)電教學實訓系統(tǒng),風光互補發(fā)電綜合實訓系統(tǒng)，是否有安裝、培訓服務呢？
答：我們的設備如果沒有特別注明“不含安裝”“裸機價”“出廠”等字樣的，都是提供安裝、培訓服務的。
2、你們的風光互補發(fā)電教學實訓系統(tǒng),風光互補發(fā)電綜合實訓系統(tǒng)是否能開增值稅專用發(fā)票？
答：可以的，我們是正規(guī)企業(yè)，并且已經(jīng)升級到一般納稅人，可以開具增值稅專用發(fā)票，如果您需要開風光互補發(fā)電教學實訓系統(tǒng),風光互補發(fā)電綜合實訓系統(tǒng)的發(fā)票，您需要提供開票資料。
3、你們的風光互補發(fā)電教學實訓系統(tǒng),風光互補發(fā)電綜合實訓系統(tǒng)都是自己生產(chǎn)的嗎？都有什么產(chǎn)品資質(zhì)？
答：我們公司是專業(yè)生產(chǎn)教學設備的企業(yè)，完全自主生產(chǎn)，并通過了最新版ISO9001認證，擁有多項專利與著作權。
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