智能风光互补发电测量控制实训系统

主要目的

风光互补发电综合应用实习

针对人群

专业课刚开始—高职专科

完成能力

• 了解光伏/风力发电系统组装方法

2、了解光伏/风力发电系统配置情况

配合课程

1.电工基础

2.光伏逆变技术及应用

3.新能源发电技术

4.风光互补发电

5.智能风光互补系统制作

6.风光互补发电系统集成与设计

7.风光互补电站维护与检修

8.风力逆变技术及应用

9.新能源发电技术

10.智能光伏系统制作

11.风力发电系统集成与设计

12.风力电站维护与检修

13.变频技术与PLC

14.CAD

每台适用学生数量

5人

序号

项   次

主要参数

数量

1

风力供电装置装置系统

水平轴永磁同步风力发电机

1）输出功率：300W

2)输出（整流）电压：DC12V

3)叶片旋转直径：1.16m

4)叶片数量：3个

5)叶片材质：玻璃纤维

6)启动风速：1.5m/s

7)切入风速：2m/s

8)安全风速：25 m/s

1套

风速传感器

1）输出电压：4-20MA

2）风杯数：3个

3）测量范围：0-60m/s，

4）测量精度±0.3M/S

1套

风向传感器

1）输出电压：4-20MA

1套

轴流风机

1）技术参数

风量：31325m3/h

全压：353Pa

电压：AC380V

频率：0-50Hz（由变频器控制）

功率：4Kw

转速：1450r/min

2）辅助系统：

配置轴流风机支架和轴流风机防护框罩

1套

模拟风向控制机构

1）减速电机：减速比：326：1

2）直流减速电机：DC24V ，100W

3）驱动链轮机构

4）旋转机构：

1套

主动偏航机构

1）回转式减速机：速比：62:1

2）直流减速电机：工作电压,DC24V、功率30w ,速比：575:1

1套

防护装置

铝型材及钢丝网,1m*1.8m

1套

2

光伏供电系统

单晶硅太阳电池组件

功率：20W

误差：±5%

输出电压：17.2V

输出电流：1.17A

开路电压：21.4V

短路电流：1.27A

工作环境温度：45℃±2℃

尺寸：450×340×25mm

总功率：40W

2块

追日传感器

1）输出电压：0-5V

2）跟踪精度：1度

3）结构：4电桥（四象限）

1台

太阳模拟器

1）摆臂机构：立式回转式蜗轮蜗杆减速机

2）电压：DC24V

3）电流：1.2A

4）大功率：30W

5）灯光亮度调节器

2台

太阳追日机构

1）结构：一体式双轴蜗轮蜗杆减速机

2）驱动：交流电机 AC220V

3）轴数：双轴二维

1套

*辐射传感器

1）须采用由中国气象局气象探测中心和工程技术研究中心组织的“太阳能资源观测利用气象传感器的研制项目”验收测试报告中规定的合格产品，并提供相关证明材料。

2）光谱范围 305-2800 nm

3）响应时间 15s

4）零点偏移 <10W/㎡

5）方位误差 <20W/㎡（1000W/㎡到80°）

6）工作温度 -40℃~+80℃

7）大辐照度 0~2000W/㎡

8）灵敏度 7 - 14μV/W/m²

9）灵敏度温度误差 <0.1%/℃

3

风力供电系统

电源控制单元

由漏电保护断路器，AC220V和DC24V状态指示灯、电源插座组成

1组

风电控制电源单元

由漏电保护断路器，AC220V和DC24V状态指示灯组成

1组

威伦通液晶触摸屏

1）尺寸：10.1"

2）TFT 彩色液晶 LED背光

2块

充放电控制器

²1）可靠性： 智能化、模块化设计，结构简单，功能强大；工业级的优质元器件和严格的生产工艺，适合于高温、低温等相对恶劣的工作环境并具有可靠的性能和使用寿命。

²2）PWM无级卸载：在风力发电机和太阳能电池板发出的能量超过蓄电池的需要时，控制系统将释放多余的能量。普通的控制方式是将整个卸荷全部接入，此时蓄电池一般没有充满，而能量却全部消耗在卸荷上，造成资源的极大浪费；即使采用分阶段卸荷，一般只能做到五六级左右，效果仍然不理想。我公司采用PWM(脉宽调制)方式进行无级卸载，即可以分上千个阶段进行卸载，边对蓄电池充电，边把多余的能量卸除，有效延长蓄电池的使用寿命。

²3）采用限压限流充电模式：当蓄电池的电压大于设定的卸载开始电压点时，采用PWM限压充电模式，控制器将多余的能量卸除，以延长蓄电池的使用寿命；当风机的充电电流大于设定的风机刹车电流点时，控制器将启动自动刹车以保护蓄电池。

1. 两路输出方式：

  每路输出均有多种控制方式可供选择。包括：常开；常关；常半功率；光控开、光控关；光控开、时控关；光控开、时控半功率、光控关；光控开、时控半功率、时控关。通过液晶按键可以设定三种输出控制方式：常开；光控开、光控关；光控开、时控关。

1. LCD显示功能：

  LCD以直观的数字和图形形式显示系统状态和参数。如：蓄电池电压、风机电压、光伏电压、风机电流、光伏电流、风机功率、光伏功率、负载电流，输出控制方式，时控输出关断时间，光控开、光控关电压点，白天或夜晚指示，负载状态指示，蓄电池过压、欠压指示等状态。

1. 完善的保护功能：蓄电池过充、过放、防反接保护；负载短路、过载保护；风机限流、自动刹车、手动刹车保护；光伏防反充、防反接保护；防雷保护等。
2. 远程通信功能：可实时监控系统的运行状态，包括控制器LCD液晶屏上显示的所有参数，通过软件可以对相关参数进行设定和修改，还可以对系统中风机和负载的运行状况进行控制，并在故障发生时报警。
3. 卸载控制方式：PWM脉宽调制。

1套

直流输入单元

1）电流表： DC 0-5A

2）电压表： DC 0-500V

3）数据接口：RS485

1组

风力供电控制单元

1）风场运动方向：顺时、逆时

2）轴流风机控制：给风

3）偏航控制：主动、被动偏航和停止

4）自动控制：启动和急停

1组

自动PLC控控仪

三菱 FX3U ，用于直接连接传感器和编码器.

1套

变频器

1）交流三相AC380，50HZ,0.75KW,9A；

2)采用高性能DSP微处理器并采用现代先进的IGBTA输出器件，脉冲宽度调制开关频率可选，

3)采用V/F控制和无感矢量控制技术

4)具有内置通讯串口，可以和威纶通触摸屏直接通讯，功能强大。

1套

电阻

1）范围：0-1000Ω

2）带刻度，可无级可调

1套

4

光伏供电系统

电源控制单元

由漏电保护断路器，AC220V和DC24V状态指示灯、电源插座组成

1套

光伏控制电源单元

由漏电保护断路器，AC220V和DC24V状态指示灯组成

1套

威伦通液晶触摸屏

1）尺寸：10.1"

2）TFT 彩色液晶 LED背光

1套

充放电控制器

同上

1套

直流输入单元

1）电流表：PA1951-AK1G， DC 0-5A

2）电压表：PZ195U-AK1G， DC 0-500V

3）通讯接口：RS485

1套

光伏供电控制单元

电池板跟踪方向：东、南、西、北

2）投光灯控制：灯1、灯2

3）投光灯运动方向：东西、 西东、停止

4）自动控制：启动和急停

1套

自动PLC控控仪

三菱 FX3U ，用于直接连接传感器和编码器

1套

电阻

1）范围：0-1000Ω

2）带刻度，可无级可调

1套

5

逆变与负载系统

逆变输出显示单元

1）电流表：AC 0-5A

2）电压表：AC 0-500V

3）通讯接口：RS485

1套

逆变控制电源单元

由漏电保护断路器，AC220V和DC24V状态指示灯组成

1套

逆变器

1）额定直流输入电压： 12V

2）直流电压输入范围  9.5-15.5 V

3）持续功率@25℃：300VA 功率接线端子：

   直流输入为 20-2AWG，交流输出为

   22-14AWG，

4) 5秒钟功率@25℃：750VA

1. 大效率：93%
2. 额定输出电压：220Vac±5%&110Vac±5%
3. 额定输出频率：50Hz±0.1%&60Hz±0.1%
4. 波形失真率：<3%
5. 输出波形：纯正弦波，谐波优于市电
6. 低压报警、断开、恢复：11.3 V、11.0 V、

12.0 V

1. 高压报警、断开、恢复：15.0V、15.5V、

    14.5V

1. 测量点外引，为观察波形预留接口。
2. 高温报警、断开、恢复：80°C、85°C、

    70°C

1. 设备输入直流电压范围宽，结构合理，尽可能减少中间环节，系统可靠、稳定、效率高、具备防反接、短路、高热等保护。
2. 基于网络通讯技术的物联网终端，通讯接口： RS485、RJ45 网口、Meter、RF 通讯，可扩展WIFI、GPRS；；

1. 工业级产品设计及制造：可用于工业级使用环境；
2. 智能待机：自功率损耗低；
3. 内置时钟：四时段时控开关负载，

记录实际日期的日报表；

1. 内存空间大：4M字节FLASH：可以存储

    至少5年以上系统运行数据；

19）2个LED指示灯：显示蓄电池、交流输出状态及故障等；

20）可以通过拨码开关设置基本的工作模式

21）设计使用寿命：15年；

1套

开关电源

1）型号：DR-120-24

2）输入电压：3）输出电压：DC 24VAC 220V

4）输出电流：5A

1套

变频器

1）交流三相AC380，50HZ,0.75KW,9A；

2)采用高性能DSP微处理器并采用现代先进的IGBTA输出器件，脉冲宽度调制开关频率可选，

3)采用V/F控制和无感矢量控制技术

4)具有内置通讯串口，可以和威纶通触摸屏直接通讯，功能强大。

1套

电机负载

1）功率：25W

2）电压：AC220V

3）转速：1300rpm

1套

舞台灯光负载

LED发光灯泡

1套

阀控密封式铅酸蓄电池

1）容量：12V 18Ah/20HR

2）重量：1.9kg

3）尺寸：345mm×195mm×20mm

4套

6

监控系统

工控机

包括6个串口和键盘鼠标，微软Window XP操作系统软件

1台

组态软件

组态王

1套

打印机

HP Deskjt 1000

1台

数据采集系统

1. 可以实时采集和保存风光互补控制器、光伏特性、风电特性、逆变负载特性数据；

2）多种而方便的外部接口：

   USB，LAN，RS-232C，LTP

1. 实时显示蓄电池电压、超压断开电压、超压断开恢复电压、低压断开电压、低压断开恢复电压、风光电压、电流、发电功率、发电器、风速、风向、负载电量和I-V/P-V参数

1套

电源分析系统

1）将光伏电池模块和风力轮机产生的能量通过功率调节器后直流电将转换为交流电。

蓄电池的充电控制单元对电能进行转换，大限度降低这些转换中的损耗可以提升整个能源系统的效率。能够提供多个通道的功率输入，可以测量显示阵列电压、阵列电流、阵列功率、蓄电池电压、蓄电池功率、负载电压、负载电流、负载功率、、风光电信息、负载信息的对应实时参数。

2）分析计算出实训数据报表和曲线CRV 文件，生成I-V/P-V曲线和大功率点跟踪（MPPT）测试及参数历史数据；

1套

7

自动操作实验台

1）竖式网孔板基本结构：

  上方为整体模块代不锈钢实验面板，美观直接便利；

  下方为竖式网孔板，工具箱+4个滚轮

2）尺寸：800(长)×600（宽×2000(高)

3）外框架构成：

铝合金型材和不锈钢材料，内嵌喷塑不锈钢板，

钢板尺寸：1000mm×720mm

钢板厚度：3mm

钢板孔规格：

下方孔尺寸6×10mm，孔左右间距为6mm，

上下间距为6mm且错位8mm；

4）网孔板配有推拉式抽屉，抽屉采用型材外框、2mm钢板底部；

4套

8

实验跳线及通讯电缆

1）材质：双芯屏蔽线

2）红、绿、兰、黑等不同色号

1批