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實操。
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、驅動+升壓功率（W）MOS管單元、升壓變壓器、SPWM芯片單元、高壓驅動芯片單元、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)的調節(jié)測試；
11)、 風力供電系統(tǒng)的調節(jié)測試；
12)、 風光互補發(fā)電系統(tǒng)的調節(jié)測試；
13)、 電能重量的監(jiān)測、調節(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 |
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序號 |
名稱 |
技術功能數(shù)值 |
數(shù)量 |
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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 |
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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 |
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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）
驅動：直線DC電機
軸數(shù)：雙軸二維 |
1 |
|
三、風力供電系統(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 |
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 |
可調電阻 |
界限：0-1000Ω，無級可調（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 |
可調電阻 |
界限：0-1000Ω，無級可調（有刻度） |
1 |
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五、逆變與負載系統(tǒng) |
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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 |
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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 |
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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 |
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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 |
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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？
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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