风光互补发电实训系统 一、设备组成 风光互补发电实训系统主要由光伏供电装置、光伏供电系统、风力供电装置、风力供电系统、逆变与负载系统、监控系统组成,风光互补发电实训系统采用模块式结构,各装置和系统具有独立的功能,可以组合成光伏发电实训系统、风力发电实训系统。 实训台设备尺寸:1500*800*1500mm 风力发电塔:Φ60立杆,1200mm高,50*50底座 风力供电装置:1200mm高,梯形铝合金,带万向轮。 太阳能光伏发电板组件:总高度:1200*700*1800,铝合金结构,带万向轮。 各单元介绍 光伏供电装置 光伏供电装置的组成 1:光伏电池组件:由四块光电电池板组成, 2:模拟太阳光卤素投射灯:模拟太阳光卤素灯组成,共计三个投射灯,模 拟太阳光轨迹运动,并可微调角度,形成不同的入射,也可多组投射灯 组合。 3:光线传感器:由4个光敏传感器组成桥式比较输出电路,扑捉太阳光入 射角度。由控制盒,放大器,电机组成完整的闭环控制系统。 参数:检测头部件由具有专利的干字结构组成,其关键部件有四象限滴胶硅片, 倒梯字形中央柱,固定螺丝杆,2米长五芯信号线等组成。中央柱为铝制 部件,螺丝部件均为304不锈钢,滴胶板反面焊线端及焊点均采用防水硅 胶覆盖,可适应各种恶劣状况下的使用,使用寿命不低于10年。 4:光线传感器控制盒:负责处理由传感器采集的光线入射情况,输出控制 电机伺服跟踪。 控制盒采用透明上盖的防水外壳,内置由单片机,液晶显示屏等部件组成的电路,检测头引入的五芯信号,经电路内置程序的判断,根据相应情况,做出相应的驱动执行,其接口分别是检测头五芯信号,风速传感器信号,无线遥控信号,电源输入,东西轴电机输出,南北轴电机输出等。 5:水平方向和俯仰方向运动机构、交流永磁同步电机、微动开关、底座支 架等设备与器件组成,完成电池板X/Y二维跟踪太阳光。 采用一体化云台控制系统,铝合金结构支架。 电源:AC 24V 50/60Hz,, 重量:3.7Kg 旋转角度:水平最大350o,垂直± 60o 旋转速度:水平6o/秒,垂直3o/秒 旋转限位:外部限位柱可调 负 载:水平25Kg垂直12Kg 6:光伏电池组件可串联/并联组成光伏电池方阵,光线传感器安装在光伏电 池方阵中央。3盏300W的投射灯安装在直杆支架上,各盏灯可独立控制, 模拟太阳30℃/90℃/150℃下太阳能电池板的工作状况和转换效率,也可 以手动调节不同的角度。水平和俯仰方向运动机构由水平运动减速箱、 俯仰运动减速箱、交流永磁同步电机和微动开关组成。电机旋转时,水 平运动减速箱驱动光伏电池方阵作向东方向或向西方向的水平移动、俯 仰运动减速箱驱动光伏电池方阵作向北方向或向南方向的俯仰移动,微 动开关用于光伏电池方阵位置的限位和保护。 (1)光伏电池组件 光伏电池组件的主要参数为: 额定功率 20W 额定电压 17.5V 额定电流 1.14A 开路电压 21.7V 短路电流 1.25A 尺寸 410mm×340mm×18mm (2)光伏供电系统 光伏供电系统的组成 光伏供电系统主要由光伏电源控制单元、光伏输出显示单元、触摸屏、光 伏供电控制单元、接口通讯单元、、蓄电池组、可调电阻、断路器、12V 开关电源、、24V永磁同步电机电源等组成。 (3)控制方式 光伏供电控制单元的追日功能有手动控制盒自动控制两个状态,可以进行 手动或自动运行光伏电池组件双轴跟踪、灯状态、灯运动操作。 (4)蓄电池组 蓄电池组选用4节阀控密封式铅酸蓄电池,主要参数: 容量 24V 18Ah/20HR 重量 1.9kg 尺寸 345mm×195mm×20mm (5)风力供电装置 风力供电装置的组成 风力供电装置主要由风帽、风叶、风叶法兰盘、发电机、机舱、尾舵、直流 发电机、塔架和基础、测速仪、测速仪支架、轴流风机、轴流风机支架、轴 流风机框罩、万向轮等设备与器件组成. (6)风力发电机: 叶片、轮毂、发电机、机舱、尾舵构组装成水平轴永磁同步风力发电机,安 装在塔架上。风场由轴流风机、轴流风机支架、轴流风机框罩、测速仪、测 速仪支架、风场方向调节机构、三相交流电动机(可调速度10-2800r/min)、 和万向轮等组成。 (7)风力发电机参数: 防护等级:IP44 重量:16KG 转速:550r/min 功率:400W 输出电压:24V 输出电流:17A 启动风速 :3米/秒 叶片材料:纤维复合工程塑料 (8)风力供电系统 风力供电系统的组成 风力供电系统主要由风电电源控制单元、风电输出显示单元、触摸屏、风 力供电控制单元、接口单元、安全输出端口、可调电阻、断路器、等组成。 (9)控制方式 可变风量是由变频器控制轴流风机实现。手动操作变频器操作面板上的有关 按键,使变频器的输出频率在0-50Hz之间变化,轴流风机转速在0至额定 转速范围内变化,实现可变风量输出。 变频器:输入:AC 220V,功率:1.0KW, 调速方式:0-10V可调电位器调节。采用变频器驱动轴流风机,使轴流风机风速实现无极变频调节,研究风速对风力发电机的影响。 (10逆变与负载系统 逆变与负载系统的组成 逆变与负载系统主要由逆变电源控制单元、逆变输出显示单元、逆变器、逆 变器参数检测模块、变频、安全输出端口等组成。 (11)逆变电源控制单元 逆变电源控制单元主要AC220V电源插座、直流LED指示灯、DC24V安全输出端口等组成。 (12)逆变输出显示单元 逆变输出显示单元主要由交流电流表、交流电压表、等组成。 规格: 电压表: AC250V 85C1 电流表: AC0-3A 85C1 安全输出插座:CKC45 (13)逆变与负载系统主电路 逆变与负载系统主要由逆变器、逆变器测试模块、灯光模块、220V输出负载,220V输出安全端口组成。 逆变器的输入由光伏发电系统、风力发电系统或蓄电池提供,逆变器输出单相220V、50Hz的交流电源。逆变器是将低压直流电源变换成高压交流电源的装置,逆变器的种类很多, 各自的具体工作原理、工作过程不尽相同。本实训装置使用的逆变器由DC-DC升压PWM控制芯片单元、驱动+升压功率MOS管单元、升压变压器、SPWM芯片单元、高压驱动芯片单元、全桥逆变功率MOS管单元、LC滤波器组成。 1电源负极(-)接线柱—逆变器与电源连接时,应将环状电缆的黑色端连接 到此接线柱上。 2风扇和通风口—风扇是用来冷却功率器件并防止过热的。当逆变器工作时, 通风口一定要保持畅通。 3电源正极(+)接线柱—逆变器与电源连接时,应将环状电缆的红色端连接到 此接线柱上。 4安装定位脚—保证逆变器可靠固定在安装载体上。 5外壳 6接地螺丝—安装时应将接地螺丝与安装载体“地”可靠连接,以免以外触 电 7交流输出插座—逆变器正常运行时,此插座可为不超过300W的交流设备提 供标准交流电源。 8黄色指示灯—逆变器过载或过温自锁后,黄色指示灯发光。 9绿色指示灯—逆变器有直流电源输入并且正常运行时,绿色指示灯发光。 10电源开关—开关的两个位置为:O是关闭,I是打开,当逆变器连接到直 流电源而且电源开关打开,此时交流电源是可用的。 11红色指示灯—红色指示灯为错误指示灯,当逆变器发生过压或欠压关断 等故障时,红色指示灯亮。 12遥控输入端口—将遥控开关配线插头插入此断口,在逆变器开关置关的位 置时,逆变器带50%的负载,遥控开、关正常,遥控面板上指示灯亮绿色 (此时可以用逆变器的开关动作一次,使遥控功能关闭),逆变器非正常 时,该面板指示灯亮红色。 13进风孔—进风通道,保证逆变器处于良好的散热状态。 14保护功能 (14)过压关断 逆变器配置有过压关断保护功能,当逆变器的输入电压大于16V时,逆变器的交流输出将自动关断。 (15)欠压关断 逆变器配置有欠压关断保护功能,当逆变器的输入电压低于9.7V时,逆变器的交流输出将自动关断。 (16)低压报警 当逆变器的输入电压低于10.7V时,逆变器自动报警。 (17)过温保护 当环境温度升高导致逆变器内部温度超过安全温度时,逆变器将保护。当温度恢复正常后,逆变器会自动恢复正常工作,如果连续发生几次过温关断现象则可能会引起逆变器自锁保护,需要手动恢复(即开关关闭后再重新打开)。 过载保护 逆变器配置有过载保护功能,当带动负载功率或电器的启动功率过大,逆变器将保护。当负载正常后,逆变器会自动恢复正常工作,如果连续发生几次过载关断现象则可能会引起逆变器自锁保护,需要手动恢复(即开关关闭后再重新打开)。 (18)短路保护 有短路保护,连续短路可能引起逆变器自锁保护需要手动恢复。 性能参数: 输出功率:1000W 输出电压:AC220V±10% 空载电流:<0.96A(DC26V) 输出频率:50HZ±1%/60HZ±1% 输出波形:纯正弦波 波形失真:THD<3% 输出效率:>90% 保护功能:欠压:led红灯亮,蜂鸣器报警,自动恢复 过压:led红灯亮,自动恢复 过载:led红灯亮,自动关机 短接:自动恢复 反接:保险丝熔断 (19)监控系统 监控系统组成 监控系统主要有上位机监控、逆变器通讯采集、多功能电能参数仪表(电压、电流、功率)组成。形成系统的控制处理及显示功能。 在使用电脑上安装相应的光伏软件,可监控相关参数,实现远程自动化管理。本设备提供监控软件。 监控系统功能 通信 监控系统与控制器、逆变器通讯,监控实时逆变参数。 界面 监控系统具有主界面,光伏供电系统界面,风力供电系统界面,逆变与负载系统界面, 主要实验实训内容 实验一、太阳能电池板特性实验系列 1-1、电池板开路电压测试实验 1-2、电池板短路电流测试实验 1-3、电板I-V特性测试实验 1-4、电池板最大输出功率计算实验 1-5、电池板填充因子计算实验 1-6、电池板转换效率测量实验 1-7、开路电压与相对光强的函数关系 1-8、短路电流与相对光强的函数关系 1-9、电池板P-V特性测试实验 1-10、电池板暗伏安特性测试实验 1-11、组件输出特性测试实验 1-12、串联电阻对填充因子的影响测试 1-13、并联电阻对填充因子的影响测试 1-14、电池光谱特性测试实验 1-15、电池板的串联开路电压测试实验 1-16、电池板的串联短路电流测试实验 1-17、电池板的并联开路电压测试实验 1-18、电池板的并联短路电流测试实验 1-19、负载特性测试实验 实验二、太阳能自动跟踪实验系列 2-1、逐日系统原理实验 2-2、太阳光跟踪定位传感器原理实验 2-3、环境对光伏转换影响实验 2-4、跟踪控制器操作实验 2-5、太阳能光控跟踪实验 2-6、太阳能光控-时控跟踪实验 2-7、电池组件环境监测实验 实验三、太阳能蓄电池控制器实验系列 3-1、太阳能蓄电池充电控制实验 3-2、控制器充放电保护实验 3-3、蓄电池电压、电流测试实验 3-4、蓄电池电量估测实验 3-5、控制电池电流流入、输出实验 3-6、控制器环境温度测量实验 离网型风光互补发电系统规划; 1.根据功率要求,光伏电池组件的选择、安装和连接; 2.根据功率要求,风力发电机的选择、安装和连接; 3.蓄电池容量匹配计算与选型;; 4.蓄电池充放电参数设置、保护参数设置; 5.逆变器参数设置; 6. 监控系统组态及操作; 7.光伏供电系统的调试; 8.风力供电系统的调试; 9.风光互补发电系统的调试; 10电能质量的监测、调试和分析。 主要技术参数 一、风力供电装置 | 序号 | 名称 | 技术参数 | 数量 | 1 | 水平轴永磁同步风力发电机 | 输出功率:400W 输出(整流)电压: +24V 叶片旋转直径:1.2m 叶片数量:3个 叶片材质:玻璃纤维 启动风速:1m/s 切入风速:1.5m/s 安全风速:25 m/s 偏航:程序控制自动偏航 偏航电机:工作电压(DC 24V)、转速(25rpm) | 1 | 2 | 风速仪 | 输出电压:0-5V 风碗数:3个 信号输出方式: 三线制信号输出 信号输出: 0-5V 工作电压: DC 5 ~ 24 V 响应时间: <2S 信号传输距离: >100m 测量范围: 0—30m/s 测量精度: ±1m/s 环境温度: E -20—85℃(常用) 工作方式: 连续 规格: 风碗直径50㎜ | 1 | 3 | 轴流通风机 | 流量:2100m3/h 电压:380V(由变频器控制) 全压:215Pa 频率:50Hz 功率:0.37Kw 转速:1400r/min 轴流风机支架 轴流风机框罩 | 1 | 4 | 电池组件 | 功率:20W 误差:±5% 输出电压:17.5V 输出电流:1.14A 开路电压:21.7V 短路电流:1.25A 工作环境温度:45℃±2℃ 尺寸:410mm×340mm×18mm | 4 | 5 | 追日传感器 | 跟踪精度:2度 结构:4组光敏传感器电桥结构 供电电压:DC12-24V 输出信号: 东西追踪, 南北追踪 | 1 | 6 | 投射灯 | 电压:220V 频率:50Hz 电流:1.36A 最大功率:300W 数量:3个 | 3 | 7 | 追日机构 | 结构:涡轮蜗杆结构(减速箱) 驱动:交流永磁电机 轴数:双轴二维 | 1 | 8 | 直流输入单元 | 电流表: DC 0-5A 电压表: DC 0-500V | 1 | 9 | 风力供电控制单元 | 轴流风机控制:给风 偏航控制:自动控制:启动、急停 | 1 | 10 | 变频器 | FD720 1KW 输入:AC220V, 变频调速器 紧凑型多功能变频器 1. 功率: 1KW 2. 通用磁通矢量控制,1Hz时150%转矩输出 3. 采用长寿命元器件 4. 内置Modbus-RTU协议 5. 内置制动晶体管 6. 扩充PID,三角波功能 7. 带安全停止功能 | | 11 | 可调电阻 | 范围:0-1000Ω,无级可调(有刻度) 电阻阻值:0-1000Ω, 精密线绕滑动式可调 最大允许电流:1.2A | 1 | 12 | 可调电阻 | 范围:0-1000Ω,无级可调(有刻度) 电阻阻值:0-1000Ω, 精密线绕滑动式可调 最大允许电流:1.2A | 1 | 13 | 逆变输出显示单元 | 电流表:AC 0-5A 电压表:AC 0-500V 接口:RS485 | 1 | 14 | 逆变器 | 输入电压:DC24V 输入电压范围:DC21V-27V 输出电压:AC220V±5% 额定输出电流:1.4A 输出频率:50Hz±0.5Hz 额定功率:500VA 输出波形:正弦波 波形失真:<5% 转换效率:>85% | | 15 | 开关电源 | 型号:DR-120-24 输入电压:AC 220V 输出电压:DC 24V 输出电流:5A 供电单元:各传感器,设备用电。 | 1 |
16 | *光度计 | 1.光谱反应符合国际照明协会CIE标准 2.测量范围宽0.1Lux~100×500Lux 3.分辨力高至0.1Lux 4.准确度高,反应速度快 5.自动转换量程,当测量值高于当前量程上限值8%或低于下一 量程上限值8%,仪表自动转换量程快速便捷 6.入射光余弦角度自动补正 7.最大测量值保持功能 8.相对值测量功能 9.无信号输入时数据自动回零 10.十分钟自动关机 11.超大LCD显示,便于用户读取数据 技术指标 | 量程范围 | 分辨力 | 准确度 | 1~200.0Lux | 0.1Lux | ±3%rdg+3Lux | 200~2000Lux | 1Lux | ±2%rdg+2Lux | 2000~20000Lux(读数乘10) | 10Lux | ±3%rdg+8Lux | 20000~50000Lux(读数乘100) | 100Lux | ±4%rdg+10Lux | 大于50000Lux(读数乘100) | 读数仅供参考 | 一般特性 |
1.4位LCD显示,字高19mm 2.感光元件:硅光电池附滤光镜片 3.使用色温2856k标准平面灯校准 4.9V叠层电池一节, 5.仪表尺寸:135(L)×74(W)×30(H)mm 6.光检测器:106(L)×54(W)×28(H)mm 7.光检测器引线长度:150cm | 1 | 17 | *电能质量检测仪 | 具有多功能测量仪。内部采用单片机,是一种智能式电工仪表。 具有以下特点: 1、数字显示,读数直观; 2、显示参数:电压、电流、功率、功率因数、频率,测试快速; 同时显示。 3、电压、电流量程自动转换,提高测量精度; 4、测量精度不受波形影响;可靠性高,寿命长 5、可自由设定上下限参数,有报警讯响功率 | 1 |
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