风光互补发电实训系统

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作者：管理员发布时间：2024-11-27 17:18:45

一、概述
MY-F500D风光互补发电实验系统主要由风力发电机组、太阳能光伏电池组、控制器、蓄电池、逆变器、交流直流负载、开关控制模块、环境监测模块、仪表显示等部分组成，通过PLC控制、触摸屏和变频器作为控制核心，带有A/D、D/A模块、模拟量输入/输出模块、交流电机变频调速系统。系统于风能发电、光伏发电为一体的教学实训系统；各系统通过连接电缆进行连接，形成一套可完成风力及光伏发电、同步并网、离网电源的实验及教学演示。帮助学生理解太阳能并网、离网及风力发电系统的原理，从而起到学习工程实际应用技能的作用。
应用范围：主要面向职高、大学、研究生、企业技工以风力发电和太阳能离网、并网发电为主课题的研究和培训。
二、主要技术规格参数：
1、系统规格
1）输入电源：三相，单相AC220V±10% 50Hz
2）系统最大电压：DC12V，AC220V/50Hz
3）系统最大电流：50A
4）系统最大功率：600W
2、太阳能电池板
太阳能电池板采用阵列组装形式，主要采用4块单晶小型太阳能电池板组建，可实现太阳能电池板的并接方式和串接方式，进而提供大电流或大电压的两种太阳能电池板组网方式。
光伏电池组件：25W*4块
1）额定功率：25W
2）额定电压：17.2V
3）额定电流：1.17A
4）开路电压：21.4V
5）短路电流：1.27A。
6）摆臂机构：涡轮蜗杆结构（2个减速箱）
7）电压：220V
8）频率：50Hz
9）电流：1.36A
10）最大功率：300W。
11）追日机构
12）结构：涡轮蜗杆结构（减速箱）
13）驱动：直流电机
14）轴数：双轴二维。
3、风力发电机
1）额定功率：300(W)
2）额定电压：12(V)
3）额定电流：33.3
4）风轮直径：1.65(m)
5）启动风速：2.5(m/s)
6）额定风速：9.6(m/s)
7）安全风速：35(m/s)
8）工作形式：永磁同步发电机
9）风叶旋转方向：顺时针
10）风叶数量：3（片）
11）风叶材料：玻璃增强聚丙烯材料
12）电机材料：铝合金
13）护栏网：专业围栏，高度约1.0米
4、模拟风洞模块
1）风量：32073 mз/h
2）风压：388Pa
3）转速：1440 r/min
4）功率：2.2kW
可调风速：0～13级连续可调
变频器：采用2.2KW矢量变频器
5、风光控制器系统：
1）工作电压：12/24VDC可选
2）充电功率Pmax ：1000W
3）光伏功率Pmax ：300W
4）风机功率Pmax ：700W
5）充电方式：PWM脉宽调制
6）充电最大电流 35A
7）过放保护电压 11V
8）过放恢复电压 12.6V
9）输出保护电压 16V
10）卸载开始电压（出厂值）15.5V
11）卸载开始电流（出厂值） 15A
控制器设有蓄电池过充、过放电保护、蓄电池开路保护、负载过电压保护、夜间防反充电保护、输出短路保护、电池接反保护、欠压和过压防震荡保护、均衡充电、温度补偿、光控开关功能；
12）负载为100W以下的12V直流负载，控制单元一通道为常开输出，另一通道为多类定时输出（光控开、光控关，定时开、定时关，）。
13）使用32们高速单片机，实现智能控制，自动识别12/24V系统。采用串联式PWM充电控制方式，使充电回路的电压损失较原二极管充电方式降低一半，充电效率较非PWM高3－6%;过放恢复的提升充电，正常的直充，浮充自动控制方式有利于提高蓄电池寿命。
14）多种保护功能，包括蓄电池反接、蓄电池过、欠压保护、太阳能电池组件短路保护，具有自动恢的输出过流保护功能，输出短路保护功能。
15）具有丰富的工作模式，如光控，光控＋定时，通用控制等模式。
6、并网逆变器
1）输出电压：AC 180-260V
2）工作电压：10.8 - 28V，
3）额定输出功率≥400W
4）输出波形：正弦波(失真度≤3﹪)
5）输出频率：47-55Hz，
6）LED方式显示工作状态，
7）AC标准电压范围：90V-140V/180V-260VAC ；
8）AC 频率范围：55Hz~63Hz/45Hz~53Hz；
9）输出电流总谐波失真：THDIAC<5%；
10）相位差：<1%
   并网逆变器具有DC－DC和DC－AC两级能量变换的结构。DC－DC变换环节调整光伏阵列的工作点使其跟踪最大功率点；DC－AC逆变环节主要使输出电流与电网电压同相位，同时获得单位功率因数。
7、离网逆变器
1）直流输入电压：9～16VDC 电压可选
2）额定蔬出功率：300W
3）输出电压：110/220VAC
4）输出波形：纯正弦波
5）输出频率：50Hz
6）工作效率：85%
7）功率因数：>0.88
8）波形失真率≤5%
9）工作环境：温度-20℃～50℃
10）相对湿度：﹤90﹪（25℃）
11）保护功能：极性反接、短路、过热、过载保护
具有输出短路、过温、过载、欠压保护及保护具有自动恢复功能，采用风机冷却方式，输入输出隔离设计，能快速并行启动电容、电感负载，三色指示灯显示，输入电压,输出电压，负载水准和故障情形，负载控制风扇冷却，过压/欠压/短路/过载/超温保护
8、PLC控制系统
采用海为公司32点位PLC，性能稳定运行速率快，扩展灵活，PLC采用24V电源供电，该PLC是小型PLC，电源、CPU和其他模块都是独立的，可以通过U形总线把电源（PS）、CPU和其他模块紧密固定在标准轨道上。每个模块都有一个总线连接器，后者插在各模块的背后。电源模块总是安装在机架的最左边，CPU模块紧靠电源模块。CPU的右边是可以选择的IM接口模块，如果只用主架导轨而没有使用扩展支架可以不选择IM接口模块。
9、监控系统（工业触摸屏）
1）尺寸(英寸) 10.2
2）液晶屏：TFT液晶显示，LED背光
3）显示颜色：真彩，65535色
4）分辨率：800×480
5）液晶屏亮度：200cd/㎡
6）触摸屏：电阻式
7）供电电源：24VDC
8）额定功率：5W
9）CPU主板：ARM CPU，400MHz
10）内存：64M
11）存储设备：128M FLASH
12）组态软件：MCGS嵌入式组态软件（运行版）
10、环境条件：　
1）工作温度：0℃~45℃
2）工作湿度：5%~90%
3）储存温度：-10℃~60℃
4）振动频率：10-57Hz 57-150Hz
5）振动加速度：0.075mm 9.8 m/s2
6）振动扫频速率：Oct/min ≤1
11、产品规格
1）结构：工业塑料结构
2）颜色：工业灰
3）面板尺寸：226.5mm×163mm
4）机柜开孔：215mm×152mm
12、外部接口：　
1）串口：1×RS232、1×RS485
2）USB ：1主1从
13、其它功能
1）系统实验时的备用电源（2路0-30V/2A直流可调稳压电源）；
2）有光伏、市电互补切换
11、电表规格：
1）电流表：× 2个，DC20A，显示模式︰0.5”LCD液晶显示
2）电压表：× 2个，DC50V，显示模式︰0.5”LCD液晶显示
3）电流表：× 2个，AC5A，显示模式︰0.5”LCD液晶显示
4）电压表：× 2个，AC220V，显示模式︰0.5”LCD液晶显示
5）温度表：× 1个，0～99.9℃
6）多功能网络电参数表：×1个，AC220V，显示模式︰0.5”LCD液晶显示，包含RS485，RS232通讯功能，
12、负载：
1）风扇：×1个，额定电压：12/24V，
2）LED灯：额定电压：12V，
3）蜂鸣器：×1个，马达：×1个，额定电压：12/24V，
4）交流线性电阻负载：0～2.2KΩ 50W
5）白炽灯40W AC220V。
13、测风系统模块：
1）测量风速范围：0～60m/s
2）风向：0～360°
3）精度： ±0.1m/s±3°
4）工作电源：AC 220V±20% 50HZ， DC24V、12V、5V或其他供电
5）记录间隔：1分钟～240分钟连续可设置
6）内部存储：4M bit
7）通讯接口： RS-232/485/USB通讯
8）环境温度：-40℃～50℃
14、电池：
太阳能专用阀控式密封胶体蓄电池，额定电压：12V，额定容量(20Ah),充电方法（恒压）；
具有如下特点：自放电率低，使用寿命长，深放电能力强，充电效率高，工作温度范围宽
电池数量：4组
15、系统外形尺寸；长1200×宽780×高1800（㎜）附滚轮方便推动至户外教学。
三、实训内容：
1、太阳光电实习教学模块实验内容：
实验一太阳能电池发电原理实验
实验1-1 太阳能光电板能量转换实验
实验1-2 环境对光电转换影响实验
实验二太阳能电池光电系统直接负载实验
实验三光电控制型太阳能系统发电实验
实验3-1 光电型控制单元工作原理实验
实验3-2 光电型控制单元充放电保护实验
实验四交通警示灯模块设计实验
实验五太阳能系统负载实验
实验六综合实验
实验七太阳能电池基本特性测试实验
实验八外部扩充DC转AC外接电器实验
实验九单晶太阳能电池I-V特性曲线实验
实验十离网逆变器设计实验
实验十一离网逆变器工作特性实验
实验十二离网逆变器带载及保护实验
实验十三并网逆变器设计实验
实验十四并网实验
2、风力电实习教学模块实验内容：
  实验一、风力发电基础理论原理性实验
  实验二、风力发电系统设计实验
  实验三、风力发电控制技术实验
  实验四、风力发电相关测量技术实验
  实验五、风力发电基础理论与应用技术仿真实验
  实验六、发电机转速与输出电压关系实验
  实验七、发电机转速与输出电流关系实验
  实验八、发电机转速与输出频率关系实验
  实验九、风速即转速与与出功率关系实验
3、PLC实训内容
实验一 STEP 7软件安装及注意事项
实验二 SIMATIC管理器
实验三 SIMATIC Manager自定义
实验四 PG/PC接口设置
实验五用PLC控制三相交流异步电动机起/停
实验六 PLC系统的硬件组态及程序编制
实验七基本逻辑指令的应用
实验八定时器、计数器的应用
实验九技能训练，人行横道控制
实验十模拟量的控制
实验十一顺序控制系统控制方法的设计
实验十二步与步的动作
实验十三 PLC通信
4、触摸屏实训内容
实验一组态软件应用及界面设计
实验二上传、下载文件
实验三曲线图、柱状图、圆形图、动态图
实验四数字输入和文数字显示
实验五历史资料显示
实验六系统控制读写
实验七控制系统中触摸屏的画面
实验八状态图
实验九控制系统中PLC的程序
四、系统基本配置单：

序号	名称	数量	单位
1	风光互补实验台	1	台
2	追日支架	1	套
3	太阳能电池组件25W	4	块
4	风力供电装置	1	套
5	S7-200 32点位PLC	1	台
6	10寸触摸屏	1	台
7	模拟风洞 2.2KW	1	台
8	蓄电池组20Ah	4	组
9	实验附件	1	套
10	使用说明书	1	本