TW-SNY31 風光互補發電測量教學系統

能源是國民經濟發展和人民生活必須的重要物質基礎。在過去的200多年里，建立在煤炭、石油、天然氣等化石燃料基礎上的能源體系極大的推動了人類社會的發展。但是人類在使用化石燃料的同時，也帶來了嚴重的環境污染和生態系統破壞。近年來，世界各國逐漸認識到能源對人類的重要性，更認識到常規能源利用過程中對環境和生態系統的破壞。各國紛紛開始根據國情，治理和緩解已經惡化的環境，并把可再生、無污染的新能源的開發利用作為可持續發展的重要內容。風光互補發電系統是利用風能和太陽能資源的互補性，具有較高性價比的一種新型能源發電系統，具有很好的應用前景。

風光互補發電測量系統主要由風力發電機組、太陽能光伏電池組、控制器、蓄電池、逆變器、交流直流負載、開關控制模塊、環境監測模塊、儀表顯示等部分組成，通過PLC控制、觸摸屏和變頻器作為控制核心，帶有A/D、D/A模塊、模擬量輸入/輸出模塊、交流電機變頻調速系統。系統于風能發電、光伏發電為一體的教學實訓系統；各系統通過連接電纜進行連接，形成一套可完成風力及光伏發電、同步并網、離網電源的實驗及教學演示。幫助學生理解太陽能并網、離網及風力發電系統的原理，從而起到學習工程實際應用技能的作用。

應用范圍：主要面向職高、大學、研究生、企業技工以風力發電和太陽能離網、并網發電為主課題的研究和培訓。

一、主要技術規格參數：

1、系統規格

?系統最大電壓：DC12V，AC220V/50Hz

?系統最大電流：50A

?系統最大功率：600W

2、太陽能電池板

太陽能電池板采用陣列組裝形式，主要采用4塊（或更多）小型太陽能電池板組建，可實現太陽能電池板的并接方式和串接方式，進而提供大電流或大電壓的兩種太陽能電池板組網方式。

?電池板：多晶硅

?最大輸出功率：100W

?開路電壓：21.24V

?工作電壓：17.5V

?短路電流：5.56A

?模擬光源：1-2KW 鹵素燈

3、風力發電機

?額定功率：300(W)

?額定電壓：12(V)

?額定電流：33.3

?風輪直徑：1.65(m)

?啟動風速：2.5(m/s)

?額定風速：9.6(m/s)

?安全風速：35(m/s)

?工作形式：永磁同步發電機

?風葉旋轉方向：順時針

?風葉數量：3（片）

?風葉材料：玻璃增強聚丙烯材料

?電機材料：鋁合金

4、模擬風洞模塊

?風量：32073 mз/h

?風壓：288Pa

?轉速：1440 r/min

?功率：2.2kW

可調風速：0～13級連續可調

5、風光控制器系統：

?工作電壓：12VDC

?充電功率Pmax ：600W

?光伏功率Pmax ：150W

?風機功率Pmax ：450W

?充電方式：PWM脈寬調制

?充電最大電流 35A

?過放保護電壓 11V

?過放恢復電壓 12.6V

?輸出保護電壓 16V

?卸載開始電壓（出廠值）15.5V

?卸載開始電流（出廠值） 15A

?控制器設有蓄電池過充、過放電保護、蓄電池開路保護、負載過電壓保護、夜間防反充電保護、輸出短路保護、電池接反保護、欠壓和過壓防震蕩保護、均衡充電、溫度補償、光控開關功能；

?負載為100W以下的12V直流負載，控制單元一通道為常開輸出，另一通道為多類定時輸出（光控開、光控關，定時開、定時關，）。

?使用32們高速單片機，實現智能控制，自動識別12/24V系統。 采用串聯式PWM充電控制方式，使充電回路的電壓損失較原二極管充電方式降低一半，充電效率較非PWM高3－6%;過放恢復的提升充電，正常的直充，浮充自動控制方式有利于提高蓄電池壽命。

?多種保護功能，包括蓄電池反接、蓄電池過、欠壓保護、太陽能電池組件短路保護，具有自動恢的輸出過流保護功能，輸出短路保護功能。

?具有豐富的工作模式，如光控，光控＋定時，通用控制等模式。

6、并網逆變器

?輸出電壓：AC 180-260V

?工作電壓：10.8 - 28V，

?額定輸出功率≥400W

?輸出波形：正弦波(失真度≤3﹪)

?輸出頻率：47-55Hz，

?LED方式顯示工作狀態，

并網逆變器具有DC－DC和DC－AC兩級能量變換的結構。DC－DC變換環節調整光伏陣列的工作點使其跟蹤最大功率點；DC－AC逆變環節主要使輸出電流與電網電壓同相位，同時獲得單位功率因數。

7、離網逆變器

?直流輸入電壓：9～16VDC 電壓可選

?額定蔬出功率：300W

?輸出電壓：110/220VAC

?輸出波形：純正弦波

?輸出頻率：50Hz

?工作效率：85%

?功率因數：>0.88

?波形失真率≤5%

?工作環境：溫度-20℃～50℃

?相對濕度：﹤90﹪（25℃）

?保護功能：極性反接、短路、過熱、過載保護

具有輸出短路、過溫、過載、欠壓保護及保護具有自動恢復功能，采用風機冷卻方式，輸入輸出完全隔離設計，能快速并行啟動電容、電感負載，三色指示燈顯示，輸入電壓,輸出電壓，負載水準和故障情形，負載控制風扇冷卻，過壓/欠壓/短路/過載/超溫保護

8、監控系統（工業觸摸屏）

?尺寸(英寸) 10.2

?液晶屏：TFT液晶顯示，LED背光

?顯示顏色：真彩，65535色

?分辨率：800×480

?液晶屏亮度：200cd/㎡

?觸摸屏：電阻式

?供電電源：24VDC

?額定功率：5W

?CPU主板：ARM CPU，400MHz

?內存：64M

?存儲設備：128M FLASH

?組態軟件：MCGS嵌入式組態軟件（運行版）

環境條件

?工作溫度：0℃~45℃

?工作濕度：5%~90%

?儲存溫度：-10℃~60℃

?振動頻率：10-57Hz 57-150Hz

?振動加速度：0.075mm 9.8 m/s2

?振動掃頻速率：Oct/min ≤1

產品規格

?結構：工業塑料結構

?顏色：工業灰

?面板尺寸：226.5mm×163mm

?機柜開孔：215mm×152mm

外部接口：

?串口：1×RS232、1×RS485

?USB ：1主1從

智慧教室綜合測控系統

該系統采用一體化設計，要求以上功能集中在一塊核心控制器上，禁止采用多種模塊拼裝，確保使用人員的人身安全及設備安全的性能指標：

（一）、虛擬示波器所需實現的功能：

50MHz   2路波形測量功能；

（二）2路邏輯分析儀功能；

（三）1路任意波形信號發生器輸出；

200MSa/s高速實時采樣，50MHz帶寬，波形測量完全滿足教學實驗要求，波形平滑不失真。

（四）2路PWM脈沖信號發生器：可設置頻率、占空比。

（五）、萬用表功能

1、萬用表的電阻測量功能；

2、萬用表的直流電壓測量功能；

3、萬用表的交流電壓測量功能；

4、萬用表的交流電流測量功能；

（六）、人機界面功能

*1、人機界面顯示所測量的波形，并顯示相應的量測值；

*2、可通過點擊界面按鈕，將所測量的波形插入實驗報告模板中；

*3、學生的實驗報告結果可通過點擊界面按鈕，統一上傳到指定的教師電腦文件夾下；

（七）、實驗室安全監控功能

1、環境參數測量：可同時測量顯示溫濕度、CO2濃度和PM2.5；

2、電氣參數測量：可測量控制臺電壓電流，并計算出功率；

3、過流、過壓、欠壓（閥值可設置）報警跳閘保護；

4、安全防護：實驗室環境安全監控裝置（PM2.5、煙霧、可燃氣體、溫濕度及CO2濃度異常（火警）報警）；

5、節電功能：長期無人實驗時，自動關閉總閘開關，實現安全和節電效果；

8、其它

?系統實驗時的備用電源（2路0-30V/2A直流可調穩壓電源）；

?有市電互補切換

?LED恒流驅動

?提供并網、離網逆變器實套件

? 設置電壓模塊，確保實驗過程的安全；

?可變電阻，電阻值調整范圍為0～999kΩ

?DC/DC：5個DC/DC電源模塊

?支援外接PC計算機量測太陽能電池I-V特性曲線(VB軟件or LabView)

9、電表規格：

?電流表：× 2個，DC20A， 顯示模式︰0.5”LCD液晶顯示

?電壓表：× 2個，DC50V，顯示模式︰0.5”LCD液晶顯示

?電流表：× 2個，AC5A， 顯示模式︰0.5”LCD液晶顯示

?電壓表：× 2個，AC220V，顯示模式︰0.5”LCD液晶顯示

?溫度表：× 1個，0～99.9℃

?多功能網絡電參數表：×1個，AC220V，顯示模式︰0.5”LCD液晶顯示，包含RS485，RS232通訊功能，

10、負載：

直流負載

?風扇：×1個，額定電壓：12V，工作電流：0.25A，功率：3W

?交通燈：2組(R,G,B)，額定電壓：12V，工作電流：0.25A，功率：3W

?LED燈：1組

交流負載

?節能燈：×1個，額定電壓：220V，工作電流：0.15 A

?馬達：×1個，額定電壓：220V，工作電流：0.2

11、電池：

?太陽能專用閥控式密封膠體蓄電池，額定電壓：12V，額定容量(100Ah),充電方法（恒壓）；

?具有如下特點：自放電率低，使用壽命長，深放電能力強，充電效率高，工作溫度范圍寬。

12、系統外形尺寸；長1200×寬780×高1800（㎜）附滾輪方便推動至戶外教學。

二、實訓內容

1、太陽光電實習教學模塊實驗內容：

實驗一 太陽能電池發電原理實驗

實驗1-1 太陽能光電板能量轉換實驗

實驗1-2 環境對光電轉換影響實驗

實驗二 太陽能電池光電系統直接負載實驗

實驗三 光電控制型太陽能系統發電實驗

實驗3-1 光電型控制單元工作原理實驗

實驗3-2 光電型控制單元充放電保護實驗

實驗四 交通警示燈模塊設計實驗

實驗五 太陽能系統負載實驗

實驗六 綜合實驗

實驗七 太陽能電池基本特性測試實驗

實驗八 外部擴充DC轉AC外接電器實驗

實驗九 單晶太陽能電池I-V特性曲線實驗

實驗十 離網逆變器設計實驗

實驗十一 離網逆變器工作特性實驗

實驗十二 離網逆變器帶載及保護實驗

實驗十三 并網逆變器設計實驗

實驗十四 并網實驗

2、風力電實習教學模塊實驗內容：

實驗一、風力發電基礎理論原理性實驗

實驗二、風力發電系統設計實驗

實驗三、風力發電控制技術實驗

實驗四、風力發電相關測量技術實驗

實驗五、風力發電基礎理論與應用技術仿真實驗

實驗六、發電機轉速與輸出電壓關系實驗

實驗七、發電機轉速與輸出電流關系實驗

實驗八、發電機轉速與輸出頻率關系實驗

實驗九、風速即轉速與與出功率關系實驗

3、觸摸屏實訓內容

實驗一 組態軟件應用及界面設計

實驗二 上傳、下載文件

實驗三 曲線圖、柱狀圖、圓形圖、動態圖

實驗四 數字輸入和文數字顯示

實驗五 歷史資料顯示

實驗六 系統控制讀寫

實驗七 控制系統中觸摸屏的畫面

實驗八 狀態圖

三、系統基本配置單

序號	名   稱	型  號	數量	單位
1	風光互補實驗臺		1	臺
2	太陽能支架		1	套
3	太陽能電池組件100W		1	塊
4	10寸 觸摸屏		1	臺
5	模擬風洞 2.2KW		1	臺
6	蓄電池組100Ah		1	組
7	實驗附件		1	套
8	說明書		1	本