設備組成
TY-SWP01型風光互補發電實訓系統主要由光伏供電裝置、光伏供電系統、風力供電裝置、風力供電系統、逆變與負載系統、監控系統組成，如圖1所示。DB-SWP01型風光互補發電實訓系統采用模塊式結構，各裝置和系統具有獨立的功能，可以組合成光伏發電實訓系統、風力發電實訓系統。
(1)、 設備尺寸：光伏供電裝置1610×1010×1550mm
風力供電裝置1578×1950×1540mm
實訓柜 3200×650×2000mm
(2)、 場地面積：20平方米
各單元介紹
1、 光伏供電裝置
(1)、 光伏供電裝置的組成
光伏供電裝置主要由光伏電池組件、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運動機構、擺桿、擺桿減速箱、擺桿支架、單相交流電動機、電容器、直流電動機、接近開關、微動開關、底座支架等設備與器件組成。
4塊光伏電池組件并聯組成光伏電池方陣，光線傳感器安裝在光伏電池方陣中央。2盞300W的投射燈安裝在擺桿支架上，擺桿底端與減速箱輸出端連接，減速箱輸入端連接單相交流電動機。電動機旋轉時，通過減速箱驅動擺桿作圓周擺動。擺桿底端與底座支架連接部分安裝了接近開關和微動開關，用于擺桿位置的限位和保護。水平和俯仰方向運動機構由水平運動減速箱、俯仰運動減速箱、直流電動機、接近開關和微動開關組成。直流電動機旋轉時，水平運動減速箱驅動光伏電池方陣作向東方向或向西方向的水平移動、俯仰運動減速箱驅動光伏電池方陣作向北方向或向南方向的俯仰移動，接近開關和微動開關用于光伏電池方陣位置的限位和保護。
(2)、 光伏電池組件
光伏電池組件的主要參數為：
額定功率 20W
額定電壓 17.2V
額定電流 1.17A
開路電壓 21.4V
短路電流 1.27A
尺寸 430mm×430mm×28mm
2、 光伏供電系統
(1)、 光伏供電系統的組成
光伏供電系統主要由光伏電源控制單元、光伏輸出顯示單元、觸摸屏、光伏供電控制單元、DSP控制單元、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、網孔架等組成。如圖3所示。
(2)、 控制方式
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，可以進行手動或自動運行光伏電池組件雙軸跟蹤、燈狀態、燈運動操作。
(3)、 DSP控制單元和接口單元
蓄電池的充電過程及充電保護由DSP控制單元、接口單元及程序完成，蓄電池的放電保護由DSP控制單元、接口單元及繼電器完成，當蓄電池放電電壓低于規定值，DSP控制單元輸出信號驅動繼電器工作，繼電器常閉觸點斷開，切斷蓄電池的放電回路。
(4)、 蓄電池組
蓄電池組選用4節閥控密封式鉛酸蓄電池，主要參數：
容量 12V 18Ah/20HR
重量 1.9kg
尺寸 345mm×195mm×20mm
3、 風力供電裝置
(1)、 風力供電裝置的組成
風力供電裝置主要由葉片、輪轂、發電機、機艙、尾舵、側風偏航控制機構、直流電動機、塔架和基礎、測速儀、測速儀支架、軸流風機、軸流風機支架、軸流風機框罩、單相交流電動機、電容器、風場運動機構箱、護欄、連桿、滾輪、萬向輪、微動開關和接近開關等設備與器件組成。
葉片、輪轂、發電機、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電機，安裝在塔架上。風場由軸流風機、軸流風機支架、軸流風機框罩、測速儀、測速儀支架、風場運動機構箱體、傳動齒輪鏈機構、單相交流電動機、滾輪和萬向輪等組成。軸流風機和軸流風機框罩安裝在風場運動機構箱體上部，傳動齒輪鏈機構、單相交流電動機、滾輪和萬向輪組成風場運動機構。當風場運動機構中的單相交流電動機旋轉時，傳動齒輪鏈機構帶動滾輪轉動，風場運動機構箱體圍繞風力發電機的塔架作圓周旋轉運動，當軸流風機輸送可變風量風時，在風力發電機周圍形成風向和風速可變的風場。
在可變風場中，風力發電機利用尾舵實現被動偏航迎風，使風力發電機輸出zui大電能。測速儀檢測風場的風量，當風場的風量超過安全值時，側風偏航控制機構動作，使尾舵側風45o，風力發電機葉片轉速變慢。當風場的風量過大時，尾舵側風90o，風力發電機處于制動狀態。
4、 風力供電系統
(1)、 風力供電系統的組成
風力供電系統主要由風電電源控制單元、風電輸出顯示單元、觸摸屏、風力供電控制單元、DSP控制單元、接口單元、西門子S7-200PLC、繼電器組、接線排、可調電阻、斷路器、網孔架等組成。
(2)、 控制方式
風力供電控制單元的偏航功能有手動和自動兩個狀態，可以進行手動或自動可變風向操作。
可變風量是由變頻器控制軸流風機實現。手動操作變頻器操作面板上的有關按鍵，使變頻器的輸出頻率在0-50Hz之間變化，軸流風機轉速在0至額定轉速范圍內變化，實現可變風量輸出。
(3)、 DSP控制單元和側風偏航
風力發電機風輪葉片在氣流作用下產生力矩驅動風輪轉動，通過輪轂將扭矩輸入到傳動系統。當風速增加超過額定風速時，風力發電機風輪轉速過快，發電機可能因超負荷而燒毀。
對于定槳距風輪，當風速增加超過額定風速時，如果氣流與葉片分離，風輪葉片將處于“失速"狀態，風力發電機不會因超負荷而燒毀。
對于變槳距風輪，當風速增加時，可根據風速的變化調整氣流對葉片的攻角。當風速超過額定風速時，輸出功率可穩定地保持在額定功率上。特別是在大風的情況下，風力機處于順槳狀態，使槳葉和整機的受力狀況大為改善。
小型風力發電機多數是定槳距風輪，在大風的情況下，采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，安全地保護風力發電機。另外，還可以通過側風偏航控制風力發電機保持恒定功率輸出。
5、 逆變與負載系統
(1)、 逆變與負載系統的組成
逆變與負載系統主要由逆變電源控制單元、逆變輸出顯示單元、逆變器、逆變器參數檢測模塊、變頻器、三相交流電機、發光管舞臺燈光模塊、警示燈、接線排、斷路器、網孔架等組成。
1)、 逆變電源控制單元
逆變電源控制單元面板如圖19所示，逆變電源控制單元主要由斷路器、+24V開關電源、AC220V電源插座、指示燈、接線端子DT14和DT15等組成。
2)、 逆變輸出顯示單元
逆變輸出顯示單元主要由交流電流表、交流電壓表、接線端子DT16和DT17等組成。
3)、 逆變與負載系統主電路
逆變與負載系統主要由逆變器、交流調速系統、逆變器測試模塊、發光管舞臺燈光模塊和警示燈組成。
逆變器的輸入由光伏發電系統、風力發電系統或蓄電池提供，逆變器輸出單相220V、50Hz的交流電源。交流調速系統由變頻器和三相交流電動機組成，逆變器的輸出AC220V電源是變頻器的輸入電源，變頻器將單相AC220V變換為三相AC220V供三相交流電動機使用。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供發光管舞臺燈光模塊使用。逆變器測試模塊用于檢測逆變器的死區、基波、SPWM波形。
(2)、 逆變器
逆變器是將低壓直流電源變換成高壓交流電源的裝置，逆變器的種類很多, 各自的具體工作原理、工作過程不盡相同。本實訓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MOS管單元、LC濾波器組成。
6、 監控系統
(1)、 監控系統組成
監控系統主要由一體機、鍵盤、鼠標、接線排、電源插座、通信線、微軟操作系統軟件、力控組態軟件組成。
(2)、 監控系統功能
1)、 通信
監控系統與控制器、PLC、儀表進行通信。
2)、 界面
①、 監控系統具有主界面，光伏供電系統界面，風力供電系統界面，逆變與負載系統界面，風光互補能量轉換界面，分別顯示各自的運行狀態參數。
②、 光伏供電系統界面設置相應的按鈕，實現光伏電池方陣自動跟蹤。
③、 風力供電系統界面設置相應的按鈕，實現風力發電機側風偏航控制。
④、 具有光伏發電采集報表和風力發電集報表，記錄光伏輸出電壓、電流，風力發電機的輸出電壓、電流；逆變與負載系統的逆變輸出電壓、電流、功率等數據并打印數據報表。
四、 主要實驗實訓內容
1)、 離網型風光互補發電系統規劃；
2)、 根據功率要求，光伏電池組件的選擇、安裝和連接；
3)、 根據功率要求，風力發電機的選擇、安裝和連接；
4)、 基于MCU的光伏電池組件zui大功率跟蹤程序設計；
5)、 基于MCU的風力發電機zui大功率跟蹤的程序設計；
6)、 蓄電池容量匹配計算與選型；；
7)、 蓄電池充放電參數設置、保護參數設置；
8)、 逆變器參數設置；
9)、 監控系統組態及操作；
10)、 光伏供電系統的調試；
11)、 風力供電系統的調試；
12)、 風光互補發電系統的調試；
13)、 電能質量的監測、調試和分析。
主要技術參數
| 一、風力發電配電裝備 | |||
| 項目編號 | 命名 | 技藝運作 | 個數 |
| 1 | 技術水平軸開關磁阻電機的同時風級風能發電裝置的 | 輸出功率：300W 輸出（整流）電壓：＞ +12V 葉片旋轉直徑：1.2m 葉片數量：3個 葉片材質：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：工作電壓（DC 24V）、轉速（25rpm） | 1 |
| 2 | 空氣流速儀 | 輸出電壓：0-5V 風碗數：3個 | 1 |
| 3 | 軸流動壓縮機 | 流量：2100m3/h 電壓：380V（由變頻器控制） 全壓：215Pa 頻率：50Hz 功率：0.37Kw 轉速：1400r/min 軸流風機支架 軸流風機框罩 | 1 |
| 4 | 市場走勢設定交流電動機 | 減速比：1：40 電壓：AC220V 和運動機構的鏈接機構：鏈輪 | 1 |
| 二、光伏系統送電保護裝置 | |||
| 序列號 | 英文名稱 | 技能技術指標 | 個數 |
| 1 | 電池板模塊 | 功率：20W 誤差：±5% 輸出電壓：17.2V 輸出電流：1.17A 開路電壓：21.4V 短路電流：1.27A 工作環境溫度：45℃±2℃ 尺寸：430×430×28mm | 4 |
| 2 | 追日傳感測器器 | 輸出電壓：0-5V 跟蹤精度：1度 結構：4電橋 | 1 |
| 3 | 投影燈 | 擺臂機構：渦輪蝸桿結構（2個減速箱） 電壓：220V 頻率：50Hz 電流：1.36A zui大功率：300W | 2 |
| 4 | 追日醫療機構 | 結構：渦輪蝸桿結構（減速箱） 驅動：直流電機 軸數：雙軸二維 | 1 |
| 三、風速送電體系 | |||
| 序列號 | 名字大全 | 科技技術指標 | 數 |
| 1 | 交流電源的控制象限 | 含漏電呵護漏電斷路器，AC220V和DC24V情況顯示燈、供電插頭 | 1 |
| 2 | 風能發電把控開關電源單園 | 含漏電保養高壓，AC220V和DC24V程序提示燈 | 1 |
| 3 | 手觸屏 | 7",五顏六色 | 1 |
| 4 | 職能傳感器 | DSP內在板2812，網絡通信管控板，風能風能發電風能發電主電線板 | 1 |
| 5 | 直流電填寫單元測試 | 電流表： DC 0-5A 電壓表： DC 0-500V 接口：RS485 | 1 |
| 6 | 風能供電公司調整單位 | 風場運動方向：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 | 直流變頻空調器 | MM420-0.37Kw | |
| 9 | 可調節為電阻功率 | 標準：0-1000Ω，無極變速能調（有刻度盤） | 1 |
| 四、光伏太陽能配電裝置化系統化 | |||
| 數字序號 | 品牌 | 技藝規格 | 規模 |
| 1 | 電源適配器把控好摸塊 | 含漏電保護區高壓斷路器，AC220V和DC24V狀態下技巧燈、電原插座開關 | 1 |
| 2 | 光伏發電操縱供電單元測試 | 含漏電自我保護負荷開關，AC220V和DC24V情況標識燈 | 1 |
| 3 | 手觸屏 | 7",多彩 | 1 |
| 4 | 效果接口 | DSP層面板2812，通信設備調控板，太陽能發電量發電量主三極管板 | 1 |
| 5 | 交流電鍵入單元尺寸 | 電流表：PA1951-AK1G，DC 0-5A 電壓表：PZ195U-AK1G，DC 0-500V 接口：RS485 | 1 |
| 6 | 光伏發電供電系統掌控單元測試 | 電池板跟蹤方向：東、南、西、北 投光燈控制：燈1、燈2 投光燈運動方向：東西、西東、停止 自動控制：啟動、急停 | 1 |
| 8 | PLC | S7-200 CPU226 | 1 |
| 9 | 可調節為阻值 | 面積：0-1000Ω，無極能調（有刻線） | 1 |
| 五、逆變與短路電流系統 | |||
| 編號 | 品牌 | 技木技術指標 | 人數 |
| 1 | 逆變輸入信息顯示標段 | 電流表：AC 0-5A 電壓表：AC 0-500V 接口：RS485 | 1 |
| 2 | 逆變把控電源開關模快 | 含漏電防護真空斷路器，AC220V和DC24V動態提示燈 | 1 |
| 3 | 變逆器 | 輸入電壓：DC12V 輸入電壓范圍：DC9.5V-15.5V 輸出電壓：AC220V±5% 額定輸出電流：1.4A 輸出頻率：50Hz±0.5Hz 額定功率：300VA 輸出波形：正弦波 波形失真：＜5% 轉換效率：＞85% 實驗模塊：正弦波逆變器原理模塊 | |
| 4 | 轉換電源開關 | 型號：DR-120-24 輸入電壓：AC 220V 輸出電壓：DC 24V 輸出電流：5A | 1 |
| 5 | 定頻器 | MM420-0.37Kw | 1 |
| 6 | 同步電機短路電流 | 功率：40W 電壓：AC220V 轉速：1350rpm | 1 |
| 7 | 模擬網平護眼臺led燈光負債 | 電感字體為“KNT"的閃光模組 | 1 |
| 8 | 閥控密封式鉛酸蓄鋰電池 | 容量 12V 18Ah/20HR 重量 1.9kg 尺寸 345mm×195mm×20mm | 4 |
| 六、監控視頻系統的 | |||
| 號碼 | 名稱大全 | 技術水平技術指標 | 個數 |
| 1 | 交流電直流無刷電機額定負載 | 直流變壓器單支機載荷 | 1 |
| 2 | 工業控制機 | 6個串口，含聯想鍵盤鼠標鍵 | 1 |
| 3 | 組態APP | 力控 | 1 |
| 4 | 復印機 | HP Deskjt 1000 | 1 |
| 七、實驗英文臺 | |||
| 序號順序 | 種類 | 新技術主要參數 | 的數量 |
| 1 | 網孔板試驗臺 | 豎式網孔板基本結構：下方為工具箱+4個輪子，上方為豎式網孔板 尺寸：800(長)×600（寬×2000(高) 外框架構成：鋁合金型材； 內嵌噴塑鋼板 鋼板尺寸：1200mm×820mm 鋼板厚度：2mm 鋼板孔規格：上方孔尺寸6×10mm，孔左右間距為6mm，上下間距為6mm且錯位8mm； 網孔板配有推拉式抽屜，抽屜采用型材外框、2mm鋼板底部； 網孔架底部裝有滑輪。 | 4 |
| 2 | 蘋果公司實際操作控制系統軟件 | Window XP | 1 |
| 網絡通信電線 | |||
| 實驗報告培訓書 | 景色同質風能發電裝置培訓專業手冊 | ||
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