ZRXNY-W10風(fēng)光互補(bǔ)發(fā)電系統(tǒng)實(shí)訓(xùn)平臺(tái)

1、中人ZRXNY-W10風(fēng)光互補(bǔ)發(fā)電系統(tǒng)實(shí)訓(xùn)平、 概述風(fēng)光互補(bǔ)發(fā)電實(shí)訓(xùn)平臺(tái)主要由模擬光源跟蹤裝置、模擬風(fēng)能裝置、模擬能源控制系統(tǒng)、能源轉(zhuǎn)換儲(chǔ)存控制系統(tǒng)、并網(wǎng)逆變控制系統(tǒng)和能源監(jiān)控管理系統(tǒng)六個(gè)部分組成，各部分通過(guò)電纜連接，可組成一套既能演示又能動(dòng)手設(shè)計(jì)、安裝、調(diào)試的風(fēng)光互補(bǔ)發(fā)電實(shí)訓(xùn)系統(tǒng)。二、 設(shè)備組成ZRXNY-W10型風(fēng)光互補(bǔ)發(fā)電實(shí)訓(xùn)平臺(tái)主要由模擬光源跟蹤裝置、模擬風(fēng)能裝置、模擬能源控制系統(tǒng)、能源轉(zhuǎn)換儲(chǔ)存控制系統(tǒng)、并網(wǎng)逆變控制系統(tǒng)和能源監(jiān)控管理系統(tǒng)六個(gè)部分組成，如圖1所示。ZRXNY-W10型風(fēng)光互補(bǔ)發(fā)電實(shí)訓(xùn)平臺(tái)采用模塊式結(jié)構(gòu)，各裝置和系統(tǒng)具有獨(dú)立的功能，可以組合成光

2、伏發(fā)電實(shí)訓(xùn)平臺(tái)、風(fēng)力發(fā)電實(shí)訓(xùn)平臺(tái)。(1)、 設(shè)備尺寸： 模擬光源跟蹤裝置 2000mm×1500mm×2000mm模擬風(fēng)能裝置 1300mm×1100mm×2600mm 實(shí)訓(xùn)柜（4個(gè)） 3200mm×650mm×2000mm(2)、 場(chǎng)地面積：25平方米圖1 風(fēng)光互補(bǔ)發(fā)電實(shí)訓(xùn)系統(tǒng)（圖片僅供參考）三、 各單元介紹1、 模擬光源跟蹤裝置(1)、 模擬光源跟蹤裝置的組成模擬光源跟蹤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(yùn)動(dòng)機(jī)構(gòu)、擺桿、擺桿減速箱、擺桿支架、單相交流電動(dòng)機(jī)、電容器、直流電動(dòng)機(jī)、接近開關(guān)

3、、微動(dòng)開關(guān)、底座支架等設(shè)備與器件組成，如圖2所示。4塊光伏電池組件并聯(lián)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(dòng)機(jī)。電動(dòng)機(jī)旋轉(zhuǎn)時(shí)，通過(guò)減速箱驅(qū)動(dòng)擺桿作圓周擺動(dòng)。擺桿底端與底座支架連接部分安裝了接近開關(guān)和微動(dòng)開關(guān)，用于擺桿位置的限位和保護(hù)。水平和俯仰方向運(yùn)動(dòng)機(jī)構(gòu)由水平運(yùn)動(dòng)減速箱、俯仰運(yùn)動(dòng)減速箱、直流電動(dòng)機(jī)、接近開關(guān)和微動(dòng)開關(guān)組成。直流電動(dòng)機(jī)旋轉(zhuǎn)時(shí)，水平運(yùn)動(dòng)減速箱驅(qū)動(dòng)光伏電池方陣作向東方向或向西方向的水平移動(dòng)、俯仰運(yùn)動(dòng)減速箱驅(qū)動(dòng)光伏電池方陣作向北方向或向南方向的俯仰移動(dòng)，接近開關(guān)和微動(dòng)開關(guān)用于光

4、伏電池方陣位置的限位和保護(hù)。(2)、 光伏電池組件光伏電池組件的主要參數(shù)為：額定功率 10W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 320mm×320mm×28mm2、 模擬風(fēng)能裝置(1)、 模擬風(fēng)能裝置的組成模擬風(fēng)能裝置主要由葉片、輪轂、發(fā)電機(jī)、機(jī)艙、尾舵、側(cè)風(fēng)偏航控制機(jī)構(gòu)、直流電動(dòng)機(jī)、塔架和基礎(chǔ)、測(cè)速儀、測(cè)速儀支架、軸流風(fēng)機(jī)、軸流風(fēng)機(jī)支架、軸流風(fēng)機(jī)框罩、單相交流電動(dòng)機(jī)、電容器、連桿、滾輪、萬(wàn)向輪、微動(dòng)開關(guān)和接近開關(guān)等設(shè)備與器件組成。葉片、輪轂、發(fā)電機(jī)、機(jī)艙、尾舵和側(cè)風(fēng)偏航控制機(jī)構(gòu)組裝成水平軸永磁同步風(fēng)力發(fā)電機(jī)，安裝在塔架上。

5、軸流風(fēng)機(jī)支架、軸流風(fēng)機(jī)框罩、測(cè)速儀、測(cè)速儀支架、傳動(dòng)齒輪鏈機(jī)構(gòu)、單相交流電動(dòng)機(jī)、滾輪和萬(wàn)向輪等組成。軸流風(fēng)機(jī)和軸流風(fēng)機(jī)框罩安裝在風(fēng)場(chǎng)運(yùn)動(dòng)機(jī)構(gòu)箱體上部，傳動(dòng)齒輪鏈機(jī)構(gòu)、單相交流電動(dòng)機(jī)、滾輪和萬(wàn)向輪組成風(fēng)場(chǎng)運(yùn)動(dòng)機(jī)構(gòu)。風(fēng)力發(fā)電機(jī)利用尾舵實(shí)現(xiàn)被動(dòng)偏航迎風(fēng)，使風(fēng)力發(fā)電機(jī)輸出最大電能。測(cè)速儀檢測(cè)風(fēng)場(chǎng)的風(fēng)量，當(dāng)風(fēng)場(chǎng)的風(fēng)量超過(guò)安全值時(shí)，側(cè)風(fēng)偏航控制機(jī)構(gòu)動(dòng)作，使尾舵?zhèn)蕊L(fēng)45º，風(fēng)力發(fā)電機(jī)葉片轉(zhuǎn)速變慢。當(dāng)風(fēng)場(chǎng)的風(fēng)量過(guò)大時(shí)，尾舵?zhèn)蕊L(fēng)90º，風(fēng)力發(fā)電機(jī)處于制動(dòng)狀態(tài)。3、 模擬能源控制系統(tǒng)2.1 光伏供電單元(1)、 系統(tǒng)的組成模擬能源控制系統(tǒng)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

6、電控制單元、ARM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(diào)電阻、斷路器、12V開關(guān)電源、網(wǎng)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(dòng)控制盒自動(dòng)控制兩個(gè)狀態(tài)，可以進(jìn)行手動(dòng)或自動(dòng)運(yùn)行光伏電池組件雙軸跟蹤、燈狀態(tài)、燈運(yùn)動(dòng)操作。(3)、 ARM控制單元和接口單元蓄電池的充電過(guò)程及充電保護(hù)由ARM控制單元、接口單元及程序完成，蓄電池的放電保護(hù)由ARM控制單元、接口單元及繼電器完成，當(dāng)蓄電池放電電壓低于規(guī)定值，ARM控制單元輸出信號(hào)驅(qū)動(dòng)繼電器工作，繼電器常閉觸點(diǎn)斷開，切斷蓄電池的放電回路。 2.2 風(fēng)力供電單元(1)、 風(fēng)力供電單元的組

7、成風(fēng)力供電單元主要由風(fēng)電電源控制單元、風(fēng)電輸出顯示單元、觸摸屏、風(fēng)力供電控制單元、ARM控制單元、接口單元、西門子S7-200PLC、繼電器組、接線排、可調(diào)電阻、斷路器、網(wǎng)孔架等組成。(2)、 控制方式風(fēng)力供電控制單元的偏航功能有手動(dòng)和自動(dòng)兩個(gè)狀態(tài)，可以進(jìn)行手動(dòng)或自動(dòng)可變風(fēng)向操作?？勺冿L(fēng)量是由變頻器控制軸流風(fēng)機(jī)實(shí)現(xiàn)。手動(dòng)操作變頻器操作面板上的有關(guān)按鍵，使變頻器的輸出頻率在0-50Hz之間變化，軸流風(fēng)機(jī)轉(zhuǎn)速在0至額定轉(zhuǎn)速范圍內(nèi)變化，實(shí)現(xiàn)可變風(fēng)量輸出。(3)、 ARM控制單元和側(cè)風(fēng)偏航風(fēng)力發(fā)電機(jī)風(fēng)輪葉片在氣流作用下產(chǎn)生力矩驅(qū)動(dòng)風(fēng)輪轉(zhuǎn)動(dòng)，通過(guò)輪轂將扭矩輸入到傳動(dòng)系統(tǒng)。當(dāng)風(fēng)速增加超過(guò)額定風(fēng)速時(shí)，風(fēng)力發(fā)

8、電機(jī)風(fēng)輪轉(zhuǎn)速過(guò)快，發(fā)電機(jī)可能因超負(fù)荷而燒毀。對(duì)于定槳距風(fēng)輪，當(dāng)風(fēng)速增加超過(guò)額定風(fēng)速時(shí)，如果氣流與葉片分離，風(fēng)輪葉片將處于“失速”狀態(tài)，風(fēng)力發(fā)電機(jī)不會(huì)因超負(fù)荷而燒毀。對(duì)于變槳距風(fēng)輪，當(dāng)風(fēng)速增加時(shí)，可根據(jù)風(fēng)速的變化調(diào)整氣流對(duì)葉片的攻角。當(dāng)風(fēng)速超過(guò)額定風(fēng)速時(shí)，輸出功率可穩(wěn)定地保持在額定功率上。特別是在大風(fēng)的情況下，風(fēng)力機(jī)處于順槳狀態(tài)，使槳葉和整機(jī)的受力狀況大為改善。小型風(fēng)力發(fā)電機(jī)多數(shù)是定槳距風(fēng)輪，在大風(fēng)的情況下，采用側(cè)風(fēng)偏航控制使氣流與葉片分離，使風(fēng)輪葉片處于“失速”狀態(tài)，安全地保護(hù)風(fēng)力發(fā)電機(jī)。另外，還可以通過(guò)側(cè)風(fēng)偏航控制風(fēng)力發(fā)電機(jī)保持恒定功率輸出。 2.3 風(fēng)力供電單元（1） 風(fēng)力供電單元的組成風(fēng)

9、力供電單元主要由風(fēng)電電源控制單元、風(fēng)電輸出顯示單元、觸摸屏、風(fēng)力供電控制單元、ARM控制單元、接口單元、西門子S7-200PLC、繼電器組、接線排、可調(diào)電阻、斷路器、網(wǎng)孔架等組成。（2） 控制方式風(fēng)力供電控制單元的偏航功能有手動(dòng)和自動(dòng)兩個(gè)狀態(tài)，可以進(jìn)行手動(dòng)或自動(dòng)可變風(fēng)向操作?？勺冿L(fēng)量是由變頻器控制軸流風(fēng)機(jī)實(shí)現(xiàn)。手動(dòng)操作變頻器操作面板上的有關(guān)按鍵，使變頻器的輸出頻率在0-50Hz之間變化，軸流風(fēng)機(jī)轉(zhuǎn)速在0至額定轉(zhuǎn)速范圍內(nèi)變化，實(shí)現(xiàn)可變風(fēng)量輸出。（3） ARM控制單元和側(cè)風(fēng)偏航風(fēng)力發(fā)電機(jī)風(fēng)輪葉片在氣流作用下產(chǎn)生力矩驅(qū)動(dòng)風(fēng)輪轉(zhuǎn)動(dòng)，通過(guò)輪轂將扭矩輸入到傳動(dòng)系統(tǒng)。當(dāng)風(fēng)速增加超過(guò)額定風(fēng)速時(shí)，風(fēng)力發(fā)電機(jī)風(fēng)輪

10、轉(zhuǎn)速過(guò)快，發(fā)電機(jī)可能因超負(fù)荷而燒毀。對(duì)于定槳距風(fēng)輪，當(dāng)風(fēng)速增加超過(guò)額定風(fēng)速時(shí)，如果氣流與葉片分離，風(fēng)輪葉片將處于“失速”狀態(tài)，風(fēng)力發(fā)電機(jī)不會(huì)因超負(fù)荷而燒毀。對(duì)于變槳距風(fēng)輪，當(dāng)風(fēng)速增加時(shí)，可根據(jù)風(fēng)速的變化調(diào)整氣流對(duì)葉片的攻角。當(dāng)風(fēng)速超過(guò)額定風(fēng)速時(shí)，輸出功率可穩(wěn)定地保持在額定功率上。特別是在大風(fēng)的情況下，風(fēng)力機(jī)處于順槳狀態(tài)，使槳葉和整機(jī)的受力狀況大為改善。小型風(fēng)力發(fā)電機(jī)多數(shù)是定槳距風(fēng)輪，在大風(fēng)的情況下，采用側(cè)風(fēng)偏航控制使氣流與葉片分離，使風(fēng)輪葉片處于“失速”狀態(tài)，安全地保護(hù)風(fēng)力發(fā)電機(jī)。另外，還可以通過(guò)側(cè)風(fēng)偏航控制風(fēng)力發(fā)電機(jī)保持恒定功率輸出。2.4 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

11、參數(shù)：容量 12V 24Ah重量 1.9kg尺寸 345mm×195mm×20mm4、 并網(wǎng)逆變、負(fù)載控制系統(tǒng)(1)、 系統(tǒng)的組成逆變與負(fù)載系統(tǒng)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(shù)檢測(cè)模塊、變頻器、三相交流電機(jī)、發(fā)光管舞臺(tái)燈光模塊、警示燈、接線排、斷路器、網(wǎng)孔架等組成。1)、 逆變電源控制單元逆變電源控制單元主要由斷路器、+24V開關(guān)電源、AC220V電源插座、指示燈、接線端子等組成。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、接線端等組成。3)、 逆變與負(fù)載系統(tǒng)主電路逆變與負(fù)載系統(tǒng)主要由逆變器、交流調(diào)速系統(tǒng)、逆變器測(cè)試模塊

12、、發(fā)光管舞臺(tái)燈光模塊和警示燈組成。逆變器的輸入由光伏發(fā)電系統(tǒng)、風(fēng)力發(fā)電系統(tǒng)或蓄電池提供，逆變器輸出單相220V、50Hz的交流電源。交流調(diào)速系統(tǒng)由變頻器和三相交流電動(dòng)機(jī)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(dòng)機(jī)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(tái)燈光模塊使用。逆變器測(cè)試模塊用于檢測(cè)逆變器的死區(qū)、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(guò)程不盡相同。本實(shí)訓(xùn)裝置使用的逆變器由D

13、C-DC升壓PWM控制芯片單元、驅(qū)動(dòng)+升壓功率MOS管單元、升壓變壓器、SPWM芯片單元、高壓驅(qū)動(dòng)芯片單元、全橋逆變功率MOS管單元、LC濾波器組成。5、 能源監(jiān)控管理系統(tǒng)(1)、 能源監(jiān)控管理系統(tǒng)能源監(jiān)控與管理系統(tǒng)主要由一體機(jī)、鍵盤、鼠標(biāo)、接線排、電源插座、通信線、微軟操作系統(tǒng)軟件、力控組態(tài)軟件組成。(2)、 監(jiān)控系統(tǒng)功能1)、 通信監(jiān)控系統(tǒng)與控制器、PLC、儀表進(jìn)行通信。2)、 界面、 監(jiān)控系統(tǒng)具有主界面，模擬能源控制系統(tǒng)界面，風(fēng)力供電單元界面，逆變與負(fù)載系統(tǒng)界面，風(fēng)光互補(bǔ)能量轉(zhuǎn)換界面，分別顯示各自的運(yùn)行狀態(tài)參數(shù)。、 模擬能源控制系統(tǒng)界面設(shè)置相應(yīng)的按鈕，實(shí)現(xiàn)光伏電池方陣自動(dòng)跟蹤。、 風(fēng)力供

14、電單元界面設(shè)置相應(yīng)的按鈕，實(shí)現(xiàn)風(fēng)力發(fā)電機(jī)側(cè)風(fēng)偏航控制。、 具有光伏發(fā)電采集報(bào)表和風(fēng)力發(fā)電集報(bào)表，記錄光伏輸出電壓、電流，風(fēng)力發(fā)電機(jī)的輸出電壓、電流；逆變與負(fù)載系統(tǒng)的逆變輸出電壓、電流、功率等數(shù)據(jù)并打印數(shù)據(jù)報(bào)表。四、 主要實(shí)驗(yàn)實(shí)訓(xùn)內(nèi)容4.1太陽(yáng)能電池板追日跟蹤系統(tǒng) 4.2光伏組件伏安特性測(cè)試 4.3太陽(yáng)能電池組件與蓄電池選擇 4.4風(fēng)力機(jī)特性仿真 4.5光伏陣列最大功率跟蹤算法 4.6并網(wǎng)逆變器工作原理實(shí)訓(xùn) 4.7并網(wǎng)逆變器參數(shù)設(shè)置與電能質(zhì)量分析 4.8太陽(yáng)能發(fā)電系統(tǒng)運(yùn)行與調(diào)試 4.9風(fēng)光互補(bǔ)發(fā)電系統(tǒng)運(yùn)行與調(diào)試 4.10能源監(jiān)控管理系統(tǒng)組態(tài)設(shè)計(jì) 五、 主要技術(shù)參數(shù)一、模擬風(fēng)能裝置序號(hào)名稱技術(shù)參數(shù)

15、數(shù)量1水平軸永磁同步風(fēng)力發(fā)電機(jī)輸出功率：300W輸出（整流）電壓： +12V葉片旋轉(zhuǎn)直徑：1.2m葉片數(shù)量：3個(gè)葉片材質(zhì)：玻璃纖維啟動(dòng)風(fēng)速：2.5m/s切入風(fēng)速：1.5m/s安全風(fēng)速：25 m/s12風(fēng)速儀輸出電壓：0-5V風(fēng)碗數(shù)：3個(gè)13風(fēng)力模擬裝置電機(jī)功率：0.75KW額定電壓：AC220V傳動(dòng)方式：皮帶/鏈條安全防護(hù)框罩：有機(jī)玻璃/鐵皮1二、光伏供電、模擬光源跟蹤裝置序號(hào)名稱技術(shù)參數(shù)數(shù)量1電池組件功率：10W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(huán)境溫度：45±2尺寸：320×320×28m

16、m42追日傳感器輸出電壓：0-5V跟蹤精度：1度結(jié)構(gòu)：4電橋13投射燈擺臂機(jī)構(gòu)：渦輪蝸桿結(jié)構(gòu)（2個(gè)減速箱）電壓：220V頻率：50Hz電流：1.36A最大功率：300W24追日機(jī)構(gòu)結(jié)構(gòu)：渦輪蝸桿結(jié)構(gòu)（減速箱）驅(qū)動(dòng)：直流電機(jī)軸數(shù)：雙軸二維1三、模擬能源控制系統(tǒng) 序號(hào)名稱技術(shù)參數(shù)數(shù)量1電源控制單元含漏電保護(hù)斷路器，AC220V和DC24V狀態(tài)指示燈、電源插座22風(fēng)電控制電源單元含漏電保護(hù)斷路器，AC220V和DC24V狀態(tài)指示燈23觸摸屏7",彩色24功能模塊ARM核心板2812，通信控制板，風(fēng)力發(fā)電主電路板25直流輸入單元電流表： DC 0-5A電壓表： DC 0-500V接口：RS4

17、8526風(fēng)力供電控制單元風(fēng)場(chǎng)運(yùn)動(dòng)方向：順時(shí)、逆時(shí)軸流風(fēng)機(jī)控制：給風(fēng)偏航控制：偏航、停止自動(dòng)控制：?jiǎn)?dòng)、急停17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投光燈運(yùn)動(dòng)方向：東西、西東、停止自動(dòng)控制：?jiǎn)?dòng)、急停8PLCS7-200 CPU22429變頻器MM420-0.37Kw10可調(diào)電阻范圍：0-1000，無(wú)級(jí)可調(diào)（有刻度）2四、并網(wǎng)逆變負(fù)載、控制系統(tǒng)序號(hào)名稱技術(shù)參數(shù)數(shù)量1逆變輸出顯示單元電流表：AC 0-5A電壓表：AC 0-500V接口：RS48512逆變控制電源單元含漏電保護(hù)斷路器，AC220V和DC24V狀態(tài)指示燈13離網(wǎng)逆變器輸入電壓：DC12V輸入電壓范圍：D

18、C9.5V-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(zhuǎn)換效率：85%實(shí)驗(yàn)?zāi)K：正弦波逆變器原理模塊4并網(wǎng)逆變器輸出功率：400Watt輸入工作電壓范圍：1028VDC最大輸出功率因數(shù)：0.99輸入反壓保護(hù)：FUSE輸出電壓范圍：（80260VAC）應(yīng)用頻率范圍：45-53Hz/55Hz63Hz輸出總諧波失真：THDIAC <5%交流電相位差：<0.5%孤島效應(yīng)保護(hù)：VAC；f AC輸出短路保護(hù):電流限制LED顯示方式:功率指示；電壓指示；AC頻率指示；過(guò)壓指示待機(jī)功耗:<1W夜間功率:<1W環(huán)境溫度范圍:-25 6015開關(guān)電源型號(hào)：DR-120-24輸入電壓：AC 220V輸出電壓：DC 24V輸出電流：5A16變頻器MM420-0.37Kw17電機(jī)負(fù)載功率：40W電壓：AC220V轉(zhuǎn)速：1350rpm18模擬舞臺(tái)燈光負(fù)載采用LED球泡燈代替19閥控密封式鉛酸蓄電池容量 12V 24Ah重量 1.9kg尺寸 345mm×195mm×20mm4六、能源監(jiān)控管理系統(tǒng)序號(hào)名稱技術(shù)參數(shù)數(shù)量1直流電機(jī)負(fù)載直流單片機(jī)負(fù)載12工控機(jī)6個(gè)串口