風光互補發(fā)電系統(tǒng)

1、能源工程學院KNT-WP01型風光互補發(fā)電實訓系統(tǒng)主要由光伏供電裝置、光伏供電系統(tǒng)、風力供電裝置、風力供電系統(tǒng)、逆變與負載系統(tǒng)、監(jiān)控系統(tǒng)組成。KNT-WP01型風光互補發(fā)電實訓系統(tǒng)采用模塊式結構，各裝置和系統(tǒng)具有獨立的功能，可以組合成光伏發(fā)電實訓系統(tǒng)、風力發(fā)電實訓系統(tǒng)。光伏供電系統(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(diào)電阻、斷路器、12V開關電源、網(wǎng)孔架等組成光伏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DT1和DT2等組成。QF1AC220V

2、電源插座光伏輸出顯示單元主要由直流電流表、直流電壓表、AC220V的L、N和RS485通信端口組成。J41J42觸摸屏用于顯示風力發(fā)電機輸出信息、風場的風量信息和蓄電池信息。通過RS232跟DSP通訊，可以顯示出實際的光伏輸出電流與電壓，觸摸屏還可以模擬光伏充電的過程，用示波器可以測量DSP中的PWM7和GND的模擬充電波形。實際充電波形 （1）關閉投射燈1和投射燈2，光伏電池組件輸出電壓低于蓄電池電壓，無法給蓄電池充電。將示波器的A通道（或是B通道）檢測探頭分別接到接口底板上的T2P和GND上，得到如圖所示的波形，該波形表示不充電。 （2）打開投射燈1和投射燈2，光伏電池組件輸出電壓約為19

3、V左右，蓄電池的電壓低于13.5V。將示波器的A通道（或是B通道）檢測探頭分別接到接口底板上的T2P和GND上，得到如圖所示的波形，該波形表示MPPT充電.2.模擬充電波形 在MCGS觸摸屏上進入“模擬實驗”界面，通過調(diào)節(jié)“光伏模擬電壓設定值”和“蓄電池模擬電壓設定值”，將示波器的A通道（或是B通道）檢測探頭分別接到接口底板上的PWM7和GND上，觀察在模擬不同電壓條件下的控制器輸出斬波波形。條件不符，不進行充電滿足條件，太陽能電壓15V，蓄電池12V滿足條件，太陽能電壓25V，蓄電池12V 滿足條件，太陽能電壓30V，蓄電池12V 思考 在實訓過程中，由于蓄電池電壓放電的變化比較緩慢，怎么看

4、到蓄電池的過放保護的過程？ 在實訓過程中，由于蓄電池電壓放電的變化比較緩慢，不一定能夠達到蓄電池過放保護條件，為了了解蓄電池過放保護的過程，可以用可調(diào)直流電源來模擬蓄電池的電壓變化，觀察蓄電池的過放保護過程。 光伏輸出蓄電池輸入蓄電池輸出負載DC24V電源充電狀態(tài)輸出指示充電脈寬信號蓄電池欠電壓控制信號蓄電池電壓采樣信號光伏電池電壓采樣信號光伏電池放電電流采樣信號蓄電池放電電流采樣信號AG AD3AG AD1AG AD4AG AD2觸摸屏通訊監(jiān)控一體機通訊充電脈寬信號蓄電池欠電壓控制信號充電狀態(tài)輸出指示DC24V電源可調(diào)電阻的阻值為1000，功率為100W。主要作為光伏電池的負載，用于檢測光伏

5、電池的非線性輸出特性，光伏電池的非線性輸出特性檢測.光伏電池的輸出特性曲線 光光伏電池的輸出特性曲線對于分析光伏電池伏電池的輸出特性曲線對于分析光伏電池的特性是非常重要，可以看出光伏電池是一個既的特性是非常重要，可以看出光伏電池是一個既非恒壓源又非恒流源的非線性直流電源。非恒壓源又非恒流源的非線性直流電源。PLC輸入PLC輸出繼電器是用小電流去控制大電流運作的一種“自動開關”。工作電源為DC24V。故在電路中起著自動調(diào)節(jié)、安全保護、轉換電路等作用。KA1-KA8如圖：繼電器原理圖：繼電器原理圖：光伏供電主電路電器原理圖繼電器KA1和繼電器KA2將單相AC220V通過接插座CON2提供給擺桿偏轉

6、電動機，電動機旋轉時，安裝在擺桿上的投射燈由東向西方向或由西向東方向移動。擺桿偏轉電動機是單相交流電動機，正、反轉由繼電器KA1和繼電器KA2分別完成。繼電器KA7和繼電器KA8將單相AC220V通過接插座CON3分別提供給投射燈1和投射燈2。光伏電池方陣分別向東偏轉或向西偏轉是由水平運動直流電動機控制，正、反轉由繼電器KA3和繼電器KA4通過接插座CON4向直流電動機提供不同極性的直流24V電源，實現(xiàn)直流電動機的正、反轉。向北偏轉或向南偏轉是由另俯仰運動直流電動機控制，正、反轉由繼電器KA5和繼電器KA6完成。光伏供電裝置和光伏供電系統(tǒng)之間的電氣連接是由接插座完成。接插座CON1 CON1定

7、義為光伏組件輸出接插座，有2個接線端口。4塊光伏電池組件并聯(lián)，通過CON1輸出到光伏供電系統(tǒng)接線排的XT1.1和XT1.2端口。XT1.1 XT1.2 接插座CON2、CON3、CON4 接插座CON2、CON3、CON4的作用在主電路中已經(jīng)提到了。接插座CON5 CON5定義為擺桿限位接插座，有7個接線端口。垂直限位接近開關是用于提供擺桿的垂直位置的信號，通過CON5連接到光伏供電系統(tǒng)接線排的XT1.12端口。東西向微動開關和西東向微動開關是用于保護，提供擺桿的東、西限位的位置信號，通過CON5連接到光伏供電系統(tǒng)接線排的XT1.13和XT1.14端口。 接插座CON6 CON6定義為光線傳感

8、器接插座，有8個接線端口。光線傳感器中的東向、西向、北向、南向光敏電阻接受到不同光照強度時，分別產(chǎn)生“高”或“低”的開關信號。通過CON6連接到接線排XT1.15、XT1.16、XT1.17、XT1.18端口，分別被PLC輸入端I2.2、I2.3、I2.4、I2.5接收。CON6的1、2端口連接到接線排+12V電源，供給光線傳感器控制盒中的繼電器線圈。光線傳感器原理+12V+12V接插座CON7 CON7定義為光伏組件偏轉限位接插座，有6個接線端口。東、西向限位接近開關、北向限位微動開關、南向限位微動開關安裝在光伏供電裝置的水平和俯仰方向運動機構中，用于光伏電池方陣的偏移限位，通過CON7與接

9、線排XT1.19、XT1.21、XT1.22端口連接，分別被PLC輸入端I1.6、I2.0、I2.1接收。 12V直流電源是用于光線傳感器中的繼電器線圈。目的：將主電源接入接線排，再從接線排引出，可以分出多條電源線，接線排起到一個轉接器的作用。風力供電系統(tǒng)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、變頻器、繼電器組、接線排、可調(diào)電阻、斷路器、網(wǎng)孔架等組成。大體上與光伏的一樣，不同的是風力DSP中有風速檢測信號輸出給PLC。光耦輸出I1.0風速檢測信號光耦風速儀，簡單說就是一個小型的直流電機。當風場的風速過大達到預定值時

10、，DSP控制單元通過光電耦合器給PLC信號，控制風力發(fā)電機作側風偏航運動。從而保護風力發(fā)電機不受損害。光電耦合器（光耦） 當風場的風速過大達到預定值時 ，DSP控制單元輸出3.3V,光耦得電，內(nèi)部的發(fā)光二極管發(fā)亮，三極管導通，24V從光耦的3腳到4腳，最后輸入到PLC的I1.0,側風偏航啟動。光耦起到隔離、電平的作用。PLC輸入PLC輸出風力繼電器組比光伏少，是光伏的一半。KA9-KA12如圖：風力供電主電路電氣原理圖繼電器KA9和繼電器KA10將單相AC220V通過接插座CON9提供給風場運動機構的單相交流電動機，單相交流電動機正、反轉由繼電器KA9和繼電器KA10分別完成。風力發(fā)電機的側風

11、偏航是由直流電動機控制，直流電動機的工作電壓為+12V。繼電器KA11和繼電器KA12通過接插座CON10向直流電動機提供不同極性的直流電源，實現(xiàn)直流電動機的正、反轉。AC220V電源通過開關QF03作為變頻器的輸入電源，接插座CON12將變頻器輸出的3AC220V電源供給風場的軸流風機。接插座CON8 CON8定義為風力發(fā)電機接插座，有2個接線端口。風力發(fā)電機輸出通過CON8輸送到風力供電系統(tǒng)接線排的XT2.1和XT2.2端口，如圖：插接座CON9 繼電器KA9、KA10與風場運動機構的單相交流電動機的連接接插座CON10 CON10除了在風力供電主電路使用外，其主要功能是作為側風偏航控制的

12、電氣連接。CON10有9個接線端口，如圖1-33所示。CON10的2、3接線端口是與風力供電系統(tǒng)接線排XT2.7和XT2.8相連接，CON10的4、5、6接線端口分別與風力供電系統(tǒng)接線排XT2.9、XT2.10、XT2.11相連接，側風偏航初始位信號、側風偏航45位置信號、側風偏航90位置信號分別被PLC的輸入端口I1.1、I1.2、I1.3接收。接插座CON11 CON11有5個接線端口，其主要功能是作為風場運動限位和風速儀信號檢測的電氣連接。CON11的3、4接線端口分別與風力供電系統(tǒng)接線排XT2.14、XT2.15相連接，分別被PLC的輸入端口I1.4、I1.5接收。將AC220V變換為

13、三項AC220V，供風場電機使用。變頻器可以設置手動控制和力控控制。變頻器有關USS 通訊的參數(shù)設置 P0010=30 /工廠缺省值 P0970=1 /初始化 P0003=1 /設置為標準級訪問 P0010=1 /開始快速調(diào)試 P304=220 /設置電機額定電壓 P305=1.07 /設置電機額定電流 P307=0.35 /設置電機額定功率 P310=50 /設置電機額定頻率 P311=1400 /設置電機額定轉速 P700=5 /設置為遠程控制 P1000=5 /設置為上位機控制 P3900=1 /結束快速調(diào)試 P3=3 /設置為專家級訪問 P20090=1 /設置允許設定值以絕對十進制數(shù)

14、的形式發(fā)送 P20100=6 /設置波特率為9600 P20110=3 /設置變頻器從站地址為311手動控制逆變與負載系統(tǒng)主要由逆變電源控制單元、逆變輸出顯示單元、DC-DC升壓板、全橋逆變板、DSP控制單元、變頻器、三相交流電機、發(fā)光管舞臺燈光模塊、警示燈、接線排、斷路器、網(wǎng)孔架等組成。逆變輸出顯示單元主要由交流電流表、交流電壓表，分別用于測量和顯示逆變器輸出的交流電流和交流電壓。變壓器副邊輸出直流低壓+24V變壓器副邊輸出直流高壓315V逆變輸出AC220V監(jiān)控一體機通訊H橋驅動信號PWM1-PWM4蓄電池+12v供電逆變與負載系統(tǒng)主要由逆變器、交流調(diào)速系統(tǒng)、逆變器測試模塊、發(fā)光管舞臺燈光模塊和警示燈組成。蓄電池輸出逆變器的輸入由光伏發(fā)電系統(tǒng)、風力發(fā)電系統(tǒng)或蓄電池組提供，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(fā)光管舞臺燈光模塊使用。接插座CON13將DC12V電源供給逆變與負載系統(tǒng)使用。單極性調(diào)制 其特點是在一個開關周期內(nèi)兩只功率管以較高的開關頻率互補