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LG-WP01型 風(fēng)光互補(bǔ)發(fā)電實(shí)訓(xùn)系統(tǒng)
品牌：理工偉業(yè) 咨詢電話：010-82827827 82827835
一、 設(shè)備組成
LG-WP01型風(fēng)光互補(bǔ)發(fā)電實(shí)訓(xùn)系統(tǒng)主要由光伏供電裝置、光伏供電系統(tǒng)、風(fēng)力供電裝置、風(fēng)力供電系統(tǒng)、逆變與負(fù)載系統(tǒng)、監(jiān)控系統(tǒng)組成，如圖1所示。LG-WP01型風(fēng)光互補(bǔ)發(fā)電實(shí)訓(xùn)系統(tǒng)采用模塊式結(jié)構(gòu)，各裝置和系統(tǒng)具有獨(dú)立的功能，可以組合成光伏發(fā)電實(shí)訓(xùn)系統(tǒng)、風(fēng)力發(fā)電實(shí)訓(xùn)系統(tǒng)。
(1)、 設(shè)備尺寸：光伏供電裝置1610×1010×1550mm
風(fēng)力供電裝置：1578×1950×1540mm
實(shí)訓(xùn)柜：3200×650×2000mm
(2)、 場(chǎng)地面積：20平方米
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(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(kāi)關(guān)、微動(dòng)開(kāi)關(guān)、底座支架等設(shè)備與器件組成。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(kāi)關(guān)和微動(dòng)開(kāi)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(kāi)關(guān)和微動(dòng)開(kāi)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(kāi)關(guān)和微動(dòng)開(kāi)關(guān)用于光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 20W
額定電壓 17.2V
額定電流 1.17A
開(kāi)路電壓 21.4V
短路電流 1.27A
尺寸 430mm×430mm×28mm
2、 光伏供電系統(tǒng)
(1)、 光伏供電系統(tǒng)的組成
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(kāi)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)、 DSP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DSP控制單元、接口單元及程序完成，蓄電池的放電保護(hù)由DSP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，DSP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(kāi)，切斷蓄電池的放電回路。
(4)、 蓄電池組
蓄電池組選用4節(jié)閥控密封式鉛酸蓄電池，主要參數(shù)：
容量 12V 18Ah/20HR
重量 1.9kg
尺寸 345mm×195mm×20mm
3、 風(fēng)力供電裝置
(1)、 風(fēng)力供電裝置的組成
風(fēng)力供電裝置主要由葉片、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、風(fēng)場(chǎng)運(yùn)動(dòng)機(jī)構(gòu)箱、護(hù)欄、連桿、滾輪、萬(wàn)向輪、微動(dòng)開(kāi)關(guān)和接近開(kāi)關(guān)等設(shè)備與器件組成，如圖2所示。
在可變風(fēng)場(chǎng)中，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*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)。
4、 風(fēng)力供電系統(tǒng)
(1)、 風(fēng)力供電系統(tǒng)的組成
風(fēng)力供電系統(tǒng)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、DSP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。
可變風(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)、 DSP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。
5、 逆變與負(fù)載系統(tǒng)
(1)、 逆變與負(fù)載系統(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
逆變電源控制單元面板如圖19所示，逆變電源控制單元主要由斷路器、+24V開(kāi)關(guān)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(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、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DC-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。
6、 監(jiān)控系統(tǒng)
(1)、 監(jiān)控系統(tǒng)組成
監(jiān)控系統(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
①、 監(jiān)控系統(tǒng)具有主界面，光伏供電系統(tǒng)界面，風(fēng)力供電系統(tǒng)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)。
②、 光伏供電系統(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。
③、 風(fēng)力供電系統(tǒng)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。
④、 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。
三、 主要實(shí)驗(yàn)實(shí)訓(xùn)內(nèi)容
1)、 離網(wǎng)型風(fēng)光互補(bǔ)發(fā)電系統(tǒng)規(guī)劃；
2)、 根據(jù)功率要求，光伏電池組件的選擇、安裝和連接；
3)、 根據(jù)功率要求，風(fēng)力發(fā)電機(jī)的選擇、安裝和連接；
4)、 基于MCU的光伏電池組件*大功率跟蹤程序設(shè)計(jì)；
5)、 基于MCU的風(fēng)力發(fā)電機(jī)*大功率跟蹤的程序設(shè)計(jì)；
6)、 蓄電池容量匹配計(jì)算與選型；；
7)、 蓄電池充放電參數(shù)設(shè)置、保護(hù)參數(shù)設(shè)置；
8)、 逆變器參數(shù)設(shè)置；
9)、 監(jiān)控系統(tǒng)組態(tài)及操作；
10)、 光伏供電系統(tǒng)的調(diào)試；
11)、 風(fēng)力供電系統(tǒng)的調(diào)試；
12)、 風(fēng)光互補(bǔ)發(fā)電系統(tǒng)的調(diào)試；
13)、 電能質(zhì)量的監(jiān)測(cè)、調(diào)試和分析。
四、主要技術(shù)參數(shù)
關(guān)鍵詞： 數(shù)控車床 實(shí)訓(xùn)設(shè)備 實(shí)訓(xùn)裝置 教學(xué)儀器 教學(xué)設(shè)備 實(shí)驗(yàn)設(shè)備 實(shí)訓(xùn)臺(tái) 考核裝置 電工電子 實(shí)驗(yàn)裝置 數(shù)控技術(shù) 技能實(shí)訓(xùn) 數(shù)控系統(tǒng) 電氣控制 自控實(shí)訓(xùn) 實(shí)驗(yàn)系統(tǒng) 數(shù)控軟件 數(shù)控實(shí)訓(xùn) 電氣技術(shù) 數(shù)控設(shè)備 數(shù)控銑床 高教設(shè)備 教學(xué)車床 職教設(shè)備 PLC控制 PLC技術(shù) PLC實(shí)驗(yàn) 變頻調(diào)速 PLC實(shí)訓(xùn) 單片機(jī)
LG-WP01型風(fēng)光互補(bǔ)發(fā)電實(shí)訓(xùn)系統(tǒng)主要由光伏供電裝置、光伏供電系統(tǒng)、風(fēng)力供電裝置、風(fēng)力供電系統(tǒng)、逆變與負(fù)載系統(tǒng)、監(jiān)控系統(tǒng)組成，如圖1所示。LG-WP01型風(fēng)光互補(bǔ)發(fā)電實(shí)訓(xùn)系統(tǒng)采用模塊式結(jié)構(gòu)，各裝置和系統(tǒng)具有獨(dú)立的功能，可以組合成光伏發(fā)電實(shí)訓(xùn)系統(tǒng)、風(fēng)力發(fā)電實(shí)訓(xùn)系統(tǒng)。
(1)、 設(shè)備尺寸：光伏供電裝置1610×1010×1550mm
風(fēng)力供電裝置：1578×1950×1540mm
實(shí)訓(xùn)柜：3200×650×2000mm
(2)、 場(chǎng)地面積：20平方米
圖1 LG-WP01型風(fēng)光互補(bǔ)發(fā)電系統(tǒng)（圖片僅供參考）
二、 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(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(kāi)關(guān)、微動(dòng)開(kāi)關(guān)、底座支架等設(shè)備與器件組成。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(kāi)關(guān)和微動(dòng)開(kāi)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(kāi)關(guān)和微動(dòng)開(kāi)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(kāi)關(guān)和微動(dòng)開(kāi)關(guān)用于光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 20W
額定電壓 17.2V
額定電流 1.17A
開(kāi)路電壓 21.4V
短路電流 1.27A
尺寸 430mm×430mm×28mm
2、 光伏供電系統(tǒng)
(1)、 光伏供電系統(tǒng)的組成
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(kāi)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)、 DSP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DSP控制單元、接口單元及程序完成，蓄電池的放電保護(hù)由DSP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，DSP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(kāi)，切斷蓄電池的放電回路。
(4)、 蓄電池組
蓄電池組選用4節(jié)閥控密封式鉛酸蓄電池，主要參數(shù)：
容量 12V 18Ah/20HR
重量 1.9kg
尺寸 345mm×195mm×20mm
3、 風(fēng)力供電裝置
(1)、 風(fēng)力供電裝置的組成
風(fēng)力供電裝置主要由葉片、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、風(fēng)場(chǎng)運(yùn)動(dòng)機(jī)構(gòu)箱、護(hù)欄、連桿、滾輪、萬(wàn)向輪、微動(dòng)開(kāi)關(guān)和接近開(kāi)關(guān)等設(shè)備與器件組成，如圖2所示。
圖2 風(fēng)力供電裝置
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。風(fēng)場(chǎng)由軸流風(fēng)機(jī)、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、風(fēng)場(chǎng)運(yùn)動(dòng)機(jī)構(gòu)箱體、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)。當(dāng)風(fēng)場(chǎng)運(yùn)動(dòng)機(jī)構(gòu)中的單相交流電動(dòng)機(jī)旋轉(zhuǎn)時(shí)，傳動(dòng)齒輪鏈機(jī)構(gòu)帶動(dòng)滾輪轉(zhuǎn)動(dòng)，風(fēng)場(chǎng)運(yùn)動(dòng)機(jī)構(gòu)箱體圍繞風(fēng)力發(fā)電機(jī)的塔架作圓周旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)，當(dāng)軸流風(fēng)機(jī)輸送可變風(fēng)量風(fēng)時(shí)，在風(fēng)力發(fā)電機(jī)周圍形成風(fēng)向和風(fēng)速可變的風(fēng)場(chǎng)。在可變風(fēng)場(chǎng)中，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*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)。
4、 風(fēng)力供電系統(tǒng)
(1)、 風(fēng)力供電系統(tǒng)的組成
風(fēng)力供電系統(tǒng)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、DSP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。
可變風(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)、 DSP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。
5、 逆變與負(fù)載系統(tǒng)
(1)、 逆變與負(fù)載系統(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
逆變電源控制單元面板如圖19所示，逆變電源控制單元主要由斷路器、+24V開(kāi)關(guān)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(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、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DC-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。
6、 監(jiān)控系統(tǒng)
(1)、 監(jiān)控系統(tǒng)組成
監(jiān)控系統(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
①、 監(jiān)控系統(tǒng)具有主界面，光伏供電系統(tǒng)界面，風(fēng)力供電系統(tǒng)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)。
②、 光伏供電系統(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。
③、 風(fēng)力供電系統(tǒng)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。
④、 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。
三、 主要實(shí)驗(yàn)實(shí)訓(xùn)內(nèi)容
1)、 離網(wǎng)型風(fēng)光互補(bǔ)發(fā)電系統(tǒng)規(guī)劃；
2)、 根據(jù)功率要求，光伏電池組件的選擇、安裝和連接；
3)、 根據(jù)功率要求，風(fēng)力發(fā)電機(jī)的選擇、安裝和連接；
4)、 基于MCU的光伏電池組件*大功率跟蹤程序設(shè)計(jì)；
5)、 基于MCU的風(fēng)力發(fā)電機(jī)*大功率跟蹤的程序設(shè)計(jì)；
6)、 蓄電池容量匹配計(jì)算與選型；；
7)、 蓄電池充放電參數(shù)設(shè)置、保護(hù)參數(shù)設(shè)置；
8)、 逆變器參數(shù)設(shè)置；
9)、 監(jiān)控系統(tǒng)組態(tài)及操作；
10)、 光伏供電系統(tǒng)的調(diào)試；
11)、 風(fēng)力供電系統(tǒng)的調(diào)試；
12)、 風(fēng)光互補(bǔ)發(fā)電系統(tǒng)的調(diào)試；
13)、 電能質(zhì)量的監(jiān)測(cè)、調(diào)試和分析。
四、主要技術(shù)參數(shù)
| 一、風(fēng)力供電裝置 | |||
| 序號(hào) | 名稱 | 技術(shù)參數(shù) | 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：1m/s 切入風(fēng)速：1.5m/s 安全風(fēng)速：25 m/s 偏航：程序控制自動(dòng)偏航 偏航電機(jī)：工作電壓（DC 24V）、轉(zhuǎn)速（25rpm） |
1 |
| 2 | 風(fēng)速儀 |
輸出電壓：0-5V 風(fēng)碗數(shù)：3個(gè) |
1 |
| 3 | 軸流通風(fēng)機(jī) |
流量：2100m3/h 電壓：380V（由變頻器控制） 全壓：215Pa 頻率：50Hz 功率：0.37Kw 轉(zhuǎn)速：1400r/min 軸流風(fēng)機(jī)支架 軸流風(fēng)機(jī)框罩 |
1 |
| 4 | 風(fēng)向控制電機(jī) |
減速比：1：40 電壓：AC220V 和運(yùn)動(dòng)機(jī)構(gòu)的鏈接機(jī)構(gòu)：鏈輪 |
1 |
| 二、光伏供電裝置 | |||
| 序號(hào) | 名稱 | 技術(shù)參數(shù) | 數(shù)量 |
| 1 | 電池組件 |
功率：20W 誤差：±5% 輸出電壓：17.2V 輸出電流：1.17A 開(kāi)路電壓：21.4V 短路電流：1.27A 工作環(huán)境溫度：45℃±2℃ 尺寸：430×430×28mm |
4 |
| 2 | 追日傳感器 |
輸出電壓：0-5V 跟蹤精度：1度 結(jié)構(gòu)：4電橋 |
1 |
| 3 | 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 *大功率：300W |
2 |
| 4 | 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、風(fēng)力供電系統(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 | 1 |
| 2 | 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 | 1 |
| 3 | 觸摸屏 | 7",彩色 | 1 |
| 4 | 功能模塊 | DSP核心板2812，通信控制板，風(fēng)力發(fā)電主電路板 | 1 |
| 5 | 直流輸入單元 |
電流表： DC 0-5A 電壓表： DC 0-500V 接口：RS485 |
1 |
| 6 | 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 |
1 |
| 7 | PLC | S7-200 CPU224 | 1 |
| 8 | 變頻器 | MM420-0.37Kw | |
| 9 | 可調(diào)電阻 | 范圍：0-1000Ω，無(wú)級(jí)可調(diào)（有刻度） | 1 |
| 四、光伏供電系統(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 | 1 |
| 2 | 光伏控制電源單元 | 含漏電保護(hù)斷路器，AC220V和DC24V狀態(tài)指示燈 | 1 |
| 3 | 觸摸屏 | 7",彩色 | 1 |
| 4 | 功能模塊 | DSP核心板2812，通信控制板，光伏發(fā)電主電路板 | 1 |
| 5 | 直流輸入單元 |
電流表：PA1951-AK1G，DC 0-5A 電壓表：PZ195U-AK1G，DC 0-500V 接口：RS485 |
1 |
| 6 | 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 |
1 |
| 8 | PLC | S7-200 CPU226 | 1 |
| 9 | 可調(diào)電阻 | 范圍：0-1000Ω，無(wú)級(jí)可調(diào)（有刻度） | 1 |
| 五、逆變與負(fù)載系統(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：RS485 |
1 |
| 2 | 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 | 1 |
| 3 | 逆變器 |
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(zhuǎn)換效率：＞85% 實(shí)驗(yàn)?zāi)K：正弦波逆變器原理模塊 |
|
| 4 | 開(kāi)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：5A |
1 |
| 5 | 變頻器 | MM420-0.37Kw | 1 |
| 6 | 電機(jī)負(fù)載 |
功率：40W 電壓：AC220V 轉(zhuǎn)速：1350rpm |
1 |
| 7 | 模擬舞臺(tái)燈光負(fù)載 | 二極管字樣為“KNT”的發(fā)光模塊 | 1 |
| 8 | 閥控密封式鉛酸蓄電池 |
容量 12V 18Ah/20HR 重量 1.9kg 尺寸 345mm×195mm×20mm |
4 |
| 六、監(jiān)控系統(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 | 1 |
| 2 | 工控機(jī) | 6個(gè)串口，含鍵盤鼠標(biāo) | 1 |
| 3 | 組態(tài)軟件 | 力控 | 1 |
| 4 | 打印機(jī) | HP Deskjt 1000 | 1 |
| 七、實(shí)驗(yàn)臺(tái) | |||
| 序號(hào) | 名稱 | 技術(shù)參數(shù) | 數(shù)量 |
| 1 | 網(wǎng)孔板實(shí)驗(yàn)臺(tái) |
豎式網(wǎng)孔板基本結(jié)構(gòu)：下方為工具箱+4個(gè)輪子，上方為豎式網(wǎng)孔板 尺寸：800(長(zhǎng))×600（寬×2000(高) 外框架構(gòu)成：鋁合金型材； 內(nèi)嵌噴塑鋼板 鋼板尺寸：1200mm×820mm 鋼板厚度：2mm 鋼板孔規(guī)格：上方孔尺寸6×10mm，孔左右間距為6mm，上下間距為6mm且錯(cuò)位8mm； 網(wǎng)孔板配有推拉式抽屜，抽屜采用型材外框、2mm鋼板底部； 網(wǎng)孔架底部裝有滑輪。 |
4 |
| 2 | 微軟操作系統(tǒng)軟件 | Window XP | 1 |
| 通訊電纜 | |||
| 實(shí)驗(yàn)指導(dǎo)書 | 風(fēng)光互補(bǔ)發(fā)電系統(tǒng)實(shí)訓(xùn)指導(dǎo)書 | ||