ZRFG-SG风光互补发电实训系统

中人ZRFG-SG风光互补发电实训系统021-56093252一、设备组成“风光互补发电实训系统”主要由光伏装置、风力发电模拟装置、电板逐日控制系统柜、风力系统控制柜、充电控制/逆变及负载系统、监控系统组成，如图1所示。风光互补发电实训系统采用模块式结构，各装置和系统具有独立的功能，可以组合成光伏发电实训系统、风力发电实训系统。图1风光互补发电实训系统（图片仅供参考）二、各单元介绍(一)光伏跟踪装置1.光伏跟踪装置的组成1）光伏跟踪装置主要由光伏电池组件、光线传感器、光线传感器控制盒、水平方向和俯仰方向运动机构、微动开关、底座支架等设备与器件组成.该系统由安装圆形底盘，减速系统，线路板、XY连接支架、0.7圈每转的大功率电机、齿轮、200毫米长链条等,40*40铝合金组成的“同”字底座等组成，整体面积占地小于1300mm*800mm。2）模拟太阳装置主要由投射灯底座支架等设备与器件组成。该装置采用5000:1的减速系统、异步电机、驱动系统、支架系统，投射灯（3盏300W）系统等组成。异步电机的驱动采用DSPTMS320F2808组成的大功率电机智能驱动系统，主板和驱动板、显示板分离设计，通过大屏幕液晶显示或者数码显示调节参数，工作状态灯信息，采用按钮控制驱动系统的正反控制和速度控制等。485远程控制、底层代码公开，可升级FOC控制等，提供实验指导书。光伏电池组件的主要参数为：额定功率2*20W开路电压：43.74V（并联），4*35.50V（串联）短路电流：4*0.62A（并联），0.56A（串联）或者为：输出电压17.2V、输出电流1.17A、开路电压21.4V、短路电流1.27A工作环境温度45℃±2℃。2、风能发电模拟装置（带铝合金围栏）本模拟装置由风力发电机、鼓风机、变频器、支架等组成，风力发电机采用M-300风力发电机，鼓风机采用、变频器采用西门子公司3KW变频器，模拟风源：流量2100m3/h、三相电压380V（由变频器控制）、215Pa、3Kw1400r/min（带轴流风机支架）；风向风速仪个。风向控制电机：减速比1：40、电压AC220V、运动机构的链轮，全部铝合金设计，底部不锈钢导轨直径3米，鼓风机支架由单相异步电机带动在不锈钢轨道上左右移动，模拟风向，同时上面装风速仪，风向装配在30*30组成的护栏上；风向风速仪各1个（风速仪供电：12VDC，0-30m/s;风向仪供电：12VDC，0-360°）。风力发电机参数如下：型号300额定电压（V）12/24最大功率（W）300启动风速（米/秒）1有效发电风级3级风以上安全风速（米/秒）45发电机工作形式永磁发电机风轮直径（米）0.99叶片数（片）6叶片材料玻璃钢风机寿命（年）15-20包装形式胶合板、纸箱包装尺寸（mm）470*410*330毛重（kg）15(三)光伏控制系统柜1.光伏供电系统的组成光伏供电系统主要由光伏电源控制单元、光伏输出显示单元、触摸屏、光伏供电控制单元、充/放电控制单元、信号处理单元、西门子S7-200PLC、继电器组、接线排、蓄电池组、可调电阻、断路器、12V开关电源等组成。如图3所示。2.控制方式光伏供电控制单元的追日功能有手动控制盒自动控制两个状态，可以进行手动或自动运行光伏电池组件双轴跟踪、灯状态、灯运动操作。3.充、放电控制单元和信号处理单元蓄电池的充电过程及充电保护由充电控制单元、信号处理单元及程序完成，蓄电池的放电保护由放电控制单元、信号处理单元完成，当蓄电池放电电压低于规定值，放电控制单元输出信号驱动继电器工作，继电器常闭触点断开，切断蓄电池的放电回路。风光互补控制器是专门为风能、太阳能发电系统设计的；集风能控制、太阳能于一体的智能型控制器。设备不仅能够高效率地转化风力发电机和太阳能电池板所发出的电能对蓄电池进行充电，而且还提供了强大的控制功能。本控制器采用PWM无级卸载方式控制风机和太阳能电池对蓄电池进行智能充电。在太阳电池板和风力发电机所发出的电能超过蓄电池存储容量时，控制系统必须将多余的能量消耗掉，从而保证了最佳的蓄电池充电特性，使得电能得到充分利用。传统控制器在低风速下不可以充电，本控制器具有升压功能、MPPT功能，使风能更充分利用。由于蓄电池只能承受一定的充电电流和浮充电压，过电流和过电压充电都会对蓄电池造成严重的损害。本控制器通过单片机实时检测蓄电池的充电电压和充电电流，并通过控制风机充电电流和光伏充电电流来限制蓄电池的充电电压和充电电流，确保蓄电池既可以充满，又不会损坏。从而确保了蓄电池的使用寿命。数字化智能控制，核心器件采用功能强大的单片机进行控制，使得外围电路结构简单，且控制方式和控制策略灵活强大；功率器件则采用优质的进口器件，从而确保了控制器优异的性能和稳定性。另外，本控制器具有完善的保护功能，包括：防雷、太阳能防反充、过电压自动刹车、蓄电池反接和开路保护等。技术参数系统额定电压24V光伏组件功率150W风力发电机功率300W充电充电20A均充保护28.8V±1%浮充27.6V±1%均充恢复26.4V±1%温度补偿-48mV/℃过放断开(直流)21.8V±1%恢复(直流)24.6V±1%过压切断(直流)32V±1%恢复(直流)30V±1%空载电流(直流)≤0.1A电压降落(直流)≤0.5V控制方式最大功率点跟踪-MPPT(充电效率比PWM普通型高出30%)升压充电柔性独立升压电路（可选）显示方式液晶显示参数电压、充电电流，蓄电池电量保护类型防雷保护，太阳能电池防反充保护，蓄电池开路保护、蓄电池接反保护、过风速和过电压软自动刹车保护散热方式散热器环境温度-25℃~+55℃使用海拔≤5500m(2000m以上需要降低功率使用)环境湿度0~90%，不结露重量2.20KG外形尺寸长164×宽181×高100(MM)同时提供：太阳能智能路灯控制器采用STC12C5616AD，可靠性高，误差小、稳定性强。主要适用于太阳能路灯使用，可自动判断环境亮度。预制多种单时段和双时段控制方案，满足用户对路灯系统的个性化需求。本产品采用高效充电模式，保证蓄电池最佳工作，延长蓄电池寿命，可广泛应用于街道、铁路、车站、航道、工矿、学校、园林及供电部门等场所。适用于太阳能路灯系统，自动判断环境亮度，具备合理的开关灯时间使用STC单片机，实现智能控制、具有稳定的性能，具有低自身功耗，节约电能。自动电压适应12v/24v系统蓄电池过充、过放、短路保护，控制器将关闭负载，停止供电，根据需要进行恢复性充电。具有电池和太阳能板极性的防反接保护功能，通过场效应管控制杜绝蓄电池对电池板的反向放电防止蓄电池容量损耗。负载过载以及短路保护通过软件快速感应，更好的保护不损坏任何部件不烧保险丝；智能高效PWM充电模式，具有强充、均衡充、浮充三种充电方式。一路负载输出，具有纯光控模式；光控加单时段控制模式，满足客户对路灯系统的个性化需求具有直流输出或者1hz频闪输出选择，频闪输出适用于LED交通警示灯等直观的三个LED状态指示灯可以清楚了解太阳能充电状态，蓄电池状态，负载状态采用数字LED显示模式指示灯可以清楚了解目前工作模式，一键式操作完成所有设置，使用方便直观带RS485接口，带128*64液晶显示器，提供源代码供学校学生学习。4.蓄电池组蓄电池组选用4节阀控密封式铅酸蓄电池，主要参数：容量12V14Ah额定电压12V温度对容量的影响(20hr)40℃102%容量(20hr,25℃)14Ah25℃100%设计寿命3-5年0℃85%外型尺寸长152mm(5.941inch)-15℃65%宽65mm(2.56inch)自放电(25℃)3月剩余容量:91%高95mm(3.74inch)6月剩余容量:82%总高97mm(3.98inch)12月剩余容量:65%近似质量4.13kg(lbs)正常工作温度25℃+3℃容量(25℃)20hrrate14Ah工作温度范围-15℃~50℃10hrrate13.16Ah浮充电压(25℃)2.27to2.30V5hrrate11.90Ah均充电压(25℃)2.42to2.48V1hrrate8.40Ah最大充电电流2.1A(0.3C)电池内阻(25℃))5.8mΩ端子材料lCopper最大放电电流70A(5sec)(10C)5.直流电压表具有通信接口、具有手动自动量程、工业级柜装48mm*96mm、精度：0.5级，1000V档位显示格式：999.99（带2个小数点），显示单位：V；100V档位显示：99.999（带3个小数点），显示单位：V；10V档位显示：9.9999（带4个小数点），显示单位：V；采用透明面板设计。正反驳接误差不大于5个字。6.直流电流表具有通信接口、具有手动自动量程、工业级柜装48mm*96mm、精度：0.5级，5A档位：4999.9（带1个小数点），显示单位：mA；1000mA档位：999.99(带2个小数点)，显示单位：mA；100mA档位：99.999(带3个小数点)，显示单位：mA。采用透明面板设计，全量程内阻0.1毫欧。(四)风能控制柜1.风力供电系统的组成风力供电系统主要由风电电源控制单元、风电输出显示单元、触摸屏、风力供电控制单元、充/放电控制单元、信号处理单元、西门子S7-200PLC、继电器组、接线排、可调电阻、断路器等组成。2.控制方式风力供电控制单元的偏航功能有手动和自动两个状态，可以进行手动或自动可变风向操作。可变风量是由变频器控制轴流风机实现。手动操作变频器操作面板上的有关按键，使变频器的输出频率在0-50Hz之间变化，轴流风机转速在0至额定转速范围内变化，实现可变风量输出。3.充、放电控制单元和信号处理单元蓄电池的充电过程及充电保护由充电控制单元、信号处理单元及程序完成，蓄电池的放电保护由放电控制单元、信号处理单元完成，当蓄电池放电电压低于规定值，放电控制单元输出信号驱动继电器工作，继电器常闭触点断开，切断蓄电池的放电回路。4.测风偏航风力发电机风轮叶片在气流作用下产生力矩驱动风轮转动，通过轮毂将扭矩输入到传动系统。当风速增加超过额定风速时，风力发电机风轮转速过快，发电机可能因超负荷而烧毁。对于定桨距风轮，当风速增加超过额定风速时，如果气流与叶片分离，风轮叶片将处于“失速”状态，风力发电机不会因超负荷而烧毁。对于变桨距风轮，当风速增加时，可根据风速的变化调整气流对叶片的攻角。当风速超过额定风速时，输出功率可稳定地保持在额定功率上。特别是在大风的情况下，风力机处于顺桨状态，使桨叶和整机的受力状况大为改善。小型风力发电机多数是定桨距风轮，在大风的情况下，采用侧风偏航控制使气流与叶片分离，使风轮叶片处于“失速”状态，安全地保护风力发电机。另外，还可以通过侧风偏航控制风力发电机保持恒定功率输出。5.直流电压表具有通信接口、具有手动自动量程、工业级柜装48mm*96mm、精度：0.5级，1000V档位显示格式：999.99（带2个小数点），显示单位：V；100V档位显示：99.999（带3个小数点），显示单位：V；10V档位显示：9.9999（带4个小数点），显示单位：V；采用透明面板设计。正反驳接误差不大于5个字。6.直流电流表具有通信接口、具有手动自动量程、工业级柜装48mm*96mm、精度：0.5级，5A档位：4999.9（带1个小数点），显示单位：mA；1000mA档位：999.99(带2个小数点)，显示单位：mA；100mA档位：99.999(带3个小数点)，显示单位：mA。采用透明面板设计，全量程内阻0.1毫欧。(五)逆变及负载系统1.逆变与负载系统的组成逆变与负载系统主要由逆变电源控制单元、逆变输出显示单元、逆变控制单元、直流升压单元、全桥逆变单元、逆变器参数检测模块、变频器、三相交流电机（铝合金机壳，外观精美）、发光管舞台灯光模块、直流负载（红色警示灯：供电DC24V尺寸直径72mm*高44mm、LED节能灯：AC/DC24V，额定功率：2W，色温：6500K正白）接线排、断路器、网孔架等组成。含逆变器模块：输入直流电压10V～24V、电流5A～9A，离