JG-FGB500- Ⅲ风光互补离并网发电实训系统
能源是国民经济发展和人民生活必须的重要物质基础。在过去的 200 多年里，建立在煤炭、石油、天然气等化石燃料基础上的能源体系极大的推动了人类社会的发展。但是人类在使用化石燃料的同时，也带来了严重的环境污染和生态系统破坏。近年来，世界各国逐渐认识到能源对人类的重要性，更认识到常规能源利用过程中对环境和生态系统的破坏。各国纷纷开始根据国情，治理和缓解已经恶化的环境，并把可再生、无污染的新能源的开发利用作为可持续发展的重要内容。风光互补发电系统是利用风能和太阳能资源的互补性，具有较高性价比的一种新型能源发电系统，具有很好的应用前景。
系统装置由太阳能光伏电板、 双轴跟踪控制模块、蓄电池模块、 太阳能控制器模块、太阳能逆变器模块、 模拟风洞发电模块、 开关控制模块、 环境监测模块、 上位机监控模块， 仪表显示部分 , （各功能转换接口模块）等组成；各控制系统集成于风能发电、光伏发电为一体的教学实训台；各系统通过连接电缆进行连接，形成一套可完成风力及光伏发电、同步并网、离网电源的实验及教学演示。帮助学生理解太阳能并网、离网及风力发电系统的原理，从而起到学习工程实际应用技能的作用。
各部件接口采用安全插口式设计，各模块通过实验线缆连接，实验方便、操作灵活。
应用范围：主要面向 职高、大学、研究生、企业 技工以风力发电和太阳能离网、并网发电为主 课题的 研究和培训。
一、主要技术规格参数：
1 、 系统规格
Ø 系统最大电压： DC12V ， AC220V
Ø 系统最大电流： 10A
Ø 系统最大功率： 600W
2 、太阳能电池板
太阳能电池板采用阵列组装形式，主要采用 4 块（或更多）小型太阳能电池板组建，可实现太阳能电池板的并接方式和串接方式，进而提供大电流或大电压的两种太阳能电池板组网方式。
Ø 电池板：单晶硅 / 多晶硅
Ø 最大输出功率： 4*10W
Ø 开路电压： 21.24V （并联）， 4*21.24V （串联）
短路电流： 4*0.75A （并联）， 0.57A （串联）
3 、风力发电机
Ø 额定功率： 400(W)
Ø 额定电压： 12/24(V)
Ø 额定电流： 33.3/16.7 （ A ）
Ø 风轮直径： 1.65(m)
Ø 启动风速： 1.5(m/s)
Ø 额定风速： 9.6(m/s)
Ø 安全风速： 35(m/s)
Ø 工作形式：永磁同步发电机
Ø 风叶旋转方向：顺时针
Ø 风叶数量： 3 （片）
Ø 风叶材料：玻璃增强聚丙烯材料
Ø 电机材料：铝合金
4 、模拟风洞模块
Ø 风量： 32073 m з /h
Ø 风压： 388Pa
Ø 转速： 1440 r/min
Ø 功率： 2.2kW
可调风速： 0 ～ 13 级连续可调
5 、风光互补控制器：
Ø 工作 电压： 12/24V
Ø 充电功率 Pmax ： 1000W
Ø 光伏功率 Pmax ： 350W
Ø 风机功率 Pmax ： 550W
Ø 充电方式： PWM 脉宽调制
Ø 充电最大电流 35A
Ø 过放保护电压 11V
Ø 过放恢复电压 12.6V
Ø 输出保护电压 16V
Ø 卸载开始电压（出厂值） 15.5V
Ø 卸载开始电流（出厂值） 15A
Ø 控制器设有蓄电池过充、过放电保护、蓄电池开路保护、负载过电压保护、夜间防反充电保护、输出短路保护、电池接反保护、欠压和过压防震荡保护、均衡充电、温度补偿、光控开关功能；
Ø 负载为 100W 以下的 12V/24V 直流负载，控制单元一通道为常开输出，另一通道为多类定时输出（光控开、光控关，定时开、定时关，）。
Ø 使用 32 们高速单片机，实现智能控制，自动识别 12/24V 系统。 采用串联式 PWM 充电控制方式，使充电回路的电压损失较原二极管充电方式降低一半，充电效率较非 PWM 高 3 － 6%; 过放恢复的提升充电，正常的直充，浮充自动控制方式有利于提高蓄电池寿命。
Ø 多种保护功能，包括蓄电池反接、蓄电池过、欠压保护、太阳能电池组件短路保护，具有自动恢的输出过流保护功能，输出短路保护功能。
Ø 具有丰富的工作模式，如光控，光控＋延时，通用控制等模式。
Ø 具有直流输出或 1Hz 频闪输出 2 种输出选择，频闪输出特别适用于 LED 交通警示灯等。在频闪输出模式，负载可以使用感性负载。浮充电温度补偿功能。使用数字 LED 显示及设置，采用一键式操作完成所有设置。
Ø 大屏幕 LCD 显示，太阳能电池、蓄电池、负载电流、电压等电参数。
5 、并网逆变器
Ø 输出电压： AC 180-260V
Ø 工作电压： 10.8 - 28V ，
Ø 额定输出功率≥ 400W
Ø 输出波形：正弦波 ( 失真度≤ 3 ﹪ )
Ø 输出频率： 47-55Hz ，
Ø LED 方式显示工作状态，
并网逆变器具有 DC － DC 和 DC － AC 两级能量变换的结构。 DC － DC 变换环节调整光伏阵列的工作点使其跟踪最大功率点； DC － AC 逆变环节主要使输出电流与电网电压同相位，同时获得单位功率因数。
6 、离网逆变器
Ø 直流输入电压： 9 ～ 16 VDC 电压可选
Ø 额定蔬出功率： 300W/ 功率根据客户要求订制
Ø 输出电压： 110/220 VAC
Ø 输出波形：纯正弦波
Ø 输出 频率： 50Hz
Ø 工作 效率： 85%
Ø 功率因数： >0.88
Ø 波形失真率≤ 5%
Ø 工作环境：温度 -20 ℃～ 50 ℃
Ø 相对湿度：﹤ 90 ﹪（ 25 ℃）
Ø 保护功能：极性反接、短路、过热、过载保护
具有输出短路、过温、过载、欠压保护及保护具有自动恢复功能，采用风机冷却方式，输入输出完全隔离设计，能快速并行启动电容、电感负载，三色指示灯显示，输入电压 , 输出电压，负载水准和故障情形，负载控制风扇冷却，过压 / 欠压 / 短路 / 过载 / 超温保护
7 、西门子 S7-200 PLC
S7-200 PLC 是模拟式中小型 PLC ，电源、 CPU 和其他模块都是独立的，可以通过 U 形总线把电源（ PS ）、 CPU 和其他模块紧密固定在西门子 S7-200 的标准轨道上。每个模块都有一个总线连接器，后者插在各模块的背后。电源模块总是安装在机架的最左边， CPU 模块紧靠电源模块。 CPU 的右边是可以选择的 IM 接口模块，如果只用主架导轨而没有使用扩展支架可以不选择 IM 接口模块。
S7 编程软件组态主架导轨硬件时，电源， CPU 和 IM 分别放在导轨的 1 号槽、 2 号槽和 3 号槽上。一条导轨共有 11 个槽号： 1 号槽至 11 号槽，其中 4 号槽至 11 号槽可以随意放置除电源、 CPU 和 IM 以外的其他模块。如： DI （数字量输入）、 DO （数字量输出）、 AI （模拟量输入）、 AO （模拟量输出）、 FM （功能模块）和 CP （通信模块）等
8 、监控系统（工业触摸屏）
Ø 尺寸 ( 英寸 ) 10.2
Ø 液晶屏： TFT 液晶显示， LED 背光
Ø 显示颜色：真彩， 65535 色
Ø 分辨率： 800 × 480
Ø 液晶屏亮度： 200cd/ ㎡
Ø 触摸屏：电阻式
Ø 供电电源： 24VDC
Ø 额定功率： 5W
Ø CPU 主板： ARM CPU ， 400MHz
Ø 内存： 64M
Ø 存储设备： 128M FLASH
Ø 组态软件： MCGS 嵌入式组态软件（运行版）
环境条件
Ø 工作温度： 0 ℃ ~45 ℃
Ø 工作湿度： 5%~90%
Ø 储存温度： -10 ℃ ~60 ℃
Ø 振动频率： 10-57Hz 57-150Hz
Ø 振动加速度： 0.075mm 9.8 m/s2
Ø 振动扫频速率： Oct/min ≤ 1
产品规格
Ø 结构：工业塑料结构
Ø 颜色：工业灰
Ø 面板尺寸： 226.5mm × 163mm
Ø 机柜开孔： 215mm × 152mm
外部接口：
Ø 串口： 1 × RS232 、 1 × RS485
Ø USB ： 1 主 1 从
9 、其它
Ø 系统实验时的备用电源（ 2 路 0-30V/2A 直流可调稳压电源）；
Ø 有市电互补切换
Ø LED 恒流驱动
Ø 提供并网、离网逆变器实套件
Ø 设置电压模块，确保实验过程的安全；
Ø 可变电阻，电阻值调整范围为 0 ～ 999k Ω
Ø DC/DC ： 5 个 DC/DC 电源模块
Ø 支援外接 PC 计算机量测太阳能电池 I-V 特性曲线 (VB 软件 or LabView)
10 、电表规格：
Ø 电流表：× 2 个， DC20A ， 显示模式︰ 0.5 ” LCD 液晶显示
Ø 电压表：× 2 个， DC50V ，显示模式︰ 0.5 ” LCD 液晶显示
Ø 电流表：× 2 个， AC5A ， 显示模式︰ 0.5 ” LCD 液晶显示
Ø 电压表：× 2 个， AC220V ，显示模式︰ 0.5 ” LCD 液晶显示
Ø 温度表：× 1 个， 0 ～ 99.9 ℃
Ø 多功能网络电参数表：× 1 个， AC220V ，显示模式︰ 0.5 ” LCD 液晶显示，包含 RS485 ， RS232 通讯功能，
11 、负载：
直流负载
Ø 风扇：× 1 个，额定电压： 12V ，工作电流： 0.25A ，功率： 3W
Ø 交通灯： 2 组 (R,G,B) ，额定电压： 12V ，工作电流： 0.25A ，功率： 3W
Ø LED 灯： 1 组
交流负载
Ø &nbsnbsp; 节能灯：× 1 个，额定电压： 220V ，工作电流： 0.15 A
Ø 马达：× 1 个，额定电压： 220V ，工作电流： 0.2
12 、电池：
Ø 太阳能专用阀控式密封胶体蓄电池，额定电压： 12V ，额定容量 (18-20Ah), 充电方法（恒压）；
Ø 具有如下特点：自放电率低，使用寿命长，深放电能力强，充电效率高，工作温度范围宽。
13 、系统外形尺寸； 长 1200 ×宽 780 ×高 1800 （㎜）附滚轮方便推动至户外教学。
二、实训内容
1 、太阳光电实习教学模块实验内容：
实验一 太阳能电池发电原理实验
实验 1-1 太阳能光电板能量转换实验
实验 1-2 环境对光电转换影响实验
实验二 太阳能电池光电系统直接负载实验
实验三 光电控制型太阳能系统发电实验
实验 3-1 光电型控制单元工作原理实验
实验 3-2 光电型控制单元充放电保护实验
实验四 交通警示灯模块设计实验
实验五 太阳能系统负载实验
实验六 综合实验
实验七 太阳能电池基本特性测试实验
实验八 外部扩充 DC 转 AC 外接电器实验
实验九 单晶太阳能电池 I-V 特性曲线实验
实验十 离网逆变器设计实验
实验十一 离网逆变器工作特性实验
实验十二 离网逆变器带载及保护实验
实验十三 并网逆变器设计实验
实验十四 并网实验
实验十五 追日原理与追日过程实验
2 、风力电实习教学模块实验内容：
实验一、 风力发电基础理论原理性实验
实验二、 风力发电系统设计实验
实验三、 风力发电控制技术实验
实验四、 风力发电相关测量技术实验
实验五、 风力发电基础理论与应用技术仿真实验
实验六、 发电机转速与输出电压关系实验
实验七、 发电机转速与输出电流关系实验
实验八、 发电机转速与输出频率关系实验
实验九、 风速即转速与与出功率关系实验
3 、 PLC 实训内容
实验一 STEP 7 软件安装及注意事项
实验二 SIMATIC 管理器
实验三 SIMATIC Manager 自定义
实验四 PG/PC 接口设置
实验五 用 PLC 控制三相交流异步电动机起 / 停
实验六 PLC 系统的硬件组态及程序编制
实验七 基本逻辑指令的应用
实验八 定时器、计数器的应用
实验九 技能训练，人行横道控制
实验十 模拟量的控制
实验十一 顺序控制系统控制方法的设计
实验十二 步与步的动作
实验十三 PLC 通信
4 、触摸屏实训内容
实验一 组态软件应用及界面设计
实验二 上传、下载文件
实验三 曲线图、柱状图、圆形图、动态图
实验四 数字输入和文数字显示
实验五 历史资料显示
实验六 系统控制读写
实验七 控制系统中触摸屏的画面
实验八 状态图
实验九 控制系统中 PLC 的程序
三、系统基本配置单
号 |
名 称 |
型 号 |
数量 |
单位 |
1 |
风光互补教学实验台 |
1 |
台 |
|
2 |
双轴太阳能支架 |
1 |
台 |
|
3 |
太阳能电池组件（ 25W ） |
4 |
只 |
|
4 |
PLC |
S7-200 |
1 |
台 |
5 |
触摸屏 |
1 |
台 |
|
6 |
模拟风洞 |
1 |
台 |
|
7 |
蓄电池组 55Ah |
2 |
组 |
|
8 |
实验附件 |
1 |
套 |
|
9 |
实训指导书 |
1 |
本 |
。
