JT-WS60智能風光互補發電測量控制及實訓系統
一、 系統教學規劃
主要目的 | 風光互補發電綜合應用實習 |
針對人群 | 專業課剛開始—高職?？?/span> |
完成能力 |
2、了解光伏/風力發電系統配置情況 |
配合課程 | 1.電工基礎 2.光伏逆變技術及應用 3.新能源發電技術 4.風光互補發電 5.智能風光互補系統制作 6.風光互補發電系統集成與設計 7.風光互補電站維護與檢修 8.風力逆變技術及應用 9.新能源發電技術 10.智能光伏系統制作 11.風力發電系統集成與設計 12.風力電站維護與檢修 13.變頻技術與PLC 14.CAD |
每臺適用學生數量 | 5人 |
二. 主要特點
1）采用模塊化設計，使每一個模塊都具有獨立的功能，功能更清晰；
2）能有效的模擬實際風光互補發電的實際自然場景，包括光伏電池板自動跟蹤太陽旋轉、太陽輻照度
的變化；風力發電的風速及風向的變化等都能按照相應的程序實行自動控制，有效地模仿自然環境；
3）能模仿風光互補發電的全過程，包括風光發電、蓄電池儲能，電源逆變、智能監控等功能；
4）有效的培養學生的動手能力，設備的安裝、電器件的連接；
5）電器柜采用鋁型材制作，便于安裝，具有外形美觀，電器元件全部安裝在面板上，清晰明了；
三、主要實驗實訓內容
1）單晶硅光伏電池單體的工作原理實驗
2）太陽能電池組件方陣設計實驗
3）光伏供電裝置的組成與控制實驗
4）PLC編程手動、自動控制光伏電池追蹤太陽實驗
5）光敏電阻、電壓比較器的工作特性實驗
6）光線傳感器工作原理實驗
7）光伏供電系統電氣控制原理設計
8）光伏電池的I-U特性測試實驗
9）光伏電池的輸出功率特性實驗
10）DSP控制器對蓄電池的脈寬調制充電過程實驗
11）DSP控制器對蓄電池的放電保護實驗
12）蓄電池實際充電檢測實驗
13）蓄電池模擬充電實驗
14）水平軸永磁同步風力發電機的組成安裝實驗
15）模擬風場的設計與搭建實驗
*16）風力發電機被動偏航與主動偏航原理實驗
17）水平軸永磁同步風力發電機被動偏航中側風偏航機構設計
18）風力供電系統的組成及工作原理
19）可變風向和可變風量控制實驗
20）風力供電系統電氣控制原理實驗
*21）風力發電機偏航手動、自動控制方式實驗
22）風力發電機輸出特性測試
23）逆變器工作原理實驗
24）SG3525實驗原理
*25）逆變器基波、SPWM、死區等波形檢測實驗
*26）上位機下載逆變幾波頻率、死區時間、調制比等參數實驗
27）逆變器不同負載設計連接實驗
28）上位機與各單元通信方式與連接實驗
29）通信協議設定實驗
30）亞控主態王軟件的基本開發流程實驗
31）DSP與ARM系統通訊實驗
32）鎖相、信號檢測與處理實驗（含軟件和硬件）
33）ARM人機界面設計實驗
34）MPPT實驗（實驗原理和算法）
35）孤島檢測與保護實驗（硬件結構和孤島檢測算法）
36）單相并網實驗（并網原理與實現，SPWM、SVPWM、三角波比較和瞬時之比較等算法）
*37）發電機超速保護試驗。
*38）發電機限速保護實驗。
*39)模擬風力發電機被動偏航的原理實驗
四. JT-WS60主要技術參數
序號 | 項 次 | 主要參數 | 數量 | |
1 | 風力供電裝置裝置系統
| 水平軸永磁同步風力發電機 | 1）輸出功率：300W 2)輸出（整流）電壓：DC12V 3)葉片旋轉直徑：1.16m 4)葉片數量：3個 5)葉片材質：玻璃纖維 6)啟動風速：1.5m/s 7)切入風速：2m/s 8)安全風速：25 m/s | 1套 |
風速傳感器 | 1）輸出電壓：4-20MA 2）風杯數：3個 3）測量范圍：0-60m/s， 4）測量精度±0.3M/S | 1套 | ||
風向傳感器 | 1）輸出電壓：4-20MA | 1套 | ||
軸流風機 | 1）技術參數 風量：31325m3/h 全壓：353Pa 電壓：AC380V 頻率：0-50Hz（由變頻器控制） 功率：4Kw 轉速：1450r/min 2）輔助系統： 配置軸流風機支架和軸流風機防護框罩 | 1套 | ||
模擬風向控制機構 | 1）減速電機：減速比：326：1 2）直流減速電機：DC24V ，100W 3）驅動鏈輪機構 4）旋轉機構： | 1套 | ||
主動偏航機構 | 1）回轉式減速機：速比：62:1 2）直流減速電機：工作電壓,DC24V、功率30w ,速比：575:1 | 1套 | ||
防護裝置 | 鋁型材及鋼絲網,1m*1.8m | 1套 | ||
2 | 光伏供電系統 | 單晶硅太陽電池組件 | 功率：20W 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 工作環境溫度：45℃±2℃ 尺寸：450×340×25mm 總功率：40W | 2塊 |
追日傳感器 | 1）輸出電壓：0-5V 2）跟蹤精度：1度 3）結構：4電橋（四象限） | 1臺 | ||
太陽模擬器 | 1）擺臂機構：立式回轉式蝸輪蝸桿減速機 2）電壓：DC24V 3）電流：1.2A 4）大功率：30W 5）燈光亮度調節器 | 2臺 | ||
太陽追日機構 | 1）結構：一體式雙軸蝸輪蝸桿減速機 2）驅動：交流電機 AC220V 3）軸數：雙軸二維 | 1套 | ||
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| *輻射傳感器 | 1）須采用由中國氣象局氣象探測中心和工程技術研究中心組織的“太陽能資源觀測利用氣象傳感器的研制項目”驗收測試報告中規定的合格產品，并提供相關證明材料。 2）光譜范圍 305-2800 nm 3）響應時間 15s 4）零點偏移 <10W/㎡ 5）方位誤差 <20W/㎡（1000W/㎡到80°） 6）工作溫度 -40℃~+80℃ 7）大輻照度 0~2000W/㎡ 8）靈敏度 7 - 14μV/W/m² 9）靈敏度溫度誤差 <0.1%/℃ |
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3 | 風力供電系統 | 電源控制單元 | 由漏電保護斷路器，AC220V和DC24V狀態指示燈、電源插座組成 | 1組 |
風電控制電源單元 | 由漏電保護斷路器，AC220V和DC24V狀態指示燈組成 | 1組 | ||
威倫通液晶觸摸屏 | 1）尺寸：10.1" 2）TFT 彩色液晶 LED背光 | 2塊 | ||
充放電控制器 | ²1）可靠性： 智能化、模塊化設計，結構簡單，功能強大；工業級的優質元器件和嚴格的生產工藝，適合于高溫、低溫等相對惡劣的工作環境并具有可靠的性能和使用壽命。 ²2）PWM無級卸載：在風力發電機和太陽能電池板發出的能量超過蓄電池的需要時，控制系統將釋放多余的能量。普通的控制方式是將整個卸荷全部接入，此時蓄電池一般沒有充滿，而能量卻全部消耗在卸荷上，造成資源的極大浪費；即使采用分階段卸荷，一般只能做到五六級左右，效果仍然不理想。我公司采用PWM(脈寬調制)方式進行無級卸載，即可以分上千個階段進行卸載，邊對蓄電池充電，邊把多余的能量卸除，有效延長蓄電池的使用壽命。 ²3）采用限壓限流充電模式：當蓄電池的電壓大于設定的卸載開始電壓點時，采用PWM限壓充電模式，控制器將多余的能量卸除，以延長蓄電池的使用壽命；當風機的充電電流大于設定的風機剎車電流點時，控制器將啟動自動剎車以保護蓄電池。
每路輸出均有多種控制方式可供選擇。包括：常開；常關；常半功率；光控開、光控關；光控開、時控關；光控開、時控半功率、光控關；光控開、時控半功率、時控關。通過液晶按鍵可以設定三種輸出控制方式：常開；光控開、光控關；光控開、時控關。
LCD以直觀的數字和圖形形式顯示系統狀態和參數。如：蓄電池電壓、風機電壓、光伏電壓、風機電流、光伏電流、風機功率、光伏功率、負載電流，輸出控制方式，時控輸出關斷時間，光控開、光控關電壓點，白天或夜晚指示，負載狀態指示，蓄電池過壓、欠壓指示等狀態。
| 1套 | ||
直流輸入單元 | 1）電流表： DC 0-5A 2）電壓表： DC 0-500V 3）數據接口：RS485 | 1組 | ||
風力供電控制單元 | 1）風場運動方向：順時、逆時 2）軸流風機控制：給風 3）偏航控制：主動、被動偏航和停止 4）自動控制：啟動和急停 | 1組 | ||
自動PLC控控儀 | 三菱 FX3U ，用于直接連接傳感器和編碼器. | 1套 | ||
變頻器 | 1）交流三相AC380，50HZ,0.75KW,9A； 2)采用高性能DSP微處理器并采用現代先進的IGBTA輸出器件，脈沖寬度調制開關頻率可選， 3)采用V/F控制和無感矢量控制技術 4)具有內置通訊串口，可以和威綸通觸摸屏直接通訊，功能強大。 | 1套 | ||
電阻 | 1）范圍：0-1000Ω 2）帶刻度，可無級可調 | 1套 | ||
4 | 光伏供電系統 | 電源控制單元 | 由漏電保護斷路器，AC220V和DC24V狀態指示燈、電源插座組成 | 1套 |
光伏控制電源單元 | 由漏電保護斷路器，AC220V和DC24V狀態指示燈組成 | 1套 | ||
威倫通液晶觸摸屏 | 1）尺寸：10.1" 2）TFT 彩色液晶 LED背光 | 1套 | ||
充放電控制器 | 同上 | 1套 | ||
直流輸入單元 | 1）電流表：PA1951-AK1G， DC 0-5A 2）電壓表：PZ195U-AK1G， DC 0-500V 3）通訊接口：RS485 | 1套 | ||
光伏供電控制單元 | 電池板跟蹤方向：東、南、西、北 2）投光燈控制：燈1、燈2 3）投光燈運動方向：東西、 西東、停止 4）自動控制：啟動和急停 | 1套 | ||
自動PLC控控儀 | 三菱 FX3U ，用于直接連接傳感器和編碼器 | 1套 | ||
電阻 | 1）范圍：0-1000Ω 2）帶刻度，可無級可調 | 1套 | ||
5
| 逆變與負載系統 | 逆變輸出顯示單元 | 1）電流表：AC 0-5A 2）電壓表：AC 0-500V 3）通訊接口：RS485 |
1套 |
逆變控制電源單元 | 由漏電保護斷路器，AC220V和DC24V狀態指示燈組成 | 1套 | ||
逆變器 | 1）額定直流輸入電壓： 12V 2）直流電壓輸入范圍 9.5-15.5 V 3）持續功率@25℃：300VA 功率接線端子： 直流輸入為 20-2AWG，交流輸出為 22-14AWG， 4) 5秒鐘功率@25℃：750VA
12.0 V
14.5V
70°C
記錄實際日期的日報表；
至少5年以上系統運行數據； 19）2個LED指示燈：顯示蓄電池、交流輸出狀態及故障等； 20）可以通過撥碼開關設置基本的工作模式 21）設計使用壽命：15年； | 1套 | ||
開關電源 | 1）型號：DR-120-24 2）輸入電壓：3）輸出電壓：DC 24VAC 220V
4）輸出電流：5A | 1套 | ||
變頻器 | 1）交流三相AC380，50HZ,0.75KW,9A； 2)采用高性能DSP微處理器并采用現代先進的IGBTA輸出器件，脈沖寬度調制開關頻率可選， 3)采用V/F控制和無感矢量控制技術 4)具有內置通訊串口，可以和威綸通觸摸屏直接通訊，功能強大。 | 1套 | ||
電機負載 | 1）功率：25W 2）電壓：AC220V 3）轉速：1300rpm | 1套 | ||
舞臺燈光負載 | LED發光燈泡 | 1套 | ||
閥控密封式鉛酸蓄電池 | 1）容量：12V 18Ah/20HR 2）重量：1.9kg 3）尺寸：345mm×195mm×20mm | 4套 | ||
6 | 監控系統 | 工控機 | 包括6個串口和鍵盤鼠標，微軟Window XP操作系統軟件 | 1臺 |
組態軟件 | 組態王 | 1套 | ||
打印機 | HP Deskjt 1000 | 1臺 | ||
數據采集系統 |
2）多種而方便的外部接口： USB，LAN，RS-232C，LTP
| 1套 | ||
電源分析系統 | 1）將光伏電池模塊和風力輪機產生的能量通過功率調節器后直流電將轉換為交流電。 蓄電池的充電控制單元對電能進行轉換，大限度降低這些轉換中的損耗可以提升整個能源系統的效率。能夠提供多個通道的功率輸入，可以測量顯示陣列電壓、陣列電流、陣列功率、蓄電池電壓、蓄電池功率、負載電壓、負載電流、負載功率、、風光電信息、負載信息的對應實時參數。 2）分析計算出實訓數據報表和曲線CRV 文件，生成I-V/P-V曲線和大功率點跟蹤（MPPT）測試及參數歷史數據； | 1套 | ||
7 | 自動操作實驗臺 | 1）豎式網孔板基本結構： 上方為整體模塊代不銹鋼實驗面板，美觀直接便利； 下方為豎式網孔板，工具箱+4個滾輪 2）尺寸：800(長)×600（寬×2000(高) 3）外框架構成： 鋁合金型材和不銹鋼材料，內嵌噴塑不銹鋼板， 鋼板尺寸：1000mm×720mm 鋼板厚度：3mm 鋼板孔規格： 下方孔尺寸6×10mm，孔左右間距為6mm， 上下間距為6mm且錯位8mm； 4）網孔板配有推拉式抽屜，抽屜采用型材外框、2mm鋼板底部； | 4套 | |
8 | 實驗跳線及通訊電纜 | 1）材質：雙芯屏蔽線 2）紅、綠、蘭、黑等不同色號 | 1批 | |
