楼宇新能源实训装置（风光互补发电系统）

一、产品概述

本产品是集于太阳能发电及风力发电为一体的新型教学演示实验系统。可完成风力发电和太阳能发电及基站的供电及并网逆变电源系统集成的相关实验及教学演示。

1.1系统主要应用范围

主要提供于职高、大学、研究生、企业技工以太阳能发电为主课题的研究和培训。可以帮助学生，进一步理解风光互补发电站整个系统的原理学习并探讨工程实际应用技能。

1.2产品特点

Ø  系统实验平台集成了室内温/湿度，风速、风向等测量系统，让使用者操作起来更直观。

Ø  系统采用32位数字化DSP技术，对蓄电池充放电进行全智能化的管理。

Ø  系统同步电源，采用日本三菱IGBT模块（IPM）组装。具有高功率因数输出。

Ø  系统面板上采用直观的数字表和液晶显示，让用户了解当前系统工作状态。

Ø  系统上的离网电源可以为用户提供交流220V纯正弦波交流电能。

Ø  风光互补发电实训系统，可以让实训学生自行拆装移动，使用简便、无噪音、无污染。

Ø  系统监控柜集成高性能工控一体计算机，可监控系统运行参数、将运行数据长期保存或打印

二、技术参数

    系统参数数： 

Ø  系统供电：三相五线  AC 380V

Ø  装机容量：2KVA

 2.1、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：250W*4块

Ø  联接方式：串联、并联，自由组合

Ø  开路电压：35VDC

  2.2、自动跟踪单元

Ø  跟踪方式：双轴全自动跟踪； 精度：±0.5°

Ø  水平回转角度：360° ；俯仰角度：180°

Ø  控制器供电电源：DC 12V/24V

Ø  电机供电电源：DC 12V

  2.3、风力发电机

Ø  额定功率：400(W)

Ø  额定电压：24(V)

Ø  额定电流：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

  2.4、模拟风洞模块

Ø  风量：28070 m^з/h

Ø  风压：308Pa

Ø  转速：1440 r/min

Ø  功率：2.2kW    

Ø  可调风速：0～13级连续可调                       

  2.5、风光互补控制器规格    

Ø  工作电压：24VDC

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 21V 

Ø  过放恢复电压 26V

Ø  输出保护电压 32V                               

Ø  卸载开始电压（出厂值）25V

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，）。

  2.6、离网逆变电源

Ø  直流输入电压：19～29VDC

Ø  额定蔬出功率：1000W

Ø  输出电压：110/220VAC

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：短路、过热、过载保护                  

Ø  特殊功能：完善的旁路功能，可以实现市电→光伏或光伏→市电之间的无缝切换，可优选光伏优先或市电优先。

  2.7、同步并网逆变电源

Ø  AC标准电压范围：90V～140V/180V～260VAC

Ø  AC频率范围：   55Hz～63Hz/45Hz～53Hz

Ø  并网输出功率：1000W

Ø  输出电流总谐波失真：THDIAC <5%

Ø  相 位 差：  <1%

Ø  孤岛效应保护：  VAC;f AC

Ø  输出短路保护：  限流

Ø  显示方式：  LED

Ø  待机功耗：  <2W                                  

Ø  夜间功耗：  <1W

Ø  环境温度范围：  -25 ℃～60℃

Ø  环境湿度：  0～99%(Indoor Type Design)

  2.8、测风系统

Ø  测量范围   风速：0～60m/s    风向：0～360°

Ø  精 度      ±0.1m/s  ± 3° 

Ø  工作电源：AC 220V±20%  50HZ， DC12V、5V或其他供电。

Ø  记录间隔：  1分钟～240分钟连续可设置

Ø  内部存储：  4M bit

Ø  通讯接口：  RS-232/485/USB通讯

Ø  环境温度：   -40℃～50℃  

Ø  转速传感器：0～5000 风力发电机转速检测显示（室内）          

  2.9、照度计

Ø  量程：0-225Lx、200-2250Lx、2000-22500Lx和20K-225KLx（225000Lx）自动切换量程。

  2.10、数字电压、电流、功率因数表、温湿度表

Ø  直流电压表：0-200V×3只

Ø  交流电流表：5A×1只

Ø  交流电压表：0-500V、交流电流表5A各一只

Ø  交流电能计量模块：电参数测量、运行时间、超载报警、功率报警门限预置、掉电数据保存

Ø  温度、湿度表:温度测量范围：-50℃-+70℃  湿度测量范围：20%-90%

  2.11、蓄电池容量55Ah、电压12V × 2只

  2.12、环境监测模块技术指标

Ø  含有照度计、温度表、湿度表，单片机时钟系统，实现时间的显示

  2.13、工控一体机，带触摸功能

Ø  C P U:Intel 1037U 1.8GHz 22nm双核处理器TDP 17W超低功耗处理器

Ø  主 板:Intel M11工控固态节能主板

Ø  内 存:1G DDR3 1333超高速内存,支持1333/1066MHz内存,最大可支持8GB。

Ø  硬 盘:24G SSD固态硬盘

Ø  显 卡:集成Intel  HD Graphics核心显卡,提供VGA、LVDS、双HDMI显示输出,LVDS支持双通道24bit,支持单独显示、双显复制、双显扩展。

Ø  声 卡:集成ALC662 6声道高保真音频控制器

Ø  网 卡:集成1个RTL千兆网卡,支持网络唤醒、PXE功能。

Ø  电 源:外置电源（100V至220V宽幅电压，全球通用）

Ø  显示屏:13寸LED工控屏 分辨率：1024*600

Ø  触摸屏:台湾军工Touchkit 4线触摸屏，透光率高；性能稳定，触摸灵敏

Ø  整机接口:4* USB 2.0接口,其中两个可支持USB3.0(需定制)，

Ø  1* HDMI接口:1* VGA接口,1* RJ-45网络接口,1* Line out（绿色）,1* Mic（红色)

Ø  2*COM串口,1* 12V DC_JACK输入接口

   系统状态：

   太阳能控制器（带报警功能）：

Ø  输入电压、电流、功率的数据显示及动态曲线显示

Ø  输出电压、电流、功率的数据显示及动态曲线显示

Ø  蓄电池：电压数据显示及动态曲线显示

  2.14、负载单元

（1）DC24V直流负载五组。（感性负载3组，阻性负载2组）

   1）感性负载有：24V直流风扇、24V直流电机、24V蜂鸣器

   2）阻性负载有：24V交通灯、3W LED灯

（2）AC220V交流负载四组。（感性负载1组，阻性负载3组）

   1）感性负载有：220V直流风扇

   2）阻性负载：220V交通灯.220V 3WLED灯、220V28WLED灯

（3）可调稳压电源（0-30V，0-2A）。

（4）可调电阻箱技术参数如下：

   1）阻值范围：10欧-99.99K

   2）误差范围：±1%

（5）USB接口电压输出：可为电子设备提供5V直流稳压电源。

2.15、实验室智慧用电安全控制系统

智能电源管理系统具有过温、短路、过流、过压、欠压、失压、功率限定7大保护功能；电源具有一键锁定功能，处理故障时，防止漏电保护器合闸，造成触电危险；电源具有故障锁定功能，发生故障导致跳闸时，不能人为上电，只能通过远程清除故障后，才能上电成功；能通过无线4G和有线以太网与手机APP和PC端云平台通讯，没有网络的情况下，教室整套智能电源管理系统可离线独立运行。

1、智能终端：智能电源管理系统以32位ARM为核心，采用4.3寸彩色触摸屏为人机交互界面，实时监控设备运行情况，提供Zigbee、CAN等多种通信模式，具备语音播报功能。能实时监测三相电压、电流、功率，功率因数、频率、电能等参数，液晶触摸屏监测数值。能监控实验室电源的故障类型和故障次数；设备时间管理包含年月日时间的显示；用户通过刷卡方式请求开启设备，PC端进行授权之后，设备可启动使用，PC端可分时预约设备的启动和停止！

2、手机APP：用电状态界面实时显示当前电压、电流、有无功功率、电能、设备温度、漏电电流值等；用电数据界面能智能查找近2年用电数据，设置界面能设置限定电能值、负载值、设备超温值、过欠压值、过欠压恢复时间值等。后台查看报警日志、操作日志、故障日志等。控制：可在微信小程序中远程控制智能开关的通断。

3、PC端软件：每个设备状态信息显示，具有多个子界面，具有故障分析，用电能效分析、集中管理、个人中心资料管理、用户报警定位跟踪与信息统计；具有管理员信息修改与权限管理等功能。可一键开启和关闭所有设备，可单独控制每台设备的开关！

4、后台系统：包含账号管理、设备管理、报修管理、用户管理，设备管理：①、包含监控管理：实时视频监控每个教室，可一键预览所有设备的在线和运行情况，分析设备使用率及运行时间！②、包含设备节点：可显示设备所在位置、编码名称、挂载情况、用户编辑、用户查询等。

5、报修管理：用户可进行远程报修，反应设备故障信息，编辑报修情况，后台可进行远程维护，及时跟进，以有效解决用户设备维护。

6、用户管理：可连通手机号，对账户进行一对一的安全加密，实名认证，防止账户泄密、防盗，现场数据连接云平台后台数据库管理。

现场需对功能逐一演示，提供有效、权威的证明文件，佐证该产品的可靠、安全、先进性。

三、可完成的实验内容

    实验一 太阳能电池板特性实验系列

1-1、太阳能电池板开路电压测试实验

1-2、太阳能电池板短路电流测试实验

1-3、太阳能电板I-V特性测试实验

1-4、太阳能电池板最大输出功率计算实验

1-5、太阳能电池板填充因子计算实验

1-6、太阳能电池板转换效率测量实验

1-7、开路电压与相对光强的函数关系实验

1-8、短路电流与相对光强的函数关系实验

1-9、太阳能电池板P-V特性测试实验

1-10、太阳能电池板暗伏安特性测试实验

1-11、太阳能组件输出特性测试实验

1-12、串联电阻对填充因子的影响测试实验

1-13、并联电阻对填充因子的影响测试实验

1-14、太阳能电池光谱特性测试实验

1-15、太阳能电池板的串联开路电压测试实验

1-16、太阳能电池板的串联短路电流测试实验

1-17、太阳能电池板的并联开路电压测试实验

1-18、太阳能电池板的并联短路电流测试实验

1-19、负载特性测试实验

    实验二 太阳能自动跟踪实验系列

2-1、逐日系统原理实验

2-2、太阳光跟踪定位传感器原理实验

2-3、环境对光伏转换影响实验

2-4、跟踪控制器操作实验

2-5、传动执行机构接线实训

2-6、太阳能光控跟踪实验

2-7、太阳能光控-时控跟踪实验

2-8、太阳能电池组件环境监测实验

    实验三 太阳能蓄电池控制器实验系列

3-1、太阳能蓄电池充电控制实验

3-2、控制器充放电保护实验

3-3、蓄电池电压、电流测试实验

3-4、蓄电池电量估测实验

3-5、控制电池电流流入、输出实验

3-6、控制器环境温度测量实验

3-7、控制器光控-时控输出实验

    实验四 太阳能应用实验系列

4-1、太阳能交、直流风扇实验

4-2、太阳能路灯实验

4-3、太阳能警示灯实验

4-4、太阳能充电器实验

4-5、太阳能可变阻抗负载实验

    实验五 太阳能负载实验系列

5-1、最大输出电流实验

5-2、最大输出功率实验

5-3、在不同恒压状态下电流特性

5-4、在不同恒流状态下电压特性

    实验六 太阳能光伏逆变器实验系列

6-1、逆变器的工作原理分析实验；

6-2、输出电压、电流测试实验；

6-3、最大输出功率的估算实验；

6-4、过载或短路保护演示实验；

6-5、输入电压防反接演示实验；

6-6、输入电压范围测试实验；

6-7、转换效率计算实验；

6-8、上位机监控实训

    实验七 风力发电机运行过程与风能量变换演示实验

7-1、风力发电基础理论原理性实验

7-2、风力发电系统设计实验

7-3、风力发电控制技术实验

7-4、风力发电相关测量技术实验

7-5、风力发电基础理论与应用技术仿真实验

7-6、发电机转速与输出电压关系实验

7-7、发电机转速与输出电流关系实验

7-8、发电机转速与输出频率关系实验

7-9、风速即转速与出功率关系实验

7-10、变频器调速实验