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SB-FG02風(fēng)光互補(bǔ)發(fā)電測量與控制實(shí)訓(xùn)系統(tǒng)

　

能源是國民經(jīng)濟(jì)發(fā)展和人民生活必須的重要物質(zhì)基礎(chǔ)。在過去的200多年里，建立在煤炭、石油、天然氣等化石燃料基礎(chǔ)上的能源體系極大的推動(dòng)了人類社會(huì)的發(fā)展。但是人類在使用化石燃料的同時(shí)，也帶來了嚴(yán)重的環(huán)境污染和生態(tài)系統(tǒng)破壞。近年來，世界各國逐漸認(rèn)識到能源對人類的重要性，更認(rèn)識到常規(guī)能源利用過程中對環(huán)境和生態(tài)系統(tǒng)的破壞。各國紛紛開始根據(jù)國情，治理和緩解已經(jīng)惡化的環(huán)境，并把可再生、無污染的新能源的開發(fā)利用作為可持續(xù)發(fā)展的重要內(nèi)容。風(fēng)光互補(bǔ)發(fā)電系統(tǒng)是利用風(fēng)能和太陽能資源的互補(bǔ)性，具有較高性價(jià)比的一種新型能源發(fā)電系統(tǒng)，具有很好的應(yīng)用前景。

風(fēng)光互補(bǔ)發(fā)電測量系統(tǒng)主要由風(fēng)力發(fā)電機(jī)組、太陽能光伏電池組、控制器、蓄電池、逆變器、交流直流負(fù)載、開關(guān)控制模塊、環(huán)境監(jiān)測模塊、儀表顯示等部分組成，通過PLC控制、觸摸屏和變頻器作為控制核心，帶有A/D、D/A模塊、模擬量輸入/輸出模塊、交流電機(jī)變頻調(diào)速系統(tǒng)。系統(tǒng)于風(fēng)能發(fā)電、光伏發(fā)電為一體的教學(xué)實(shí)訓(xùn)系統(tǒng)；各系統(tǒng)通過連接電纜進(jìn)行連接，形成一套可完成風(fēng)力及光伏發(fā)電、同步并網(wǎng)、離網(wǎng)電源的實(shí)驗(yàn)及教學(xué)演示。幫助學(xué)生理解太陽能并網(wǎng)、離網(wǎng)及風(fēng)力發(fā)電系統(tǒng)的原理，從而起到學(xué)習(xí)工程實(shí)際應(yīng)用技能的作用。

應(yīng)用范圍：主要面向職高、大學(xué)、研究生、企業(yè)技工以風(fēng)力發(fā)電和太陽能離網(wǎng)、并網(wǎng)發(fā)電為主課題的研究和培訓(xùn)。

一、主要技術(shù)規(guī)格參數(shù)：

1、系統(tǒng)規(guī)格

Ø  輸入電源：三相，單相AC220V±10% 50Hz

Ø  系統(tǒng)最大電壓：DC12V，AC220V/50Hz

Ø  系統(tǒng)最大電流：50A

Ø  系統(tǒng)最大功率：600W

2、太陽能電池板

太陽能電池板采用陣列組裝形式，主要采用4塊單晶小型太陽能電池板組建，可實(shí)現(xiàn)太陽能電池板的并接方式和串接方式，進(jìn)而提供大電流或大電壓的兩種太陽能電池板組網(wǎng)方式。

Ø  額定功率  25W

Ø  額定電壓  17.2V

Ø  額定電流  1.42A×4

Ø  開路電壓  21.4V

Ø  短路電流  1.41A×4

Ø  尺寸  500mm×450mm×25mm

 

3、風(fēng)力發(fā)電機(jī)

Ø  額定功率：400(W)

Ø  額定電壓：12(V)

Ø  額定電流：33.3

Ø  風(fēng)輪直徑：1.65(m)

Ø  啟動(dòng)風(fēng)速：2.5(m/s)

Ø  額定風(fēng)速：9.6(m/s)

Ø  安全風(fēng)速：35(m/s)

Ø  工作形式：永磁同步發(fā)電機(jī)

Ø  風(fēng)葉旋轉(zhuǎn)方向：順時(shí)針

Ø  風(fēng)葉數(shù)量：3（片）   

Ø  風(fēng)葉材料：玻璃增強(qiáng)聚丙烯材料

Ø  電機(jī)材料：鋁合金

Ø  護(hù)欄網(wǎng)：鋁型材內(nèi)夾鋼絲網(wǎng)，高度約1.5米

4、模擬風(fēng)洞模塊

Ø  風(fēng)量：32073 m^з/h

Ø  風(fēng)壓：388Pa

Ø  轉(zhuǎn)速：1440 r/min

Ø  功率：5.5kW    

Ø  可調(diào)風(fēng)速：0～13級連續(xù)可調(diào)

Ø  變頻器：采用5.5KW矢量變頻器

5、風(fēng)光控制器系統(tǒng)：

Ø  工作電壓：12/24VDC可選

Ø  充電功率Pmax ：1000W

Ø  光伏功率Pmax ：300W

Ø  風(fēng)機(jī)功率Pmax ：700W

Ø  充電方式：PWM脈寬調(diào)制

Ø  充電最大電流 35A

Ø  過放保護(hù)電壓 11V 

Ø  過放恢復(fù)電壓 12.6V

Ø  輸出保護(hù)電壓 16V  

Ø  卸載開始電壓（出廠值）15.5V

Ø  卸載開始電流（出廠值） 15A

Ø  控制器設(shè)有蓄電池過充、過放電保護(hù)、蓄電池開路保護(hù)、負(fù)載過電壓保護(hù)、夜間防反充電保護(hù)、輸出短路保護(hù)、電池接反保護(hù)、欠壓和過壓防震蕩保護(hù)、均衡充電、溫度補(bǔ)償、光控開關(guān)功能；

Ø  負(fù)載為100W以下的12V直流負(fù)載，控制單元一通道為常開輸出，另一通道為多類定時(shí)輸出（光控開、光控關(guān)，定時(shí)開、定時(shí)關(guān)，）。

Ø  使用32們高速單片機(jī)，實(shí)現(xiàn)智能控制，自動(dòng)識別12/24V系統(tǒng)。 采用串聯(lián)式PWM充電控制方式，使充電回路的電壓損失較原二極管充電方式降低一半，充電效率較非PWM高3－6%;過放恢復(fù)的提升充電，正常的直充，浮充自動(dòng)控制方式有利于提高蓄電池壽命。

Ø  多種保護(hù)功能，包括蓄電池反接、蓄電池過、欠壓保護(hù)、太陽能電池組件短路保護(hù)，具有自動(dòng)恢的輸出過流保護(hù)功能，輸出短路保護(hù)功能。

Ø  具有豐富的工作模式，如光控，光控＋定時(shí)，通用控制等模式。

5、并網(wǎng)逆變器

Ø  輸出電壓：AC 180-260V

Ø  工作電壓：10.8 - 28V，

Ø  額定輸出功率≥400W

Ø  輸出波形：正弦波(失真度≤3﹪)

Ø  輸出頻率：47-55Hz，

Ø  LED方式顯示工作狀態(tài)，

Ø  AC標(biāo)準(zhǔn)電壓范圍：90V-140V/180V-260VAC ；

Ø  AC 頻 率 范 圍 ：55Hz~63Hz/45Hz~53Hz；

Ø  輸出電流總諧波失真：THDIAC<5%；

Ø  相 位 差：<1%

   并網(wǎng)逆變器具有DC－DC和DC－AC兩級能量變換的結(jié)構(gòu)。DC－DC變換環(huán)節(jié)調(diào)整光伏陣列的工作點(diǎn)使其跟蹤最大功率點(diǎn)；DC－AC逆變環(huán)節(jié)主要使輸出電流與電網(wǎng)電壓同相位，同時(shí)獲得單位功率因數(shù)。

6、離網(wǎng)逆變器

Ø  直流輸入電壓：9～16VDC 電壓可選

Ø  額定蔬出功率：300W

Ø  輸出電壓：110/220VAC

Ø  輸出波形：純正弦波

Ø  輸出頻率：50Hz

Ø  工作效率：85%

Ø  功率因數(shù)：>0.88

Ø  波形失真率≤5%

Ø  工作環(huán)境：溫度-20℃～50℃

Ø  相對濕度：﹤90﹪（25℃）

Ø  保護(hù)功能：極性反接、短路、過熱、過載保護(hù)

具有輸出短路、過溫、過載、欠壓保護(hù)及保護(hù)具有自動(dòng)恢復(fù)功能，采用風(fēng)機(jī)冷卻方式，輸入輸出完全隔離設(shè)計(jì)，能快速并行啟動(dòng)電容、電感負(fù)載，三色指示燈顯示，輸入電壓,輸出電壓，負(fù)載水準(zhǔn)和故障情形，負(fù)載控制風(fēng)扇冷卻，過壓/欠壓/短路/過載/超溫保護(hù)

7、PLC控制系統(tǒng)

采用海為公司32點(diǎn)位PLC，性能穩(wěn)定運(yùn)行速率快，擴(kuò)展靈活，PLC采用24V電源供電，該PLC是小型PLC，電源、CPU和其他模塊都是獨(dú)立的，可以通過U形總線把電源（PS）、CPU和其他模塊緊密固定在標(biāo)準(zhǔn)軌道上。每個(gè)模塊都有一個(gè)總線連接器，后者插在各模塊的背后。電源模塊總是安裝在機(jī)架的最左邊，CPU模塊緊靠電源模塊。CPU的右邊是可以選擇的IM接口模塊，如果只用主架導(dǎo)軌而沒有使用擴(kuò)展支架可以不選擇IM接口模塊。

8、監(jiān)控系統(tǒng)（工業(yè)觸摸屏）

Ø  尺寸(英寸) 10.2

Ø  液晶屏：TFT液晶顯示，LED背光

Ø  顯示顏色：真彩，65535色

Ø  分辨率：800×480

Ø  液晶屏亮度：200cd/㎡

Ø  觸摸屏：電阻式

Ø  供電電源：24VDC

Ø  額定功率：5W

Ø  CPU主板：ARM CPU，400MHz

Ø  內(nèi)存：64M

Ø  存儲設(shè)備：128M FLASH

Ø  組態(tài)軟件：MCGS嵌入式組態(tài)軟件（運(yùn)行版）

    環(huán)境條件 　

Ø  工作溫度：0℃~45℃

Ø  工作濕度：5%~90%

Ø  儲存溫度：-10℃~60℃

Ø  振動(dòng)頻率：10-57Hz 57-150Hz

Ø  振動(dòng)加速度：0.075mm 9.8 m/s2

Ø  振動(dòng)掃頻速率：Oct/min ≤1

    產(chǎn)品規(guī)格

Ø  結(jié)構(gòu)：工業(yè)塑料結(jié)構(gòu)

Ø  顏色：工業(yè)灰

Ø  面板尺寸：226.5mm×163mm

Ø  機(jī)柜開孔：215mm×152mm

    外部接口：　

Ø  串口：1×RS232、1×RS485

Ø  USB ：1主1從

9、其它

Ø  系統(tǒng)實(shí)驗(yàn)時(shí)的備用電源（2路0-30V/2A直流可調(diào)穩(wěn)壓電源）；

Ø  有市電互補(bǔ)切換

Ø  LED恒流驅(qū)動(dòng)

Ø  提供并網(wǎng)、離網(wǎng)逆變器實(shí)套件

Ø   設(shè)置電壓模塊，確保實(shí)驗(yàn)過程的安全；

Ø  可變電阻，電阻值調(diào)整范圍為0～999kΩ

Ø  DC/DC：5個(gè)DC/DC電源模塊

Ø  支援外接PC計(jì)算機(jī)量測太陽能電池I-V特性曲線(VB軟件or LabView)

10、電表規(guī)格：

Ø  電流表：× 2個(gè)，DC20A， 顯示模式︰0.5”LCD液晶顯示

Ø  電壓表：× 2個(gè)，DC50V，顯示模式︰0.5”LCD液晶顯示

Ø  電流表：× 2個(gè)，AC5A， 顯示模式︰0.5”LCD液晶顯示

Ø  電壓表：× 2個(gè)，AC220V，顯示模式︰0.5”LCD液晶顯示

Ø  溫度表：× 1個(gè)，0～99.9℃

Ø  多功能網(wǎng)絡(luò)電參數(shù)表：×1個(gè)，AC220V，顯示模式︰0.5”LCD液晶顯示，包含RS485，RS232通訊功能，

11、負(fù)載：

   直流負(fù)載

Ø  風(fēng)扇：×1個(gè)，額定電壓：12V，工作電流：0.25A，功率：3W

Ø  交通燈：2組(R,G,B)，額定電壓：12V，工作電流：0.25A，功率：3W

Ø  LED燈：1組

   交流負(fù)載

Ø  節(jié)能燈：×1個(gè)，額定電壓：220V，工作電流：0.15 A

Ø  馬達(dá)：×1個(gè)，額定電壓：220V，工作電流：0.2

12、測風(fēng)系統(tǒng)模塊：

Ø  測量風(fēng)速范圍：0～60m/s

Ø  風(fēng)向：0～360°

Ø  精 度： ±0.1m/s±3°

Ø  工作電源：AC 220V±20% 50HZ， DC24V、12V、5V或其他供電

Ø  記錄間隔：1分鐘～240分鐘連續(xù)可設(shè)置

Ø  內(nèi)部存儲：4M bit

Ø  通訊接口： RS-232/485/USB通訊

Ø  環(huán)境溫度：-40℃～50℃

Ø  轉(zhuǎn)速傳感器：0～5000 風(fēng)力發(fā)電機(jī)轉(zhuǎn)速檢測顯示

13、電池：

Ø  太陽能專用閥控式密封膠體蓄電池，額定電壓：12V，額定容量(100Ah),充電方法（恒壓）；

Ø  具有如下特點(diǎn)：自放電率低，使用壽命長，深放電能力強(qiáng)，充電效率高，工作溫度范圍寬。

14、系統(tǒng)外形尺寸；長1200×寬780×高1800（㎜）附滾輪方便推動(dòng)至戶外教學(xué)。

15、智慧教室綜合測控系統(tǒng)

該系統(tǒng)采用一體化設(shè)計(jì)，要求以上功能集中在一塊核心控制器上，禁止采用多種模塊拼裝，確保使用人員的人身安全及設(shè)備安全的性能指標(biāo)：
（一）、虛擬示波器所需實(shí)現(xiàn)的功能：
50MHz   2路波形測量功能；
（二）2路邏輯分析儀功能；
（三）1路任意波形信號發(fā)生器輸出；
200MSa/s高速實(shí)時(shí)采樣，50MHz帶寬，波形測量完全滿足教學(xué)實(shí)驗(yàn)要求，波形平滑不失真。
（四）2路PWM脈沖信號發(fā)生器：可設(shè)置頻率、占空比。
（五）、萬用表功能
1、萬用表的電阻測量功能；
2、萬用表的直流電壓測量功能；
3、萬用表的交流電壓測量功能；
4、萬用表的交流電流測量功能；
（六）、人機(jī)界面功能
*1、人機(jī)界面顯示所測量的波形，并顯示相應(yīng)的量測值；
*2、可通過點(diǎn)擊界面按鈕，將所測量的波形插入實(shí)驗(yàn)報(bào)告模板中；
*3、學(xué)生的實(shí)驗(yàn)報(bào)告結(jié)果可通過點(diǎn)擊界面按鈕，統(tǒng)一上傳到指定的教師電腦文件夾下；
（七）、實(shí)驗(yàn)室安全監(jiān)控功能
1、環(huán)境參數(shù)測量：可同時(shí)測量顯示溫濕度、CO2濃度和PM2.5；
2、電氣參數(shù)測量：可測量控制臺電壓電流，并計(jì)算出功率；
3、過流、過壓、欠壓（閥值可設(shè)置）報(bào)警跳閘保護(hù)；
4、安全防護(hù)：實(shí)驗(yàn)室環(huán)境安全監(jiān)控裝置（PM2.5、煙霧、可燃?xì)怏w、溫濕度及CO2濃度異常（火警）報(bào)警）；
5、節(jié)電功能：長期無人實(shí)驗(yàn)時(shí)，自動(dòng)關(guān)閉總閘開關(guān)，實(shí)現(xiàn)安全和節(jié)電效果；

二、實(shí)訓(xùn)內(nèi)容

1、太陽光電實(shí)習(xí)教學(xué)模塊實(shí)驗(yàn)內(nèi)容： 

實(shí)驗(yàn)一 太陽能電池發(fā)電原理實(shí)驗(yàn)

實(shí)驗(yàn)1-1 太陽能光電板能量轉(zhuǎn)換實(shí)驗(yàn)

實(shí)驗(yàn)1-2 環(huán)境對光電轉(zhuǎn)換影響實(shí)驗(yàn)

實(shí)驗(yàn)二 太陽能電池光電系統(tǒng)直接負(fù)載實(shí)驗(yàn)

實(shí)驗(yàn)三 光電控制型太陽能系統(tǒng)發(fā)電實(shí)驗(yàn)

實(shí)驗(yàn)3-1 光電型控制單元工作原理實(shí)驗(yàn)

實(shí)驗(yàn)3-2 光電型控制單元充放電保護(hù)實(shí)驗(yàn)

實(shí)驗(yàn)四 交通警示燈模塊設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)

實(shí)驗(yàn)五 太陽能系統(tǒng)負(fù)載實(shí)驗(yàn)

實(shí)驗(yàn)六 綜合實(shí)驗(yàn)

實(shí)驗(yàn)七 太陽能電池基本特性測試實(shí)驗(yàn)

實(shí)驗(yàn)八 外部擴(kuò)充DC轉(zhuǎn)AC外接電器實(shí)驗(yàn)

實(shí)驗(yàn)九 單晶太陽能電池I-V特性曲線實(shí)驗(yàn)

實(shí)驗(yàn)十 離網(wǎng)逆變器設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)

實(shí)驗(yàn)十一 離網(wǎng)逆變器工作特性實(shí)驗(yàn)

實(shí)驗(yàn)十二 離網(wǎng)逆變器帶載及保護(hù)實(shí)驗(yàn)

實(shí)驗(yàn)十三 并網(wǎng)逆變器設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)

實(shí)驗(yàn)十四 并網(wǎng)實(shí)驗(yàn)

2、風(fēng)力電實(shí)習(xí)教學(xué)模塊實(shí)驗(yàn)內(nèi)容： 

  實(shí)驗(yàn)一、風(fēng)力發(fā)電基礎(chǔ)理論原理性實(shí)驗(yàn)

  實(shí)驗(yàn)二、風(fēng)力發(fā)電系統(tǒng)設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)

  實(shí)驗(yàn)三、風(fēng)力發(fā)電控制技術(shù)實(shí)驗(yàn)

  實(shí)驗(yàn)四、風(fēng)力發(fā)電相關(guān)測量技術(shù)實(shí)驗(yàn)

  實(shí)驗(yàn)五、風(fēng)力發(fā)電基礎(chǔ)理論與應(yīng)用技術(shù)仿真實(shí)驗(yàn)

  實(shí)驗(yàn)六、發(fā)電機(jī)轉(zhuǎn)速與輸出電壓關(guān)系實(shí)驗(yàn)

  實(shí)驗(yàn)七、發(fā)電機(jī)轉(zhuǎn)速與輸出電流關(guān)系實(shí)驗(yàn)

  實(shí)驗(yàn)八、發(fā)電機(jī)轉(zhuǎn)速與輸出頻率關(guān)系實(shí)驗(yàn)

  實(shí)驗(yàn)九、風(fēng)速即轉(zhuǎn)速與與出功率關(guān)系實(shí)驗(yàn)

3、PLC實(shí)訓(xùn)內(nèi)容

實(shí)驗(yàn)一 STEP 7軟件安裝及注意事項(xiàng)

實(shí)驗(yàn)二 SIMATIC管理器

實(shí)驗(yàn)三 SIMATIC Manager自定義

實(shí)驗(yàn)四  PG/PC接口設(shè)置

實(shí)驗(yàn)五 用PLC控制三相交流異步電動(dòng)機(jī)起/停

實(shí)驗(yàn)六 PLC系統(tǒng)的硬件組態(tài)及程序編制

實(shí)驗(yàn)七 基本邏輯指令的應(yīng)用

實(shí)驗(yàn)八 定時(shí)器、計(jì)數(shù)器的應(yīng)用

實(shí)驗(yàn)九 技能訓(xùn)練，人行橫道控制

實(shí)驗(yàn)十 模擬量的控制

實(shí)驗(yàn)十一 順序控制系統(tǒng)控制方法的設(shè)計(jì)

實(shí)驗(yàn)十二 步與步的動(dòng)作

實(shí)驗(yàn)十三 PLC通信

4、觸摸屏實(shí)訓(xùn)內(nèi)容

實(shí)驗(yàn)一 組態(tài)軟件應(yīng)用及界面設(shè)計(jì)

實(shí)驗(yàn)二 上傳、下載文件

實(shí)驗(yàn)三 曲線圖、柱狀圖、圓形圖、動(dòng)態(tài)圖

實(shí)驗(yàn)四 數(shù)字輸入和文數(shù)字顯示

實(shí)驗(yàn)五 歷史資料顯示

實(shí)驗(yàn)六 系統(tǒng)控制讀寫

實(shí)驗(yàn)七 控制系統(tǒng)中觸摸屏的畫面

實(shí)驗(yàn)八 狀態(tài)圖

實(shí)驗(yàn)九 控制系統(tǒng)中PLC的程序

三、系統(tǒng)基本配置單

序號	名   稱	型  號	數(shù)量	單位
1	風(fēng)光互補(bǔ)實(shí)驗(yàn)臺		1	臺
2	追日支架		1	套
3	太陽能電池組件25W		4	塊
4	風(fēng)力供電裝置		1	套
5	S7-200  32點(diǎn)位PLC		1	臺
6	10寸 觸摸屏		1	臺
7	模擬風(fēng)洞 5.5KW		1	臺
8	蓄電池組100Ah		4	組
9	實(shí)驗(yàn)附件		1	套
10	實(shí)訓(xùn)指導(dǎo)書		1	本

風(fēng)光互補(bǔ)發(fā)電教學(xué)實(shí)驗(yàn)實(shí)訓(xùn)平臺

SBXNY-FG03風(fēng)光互補(bǔ)發(fā)電實(shí)訓(xùn)系統(tǒng)

太陽能教學(xué)實(shí)驗(yàn)箱

光伏發(fā)電教學(xué)實(shí)驗(yàn)箱

風(fēng)光互補(bǔ)發(fā)電實(shí)訓(xùn)系統(tǒng)

風(fēng)光互補(bǔ)發(fā)電實(shí)訓(xùn)裝置