"追求技術(shù)進(jìn)步、服務(wù)科教興國、支持教育事業(yè)"
SB-FG02風(fēng)光互補發(fā)電測量與控制實(shí)訓系統
能源是國民經(jīng)濟發(fā)展和人民生活必須的重要物質(zhì)基礎。在過(guò)去的200多年里，建立在煤炭、石油、天然氣等化石燃料基礎上的能源體系極大的推動(dòng)了人類(lèi)社會(huì )的發(fā)展。但是人類(lèi)在使用化石燃料的同時(shí)，也帶來(lái)了嚴重的環(huán)境污染和生態(tài)系統破壞。近年來(lái)，世界各國逐漸認識到能源對人類(lèi)的重要性，更認識到常規能源利用過(guò)程中對環(huán)境和生態(tài)系統的破壞。各國紛紛開(kāi)始根據國情，治理和緩解已經(jīng)惡化的環(huán)境，并把可再生、無(wú)污染的新能源的開(kāi)發(fā)利用作為可持續發(fā)展的重要內容。風(fēng)光互補發(fā)電系統是利用風(fēng)能和太陽(yáng)能資源的互補性，具有較高性?xún)r(jià)比的一種新型能源發(fā)電系統，具有很好的應用前景。
風(fēng)光互補發(fā)電測量系統主要由風(fēng)力發(fā)電機組、太陽(yáng)能光伏電池組、控制器、蓄電池、逆變器、交流直流負載、開(kāi)關(guān)控制模塊、環(huán)境監測模塊、儀表顯示等部分組成，通過(guò)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、交流電機變頻調速系統。系統于風(fēng)能發(fā)電、光伏發(fā)電為一體的教學(xué)實(shí)訓系統；各系統通過(guò)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)驗及教學(xué)演示。幫助學(xué)生理解太陽(yáng)能并網(wǎng)、離網(wǎng)及風(fēng)力發(fā)電系統的原理，從而起到學(xué)習工程實(shí)際應用技能的作用。
應用范圍：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(yáng)能離網(wǎng)、并網(wǎng)發(fā)電為主課題的研究和培訓。
一、主要技術(shù)規格參數：
1、系統規格
Ø 輸入電源：三相，單相AC220V±10% 50Hz
Ø 系統最大電壓：DC12V，AC220V/50Hz
Ø 系統最大電流：50A
Ø 系統最大功率：600W
2、太陽(yáng)能電池板
太陽(yáng)能電池板采用陣列組裝形式，主要采用4塊單晶小型太陽(yáng)能電池板組建，可實(shí)現太陽(yáng)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(yáng)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(kāi)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
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
Ø 風(fēng)葉旋轉方向：順時(shí)針
Ø 風(fēng)葉數量：3（片）
Ø 風(fēng)葉材料：玻璃增強聚丙烯材料
Ø 電機材料：鋁合金
Ø 護欄網(wǎng)：鋁型材內夾鋼絲網(wǎng)，高度約1.5米
4、模擬風(fēng)洞模塊
Ø 風(fēng)量：32073 mз/h
Ø 風(fēng)壓：388Pa
Ø 轉速：1440 r/min
Ø 功率：5.5kW
Ø 可調風(fēng)速：0～13級連續可調
Ø 變頻器：采用5.5KW矢量變頻器
5、風(fēng)光控制器系統：
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)機功率Pmax ：700W
Ø 充電方式：PWM脈寬調制
Ø 充電最大電流 35A
Ø 過(guò)放保護電壓 11V
Ø 過(guò)放恢復電壓 12.6V
Ø 輸出保護電壓 16V
Ø 卸載開(kāi)始電壓（出廠(chǎng)值）15.5V
Ø 卸載開(kāi)始電流（出廠(chǎng)值） 15A
Ø 控制器設有蓄電池過(guò)充、過(guò)放電保護、蓄電池開(kāi)路保護、負載過(guò)電壓保護、夜間防反充電保護、輸出短路保護、電池接反保護、欠壓和過(guò)壓防震蕩保護、均衡充電、溫度補償、光控開(kāi)關(guān)功能；
Ø 負載為100W以下的12V直流負載，控制單元一通道為常開(kāi)輸出，另一通道為多類(lèi)定時(shí)輸出（光控開(kāi)、光控關(guān)，定時(shí)開(kāi)、定時(shí)關(guān)，）。
Ø 使用32們高速單片機，實(shí)現智能控制，自動(dòng)識別12/24V系統。 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(guò)放恢復的提升充電，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 多種保護功能，包括蓄電池反接、蓄電池過(guò)、欠壓保護、太陽(yáng)能電池組件短路保護，具有自動(dòng)恢的輸出過(guò)流保護功能，輸出短路保護功能。
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標準電壓范圍：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兩級能量變換的結構。DC－DC變換環(huán)節調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。
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：>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 保護功能：極性反接、短路、過(guò)熱、過(guò)載保護
具有輸出短路、過(guò)溫、過(guò)載、欠壓保護及保護具有自動(dòng)恢復功能，采用風(fēng)機冷卻方式，輸入輸出完全隔離設計，能快速并行啟動(dòng)電容、電感負載，三色指示燈顯示，輸入電壓,輸出電壓，負載水準和故障情形，負載控制風(fēng)扇冷卻，過(guò)壓/欠壓/短路/過(guò)載/超溫保護
7、PLC控制系統
采用海為公司32點(diǎn)位PLC，性能穩定運行速率快，擴展靈活，PLC采用24V電源供電，該PLC是小型PLC，電源、CPU和其他模塊都是獨立的，可以通過(guò)U形總線(xiàn)把電源（PS）、CPU和其他模塊緊密固定在標準軌道上。每個(gè)模塊都有一個(gè)總線(xiàn)連接器，后者插在各模塊的背后。電源模塊總是安裝在機架的最左邊，CPU模塊緊靠電源模塊。CPU的右邊是可以選擇的IM接口模塊，如果只用主架導軌而沒(méi)有使用擴展支架可以不選擇IM接口模塊。
8、監控系統（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 內存：64M
Ø 存儲設備：128M FLASH
Ø 組態(tài)軟件：MCGS嵌入式組態(tài)軟件（運行版）
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)品規格
Ø 結構：工業(yè)塑料結構
Ø 顏色：工業(yè)灰
Ø 面板尺寸：226.5mm×163mm
Ø 機柜開(kāi)孔：215mm×152mm
外部接口：
Ø 串口：1×RS232、1×RS485
Ø USB ：1主1從
9、其它
Ø 系統實(shí)驗時(shí)的備用電源（2路0-30V/2A直流可調穩壓電源）；
Ø 有市電互補切換
Ø LED恒流驅動(dòng)
Ø 提供并網(wǎng)、離網(wǎng)逆變器實(shí)套件
Ø 設置電壓模塊，確保實(shí)驗過(guò)程的安全；
Ø 可變電阻，電阻值調整范圍為0～999kΩ
Ø DC/DC：5個(gè)DC/DC電源模塊
Ø 支援外接PC計算機量測太陽(yáng)能電池I-V特性曲線(xiàn)(VB軟件or LabView)
10、電表規格：
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、負載：
直流負載
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
交流負載
Ø 節能燈：×1個(gè)，額定電壓：220V，工作電流：0.15 A
Ø 馬達：×1個(gè)，額定電壓：220V，工作電流：0.2
12、測風(fēng)系統模塊：
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分鐘連續可設置
Ø 內部存儲：4M bit
Ø 通訊接口： RS-232/485/USB通訊
Ø 環(huán)境溫度：-40℃～50℃
Ø 轉速傳感器：0～5000 風(fēng)力發(fā)電機轉速檢測顯示
13、電池：
Ø 太陽(yáng)能專(zhuān)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(cháng)，深放電能力強，充電效率高，工作溫度范圍寬。
14、系統外形尺寸；長(cháng)1200×寬780×高1800（㎜）附滾輪方便推動(dòng)至戶(hù)外教學(xué)。
15、智慧教室綜合測控系統
該系統采用一體化設計，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備安全的性能指標：
（一）、虛擬示波器所需實(shí)現的功能：
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(mǎn)足教學(xué)實(shí)驗要求，波形平滑不失真。
（四）2路PWM脈沖信號發(fā)生器：可設置頻率、占空比。
（五）、萬(wàn)用表功能
1、萬(wàn)用表的電阻測量功能；
2、萬(wàn)用表的直流電壓測量功能；
3、萬(wàn)用表的交流電壓測量功能；
4、萬(wàn)用表的交流電流測量功能；
（六）、人機界面功能
*1、人機界面顯示所測量的波形，并顯示相應的量測值；
*2、可通過(guò)點(diǎn)擊界面按鈕，將所測量的波形插入實(shí)驗報告模板中；
*3、學(xué)生的實(shí)驗報告結果可通過(guò)點(diǎn)擊界面按鈕，統一上傳到指定的教師電腦文件夾下；
（七）、實(shí)驗室安全監控功能
1、環(huán)境參數測量：可同時(shí)測量顯示溫濕度、CO2濃度和PM2.5；
2、電氣參數測量：可測量控制臺電壓電流，并計算出功率；
3、過(guò)流、過(guò)壓、欠壓（閥值可設置）報警跳閘保護；
4、安全防護：實(shí)驗室環(huán)境安全監控裝置（PM2.5、煙霧、可燃氣體、溫濕度及CO2濃度異常（火警）報警）；
5、節電功能：長(cháng)期無(wú)人實(shí)驗時(shí)，自動(dòng)關(guān)閉總閘開(kāi)關(guān)，實(shí)現安全和節電效果；
二、實(shí)訓內容
1、太陽(yáng)光電實(shí)習教學(xué)模塊實(shí)驗內容：
實(shí)驗一 太陽(yáng)能電池發(fā)電原理實(shí)驗
實(shí)驗1-1 太陽(yáng)能光電板能量轉換實(shí)驗
實(shí)驗1-2 環(huán)境對光電轉換影響實(shí)驗
實(shí)驗二 太陽(yáng)能電池光電系統直接負載實(shí)驗
實(shí)驗三 光電控制型太陽(yáng)能系統發(fā)電實(shí)驗
實(shí)驗3-1 光電型控制單元工作原理實(shí)驗
實(shí)驗3-2 光電型控制單元充放電保護實(shí)驗
實(shí)驗四 交通警示燈模塊設計實(shí)驗
實(shí)驗五 太陽(yáng)能系統負載實(shí)驗
實(shí)驗六 綜合實(shí)驗
實(shí)驗七 太陽(yáng)能電池基本特性測試實(shí)驗
實(shí)驗八 外部擴充DC轉AC外接電器實(shí)驗
實(shí)驗九 單晶太陽(yáng)能電池I-V特性曲線(xiàn)實(shí)驗
實(shí)驗十 離網(wǎng)逆變器設計實(shí)驗
實(shí)驗十一 離網(wǎng)逆變器工作特性實(shí)驗
實(shí)驗十二 離網(wǎng)逆變器帶載及保護實(shí)驗
實(shí)驗十三 并網(wǎng)逆變器設計實(shí)驗
實(shí)驗十四 并網(wǎng)實(shí)驗
2、風(fēng)力電實(shí)習教學(xué)模塊實(shí)驗內容：
實(shí)驗一、風(fēng)力發(fā)電基礎理論原理性實(shí)驗
實(shí)驗二、風(fēng)力發(fā)電系統設計實(shí)驗
實(shí)驗三、風(fēng)力發(fā)電控制技術(shù)實(shí)驗
實(shí)驗四、風(fēng)力發(fā)電相關(guān)測量技術(shù)實(shí)驗
實(shí)驗五、風(fēng)力發(fā)電基礎理論與應用技術(shù)仿真實(shí)驗
實(shí)驗六、發(fā)電機轉速與輸出電壓關(guān)系實(shí)驗
實(shí)驗七、發(fā)電機轉速與輸出電流關(guān)系實(shí)驗
實(shí)驗八、發(fā)電機轉速與輸出頻率關(guān)系實(shí)驗
實(shí)驗九、風(fēng)速即轉速與與出功率關(guān)系實(shí)驗
3、PLC實(shí)訓內容
實(shí)驗一 STEP 7軟件安裝及注意事項
實(shí)驗二 SIMATIC管理器
實(shí)驗三 SIMATIC Manager自定義
實(shí)驗四 PG/PC接口設置
實(shí)驗五 用PLC控制三相交流異步電動(dòng)機起/停
實(shí)驗六 PLC系統的硬件組態(tài)及程序編制
實(shí)驗七 基本邏輯指令的應用
實(shí)驗八 定時(shí)器、計數器的應用
實(shí)驗九 技能訓練，人行橫道控制
實(shí)驗十 模擬量的控制
實(shí)驗十一 順序控制系統控制方法的設計
實(shí)驗十二 步與步的動(dòng)作
實(shí)驗十三 PLC通信
4、觸摸屏實(shí)訓內容
實(shí)驗一 組態(tài)軟件應用及界面設計
實(shí)驗二 上傳、下載文件
實(shí)驗三 曲線(xiàn)圖、柱狀圖、圓形圖、動(dòng)態(tài)圖
實(shí)驗四 數字輸入和文數字顯示
實(shí)驗五 歷史資料顯示
實(shí)驗六 系統控制讀寫(xiě)
實(shí)驗七 控制系統中觸摸屏的畫(huà)面
實(shí)驗八 狀態(tài)圖
實(shí)驗九 控制系統中PLC的程序
三、系統基本配置單
|
序號 |
名 稱(chēng) |
型 號 |
數量 |
單位 |
|
1 |
風(fēng)光互補實(shí)驗臺 |
|
1 |
臺 |
|
2 |
追日支架 |
|
1 |
套 |
|
3 |
太陽(yáng)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)驗附件 |
|
1 |
套 |
|
10 |
實(shí)訓指導書(shū) |
|
1 |
本 |
