风光互补发电系统实训装置

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作者：管理员发布时间：2025-10-13 14:26:33

一、概述
MY-500F风光互补发电系统实训装置集成风力、光伏互补发电为一体的教学实验、实训系统。可完成风力机、太阳能互补独立运行系统实验，和风能、太阳能并网运行实验系统的大部分控制过程实验及运行过程演示。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。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。
二、系统构成：
1、蓄电池充电和容量显示，充放电控制。
2、具备对蓄电池的智能化管理和充电温度补偿（选择项）。
3、保护功能更加完善；具备过充、过放和过压保护、过载和短路保护、充电接反保护、蓄电池开路保护、过热保护。
4、CIFC系统稳定技术设计，蓄电池工作在均衡充电模式下。风力发电机的转速、输出电压、电流及输出功率采用了柔性控制技术，系统实现了精确的功率分配，并采用了风机辅助启动功能和异常保护功能。
5、电池反接保护：蓄电池“＋”“－”极性接反，断路器关断，纠正后可继续使用。
6、太阳能电池反接保护：太阳能电池“＋”“－”极性接反，纠正后可继续使用。
7、负载过流及短路保护：负载电流超过额定电流或负载短路后，断路器关断，减小负载后可继续使用。
8、电池开路保护：万一蓄电池开路，若在风力发电机/太阳能电池正常充电时，控制器将关断负载，以保证负载不被损伤，若风力发电机/太阳能电池不充电时，控制器由于自身得不到电力，不会有任何动作。
9、过充保护：充电电压高于保护电压（2.4V/单节）时，自动关断对蓄电池充电；此后当电压掉至维护电压（2.3V/单节）时，蓄电池进入浮充状态，当低于恢复电压（2.2V/单节）后浮充关闭，进入均充状态。过充保护恢复点电压和浮充电压均有温度补偿。
10、蓄电池电压低于保护电压时，控制器自动关闭输出以保护蓄电池不受损坏。
11、过压保护：当电压过高时，自动关闭输出，保护电器不受损坏。过充、过放、过压保护均延时动作，防止误动作。风机辅助启动功能和异常保护功能。
输入电源：AC380V±10% 50Hz （三相五线制）和AC380V±10%（单相三线）输入功率：＜2KW
12、充电单元
工作电压：12VDC
风力发电机功率：400W ，峰值功率：600W
充电方式：PWM脉宽调制
充电最大电流 35A
过放保护电压 11V
过放恢复电压 12.6V
输出保护电压 16V
卸载开始电压（出厂值）15.5V
卸载开始电流（出厂值） 15A
保护功能：蓄电池过充电、蓄电池过放电、蓄电反接、负载超载、防雷、风机限流、风机自动刹车和手动刹车。
模拟风洞电压：380VAC 三相五线
模拟风洞功率：2.2KW
风量：28600，风压：320pa
光能
光伏模块功率：单晶25Wp 4组，采用拱形形状，上面有6组模拟太阳灯，实现晨日、晌午、午日、下午、傍晚等日光模拟。
光伏模块输出工作电压：17.5VDC
光伏模块工作电流：4.86A
模拟光源模块：2000W
13、电力蓄能单元（机内）
蓄电池类型：免维护胶体蓄电池
蓄电池组容量:12V/100Ah
蓄电池数量： 2个
14、DC-AC逆变单元(机内）离网模块
直流输入电压：10.8～16VDC
额定蔬出功率：1000W 由客户选择
输出电压：110/220VAC，（带市电切换功能）
频率范围：50Hz
输出波形：纯正弦波
工作效率：90%
功率因数：>0.9
波形失真率≤5%
工作环境：温度-20℃～50℃
相对湿度：﹤90﹪（25℃）
保护功能：极性反接、短路、过热、超载保护
所发电能可实现与家用电器产品无缝连接，保护功能齐全，电器包含（液晶电视、洗衣机、电冰箱、电饭煲等家用电器产品）
15、并网模块
1.6级功率搜索功能
在自动调整的过程中，会看到LOW灯不停的闪烁，功率会由0作为起点，向最大功率点加大输出功率，重启最多为6次，然后进入功率锁定状态，锁定时ST灯长亮。
在进行6级功率搜索程序时，所需的时间为10分钟。
宽电压输入（15-62VDC）DC电压输入：180-450VDC
16、二级功率变压转换
高频双向并网，单向并网功能
高频直接调制，AC半波合成
双向并网方式：直接负载消耗，逆向传输AC电流
单向并网方式：直接负载消耗，禁止逆向传输AC电流
17、多频率输出功能，可适用于50Hz/60Hz频率的AC交流电
频率范围：45Hz~63Hz，直接连接到太阳能电池板（不需要连接电池）
18、采用了精确的动态压差型MPPT功能、APL功能，自动把太阳能板的功率调整到最大输出，只需将太阳能板直接连接到并网逆变器上，无需再连接电池。
压差型MPPT：精确度为0.1V
功率锁定：10W（AC交流输出）
19、交流电0角相高精度自动检测
交流电的0角相经隔离放大后输入到MCU进行高精度检测分析，相移率只有<1%，从而实现了高精度同相调制交流电并合输出功能。
交流相移：<1%
过零保护：0.2VAC
交流切换：50Hz/60Hz
同步高频调制
在并网的过程中，通常是采用同角相并网（即两交流电的相位差完全等于0时，用开关将两交流电并合）而本产品是先将交流电整流为100Hz的半周波交流电，再将本机产生的高频电流在电路中与100Hz的半周波交流电产生并合，实现高频调制。
调制合成：半波全桥调制合成（100Hz/120Hz），合成方式：MOSFET全桥，高频频率：50KHz
20、输出纯正正弦波
采用SPWM直接产生纯正正弦波输出。
输出波形：采用互补PWM推挽，纯正正弦波
生成方式：增强型高速SPWM
21、太阳光度自动感知功能
最新的光度感知运算技术，太阳光在太阳能电池板上的照射角度、光照强度的不同而产生不同的电流输出，采用了先进的中央处理器运算出其不同的光照度，可直接在LCD上显示出来，可以直观的看到太阳光感的强度单位，使用更为方便。
光度取样：功率点取样。高精度AD取样：积分AD取样方式
22、功率自动锁定（APL）
在不同的电流强度的波动下，就要用到了MPPT功能，当MPPT功能调整到了最大功率点时，本产品自动把功率锁定在最大的功率点上，使输出的功率更为稳定。
功率锁定：MPPT的最大取点值，自动适应不同的负载功率因数，适应于任何的功率负载。
恒流，恒功率
23、电网有故障时自动关闭输出
当市电电网停电或电网有故障时，逆变器会自动关闭输出。
24电流限制保护
恒定的输出功率，而不会出现超载，过流现象。
25、最大功率点追踪（MPPT）
电流强度，电压不停的变化下，如果没有功率点追踪的话就会出现很多问题，以前一般是采用一个太阳能控制器，本产品采用了高精度的MPPT运算功率，自动而实时的把太阳能板的输出功率调整在最大的输出点上，从而实现了稳定的输出目的。

太阳能板	单晶：100Wp ，每块17.5VDC、25W，4块并联组成17.5DC，100W，总功率不超过，150W
DC MAX输入电流	10A
AC MAX输出功率	100Watt
DC MAX输入开路电压	21 VDC
DC输入工作电压范围	10.5~62VDC
最大输出功率因数	0.99
DC输入反压保护	FUSE
AC输出电压范围	（230V版本：180~260VAC）
AC应用频率范围	45-53Hz/55Hz~63Hz
输出总谐波失真	THDIAC <5%
交流电相位差	<0.5%
孤岛效应保护	VAC；f AC
输出短路保护	电流限制
LED显示方式	功率指示；电压指示；AC频率指示；过压指示
待机功耗	<1W
夜间功率	<1W
环境温度范围	-25 ℃~60℃
环境湿度	0~99%(Indoor Type Design)
电磁兼容	EN50081.part1 EN50082.part1
电网扰动	EN61000-3-2 安规EN62109
电网检测	DIN VDE 1026

控制单元
Ø400W/12V 高性能风光互补智能控制器（Zigbee无线传输、RS232串口输出）
Ø 转速传感器：0-9999rmp/s 风力发电机转速检测显示
Ø 温度传感器：-10℃～100℃（室外）
4、6、控制柜外形尺寸：740×655×1760（mm）
4、7、太阳能电池板外形尺寸：536×477×25（mm）×4块
4、8、风机及发电机组柜外形尺寸：600×600×740（mm）
4、9、工作环境：温度－5℃-40℃ 湿度：85% 25℃ 海拔：4000m
三、实验实训内容：
1、太阳能发电设备、风能发电设备的认识实验；
2、太阳能控制部分实验（包括：太阳能电池原理、太阳能光伏能量转换、环境对光伏转换影响、太阳能光伏系统直接负载、光伏控制型太阳能系统发电、光伏型控制器工作原理、光伏型控制器充放电保护、太阳能系统路灯控制、蓄电池充放电特性及过压欠压保护、具备对蓄电池的智能化管理和充电温度补偿和充电温度补偿等）；
3、风力发电部分实验（包括：限速机械保护系统原理、限速电控保护系统原理、风与光互补最大功率点跟踪控制、风机过功率保护、不同转速下风力发电曲线、风向检测、独立风机系统、蓄电池充放电及过压欠压保护等）；
4、并网部分实验（包括：MPPT（最大功率跟踪点）跟踪、孤岛保护、通讯控制并/脱网、电网扰动、发电功率测量、并网原理等）；
5、逆变器部分实验（包括：逆变原理、逆变过载保护、逆变器与市电互补、逆变器欠过压保护等），系统整体实验（包括：风力发电与太阳发电相关测量技术、风力发电与太阳能发电相关控制技术、风力发电与太阳能发相关变流技术、太阳能发电基础理论原理性、太阳能发电系统设计、风力发电基础理论与应用技术仿真、分布式风力发电与太阳能发电互补供电系统控制技术仿真、并网逆变器系统稳定性仿真、太阳能发电系统用逆变器调和设计仿真等）；
6、PLC编程实验，变频器控制异步电机实验等实验内容。
四、系统基本配置单：

序号	名称	技术参数	数量
风力发电单元
1	水平轴永磁同步风力发电机	额定功率：400W 输出（整流）电压：＞ +12V 叶片旋转直径：1.2m 叶片数量：3个叶片材质：玻璃纤维启动风速：1.5m/s 切入风速：3.0m/s 安全风速：40 m/s 偏航方式：被动式偏航	1
2	风速仪	输出电压：0-5V 风碗数：3个	1
3	轴流通风机	风量：21798m3/h 电压：380V（由变频器控制）全压：279Pa 频率：50Hz 功率：2.2Kw 转速：1440r/min 轴流风机支架轴流风机框罩	1
4	风速调节机构（变频调速器）	电压：380V 功率：2.2KW 工作频率：50Hz 输出频率：0-100Hz	1
光伏发电单元
1	电池组件	功率：25W 误差：±5% 输出电压：17.2V 输出电流：1.47A 开路电压：21.4V 短路电流：1.55A 工作环境温度：45℃±2℃ 尺寸：430×430×28mm	4
2	追日传感器	输出电压：0-5V 跟踪精度：1度结构：4电桥	1
3	投射灯	拱形圆弧结构电压：220V 频率：50Hz 电流：1.36A 最大功率：2100W（7个）	7
4	追日机构	结构：涡轮蜗杆结构（减速箱）驱动：直流电机轴数：双轴二维	1
风力供电单元
1	电源控制单元	含漏电保护断路器，状态指示灯、电源插座	1
2	风电控制电源单元	含风机输入开关，交流、直流，状态指示灯	1
3	交流输入单元	电流表： AC 0-20A 电压表： AC 0-50V	1
4	风力供电控制单元	轴流风机控制：给风、停止自动控制：启动、急停	1
5	变频器	RB-600-2.2KW	1
	光伏供电单元
1	电源控制单元	含漏电保护断路器，状态指示灯、电源插座	1
2	光伏控制电源单元	含光伏输入开关，交流、直流，状态指示灯	1
3	直流输入单元	电流表：DC 0-5A 电压表：DC 0-50V	1
4	光伏供电控制单元	电池板跟踪方向：东、南、西、北投光灯控制：灯1～灯7 投光灯运动方向：东西、西东、停止自动控制：启动、急停	1
5	PLC	S7-200 CPU226	1
6	可调电阻	范围：0-1000Ω，无级可调（有刻度）	1
逆变与负载单元
1	逆变输出显示单元	电流表：AC 0-5A 电压表：AC 0-500V	1
2	逆变控制电源单元	含漏电保护断路器，交流、直流，状态指示灯	1
3	离网逆变模块	输入电压：DC12V 输入电压范围：DC9.5V-15.5V 输出电压：AC220V±5% 额定输出电流：1.4A 输出频率：50Hz±0.5Hz 额定功率：300VA 输出波形：正弦波波形失真：＜5% 转换效率：＞85%	1
4	并网逆变模块	输入电压：DC12V 输入电压范围：DC10.8V-28V （MPPT）输出电压：AC176V-265±5% 额定输出电流：1.2A 输出频率：45-55Hz±0.5Hz，自动调节额定功率：300VA 输出波形：正弦波波形失真：＜5%	1
5	开关电源	型号：SY-120-12 输入电压：AC 220V 输出电压：DC 12V 输出电流：5A	1
6	交流感性负载	功率：40W 电压：AC220V 转速：1350rpm	1
7	交流阻性负载	白炽灯、0-100W	1
	直流感性负载	直流减速电机	1
8	直流阻性负载	可变电阻器，功率0-100W	1
7	阀控密封式铅酸蓄电池	容量 12V 100Ah 重量 32kg 尺寸 410mm×172mm×210mm	1
监控系统
1	工控一体机	4个串口，含键盘鼠标（客户自备）	1
2	监控软件	风光互补系统专用软件	1
实验柜
1	标准控制柜	竖式网孔板基本结构：下方为工具箱+4个轮子，上方为竖式网孔板尺寸：700(长)×700（宽×1600(高) 外框架构成：A3冷轧板钣金喷塑；监控面板配有推拉式抽屉；控制柜底部装有滑轮。	4
2	微软操作系统软件		1
3	通讯电缆		1
4	操作手册	风光互补发电系统操作手册	1

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