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產品概述
該裝置是小型風光互補發電實訓系統平臺,采用單元化獨立網孔面板結構,模塊化功能設計,既可以組成獨立的光伏發電系統或風力發電系統,也可以組成風光互補發電系統,是學習光伏發電和風力發電的綜合性實訓平臺。風力發電由模擬風場與帶有尾舵偏航裝置的風力發電機組成,尾舵偏航控制與風場運動均由西門子PLC自動化控制實現。光伏發電由模擬光源與跟蹤系統組成,模擬光源采用擺臂式,手動或自動化模擬太陽從升起到日落過程,電池板采用4塊獨立單晶電池組件組成,跟蹤裝置采用雙軸二維跟蹤系統,既可手動跟蹤,也可PLC自動傳感器跟蹤,使光伏組件正對光源輸出最大功率;環境采集模塊可以實時采集電池組件表面的光照強度、溫度及濕度,方便測試環境變化對光伏發電性能的影響;儀表單元實時采集系統發用電信息,并傳遞給組態觸摸屏,進行綜合監測;匯流單元將電池組件串并后匯成一路輸出,并具有防反、過流與防雷功能;光伏控制器、風機控制器與離網逆變器均采用原理與結構外露的形式,核心驅動板均采用STM32F103系列的高性能ARM處理器進行控制,能在線進行Keil軟件仿真與下載驗證?刂破鞑捎孟冗M的PWM充電技術,逆變器采用高頻隔離的全橋正弦逆變拓撲結構,所有驅動信號波形均可在線進行測試,方便學生更加深入了解控制器和逆變器的結構與原理,同時配套基于Simulink仿真軟件,可以通過仿真學習電路的拓撲結構、功率器件的驅動原理、電路的參數計算與軟件算法的實現。上位機采用17寸的工業控制計算機,通過上位機軟件對系統發用電數據進行報表存儲、查詢和打印。
主要參數:
1)系統輔助電源:明緯DC24V/3A×2;明緯DC5V/2A。
2)太陽能電池組件:單晶組件,最大輸出功率20W,工作電壓17.6V,工作電流1.14A,數量4塊,尺寸(450×430×25mm)。
3)模擬光源:飛利浦500W鹵鎢燈×2,由紫光蝸桿減速機擺動,模擬太陽升起至日落運動,運動角度110±5°。
4)模擬光源拖動電機:紫光交流電機,電源AC220V±10%、50HZ;額定輸出功率90W、額定轉速1350rpm。
5)模擬光源拖動減速機:紫光減速機,減速比3000:1。
6)光伏跟蹤傳感器:采用四象限高精度光敏傳感器結構,透時外殼,原理外露,雙層PCB板設計,方便學習與測試,6路模擬量信號輸出,輸出電壓0-5V。
7)太陽能跟蹤系統:采用雙軸二維跟蹤方式,水平270±5°,俯仰75±5°,精度±0.5°;DC24V直流同步電機驅動,額定轉速10rpm。
8)太陽能跟蹤控制單元:手動/自動模擬光源運動與光伏跟蹤控制采用西門子S7-200主控模塊;跟蹤傳感器模擬量輸入采用2塊西門子S7-200模擬量擴展模塊。
9)光照及溫濕度傳感器模塊:光照度0-20K(LUX)、精度1%,溫度-40-80℃、精度±0.5℃,濕度0-99.9%RH、精度±3%RH,采用PIC單片機進行采集,原理開放,提供燒寫接口,隔離RS485信號輸出。
10)水平軸永磁同步風力發電機:最大輸出功率310W、輸出電壓12V、葉片直徑1.3m、葉片數量3片、啟動風速2m/s、額定風速13m/s、安全風速40m/s。
11)尾舵偏航系統:風力發電機采用尾舵迎風與側風偏航控制,控制方式采用鏈條傳動結構,偏航角度為45°和90°;偏航采用DC24V直流同步電機驅動,額定轉速10rpm。
12)模擬風源:采用變頻軸流通風機,額定電壓220V、額定頻率50HZ、額定功率0.37KW、額定轉速1400rpm;電機采用三菱FR-D720S-0.4K-CHT變頻器驅動。
13)模擬風場:模擬風源通過支架固定在孤行導軌上,在電機的拖動下繞風力發電機做圓弧運動,運動角度60±5°。
14)模擬風場拖動電機:電源AC220V±10%、額定頻率50HZ、額定輸出功率100W、額定轉速1400rpm、減速比140:1。
15)模擬風場控制單元:手動/自動風場運動與尾舵偏航控制采用西門子S7-200主控模塊。
16)風速傳感器:測量模擬風源風速,脈沖輸出,電源DC5V,輸出1.5脈沖m/s。
17)光伏匯流單元:模擬光伏匯流箱,2路光伏輸入1路光伏匯流輸出;具有防反、防雷、過載保護等。
18)儀表顯示單元:2個直流電壓表DC0-50V;2個直流電流表DC0-5A;1個交流電壓表AC0-300V;1個交流電流表AC0-2A;交流AC220V供電,隔離RS485信號輸出。
19)蓄電池組:天能鉛酸電池12V/12AH ×2(塊)。
20)太陽能控制器:額定電壓DC12V、額定電流DC5A、PWM(脈沖寬度調制)方式充電;微控制器采用ARM內核32位高性能大容量STM32F103系列芯片;控制算法基于C語言嵌入式實時操作系統(RTOS)開發,電路模塊化開放設計,采用雙層PCB板,外置測試點,方便進行充電波形與電路電氣測試;具有充放電指示、電池狀態指示、溫度補償等功能;具有蓄電池反接、夜間防反沖、防雷、光伏限流、過充、過放、負載過載、短路等保護功能。
21)風機控制器:額定電壓DC12V(整流)、最大電流25A、PWM(脈沖寬度調制)方式充電;微控制器采用ARM內核32位高性能大容量STM32F103系列芯片;控制算法基于C語言嵌入式實時操作系統(RTOS)開發,電路模塊化開放設計,采用雙層PCB板,外置測試點,方便進行充電波形與相關電路電氣測試;具有風速檢測、偏航控制信號或剎車信號輸出功能;具有充放電指示、電池狀態指示、溫度補償等功能;具有蓄電池反接、防雷、風機限流、過充、過放、負載過載、短路等保護功能。
22)離網逆變器:輸入電壓DC12V;輸出AC220V±10%、50HZ、300VA、純正弦波;輸入輸出采用高頻變壓器隔離;微控制器采用ARM內核32位高性能大容量STM32F103系列芯片;控制算法基于C語言嵌入式實時操作系統(RTOS)開發,電路模塊化開放設計,采用雙層PCB板,外置測試點,方便進行升壓驅動波形、SPWM逆變驅動波形、逆變輸出電壓電流波形與相關電路電氣測試;具有過欠壓關斷、過載等保護功能。
23)直流阻性負載:3W高亮度LED燈。
24)直流感性負載:2.8W直流風扇。
25)交流阻性負載:15W交流警示燈。
26)交流感性負載:22W交流風扇。
27)功率電阻模塊:0-2000歐連續可調,功率120W,帶刻度盤,數量2個。
28)組態觸摸屏:采用昆侖通態7〞嵌入式一體化觸摸屏;實時監測系統發電、用電與環境參數等信息;具有歷史曲線顯示。采用RS485/RS232/以太網進行通訊。
29)仿真軟件:基于Keil在線仿真、基于Simulink軟件仿真;
30)工控機:采用工業17〞電阻式觸摸屏工控一體機;1.6G主頻、1G內存、300G硬盤、內置無線WiFi、WindowsXP/Windows7操作系統;具有4路USB輸出、2路RS232接口、1路RS232/RS485接口。
31)工控機監控軟件:基于C#語言/組態軟件開發,采用嵌入式SQLite數據庫實時存儲數據;實時監測并存儲系統發電、用電與環境參數等信息,實時對模擬光源、光伏跟蹤、模擬風場與側風偏航進行遙控;具有曲線顯示、歷史報表查詢、EXCEL文檔輸出、打印等功能,采用標準TCP/IP以太網通訊。
32)安全保護:帶電源指示,急?刂萍奥╇姳Wo,安全符號國家標準;
33)外形尺寸:1580×1100×1550mm(光伏跟發電與模擬跟蹤裝置)/ 2700×1800×1600mm(風力發電與模擬風場裝置)/940×620×1940mm(網孔單元裝置×4組);
可完成實驗項目
1)風力發電機結構與原理
2)風力發電機輸出特性
3)風力發電機偏航工作原理與控制
4)風速檢測與控制
5)太陽能電池發電原理與特性曲線
6)太陽能電池組件串并聯輸出特性
7)西門子PLC200編程與控制
8)光伏自動跟蹤原理與編程控制
9)離網光伏發電系統的組成
10)蓄電池的充放電特性
11)風機控制器的原理與功能
12)太陽能控制器的原理與功能
13)離網逆變器的原理與功能
14)Keil軟件編程與仿真
15)Simulink軟件仿真
16)儀表監測與通訊
17)組態軟件監控與編程
18)上位機軟件開發與通訊