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風(fēng)光互補(bǔ)發(fā)電實(shí)訓(xùn)系統(tǒng)SWP01型操作流程和參數(shù)
點(diǎn)擊次數(shù):2135 更新時(shí)間:2017-06-26

風(fēng)光互補(bǔ)發(fā)電實(shí)訓(xùn)系統(tǒng)THT-SWP01型

一、風(fēng)光互補(bǔ)發(fā)電實(shí)訓(xùn)系統(tǒng)THT-SWP01型概述

   主要由光伏供電裝置、風(fēng)力供電系統(tǒng)、逆變 與 負(fù)載系統(tǒng)、監(jiān)控系統(tǒng)組成。采用模塊式結(jié)構(gòu),各裝置和系統(tǒng)具有獨(dú)立的功能,可以組合成光伏發(fā)電實(shí)訓(xùn)系統(tǒng)、風(fēng)力發(fā)電實(shí)訓(xùn)系統(tǒng)。

二、風(fēng)光互補(bǔ)發(fā)電實(shí)訓(xùn)系統(tǒng)THT-SWP01型設(shè)備組成

  主要由光伏供電裝置、光伏供電系統(tǒng)、風(fēng)力供電裝置、風(fēng)力供電系統(tǒng)、逆變負(fù)載系統(tǒng)、監(jiān)控系統(tǒng)組成,如圖1所示。SYT-SWP01型風(fēng)光互補(bǔ)發(fā)電實(shí)訓(xùn)系統(tǒng)采用模塊式結(jié)構(gòu),各裝置和系統(tǒng)具有獨(dú)立的功能,可以組合成光伏發(fā)電實(shí)訓(xùn)系統(tǒng)、風(fēng)力發(fā)電實(shí)訓(xùn)系統(tǒng)。

(1)設(shè)備尺寸:光伏供電裝置1610×1010×1550mm

風(fēng)力供電裝置1578×1950×1540mm

實(shí)訓(xùn)柜   3200×650×2000mm

(2)場(chǎng)地面積:20平方米

三、風(fēng)光互補(bǔ)發(fā)電實(shí)訓(xùn)系統(tǒng)THT-SWP01型各單元介紹

1、光伏供電裝置

(1)、光伏供電裝置的組成

    光伏供電裝置主要由光伏電池組件、投射燈、光線傳感器、光線傳感器控制盒、水平方向和俯仰方向運(yùn)動(dòng)機(jī)構(gòu)、擺桿、擺桿減速箱、擺桿支架、單相交流電動(dòng)機(jī)、電容器、直流電動(dòng)機(jī)、接近開(kāi)關(guān)、微動(dòng)開(kāi)關(guān)、底座支架等設(shè)備與器件組成。 

    4塊光伏電池組件并聯(lián)組成光伏電池方陣,光線傳感器安裝在光伏電池方陣中央。2盞300W的投射燈安裝在擺桿支架上,擺桿底端與減速箱輸出端連接,減速箱輸入端連接單相交流電動(dòng)機(jī)。電動(dòng)機(jī)旋轉(zhuǎn)時(shí),通過(guò)減速箱驅(qū)動(dòng)擺桿作圓周擺動(dòng)。擺桿底端與底座支架連接部分安裝了接近開(kāi)關(guān)和微動(dòng)開(kāi)關(guān),用于擺桿位置的限位和保護(hù)。水平和俯仰方向運(yùn)動(dòng)機(jī)構(gòu)由水平運(yùn)動(dòng)減速箱、俯仰運(yùn)動(dòng)減速箱、直流電動(dòng)機(jī)、接近開(kāi)關(guān)和微動(dòng)開(kāi)關(guān)組成。直流電動(dòng)機(jī)旋轉(zhuǎn)時(shí),水平運(yùn)動(dòng)減速箱驅(qū)動(dòng)光伏電池方陣作向東方向或向西方向的水平移動(dòng)、俯仰運(yùn)動(dòng)減速箱驅(qū)動(dòng)光伏電池方陣作向北方向或向南方向的俯仰移動(dòng),接近開(kāi)關(guān)和微動(dòng)開(kāi)關(guān)用于光伏電池方陣位置的限位和保護(hù)。

(2)光伏電池組件

光伏電池組件的主要參數(shù)為:

額定功率  20W

額定電壓  17.2V

額定電流  1.17A

開(kāi)路電壓  21.4V

短路電流  1.27A

尺寸  430mm×430mm×28mm

2、光伏供電系統(tǒng)

(1)、光伏供電系統(tǒng)的組成

    光伏供電系統(tǒng)主要由光伏電源控制單元、光伏輸出顯示單元、觸摸屏、光伏供電控制單元、DSP控制單元、接口單元、西門(mén)子S7-200PLC、繼電器組、接線排、蓄電池組、可調(diào)電阻、斷路器、12V開(kāi)關(guān)電源、網(wǎng)孔架等組成。如圖3所示。

(2)、控制方式

    光伏供電控制單元的追日功能有手動(dòng)控制盒自動(dòng)控制兩個(gè)狀態(tài),可以進(jìn)行手動(dòng)或自動(dòng)運(yùn)行光伏電池組件雙軸跟蹤、燈狀態(tài)、燈運(yùn)動(dòng)操作。

(3)、DSP控制單元和接口單元

    蓄電池的充電過(guò)程及充電保護(hù)由DSP控制單元、接口單元及程序完成,蓄電池的放電保護(hù)由DSP控制單元、接口單元及繼電器完成,當(dāng)蓄電池放電電壓低于規(guī)定值,DSP控制單元輸出信號(hào)驅(qū)動(dòng)繼電器工作,繼電器常閉觸點(diǎn)斷開(kāi),切斷蓄電池的放電回路。

(4)、蓄電池組

蓄電池組選用4節(jié)閥控密封式鉛酸蓄電池,主要參數(shù):

容量   12V 18Ah/20HR

重量   1.9kg

尺寸   345mm×195mm×20mm

3、風(fēng)力供電裝置

   風(fēng)力供電裝置主要由葉片、輪轂、發(fā)電機(jī)、機(jī)艙、尾舵、側(cè)風(fēng)偏航控制機(jī)構(gòu)、直流電動(dòng)機(jī)、塔架和基礎(chǔ)、測(cè)速儀、測(cè)速儀支架、軸流風(fēng)機(jī)、軸流風(fēng)機(jī)支架、軸流風(fēng)機(jī)框罩、單相交流電動(dòng)機(jī)、電容器、風(fēng)場(chǎng)運(yùn)動(dòng)機(jī)構(gòu)箱、護(hù)欄、連桿、滾輪、萬(wàn)向輪、微動(dòng)開(kāi)關(guān)和接近開(kāi)關(guān)等設(shè)備與器件組成。

    葉片、輪轂、發(fā)電機(jī)、機(jī)艙、尾舵和側(cè)風(fēng)偏航控制機(jī)構(gòu)組裝成水平軸永磁同步風(fēng)力發(fā)電機(jī),安裝在塔架上。風(fēng)場(chǎng)由軸流風(fēng)機(jī)、軸流風(fēng)機(jī)支架、軸流風(fēng)機(jī)框罩、測(cè)速儀、測(cè)速儀支架、風(fēng)場(chǎng)運(yùn)動(dòng)機(jī)構(gòu)箱體、傳動(dòng)齒輪鏈機(jī)構(gòu)、單相交流電動(dòng)機(jī)、滾輪和萬(wàn)向輪等組成。軸流風(fēng)機(jī)和軸流風(fēng)機(jī)框罩安裝在風(fēng)場(chǎng)運(yùn)動(dòng)機(jī)構(gòu)箱體上部,傳動(dòng)齒輪鏈機(jī)構(gòu)、單相交流電動(dòng)機(jī)、滾輪和萬(wàn)向輪組成風(fēng)場(chǎng)運(yùn)動(dòng)機(jī)構(gòu)。當(dāng)風(fēng)場(chǎng)運(yùn)動(dòng)機(jī)構(gòu)中的單相交流電動(dòng)機(jī)旋轉(zhuǎn)時(shí),傳動(dòng)齒輪鏈機(jī)構(gòu)帶動(dòng)滾輪轉(zhuǎn)動(dòng),風(fēng)場(chǎng)運(yùn)動(dòng)機(jī)構(gòu)箱體圍繞風(fēng)力發(fā)電機(jī)的塔架作圓周旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng),當(dāng)軸流風(fēng)機(jī)輸送可變風(fēng)量風(fēng)時(shí),在風(fēng)力發(fā)電機(jī)周?chē)纬娠L(fēng)向和風(fēng)速可變的風(fēng)場(chǎng)。

    在可變風(fēng)場(chǎng)中,風(fēng)力發(fā)電機(jī)利用尾舵實(shí)現(xiàn)被動(dòng)偏航迎風(fēng),使風(fēng)力發(fā)電機(jī)輸出zui大電能。測(cè)速儀檢測(cè)風(fēng)場(chǎng)的風(fēng)量,當(dāng)風(fēng)場(chǎng)的風(fēng)量超過(guò)安全值時(shí),側(cè)風(fēng)偏航控制機(jī)構(gòu)動(dòng)作,使尾舵?zhèn)蕊L(fēng)45º,風(fēng)力發(fā)電機(jī)葉片轉(zhuǎn)速變慢。當(dāng)風(fēng)場(chǎng)的風(fēng)量過(guò)大時(shí),尾舵?zhèn)蕊L(fēng)90º,風(fēng)力發(fā)電機(jī)處于制動(dòng)狀態(tài)。

4、風(fēng)力供電系統(tǒng)

(1)、風(fēng)力供電系統(tǒng)的組成

    風(fēng)力供電系統(tǒng)主要由風(fēng)電電源控制單元、風(fēng)電輸出顯示單元、觸摸屏、風(fēng)力供電控制單元、DSP控制單元、接口單元、西門(mén)子S7-200PLC、繼電器組、接線排、可調(diào)電阻、斷路器、網(wǎng)孔架等組成。

(2)、控制方式

    風(fēng)力供電控制單元的偏航功能有手動(dòng)和自動(dòng)兩個(gè)狀態(tài),可以進(jìn)行手動(dòng)或自動(dòng)可變風(fēng)向操作。

    可變風(fēng)量是由變頻器控制軸流風(fēng)機(jī)實(shí)現(xiàn)。手動(dòng)操作變頻器操作面板上的有關(guān)按鍵,使變頻器的輸出頻率在0-50Hz之間變化,軸流風(fēng)機(jī)轉(zhuǎn)速在0至額定轉(zhuǎn)速范圍內(nèi)變化,實(shí)現(xiàn)可變風(fēng)量輸出。

(3)、DSP控制單元和側(cè)風(fēng)偏航

    風(fēng)力發(fā)電機(jī)風(fēng)輪葉片在氣流作用下產(chǎn)生力矩驅(qū)動(dòng)風(fēng)輪轉(zhuǎn)動(dòng),通過(guò)輪轂將扭矩輸入到傳動(dòng)系統(tǒng)。當(dāng)風(fēng)速增加超過(guò)額定風(fēng)速時(shí),風(fēng)力發(fā)電機(jī)風(fēng)輪轉(zhuǎn)速過(guò)快,發(fā)電機(jī)可能因超負(fù)荷而燒毀。

    對(duì)于定槳距風(fēng)輪,當(dāng)風(fēng)速增加超過(guò)額定風(fēng)速時(shí),如果氣流與葉片分離,風(fēng)輪葉片將處于“失速”狀態(tài),風(fēng)力發(fā)電機(jī)不會(huì)因超負(fù)荷而燒毀。

    對(duì)于變槳距風(fēng)輪,當(dāng)風(fēng)速增加時(shí),可根據(jù)風(fēng)速的變化調(diào)整氣流對(duì)葉片的攻角。當(dāng)風(fēng)速超過(guò)額定風(fēng)速時(shí),輸出功率可穩(wěn)定地保持在額定功率上。特別是在大風(fēng)的情況下,風(fēng)力機(jī)處于順槳狀態(tài),使槳葉和整機(jī)的受力狀況大為改善。

   小型風(fēng)力發(fā)電機(jī)多數(shù)是定槳距風(fēng)輪,在大風(fēng)的情況下,采用側(cè)風(fēng)偏航控制使氣流與葉片分離,使風(fēng)輪葉片處于“失速”狀態(tài),安全地保護(hù)風(fēng)力發(fā)電機(jī)。另外,還可以通過(guò)側(cè)風(fēng)偏航控制風(fēng)力發(fā)電機(jī)保持恒定功率輸出。

5、逆變與負(fù)載系統(tǒng)

(1)、逆變與負(fù)載系統(tǒng)的組成

    逆變與負(fù)載系統(tǒng)主要由逆變電源控制單元、逆變輸出顯示單元、逆變器、逆變器參數(shù)檢測(cè)模塊、變頻器、三相交流電機(jī)、發(fā)光管舞臺(tái)燈光模塊、警示燈、接線排、斷路器、網(wǎng)孔架等組成。

1)、逆變電源控制單元

    逆變電源控制單元面板如圖19所示,逆變電源控制單元主要由斷路器、+24V開(kāi)關(guān)電源、AC220V電源插座、指示燈、接線端子DT14和DT15等組成。

2)、逆變輸出顯示單元

逆變輸出顯示單元主要由交流電流表、交流電壓表、接線端子DT16和DT17等組成。

3)、逆變與負(fù)載系統(tǒng)主電路

逆變與負(fù)載系統(tǒng)主要由逆變器、交流調(diào)速系統(tǒng)、逆變器測(cè)試模塊、發(fā)光管舞臺(tái)燈光模塊和警示燈組成。

逆變器的輸入由光伏發(fā)電系統(tǒng)、風(fēng)力發(fā)電系統(tǒng)或蓄電池提供,逆變器輸出單相220V、50Hz的交流電源。交流調(diào)速系統(tǒng)由變頻器和三相交流電動(dòng)機(jī)組成,逆變器的輸出AC220V電源是變頻器的輸入電源,變頻器將單相AC220V變換為三相AC220V供三相交流電動(dòng)機(jī)使用。逆變電源控制單元的AC220V電源由逆變器提供,逆變電源控制單元輸出的DC24V供發(fā)光管舞臺(tái)燈光模塊使用。逆變器測(cè)試模塊用于檢測(cè)逆變器的死區(qū)、基波、SPWM波形。

(2)、逆變器

    逆變器是將低壓直流電變換成高壓交流電源的裝置,逆變器的種類(lèi)很多, 各自的具體工作原理、工作過(guò)程不盡相同。本實(shí)訓(xùn)裝置使用的逆變器由DC-DC升壓PWM控制芯片單元、驅(qū)動(dòng)+升壓功率MOS管單元、升壓變壓器、SPWM芯片單元、高壓驅(qū)動(dòng)芯片單元、全橋逆變功率MOS管單元、LC濾波器組成。

6、監(jiān)控系統(tǒng)

(1)、監(jiān)控系統(tǒng)組成

監(jiān)控系統(tǒng)主要由一體機(jī)、鍵盤(pán)、鼠標(biāo)、接線排、電源插座、通信線、微軟操作系統(tǒng)軟件、力控組態(tài)軟件組成。

(2)、監(jiān)控系統(tǒng)功能

1)、通信

監(jiān)控系統(tǒng)與控制器、PLC、儀表進(jìn)行通信。

2)、界面

監(jiān)控系統(tǒng)具有主界面,光伏供電系統(tǒng)界面,風(fēng)力供電系統(tǒng)界面,逆變與負(fù)載系統(tǒng)界面,風(fēng)光互補(bǔ)能量轉(zhuǎn)換界面,分別顯示各自的運(yùn)行狀態(tài)參數(shù)。

光伏供電系統(tǒng)界面設(shè)置相應(yīng)的按鈕,實(shí)現(xiàn)光伏電池方陣自動(dòng)跟蹤。

風(fēng)力供電系統(tǒng)界面設(shè)置相應(yīng)的按鈕,實(shí)現(xiàn)風(fēng)力發(fā)電機(jī)側(cè)風(fēng)偏航控制。

具有光伏發(fā)電采集報(bào)表和風(fēng)力發(fā)電集報(bào)表,記錄光伏輸出電壓、電流,風(fēng)力發(fā)電機(jī)的輸出電壓、電流;逆變與負(fù)載系統(tǒng)的逆變輸出電壓、電流、功率等數(shù)據(jù)并打印數(shù)據(jù)報(bào)表。

四、風(fēng)光互補(bǔ)發(fā)電實(shí)訓(xùn)系統(tǒng)THT-SWP01型主要實(shí)驗(yàn)實(shí)訓(xùn)內(nèi)容

1)、離網(wǎng)型風(fēng)光互補(bǔ)發(fā)電系統(tǒng)規(guī)劃;

2)、根據(jù)功率要求,光伏電池組件的選擇、安裝和連接;

3)、根據(jù)功率要求,風(fēng)力發(fā)電機(jī)的選擇、安裝和連接;

4)、基于MCU的光伏電池組件zui大功率跟蹤程序設(shè)計(jì);

5)、基于MCU的風(fēng)力發(fā)電機(jī)zui大功率跟蹤的程序設(shè)計(jì);

6)、蓄電池容量匹配計(jì)算與選型;;

7)、蓄電池充放電參數(shù)設(shè)置、保護(hù)參數(shù)設(shè)置;

8)、逆變器參數(shù)設(shè)置;

9)、監(jiān)控系統(tǒng)組態(tài)及操作;

10)、光伏供電系統(tǒng)的調(diào)試;

11)、風(fēng)力供電系統(tǒng)的調(diào)試;

12)、風(fēng)光互補(bǔ)發(fā)電系統(tǒng)的調(diào)試;

13)、電能質(zhì)量的監(jiān)測(cè)、調(diào)試和分析。

 

五、風(fēng)光互補(bǔ)發(fā)電實(shí)訓(xùn)系統(tǒng)THT-SWP01型主要技術(shù)參數(shù)

一、風(fēng)力供電裝置

序號(hào)

名稱(chēng)

技術(shù)參數(shù)

數(shù)量

1

水平軸永磁同步風(fēng)力發(fā)電機(jī)

輸出功率:100W

輸出(整流)電壓:> +12V

葉片旋轉(zhuǎn)直徑:1.2m
葉片數(shù)量:6個(gè)
葉片材質(zhì):玻璃纖維
啟動(dòng)風(fēng)速:1m/s
切入風(fēng)速:1.5m/s
安全風(fēng)速:25 m/s
偏航:程序控制自動(dòng)偏航
偏航電機(jī):工作電壓(DC 24V)、轉(zhuǎn)速(25rpm)

1

2

風(fēng)速儀

輸出電壓:0-5V
風(fēng)碗數(shù):3個(gè)

1

3

軸流通風(fēng)機(jī)

流量:2100m3/h
電壓:220V(由變頻器控制)
全壓:215Pa
頻率:50Hz
功率:0.37Kw
轉(zhuǎn)速:1400r/min

軸流風(fēng)機(jī)支架

軸流風(fēng)機(jī)框罩

1

4

風(fēng)向控制電機(jī)

減速比:1:40
電壓:AC220V
和運(yùn)動(dòng)機(jī)構(gòu)的鏈接機(jī)構(gòu):鏈輪

 

1

二、光伏供電裝置

序號(hào)

名稱(chēng)

技術(shù)參數(shù)

數(shù)量

1

電池組件

功率:20W
誤差:±5%
輸出電壓:17.2V
輸出電流:1.17A
開(kāi)路電壓:21.4V
短路電流:1.27A
工作環(huán)境溫度:45℃±2℃
尺寸:430×430×28mm

4

2

追日傳感器

輸出電壓:0-5V
跟蹤精度:1度
結(jié)構(gòu):4電橋

1

3

擺臂機(jī)構(gòu):渦輪蝸桿結(jié)構(gòu)(2個(gè)減速箱)

電壓:220V
頻率:50Hz
電流:1.36A
zui大功率:300W

2

 

3

擺臂機(jī)構(gòu):渦輪蝸桿結(jié)構(gòu)(2個(gè)減速箱)

電壓:220V
頻率:50Hz
電流:1.36A
zui大功率:300W

2

4

追日機(jī)構(gòu)

結(jié)構(gòu):渦輪蝸桿結(jié)構(gòu)(減速箱)
驅(qū)動(dòng):直流電機(jī)
軸數(shù):雙軸二維

1

三、風(fēng)力供電系統(tǒng)

序號(hào)

名稱(chēng)

技術(shù)參數(shù)

數(shù)量

1

電源控制單元

含漏電保護(hù)斷路器,AC220V和DC24V狀態(tài)指示燈、電源插座

1

2

風(fēng)電控制電源單元

含漏電保護(hù)斷路器,AC220V和DC24V狀態(tài)指示燈

1

3

觸摸屏

7",彩色

1

4

功能模塊

DSP核心板2812,通信控制板,風(fēng)力發(fā)電主電路板

1

5

直流輸入單元

電流表: DC 0-
電壓表: DC 0-500V
接口:RS485

1

6

風(fēng)力供電控制單元

風(fēng)場(chǎng)運(yùn)動(dòng)方向:順時(shí)、逆時(shí)
軸流風(fēng)機(jī)控制:給風(fēng)
偏航控制:偏航、停止
自動(dòng)控制:?jiǎn)?dòng)、急停

1

7

PLC

S7-200 CPU224

1

8

變頻器

MM420-0.37Kw

 

9

可調(diào)電阻

范圍:0-1000Ω,無(wú)級(jí)可調(diào)(有刻度)

1

四、光伏供電系統(tǒng)

序號(hào)

名稱(chēng)

技術(shù)參數(shù)

數(shù)量

1

電源控制單元

含漏電保護(hù)斷路器,AC220V和DC24V狀態(tài)指示燈、電源插座

1

2

光伏控制電源單元

含漏電保護(hù)斷路器,AC220V和DC24V狀態(tài)指示燈

1

3

觸摸屏

7",彩色

1

4

功能模塊

DSP核心板2812,通信控制板,光伏發(fā)電主電路板

1

5

直流輸入單元

電流表:PA1951-AK1G,DC 0-
電壓表:PZ195U-AK1G,DC 0-500V
接口:RS485

1

6

光伏供電控制單元

電池板跟蹤方向:東、南、西、北
投光燈控制:燈1、燈2
投光燈運(yùn)動(dòng)方向:東西、西東、停止
自動(dòng)控制:?jiǎn)?dòng)、急停

1

8

PLC

S7-200 CPU226

1

9

可調(diào)電阻

范圍:0-1000Ω,無(wú)級(jí)可調(diào)(有刻度)

1

五、逆變與負(fù)載系統(tǒng)

序號(hào)

名稱(chēng)

技術(shù)參數(shù)

數(shù)量

1

逆變輸出顯示單元

電流表:AC 0-
電壓表:AC 0-500V
接口:RS485

1

 

實(shí)驗(yàn)臺(tái)

1

網(wǎng)孔板實(shí)驗(yàn)臺(tái)

豎式網(wǎng)孔板基本結(jié)構(gòu):下方為工具箱+4個(gè)輪子,上方為豎式網(wǎng)孔板
尺寸:800(長(zhǎng))×600(寬×2000(高)
外框架構(gòu)成:鋁合金型材;
內(nèi)嵌噴塑鋼板
鋼板尺寸:1200mm×820mm
鋼板厚度:2mm
鋼板孔規(guī)格:上方孔尺寸6×10mm,孔左右間距為6mm,上下間距為6mm且錯(cuò)位8mm;
網(wǎng)孔板配有推拉式抽屜,抽屜采用型材外框、2mm鋼板底部;
網(wǎng)孔架底部裝有滑輪。

4

2

微軟操作系統(tǒng)軟件

Window XP

1

 

通訊電纜

 

 

 

使用說(shuō)明書(shū)

風(fēng)光互補(bǔ)發(fā)電系統(tǒng)使用說(shuō)明書(shū)

 

 

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