序号

设备名称

技术参数与配置要求（参考）

数量

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新能源-风光水互补实验平台

技术参数：采用模块化结构设计，各单元合理布局，电气测试点均采用安全的香蕉插孔与实验导线连接；平台内集成了风光互补控制器、蓄电池、离网逆变器、并网逆变器以及交直流负载，既可以组成离网型风光互补发电系统，也可以组成并网型光伏发电系统，是模拟小型风力发电与太阳能发电综合性实验平台。
系统主要参数：
1.模拟风源：采用变频轴流通风机，额定电压380V、额定频率50HZ、额定功率2.2KW、额定转速1420rpm；电机采用台达2.2KW变频器驱动；风速可调（0-13m/s）、风速控制精度：0.1m/s、风向控制精度：0.1°。
2.风力发电机：额定电压24V、额定功率400W、启动风速3.14m/s、额定风速13 m/ s、偏航风速5m/ s、最大风速15 m/s。
3.风速风向仪：风速0-30m/s、精度0.1m/s,
风向0-360°、精度1°。
4.太阳能电池组件：单晶组件，最大输出功率10W，工作电压17.2V，工作电流0.58A，数量4块，。
5.模拟光源：飞利浦500W卤钨灯×3，分别模拟晨日、午日和夕日。
6.光伏跟踪传感器：采用四象限高精度光敏传感器结构，6路模拟量信号输出，输出电压0-5V。
7.太阳能跟踪系统：采用双轴二维跟踪方式，水平270±5°，俯仰75±5°，精度±0.5°；DC24V直流同步电机驱动，额定转速10rpm。
8.太阳能跟踪控制单元：手动/自动模拟光源与光伏跟踪控制采用单片机实时控制。
9.蓄电池组：天能铅酸电池12V/12AH×2(块)。
10.风光互补控制器：额定电压DC24V、额定风机功率300W、额定光伏功率200W、PWM(脉冲宽度调制)方式充电；具有充放电指示、电池状态指示、温度补偿等功能。
11.离网逆变器：输入电压DC24V；输出AC220V±10%、50HZ、300VA、纯正弦波；具有过欠压关断、过载、过温等保护功能。
12.并网逆变器：输入光伏电压DC10.5-28V,最大功率因数0.99，输出功率200W,输出电压范围AC180-260V,输出频率范围45-53HZ，电流总谐波失真<5%,相位差<1%；具有孤岛、短路、过载、过温等保护功能。
13.直流阻性负载：LED指示灯，高亮度LED灯。
直流感性负载：2.2W直流风扇。
交流阻性负载：LED指示灯，LED照明灯。
交流感性负载：22W交流风扇。
直流恒流恒压源：电压DC0-30V可调，电流DC0-5A可调，带电流电压显示，恒流恒压状态指示。
功率电阻模块：0-2000欧连续可调,功率120W。
14.电源分析系统：光伏电池模块产生的能量通过功率调节器后直流电将转换为交流电。蓄电池的充电控制单元对电能进行转换，最大限度降低这些转换中的损耗可以提升整个能源系统的效率。能够提供多个通道的功率输入，可以测量每个转换器之前和之后的电压、电流、功率和( 交流) 频率，以及转换器效率和充电效率。
15.数据采集通讯单元：实时采集数据、RS485隔离通讯
（1）频率范围：≥9kHz~3GHz；
（2）频率分解功能：最小1Hz；
16.组态触摸屏：采用昆仑通态7〞嵌入式一体化触摸屏；实时监测系统发电、用电与环境参数等信息；具有历史曲线显示。
17.上位机监测软件：基于C#语言开发，采用嵌入式SQLite数据库实时存储数据；实时监测并存储系统发电、用电与环境参数等信息；具有曲线显示、历史报表查询、EXCEL文档输出、打印等功能。
可完成实验项目：
实验1、风力发电基础理论原理性实验
实验2、风力发电系统设计实验
实验3、风力发电基础理论与应用技术仿真实验
实验4、风力发电相关测量技术实验
实验5、风力发电控制技术实验
实验6、太阳能基本理论实验
实验7、太阳能发电基础理论及应用技术实验
实验8、太阳能风力发电测量技术实验
实验9、太阳能发电控制技术实验
实验10、风光互补发电实验
实验11、太阳能电池光伏能量转换实验
实验12、环境对光伏转换影响实验
实验13、太阳能电池直接负载实验
实验14、风光互补控制器工作原理实验
实验15、风光互补控制器的过冲保护实验
实验16、风光互补控制器的过放保护实验
实验17、风光互补控制器的三种输出模式实验
实验18、逆变器的低压保护实验
实验19、逆变器的过压保护实验
实验20、逆变器输出实验
配置要求：模拟风源采用变频器实时控制大功率调速电动机，通过轴流风洞模拟自然风；风速风向通过风速风向仪实时检测并显示，方便观测实时风速对风力发电的影响；风力发电机在模拟风源的吹动下向外输送电能；模拟光源采用三盏独立的大功率卤钨灯，分别模拟晨日、午日和夕日；四路单晶电池组件，可以模拟电池组件串并联；跟踪装置采用双轴二维跟踪系统，既可手动跟踪，也可自动传感器跟踪，使光伏组件正对光源输出最大功率；环境采集模块可以实时采集电池组件表面的光照强度、温度及湿度，方便测试环境变化对光伏发电性能的影响；多路仪表可实时显示系统发用电信息，集成通讯接口，可将数据远程传递给上位机，进行远程综合监测，并可进行数据报表存储、查询和打印；直流恒流恒压电源模块可方便提供稳定直流电源供

系统实验；

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新能源-风光互补实验平台

技术参数：采用单元化独立网孔面板结构，模块化功能设计，既可以组成独立的光伏发电系统或风力发电系统，也可以组成风光互补发电系统。
系统主要参数：
u 太阳能电池组件：单晶组件，最大输出功率20W，工作电压17.6V，工作电流1.14A，数量4块，
u 模拟光源：飞利浦500W卤钨灯×2，由蜗杆减速机摆动，模拟太阳升起至日落运动，运动角度110±5°。
u 模拟光源拖动电机：交流电机，电源AC220V±10%、50HZ；额定输出功率90W、额定转速1350rpm。
u 太阳能跟踪系统：采用双轴二维跟踪方式，水平270±5°，俯仰75±5°，精度±0.5°；DC24V直流同步电机驱动，额定转速10rpm。
u 太阳能跟踪控制单元：手动/自动模拟光源运动与光伏跟踪控制采用西门子S7-200-CPU226主控模块；跟踪传感器模拟量输入采用2块西门子S7-200-EM231模拟量扩展模块。
u 水平轴永磁同步风力发电机：最大输出功率310W、输出电压12V、叶片直径1.3m、叶片数量3片、启动风速2m/s、额定风速13m/s、安全风速40m/s。
u 尾舵偏航系统：偏航角度为45°和90°；偏航采用DC24V直流同步电机驱动，额定转速10rpm。
u 模拟风源：采用变频轴流通风机，额定电压380V、额定频率50HZ、额定功率0.37KW、额定转速1400rpm；电机采用三菱FR-D720S-0.4K-CHT变频器驱动。
u 模拟风场：模拟风源在电机拖动下绕风力发电机做圆弧运动，运动角度60±5°。
u 模拟风场拖动电机：电源AC220V±10%、频率50HZ、额定功率100W、额定转速1400rpm、减速比140：1。
u 模拟风场控制单元：手动/自动风场运动与尾舵偏航控制采用西门子S7-200-CPU224主控模块。
u 水利发电实验装置：系统组成：
500W永磁水力发电机，水泵，水箱，负载，测量控制系统等组成
工作过程：实训开始前，开启辅助电源，控制系统控制水泵向放置在高处的水箱中注水，待水箱中水量达到一定时，传感器检测水位并控制水泵停止运行。打开下水阀，水经管道流下，推动发电机叶轮旋转，发电机输出。水量消耗到一定水位后，传感器检测水位并控制水泵运行，向水箱注水，如此往复，这一过程自动控制。发电机输出功率，经测量装置、控制系统，进行相关实验实训。
1）、水力发电机：额定功率：500W；额定输出：220V；流量：0.007m3/s；水头：6-15m；额定转速：1500转。
2）、水泵：额定功率：2.2KW；工作电压：380V；扬程：15m；流量：25m3/h。
3）、水箱材质：塑料（或混凝土浇筑）；容积：4m3。
u 蓄电池组：铅酸胶体电池12V/12AH ×2（块）。
u 太阳能控制器：额定电压DC12V、额定电流DC5A、PWM(脉冲宽度调制)方式充电；微控制器采用ARM内核32位高性能大容量STM32F103ZET6芯片；软件基于C语言嵌入式实时操作系统（RTOS）开发.
u 风机控制器：额定电压DC12V(整流)、最大电流25A、PWM(脉冲宽度调制)方式充电；微控制器采用ARM内核32位高性能大容量STM32F103ZET6芯片；软件基于C语言嵌入式实时操作系统（RTOS）开发。
u 离网逆变器：纯正弦波；输入输出采用高频变压器隔离；微控制器采用ARM内核32位高性能大容量STM32F103ZET6芯片；软件基于C语言嵌入式实时操作系统（RTOS）开发。
u 并网逆变器：具有孤 岛、短路、过载、过温等保护功能。提供并网逆变系统的图纸及PCB板图，提供源代码。
u 变流器：分为网侧变流器和机侧变流器，均采用TMS320F2812的DSP核心控制板控制，。
u 直流阻性负载：3W高亮度LED灯。
u 直流感性负载：2.8W直流风扇。
u 交流阻性负载：15W交流警示灯。
u 交流感性负载：三菱FR-D720S-0.4K-CHT变频器驱动25W交流调速电机。
u 功率电阻模块：0-2000欧连续可调,功率120W,带刻度盘，数量2个。
u 组态触摸屏：采用昆仑通态7〞嵌入式一体化触摸屏；实时监测系统发电、用电与环境参数等信息；具有历史曲线显示。
u 数据采集:（1）频率范围：≥9kHz~3GHz（2）频率分解功能：最小1Hz
u 工控机：采用台湾威强电17〞电阻式触摸屏工控一体机；1.6G主频、1G内存、300G硬盘、内置无线WiFi、WindowsXP/Windows7操作系统；具有4路USB输出、2路RS232接口、1路RS232/RS485接口。
u 工控机监控软件：基于C#语言开发，采用嵌入式SQLite数据库实时存储数据；实时监测并存储系统发电、用电与环境参数等信息，实时对模拟光源、光伏跟踪、模拟风场与侧风偏航进行遥控；具有曲线显示、历史报表查询、EXCEL文档输出、打印等功能。
u 电源分析系统：
光伏电池模块和风力轮机产生的能量通过功率调节器后直流电将转换为交流电。蓄电池的充电控制单元对电能进行转换，最大限度降低这些转换中的损耗可以提升整个能源系统的效率。能够提供多个通道的功率输入，可以测量每个转换器之前和之后的电压、电流、功率和( 交流) 频率，以及转换器效率和充电效率。
u 实现微电网集中控制调度运行功能：
可实现微电网的计划并转孤、非计划并转孤、孤转并、孤网主电源故障时电源切换、黑启动、稳定控制、经济运行等针对微网的功能。

配置要求：风力发电由模拟风场与带有尾舵偏航装置的风力发电机组成，尾舵偏航控制与风场运动均需要采用PLC自动化控制实现。光伏发电由模拟光源与跟踪系统组成，模拟光源采用摆臂式，手动或自动化模拟太阳从升起到日落过程，电池板采用4块独立单晶电池组件组成，跟踪装置采用双轴二维跟踪系统，既可手动跟踪，也可PLC自动传感器跟踪，使光伏组件正对光源输出最大功率；环境采集模块可以实时采集电池组件表面的光照强度、温度及湿度，方便测试环境变化对光伏发电性能的影响；仪表单元实时采集系统发用电信息，并传递给组态触摸屏，进行综合监测；汇流单元将电池组件串并后汇成一路输出，并具有防反、过流与防雷功能；光伏控制器、风机控制器与离网逆变器均采用原理与结构外露的形式，核心驱动板均采用STM32F103

ZET6的高性能ARM处理器进行控制，控制器采用先进的PWM充电技术，逆变器采用高频隔离的全桥正弦逆变拓扑结构，所有驱动信号波形均可在线进行测试，方便学生更加深入了解控制器和逆变器的结构与原理。上位机需采用17寸的工业控制计算机，通过上位机软件对系统发用电数据进行报表存储、查询和打印。

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