風光互補發電系統實驗裝置

一、概述

MY-500F風光互補發電系統實驗裝置集成風力、光伏互補發電為一體的教學實驗、實訓系統。可完成風力機、太陽能互補獨立運行系統實驗，和風能、太陽能并網運行實驗系統的大部分控制過程實驗及運行過程演示。可以幫助學生，進一步理解風光互補發電站整個系統的原理學習并探討工程實際應用技能。主要提供于職高、大學、研究生、企業技工以太陽能發電為主課題的研究和培訓。

二、風光互補發電系統實驗裝置構成：

1、蓄電池充電和容量顯示，充放電控制。

2、具備對蓄電池的智能化管理和充電溫度補償（選擇項）。

3、保護功能更加完善；具備過充、過放和過壓保護、過載和短路保護、充電接反保護、蓄電池開路保護、過熱保護。

4、CIFC系統穩定技術設計，蓄電池工作在均衡充電模式下。風力發電機的轉速、輸出電壓、電流及輸出功率采用了柔性控制技術，系統實現了精確的功率分配，并采用了風機輔助啟動功能和異常保護功能。

5、電池反接保護：蓄電池“＋"“－"極性接反，斷路器關斷，糾正后可繼續使用。

6、太陽能電池反接保護：太陽能電池“＋"“－"極性接反，糾正后可繼續使用。

7、負載過流及短路保護：負載電流超過額定電流或負載短路后，斷路器關斷，減小負載后可 繼續使用。

8、電池開路保護：萬一蓄電池開路，若在風力發電機/太陽能電池正常充電時，控制器將關斷負載，以保證負載不被損傷，若風力發電機/太陽能電池不充電時，控制器由于自身得不到電力，不會有任何動作。

9、過充保護：充電電壓高于保護電壓（2.4V/單節）時，自動關斷對蓄電池充電；此后當電壓掉至維護電壓（2.3V/單節）時，蓄電池進入浮充狀態，當低于恢復電壓（2.2V/單節）后浮充關閉，進入均充狀態。過充保護恢復點電壓和浮充電壓均有溫度補償。

10、蓄電池電壓低于保護電壓時，控制器自動關閉輸出以保護蓄電池不受損壞。

11、過壓保護：當電壓過高時，自動關閉輸出，保護電器不受損壞。過充、過放、過壓保護均延時動作，防止誤動作。 風機輔助啟動功能和異常保護功能。

輸入電源：AC380V±10% 50Hz （三相五線制）和AC380V±10%（單相三線）輸入功率：＜2KW

12、充電單元

工作電壓：12VDC

風力發電機功率：400W ，峰值功率：600W

充電方式：PWM脈寬調制

充電最大電流 35A

過放保護電壓 11V

過放恢復電壓 12.6V

輸出保護電壓 16V

卸載開始電壓（出廠值）15.5V

卸載開始電流（出廠值） 15A

保護功能：蓄電池過充電、蓄電池過放電、蓄電反接、負載超載、防雷、風機限流、風機自動剎車和手動剎車。

模擬風洞電壓：380VAC  三相五線

模擬風洞功率：2.2KW

風量：28600，風壓：320pa

光能

光伏模塊功率：單晶25Wp 4組，采用拱形形狀，上面有6組模擬太陽燈，實現晨日、晌午、午日、下午、傍晚等日光模擬。

光伏模塊輸出工作電壓：17.5VDC

光伏模塊工作電流：4.86A

模擬光源模塊：2000W

13、電力蓄能單元（機內）

蓄電池類型：免維護膠體蓄電池

蓄電池組容量:12V/100Ah

蓄電池數量： 2個

14、DC-AC逆變單元(機內）離網模塊

直流輸入電壓：10.8～16VDC

額定蔬出功率：1000W  由客戶選擇

輸出電壓：110/220VAC，（帶市電切換功能）

頻率范圍：50Hz

輸出波形：純正弦波

工作效率：90%

功率因數：>0.9

波形失真率≤5%

工作環境：溫度-20℃～50℃

相對濕度：﹤90﹪（25℃）

保護功能：極性反接、短路、過熱、超載保護

所發電能可實現與家用電器產品無縫連接，保護功能齊全，電器包含（液晶電視、洗衣機、電冰箱、電飯煲等家用電器產品）

15、并網模塊

1. 6級功率搜索功能

在自動調整的過程中，會看到LOW燈不停的閃爍，功率會由0作為起點，向最大功率點加大輸出功率，重啟最多為6次，然后進入功率鎖定狀態，鎖定時ST燈長亮。

在進行6級功率搜索程序時，所需的時間為10分鐘。

寬電壓輸入（15-62VDC）DC電壓輸入：180-450VDC

16、二級功率變壓轉換

高頻雙向并網，單向并網功能

高頻直接調制，AC半波合成

雙向并網方式：直接負載消耗，逆向傳輸AC電流

單向并網方式：直接負載消耗，禁止逆向傳輸AC電流

17、多頻率輸出功能，可適用于50Hz/60Hz頻率的AC交流電

頻率范圍：45Hz~63Hz，直接連接到太陽能電池板（不需要連接電池）

18、采用了精確的動態壓差型MPPT功能、APL功能，自動把太陽能板的功率調整到最大輸出，只需將太陽能板直接連接到并網逆變器上，無需再連接電池。

壓差型MPPT：精確度為0.1V

功率鎖定：10W（AC交流輸出）

19、交流電0角相高精度自動檢測

交流電的0角相經隔離放大后輸入到MCU進行高精度檢測分析，相移率只有<1%，從而實現了高精度同相調制交流電并合輸出功能。

交流相移：<1%

過零保護：0.2VAC

交流切換：50Hz/60Hz

同步高頻調制

在并網的過程中，通常是采用同角相并網（即兩交流電的相位差等于0時，用開關將兩交流電并合）而本產品是先將交流電整流為100Hz的半周波交流電，再將本機產生的高頻電流在電路中與100Hz的半周波交流電產生并合，實現高頻調制。

調制合成：半波全橋調制合成（100Hz/120Hz），合成方式：MOSFET全橋，高頻頻率：50KHz

20、輸出純正正弦波

采用SPWM直接產生純正正弦波輸出。

輸出波形：采用互補PWM推挽，純正正弦波

生成方式：增強型高速SPWM

21、太陽光度自動感知功能

光度感知運算技術，太陽光在太陽能電池板上的照射角度、光照強度的不同而產生不同的電流輸出，采用了*的中央處理器運算出其不同的光照度，可直接在LCD上顯示出來，可以直觀的看到太陽光感的強度單位，使用更為方便。

光度取樣：功率點取樣。高精度AD取樣：積分AD取樣方式

22、功率自動鎖定（APL）

在不同的電流強度的波動下，就要用到了MPPT功能，當MPPT功能調整到了最大功率點時，本產品自動把功率鎖定在最大的功率點上，使輸出的功率更為穩定。

功率鎖定：MPPT的最大取點值，自動適應不同的負載功率因數，適應于任何的功率負載。

恒流，恒功率

23、電網有故障時自動關閉輸出

當市電電網停電或電網有故障時，逆變器會自動關閉輸出。

24電流限制保護

恒定的輸出功率，而不會出現超載，過流現象。

25、最大功率點追蹤（MPPT）

電流強度，電壓不停的變化下，如果沒有功率點追蹤的話就會出現很多問題，以前一般是采用一個太陽能控制器，本產品采用了高精度的MPPT運算功率，自動而實時的把太陽能板的輸出功率調整在最大的輸出點上，從而實現了穩定的輸出目的。

控制單元

?400W/12V 高性能風光互補智能控制器（Zigbee無線傳輸、RS232串口輸出）

? 轉速傳感器：0-9999rmp/s  風力發電機轉速檢測顯示

? 溫度傳感器：-10℃～100℃（室外）

4、6、控制柜外形尺寸：740×655×1760（mm）

4、7、太陽能電池板外形尺寸：536×477×25（mm）×4塊

4、8、風機及發電機組柜外形尺寸：600×600×740（mm）

4、9、工作環境：溫度－5℃-40℃   濕度：85% 25℃  海拔：4000m

三、實驗實訓內容：

1、太陽能發電設備、風能發電設備的認識實驗；

2、太陽能控制部分實驗（包括：太陽能電池原理、太陽能光伏能量轉換、環境對光伏轉換影響、太陽能光伏系統直接負載、光伏控制型太陽能系統發電、光伏型控制器工作原理、光伏型控制器充放電保護、太陽能系統路燈控制、蓄電池充放電特性及過壓欠壓保護、具備對蓄電池的智能化管理和充電溫度補償和充電溫度補償等）；

3、風力發電部分實驗（包括：限速機械保護系統原理、限速電控保護系統原理、風與光互補最大功率點跟蹤控制、風機過功率保護、不同轉速下風力發電曲線、風向檢測、獨立風機系統、蓄電池充放電及過壓欠壓保護等）；

4、并網部分實驗（包括：MPPT（最大功率跟蹤點）跟蹤、孤島保護、通訊控制并/脫網、電網擾動、發電功率測量、并網原理等）；

5、逆變器部分實驗（包括：逆變原理、逆變過載保護、逆變器與市電互補、逆變器欠過壓保護等），系統整體實驗（包括：風力發電與太陽發電相關測量技術、風力發電與太陽能發電相關控制技術、風力發電與太陽能發相關變流技術、太陽能發電基礎理論原理性、太陽能發電系統設計、風力發電基礎理論與應用技術仿真、分布式風力發電與太陽能發電互補供電系統控制技術仿真、并網逆變器系統穩定性仿真、太陽能發電系統用逆變器調和設計仿真等）；

6、PLC編程實驗，變頻器控制異步電機實驗等實驗內容。

四、系統基本配置單：