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风光互补发电教学实训系统,风光互补发电综合实训系统

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ZR-SWP03 风光互补发电实训系统
一、 基础简介
ZR-SWP03风光互补发电实训系统主要应用光伏供电装置、风力供电系统、逆变 与 负载系统、监控系统包括,
风光互补发电实训系统应用模型块式构造,各装置和系统设定有单独的功能,可以集合成光伏发电实训系统、风力发电实训系统。
二、 设备包括
ZR-SWP03风光互补发电实训系统主要应用光伏供电装置、光伏供电系统、风力供电装置、风力供电系统、逆变与负载系统、监控系统包括。
ZR-SWP03风光互补发电实训系统应用模型块式构造,各装置和系统设定有单独的功能,可以集合成光伏发电实训系统、风力发电实训系统。
(1)、 设备尺寸:光伏供电装置1610×1010×1550mm
风力供电装置1578×1950×1540mm
实训储物储物储物柜 3200×650×2000mm
(2)、 场地面积:20平方米
三、 各单元简介
1、 光伏供电装置
(1)、 光伏供电装置的包括
光伏供电装置主要应用光伏电池集合套件、投射灯、光线传感器、光线传感器控制盒、水平方向和俯仰方向动作机构、摆杆、摆杆减慢速度箱、摆杆支撑架、一相交流ACACAC电动机、电容器、直线DC电动机、接近开关、微动开关、底座支撑架等设备与器件包括,如图2所示。
图2 光伏供电装置
4块光伏电池集合套件并联包括光伏电池方阵,光线传感器装配在光伏电池方阵中央。2盏300W的投射灯装配在摆杆支撑架上,摆杆底端与减慢速度箱输出端连接,减慢速度箱写入端连接一相交流ACACAC电动机。电动机旋转时,经过减慢速度箱驱动摆杆作圆周摆动。摆杆底端与底座支撑架连接部分装配了接近开关和微动开关,用来摆杆位置的限位和保护。水平和俯仰方向动作机构由水平动作减慢速度箱、俯仰动作减慢速度箱、直线DC电动机、接近开关和微动开关包括。直线DC电动机旋转时,水平动作减慢速度箱驱动光伏电池方阵作向东方向或向西方向的水平位移、俯仰动作减慢速度箱驱动光伏电池方阵作向北方向或向南方向的俯仰位移,接近开关和微动开关用来光伏电池方阵位置的限位和保护。
(2)、 光伏电池集合套件
光伏电池集合套件的主要功能数值为:
规格限定功率(W)(W) 20W
规格限定电压(V)(V)(V) 17.2V
规格限定电流(A)(A)(A) 1.17A
开路电压(V)(V)(V) 21.4V
短路电流(A)(A)(A) 1.27A
尺寸 430mm×430mm×28mm
2、 光伏供电系统
(1)、 光伏供电系统的包括
光伏供电系统主要应用光伏电源控制单元、光伏输出显露单元、触摸屏、光伏供电控制单元、DSP控制单元、连连接口单元、西门子S7-200PLC、继电器组、接线排、蓄电池组、可调电阻、断路器、12V开关电源、网孔架等包括。如图3所示。
(2)、 控制方法
光伏供电控制单元的追日功能有手动控制盒自动控制两个状态,可以实行手动或自动运行光伏电池集合套件双轴跟踪、灯状态、灯动作实操。
(3)、 DSP控制单元和连连接口单元
蓄电池的充电过程及充电保护由DSP控制单元、连连接口单元及程序完成,蓄电池的放电保护由DSP控制单元、连连接口单元及继电器完成,当蓄电池放电电压(V)(V)(V)低于规定值,DSP控制单元输出信号驱动继电器作业,继电器常闭触点断开,切断蓄电池的放电线路。
(4)、 蓄电池组
蓄电池组选用4节阀控密封式铅酸蓄电池,主要功能数值:
容量(KV)(KV)(KV) 12V 18Ah/20HR
重量(kg)(kg)(kg) 1.9kg
尺寸 345mm×195mm×20mm

3、 风力供电装置
(1)、 风力供电装置的包括
风力供电装置主要应用叶片、轮毂、发电动机、机舱、尾舵、侧风偏航控制机构、直线DC电动机、塔架和基础、测速仪、测速仪支撑架、轴流风机、轴流风机支撑架、轴流风机框罩、一相交流ACACAC电动机、电容器、风场动作机构箱、护栏、连杆、滚轮、万能转向轮、微动开关和接近开关等设备与器件包括,如图3所示。
图3 风力供电装置
叶片、轮毂、发电动机、机舱、尾舵和侧风偏航控制机构组装成水平轴永磁同步风力发电动机,装配在塔架上。风场由轴流风机、轴流风机支撑架、轴流风机框罩、测速仪、测速仪支撑架、风场动作机构箱体、传动齿轮链机构、一相交流ACACAC电动机、滚轮和万能转向轮等包括。轴流风机和轴流风机框罩装配在风场动作机构箱体上部,传动齿轮链机构、一相交流ACACAC电动机、滚轮和万能转向轮包括风场动作机构。当风场动作机构中的一相交流ACACAC电动机旋转时,传动齿轮链机构带动滚轮转动,风场动作机构箱体围绕风力发电动机的塔架作圆周旋转动作,当轴流风机输送可变风量风时,在风力发电动机周围形成风向和风速可变的风场。
在可变风场中,风力发电动机运用尾舵完成被动偏航迎风,使风力发电动机输出最大电能。测速仪检验测量试验风场的风量,当风场的风量超过安全值时,侧风偏航控制机构动作,使尾舵侧风45º,风力发电动机叶片转动速度变慢。当风场的风量过大时,尾舵侧风90º,风力发电动机处于限限限制动作作作状态。
4、 风力供电系统
(1)、 风力供电系统的包括
风力供电系统主要应用风电电源控制单元、风电输出显露单元、触摸屏、风力供电控制单元、DSP控制单元、连连接口单元、西门子S7-200PLC、继电器组、接线排、可调电阻、断路器、网孔架等包括。
(2)、 控制方法
风力供电控制单元的偏航功能有手动和自动两个状态,可以实行手动或自动可变风向实操。
可变风量是由变频器控制轴流风机完成。手动实操变频器实操实操实操操作面板上的有关按键,使变频器的输出频率在0-50Hz之间改变,轴流风机转动速度在0至规格限定转动速度界限内改变,完成可变风量输出。
(3)、 DSP控制单元和侧风偏航
风力发电动机风轮叶片在气流作用下产生力矩驱动风轮转动,经过轮毂将扭矩写入到传动系统。当风速多加超过规格限定风速时,风力发电动机风轮转动速度过快,发电动机可能因超负荷而烧毁。
对于定桨距风轮,当风速多加超过规格限定风速时,如果气流与叶片分离,风轮叶片将处于"失速"状态,风力发电动机不会因超负荷而烧毁。
对于变桨距风轮,当风速多加时,可按照风速的改变调动气流对叶片的攻角。当风速超过规格限定风速时,输出功率(W)(W)可平稳地保持在规格限定功率(W)(W)上。特别是在大风的情况下,风力机处于顺桨状态,使桨叶和整机的受力状况大为改善。
小型风力发电动机多数是定桨距风轮,在大风的情况下,应用侧风偏航控制使气流与叶片分离,使风轮叶片处于"失速"状态,安全地保护风力发电动机。--还可以经过侧风偏航控制风力发电动机保持恒定功率(W)(W)输出。
5、 逆变与负载系统
(1)、 逆变与负载系统的包括
逆变与负载系统主要应用逆变电源控制单元、逆变输出显露单元、逆变器、逆变器功能数值检验测量试验模型块、变频器、三相交流ACACAC电动机、发光管舞台灯光模型块、警示灯、接线排、断路器、网孔架等包括。
1)、 逆变电源控制单元
逆变电源控制单元实操实操操作面板如图19所示,逆变电源控制单元主要应用断路器、+24V开关电源、AC220V电源插头座、指示灯、接线端子DT14和DT15等包括。
2)、 逆变输出显露单元
逆变输出显露单元主要应用交流ACACAC电流(A)(A)(A)表、交流ACACAC电压(V)(V)(V)表、接线端子DT16和DT17等包括。
3)、 逆变与负载系统主电子线路
逆变与负载系统主要应用逆变器、交流ACACAC调动速度系统、逆变器测量试验模型块、发光管舞台灯光模型块和警示灯包括。
逆变器的写入由光伏发电系统、风力发电系统或蓄电池提供,逆变器输出一相220V、50Hz的交流ACACAC电源。交流ACACAC调动速度系统由变频器和三相交流ACACAC电动机包括,逆变器的输出AC220V电源是变频器的写入电源,变频器将一相AC220V变换为三相AC220V供三相交流ACACAC电动机使用。逆变电源控制单元的AC220V电源由逆变器提供,逆变电源控制单元输出的DC24V供发光管舞台灯光模型块使用。逆变器测量试验模型块用来检验测量试验逆变器的死区、基波、SPWM波动线。
(2)、 逆变器
逆变器是将低压直线DC电源变换成高压交流ACACAC电源的装置,逆变器的种类很多, 各自的具体作业原理、作业过程不尽相同。本实训装置使用的逆变器由DC-DC升压PWM控制芯片单元、驱动+升压功率(W)(W)MOS管单元、升压变压器、SPWM芯片单元、高压驱动芯片单元、全桥逆变功率(W)(W)MOS管单元、LC滤波器包括。
6、 监控系统
(1)、 监控系统包括
监控系统主要应用一体机、键盘、鼠标、接线排、电源插头座、通信线、微软实操系统系统、力控组态系统包括。
(2)、 监控系统功能
1)、 通信
监控系统与控制器、PLC、仪表实行通信。
2)、 界面
①、 监控系统设定有主界面,光伏供电系统界面,风力供电系统界面,逆变与负载系统界面,风光互补能量变换界面,分别显露各自的运行状态功能数值。
②、 光伏供电系统界面设定相应的按钮,完成光伏电池方阵自动跟踪。
③、 风力供电系统界面设定相应的按钮,完成风力发电动机侧风偏航控制。
④、 设定有光伏发电收集报表和风力发电集报表,记录光伏输出电压(V)(V)(V)、电流(A)(A)(A),风力发电动机的输出电压(V)(V)(V)、电流(A)(A)(A);逆变与负载系统的逆变输出电压(V)(V)(V)、电流(A)(A)(A)、功率(W)(W)等数值并打印数值报表。
四、 主要实训实训内容
1)、 离网型风光互补发电系统规划;
2)、 按照功率(W)(W)要求,光伏电池集合套件的选用、装配和连接;
3)、 按照功率(W)(W)要求,风力发电动机的选用、装配和连接;
4)、 基于MCU的光伏电池集合套件最大功率(W)(W)跟踪程序设计;
5)、 基于MCU的风力发电动机最大功率(W)(W)跟踪的程序设计;
6)、 蓄电池容量(KV)(KV)(KV)匹配计算与选型;;
7)、 蓄电池充放电功能数值设定、保护功能数值设定;
8)、 逆变器功能数值设定;
9)、 监控系统组态及实操;
10)、 光伏供电系统的调动测量试验;
11)、 风力供电系统的调动测量试验;
12)、 风光互补发电系统的调动测量试验;
13)、 电能重量(kg)(kg)的监测、调动测量试验和解析。
主要技术功能数值
一、风力供电装置
序号 名称 技术功能数值 数量
1 水平轴永磁同步风力发电动机 输出功率(W)(W):300W
输出(整流)电压(V)(V)(V):> +12V
叶片旋转直径:1.2m
叶片数量:3个
叶片材料:玻璃纤维
启动风速:1m/s
切入风速:1.5m/s
安全风速:25 m/s
偏航:程序控制自动偏航
偏航电动机:作业电压(V)(V)(V)(DC 24V)、转动速度(25rpm)
1
2 风速仪 输出电压(V)(V)(V):0-5V
风碗数:3个
1
3 轴流通风机 流量:2100m3/h
电压(V)(V)(V):380V(由变频器控制)
全压:215Pa
频率:50Hz
功率(W)(W):0.37Kw
转动速度:1400r/min
轴流风机支撑架
轴流风机框罩
1
4 风向控制电动机 减慢速度比:1:40
电压(V)(V)(V):AC220V
和动作机构的链接机构:链轮
1
二、光伏供电装置
序号 名称 技术功能数值 数量
1 电池集合套件 功率(W)(W):20W
误差:±5%
输出电压(V)(V)(V):17.2V
输出电流(A)(A)(A):1.17A
开路电压(V)(V)(V):21.4V
短路电流(A)(A)(A):1.27A
作业环境温度(℃)(℃):45℃±2℃
尺寸:430×430×28mm
4
2 追日传感器 输出电压(V)(V)(V):0-5V
跟踪精确度:1度
构造:4电桥
1
3 投射灯 摆臂机构:涡轮蜗杆构造(2个减慢速度箱)
电压(V)(V)(V):220V
频率:50Hz
电流(A)(A)(A):1.36A
最大功率(W)(W):300W
2
4 追日机构 构造:涡轮蜗杆构造(减慢速度箱)
驱动:直线DC电动机
轴数:双轴二维
1
三、风力供电系统
序号 名称 技术功能数值 数量
1 电源控制单元 含漏电保护断路器,AC220V和DC24V状态指示灯、电源插头座 1
2 风电控制电源单元 含漏电保护断路器,AC220V和DC24V状态指示灯 1
3 触摸屏 7",彩色 1
4 功能模型块 DSP核心板2812,通信控制板,风力发电主电子线路板 1
5 直线DC写入单元 电流(A)(A)(A)表: DC 0-5A
电压(V)(V)(V)表: DC 0-500V
连连接口:RS485
1
6 风力供电控制单元 风场动作方向:顺时、逆时
轴流风机控制:给风
偏航控制:偏航、停止
自动控制:启动、急停
1
7 PLC S7-200 CPU224 1
8 变频器 MM420-0.37Kw
9 可调电阻 界限:0-1000Ω,无级可调(有刻度) 1
四、光伏供电系统
序号 名称 技术功能数值 数量
1 电源控制单元 含漏电保护断路器,AC220V和DC24V状态指示灯、电源插头座 1
2 光伏控制电源单元 含漏电保护断路器,AC220V和DC24V状态指示灯 1
3 触摸屏 7",彩色 1
4 功能模型块 DSP核心板2812,通信控制板,光伏发电主电子线路板 1
5 直线DC写入单元 电流(A)(A)(A)表:PA1951-AK1G,DC 0-5A
电压(V)(V)(V)表:PZ195U-AK1G,DC 0-500V
连连接口:RS485
1
6 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2
投光灯动作方向:东西、西东、停止
自动控制:启动、急停
1
8 PLC S7-200 CPU226 1
9 可调电阻 界限:0-1000Ω,无级可调(有刻度) 1
五、逆变与负载系统
序号 名称 技术功能数值 数量
1 逆变输出显露单元 电流(A)(A)(A)表:AC 0-5A
电压(V)(V)(V)表:AC 0-500V
连连接口:RS485
1
2 逆变控制电源单元 含漏电保护断路器,AC220V和DC24V状态指示灯 1
3 逆变器 写入电压(V)(V)(V):DC12V
写入电压(V)(V)(V)界限:DC9.5V-15.5V
输出电压(V)(V)(V):AC220V±5%
规格限定输出电流(A)(A)(A):1.4A
输出频率:50Hz±0.5Hz
规格限定功率(W)(W):300VA
输出波动线:正弦波
波动线失真:<5%
变换效率:>85%
实训模型块:正弦波逆变器原理模型块
4 开关电源 型号:DR-120-24
写入电压(V)(V)(V):AC 220V
输出电压(V)(V)(V):DC 24V
输出电流(A)(A)(A):5A
1
5 变频器 MM420-0.37Kw 1
6 电动机负载 功率(W)(W):40W
电压(V)(V)(V):AC220V
转动速度:1350rpm
1
7 模仿舞台灯光负载 二极管字样为"KNT"的发光模型块 1
8 阀控密封式铅酸蓄电池 容量(KV)(KV)(KV) 12V 18Ah/20HR
重量(kg)(kg)(kg) 1.9kg
尺寸 345mm×195mm×20mm
4
六、监控系统
序号 名称 技术功能数值 数量
1 直线DC电动机负载 直线DC单片机负载 1
2 工控机 6个串行口,含键盘鼠标 1
3 组态系统 力控 1
4 打印机 HP Deskjt 1000 1
七、实训台
序号 名称 技术功能数值 数量
1 网孔板实训台 竖式网孔板基础构造:下方为工量具箱+4个轮子,上方为竖式网孔板
尺寸:800(长)×600(宽×2000(高)
外框体构造含有概括:铝制型材;
内嵌喷塑铁板
铁板尺寸:1200mm×820mm
铁板厚度:2mm
铁板孔规格:上方孔尺寸6×10mm,孔左右间距为6mm,上下间距为6mm而而且错位8mm;
网孔板配备装备装备有推拉式抽屉,抽屉应用型材外框、2mm铁板下部;
网孔架下部装备有滑轮。
4
2 微软实操系统系统 Window XP 1
通讯电缆
实训指导书 风光互补发电系统实训指导书


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