一、产品概述

    风光互补发电系统实训平台由模拟光源跟踪装置、模拟风能装置、模拟能源控制系统、能源转换储存控制系统、并网逆变控制系统和能源监控管理系统六个部分组成，各部分通过通讯电缆和连接电缆连接，可形成一套能够展示并可动手设计、安装、调试的风光互补发电应用的系统。学员通过本系统开设的实训项目，可以熟练掌握小型风光互补系统的安装、调试、运行管理及维修。适用于职业院校及要求较高的中专、技校、职业学校,可完成风力发电、光伏发电、风光互补发电等课程实验实训。

二、产品概述

    风光互补发电实训系统由能量产生、存储、消耗和监控四部分组成。太阳能、风能发电部分属于能量产生环节，将具有不确定性的太阳能、风能转化为稳定的能源；为了最大可能地消除由于天气等因素引起的能量供应与需求之间的不平衡，引入蓄电池来调节和平衡能量匹配，由系统中的蓄电池来承担能量的储存；能量消耗是指各种用电负载，分直流负载和交流负载两类。工作电压匹配的直流负载可以直接接入电路，工作电压不匹配的直流负载通过直流变换器后接入电路；交流负载接入电路时需要配备逆变器。

三、结构与组成

1. 系统由模拟光源跟踪装置、模拟风能装置、模拟能源控制系统、能源转换储存控制系统、并网逆变控制系统和能源监控管理系统六个部分组成，各部分通过电缆连接，可组成一套既能演示又能动手设计、安装、调试的风光互补发电实训系统。
2. 模拟光源跟踪装置由4块太阳能电池板、模拟光源、太阳能模拟追日跟踪传感器、太阳能电池板二维运动机构和支架组成。
3. 模拟风能装置由原动机及风力发电机、连接模块、三相整流模块、传动装置及基础塔架组成。
4. 模拟能源控制系统由可编程序控制器(PLC)、三菱变频器、笔记本电脑（用户自备）、交流接触器、开关电源、按钮、继电器和端子排等低压电器组成。
5. 能源转换储存控制系统主要由光伏阵列汇流模块、直流电压电流采集模块、温度告警模块、PWM驱动模块、CPU核心模块、人机交互模块、通信接口模块、防雷器、智能型充放电控制器、蓄电池组、开关电源、直流电压表、直流电流表等组成。
6. 并网逆变控制系统由核心模块、接口模块、液晶显示模块、键盘接口模块、驱动电路模块、Boost电路模块、母线电压采样模块、电网电压采样模块、电流采样模块、温度告警模块、通信接口模块、开关电源、直流电机、方形指示灯、直流电压表、直流电流表、多功能谐波表、隔离变压器等组成。
7. 能源监控管理系统由系统控制器核心模块、继电器模块、通信接口模块、15寸平板电脑、键盘、鼠标、组态软件和开关电源等组成。

四、功能特点

1. 系统采用组合式实训控制柜结构，模块化设计理念，由网孔板、工具抽屉等结构部件组成。
2. 各子系统既能独立运行，又可以通过之间的连接线构成一套完整的风光互补发电系统。通过风光互补发电系统的设计、安装、接线、编程、调试等工作，将新能源相关专业知识进行综合应用，深入了解和掌握风光互补发电系统的核心技术及设备的具体应用，掌握太阳能电池板自动跟踪、变频器、光伏阵列最大功率跟踪、蓄电池智能管理、并网逆变器、监控系统组态等关键技术的综合应用能力。
3. 模拟能源控制系统采用三菱FX3U-32MT可编程序控制器（PLC）作为主控制器。光源可以连续运动，模拟太阳从东至西的运行轨迹，倾角可调模拟不同季节的太阳光辐射角度。控制器根据模拟追日跟踪传感器输出的太阳光的位置信息，控制二维机构运动，使太阳能电池板始终跟随模拟太阳光源，实现二维追日跟踪功能，提高太阳能电池板的发电效率。模拟风能通过变频器控制电动机，拖动小型风力发电机模拟发电，具有手动、自动刹车保护功能。
4. 能源转换储存控制系统完成光伏汇流、防雷、电量测量、最大功率跟踪、储能和蓄电池管理等功能。光伏MPPT控制系统采用两级微处理器设计，最大功率跟踪微处理器采用51系列单片机，具有通用性和在线下载功能，方便用户编程调试，硬件完全开放，用户可以编写不同的MPPT算法实现最大功率跟踪，并将调节参数发送给PWM驱动模块进行调节。PWM驱动CPU采用PIC系列单片机，接收调节参数并输出不同占空比的PWM信号，控制主电路，实现功率调节。智能充放电控制器可以根据蓄电池电压高低，调节充电状态和电流的大小，保护蓄电池过充或过放，延长蓄电池使用寿命。
5. 并网逆变控制系统将直流24V逆变成交流36V、50Hz（安全电压），通过升压变压器升至交流220V、50Hz与单相市电相连实现并网发电功能。主控制器采用TI公司32位定点TMS320F2812芯片，逆变电源的输出功率因数接近于1，输出电流为正弦波。控制策略采用双闭环控制结构，内环为并网电流环，外环为直流电压环。并网同步采用数字锁相技术，锁相精度高，易于实现，不但能很好地满足光伏系统并网的要求，而且实现了输出端的功率因数校正控制。
6. 能源监控管理系统能够实时显示电池电量，进行系统工作状态切换。具有电池电量模拟功能，通过给定电池电量进行系统工作状态切换，避免实训考核过程中长时间等待电池充放电的过程。能实时显示光伏输出电压电流、蓄电池电压电流、并网逆变电压电流、运行状态等系统相关信息。

五、技术指标

1. 输入电压：三相四线 ～380V±10%  50Hz。
2. 工作环境：环境温度范围为-5℃～+40℃，相对湿度＜85%（25℃），海拔＜4000m。
3. 装置容量：＜3kVA。
4. 太阳能电池板：20W*4，调节高度：300mm。
5. 模拟光源功率：1000W；连续运行范围：10°～170°；倾角调节范围：40°～80°。
6. 风力发电机：额定功率：300W；三相AC24V；额定转速：400r/m。
7. 跟踪方式：双轴，俯仰180°，旋转360°；跟踪精度：< ±1.5°。
8. 蓄电池容量：12V/24AH*4。
9. 控制器最大充电电压、电流：24V/20A。
10. 并网逆变器额定输出电压：220V±10%、50Hz±1Hz；额定功率：200VA；输出功率因数：≥0.98（感性负载、容性负载）；逆变效率：≥80%，电压畸变率：≤4%；电流畸变率：≤4%。

六、实训项目

1. 太阳能电池板追日跟踪系统
2. 光伏组件伏安特性测试
3. 太阳能电池组件与蓄电池选择
4. 风力机特性仿真
5. 光伏阵列最大功率跟踪算法
6. 并网逆变器工作原理实训
7. 并网逆变器参数设置与电能质量分析
8. 太阳能发电系统运行与调试
9. 风光互补发电系统运行与调试
10. 能源监控管理系统组态设计

七、基本配置