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二、系统组成

风光互补发电实训系统主要由光伏模拟装置、光伏充放电系统、风力模拟装置、风力充放电系统、逆变与负载系统、监控系统组成。风光互补发电实训系统采用独立网孔面板结构、模块化结构设计，各装置和系统既可以独立运行，也可以组成光伏发电实训系统、风力发电实训系统或风光互补发电实训系统。

2.1光伏模拟装置的组成

光伏模拟与跟踪装置主要由光伏电池组件、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运动机构、摆杆、摆杆减速箱、摆杆支架、单相交流电动机、电容器、直流电动机、接近开关、微动开关、底座支架等设备与器件组成，如图1-1所示

图1-1

2.2光伏供电系统

光伏供电系统主要由辅助电源控制单元、光伏输出显示单元、光伏跟踪控制单元、光伏汇流单元、控制器模块、接口单元、西门子PLC、继电器组、接线端子、蓄电池组、功率可调电阻、断路器、5V辅助开关电源、网孔面板、线槽、铝型材等组成。如图1-2所示。

图1-2

2.3风力模拟装置的组成

风力供电装置主要由叶片、轮毂、发电机、机舱、尾舵、侧风偏航机械传动机构、直流电动机、塔架和基础、测速仪、测速仪支架、轴流风机、轴流风机支架、轴流风机框罩、单相交流电动机、电容器、风场运动机构箱、护栏、连杆、滚轮、万向轮、微动开关和接近开关等设备与器件组成，如图1-3所示。

图1-3

2.4风力供电系统

风力供电系统主要由辅助电源控制单元、风机输出显示单元、组态触摸屏、风力模拟控制单元、接口单元、西门子PLC、变频器、继电器组、接线端子、功率可调电阻、断路器、网孔面板、线槽、铝型材等组成。如图1-4所示。

图1-4

2.5逆变与负载系统

逆变与负载系统主要由控制器输出单元、逆变输出显示单元、逆变器、变频器、三相交流电机、12V直流风扇、12V LED灯、警示灯、接线排、三孔插座、断路器、网孔面板、线槽、铝型材等组成。如图1-5所示。

图1-5

2.6监控系统组成

监控系统主要由计算机、监控软件组成，如图1-6所示。监控软件是基于C#编程软件开发，通过计算机串口进行远程通讯，实时监测风光互补发用电信息及环境信息并可进行曲线观测，光伏跟踪可通过监控软件与PLC进行通讯，实现远程跟踪控制。监控系统定时将数据存储到SQLite嵌入式数据库中，方便对历史数据的记录、查询和报表生成及打印。

监控软件登陆界面如图1-6所示，第一次登陆请点击“注册”按钮，在注册用户界面里填入默认密码并注册新用户。在登陆界面填写用户名和密码后，点击“登陆”按钮即可进入监控界面。

系统登陆后进入监控软件主界面，如图1-7所示。在主界面里有系统监测的信息和曲线观测窗口。

系统登陆后需要先设置通讯端口，点击菜单栏“端口管理”->“串口设置”，打开通讯端口设置对话窗，如图1-8所示，其中“仪表端口”是与组态触摸屏连结的串口，“PLC端口”是与光伏跟踪控制的PLC端口0进行连结的端口。正确设置后点击“确定”即可。

在主界面中点击菜单栏“端口管理”->“打开串口”，正常连结后通讯状态显示为“正常通讯”。

2.7远程跟踪控制

在主界面菜单栏点击“跟踪控制”按钮，进入远程光伏跟踪控制界面，如图1-9所示。

历史报表查询

在主界面菜单栏点击“历史数据”->“查询”按钮，进入历史报表数据查询窗口，如图1-10所示。选择查询的起始时间和结束时间，即可查询该区间的历史数据，还可将历史数据存储为EXCEL报表形式，方便保存和打印。

三、主要实验实训内容

（1）光伏模拟装置实训

1）光电池方阵的安装

2）光伏供电装置组装

（2）光伏供电系统实训

1）光伏供电系统接线

2）光线传感器原量

3）光伏电池组件光源跟踪控制程序设计

4）光伏电池的输出特性

5）蓄电池的充电特性和放电保护

6）光伏供电系统的操作和使用注意事项

（3）风力模拟装置实训

1）水平轴永磁同步风力发电机组装

2）模拟风场装置组装

3）侧风偏航装置的组装

（4）风力供电系统实训

1）风力供电系统接线

2）模拟风场控制程序设计

3）风力发电机侧风偏航控制程序设计

4）风力发电机输出特性测试

5）风力供电系统的操作和使用注意事项

（5）逆变与负载系统实训

1）逆变器的负载安装与调试

2）逆变器的原理与测试

四、技术参数

1)太阳能电池组件：单晶组件，最大输出功率20W，数量4块；

2)模拟光源：2盏300W卤钨灯，由蜗杆减速机摆动，模拟太阳升起至日落运动；

3)模拟光源拖动电机：交流电机；模拟光源拖动减速机：减速机，减速比3000:1；

4)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,跟踪探头采用无色透明外壳，方便学生观察；

5)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°；

6)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PLC主控模块；

7)光照及温湿度传感器模块：光照度0-20K(LUX)，温度-40-80℃，湿度0-99.9%RH；

8)风力发电机：水平轴永磁同步风力发电机；输出电压12V、叶片数量3片；

9)尾舵偏航系统：采用尾舵迎风与侧风偏航控制，偏航角度0°-90°；采用DC24V直流同步电机驱动；

10)模拟风源：采用变频轴流通风机，电压220V、功率0.37KW、转速1400rpm；采用变频器驱动；

11)模拟风场：模拟风源在电机的拖动下绕风力发电机做圆弧运动，运动角度60±5°,风力发电机四周采用隔离网布置，确保学生实训安全；

12)模拟风场拖动电机：额定输出功率100W、额定转速1400rpm、减速比140：1；

13)风速传感器：测量模拟风源风速，脉冲输出，电源DC5V，输出1.5脉冲m/s；

14)光伏汇流单元：2路光伏输入1路光伏输出；具有防反、防雷保护等；

15)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PLC主控模块；

16)仪表单元：直流电压表DC0-50V；直流电流表DC0-5A；交流电压表AC0-300V；交流电流表AC0-2A ；

17)蓄电池：铅酸电池12V/12AH*2；

18)太阳能控制器：DC12V、DC5A、PWM方式充电；电路模块化开放设计，方便充电波形与电路测试；有充放电、电池状态指示、温度补偿；蓄电池反接、夜间防反冲、防雷、限流、过充、过放、负载过载、短路等保护；

19)风机控制器：电压DC12V(整流)、额定电流5A、PWM(脉冲宽度调制)方式充电；电路模块化开放设计，方便充电波形与相关电路电气测试；具有风速检测、偏航控制信号或刹车信号输出功能；有充放电指示等功能；具有蓄电池反接、防雷、风机限流、过充、过放、负载过载、短路等保护功能；

20)离网逆变器：输入DC12V；输出AC220V±10%、50HZ、50VA、纯正弦波；工频变压器隔离；电路模块化开放设计，可进行SPWM逆变驱动波形、逆变输出电压波形与电路电气测试；可时行死区按键设置；具有软启动、过欠压关断、短路、过载等保护功能；

21)功率电阻模块：0-2000欧可调,功率100W；直流阻性、直流感性负载；交流阻性、交流感性负载；

22)触摸屏：采用一体化触摸屏；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；

23)工控机：采用触摸屏工控一体机；

24)监控软件：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、光伏跟踪等进行控制；具有曲线显示等功能；