新能源创新实训开发装置

新能源是指传统能源之外的各种能源形式。如太阳能、地热能、风能、海洋能、生物质能和核聚变能等。太阳能一般指太阳光的辐射能量。太阳能的主要利用形式有太阳能的光热转换、光电转换以及光化学转换三种主要方式。广义上的太阳能是地球上许多能量的来源，如风能，化学能，水的势能等由太阳能导致或转化成的能量形式。利用太阳能的方法主要有：太阳能电池，通过光电转换把太阳光中包含的能量转化为电能；太阳能热水器，利用太阳光的热量加热水，并利用热水发电等。太阳能清洁环保，无任何污染，利用价值高，太阳能更没有能源短缺这一说法，其种种优点决定了其在能源更替中的不可取代的地位。光伏板组件是一种暴露在阳光下便会产生直流电的发电装置，由几乎全部以半导体物料(例如硅)制成的薄身固体光伏电池组成。由于没有活动的部分，故可以长时间操作而不会导致任何损耗。简单的光伏电池可为手表及计算机提供能源，较复杂的光伏系统可为房屋照明，并为电网供电。

太阳能光伏发电系统实验实训装置

一、太阳能光伏发电系统实验实训装置简述：

1．太阳能光伏发电系统实验实训装置分别为太阳能光伏电板、太阳能控制器模块、太阳能逆变器模块、仪表显示部分四个部分组成；

2．各控制系统集成于光伏发电为一体的教学实验台；

3．各系统通过连接电缆进行连接，形成一套可完成光伏发电站、同步并网、离网电源的实验及教学演示。帮助学生理解太阳能并网、离网发电系统的原理，从而起到学习工程实际应用技能的作用。

二、太阳能光伏发电实验实训装置系统配制及技术参数：

1.太阳能电池组件

1）峰值功率：10W

2）最大功率电压：17.5V

3）最大功率电流：1.95A

4）开路电压：22V

5）短路电流：2.2A

6）安装尺寸：622*550*18mm

2.太阳能控制器

1）使用单片机和专用软件，实现智能控制，自动识别24V系统。

2）采用串联式PWM充电控制方式，使充电回路的电压损失较原二极管充电方式降低一半，充电效率较非PWM高3－6%;过放恢复的提升充电，正常的直充，浮充自动控制方式有利于提高蓄电池寿命。

3）多种保护功能，包括蓄电池反接、蓄电池过、欠压保护、太阳能电池组件短路保护，具有自动恢的输出过流保护功能，输出短路保护功能。

4）具有丰富的工作模式，如光控，光控＋延时，通用控制等模式。具有直流输出或1Hz频闪输出2种输出选择，频闪输出特别适用于LED交通警示灯等。在频闪输出模式，负载可以使用感性负载。

5）浮充电温度补偿功能。

6）使用了数字LED显示及设置，一键式操作即可完成所有设置，方便直观。

7）控制面板具有5个检测端口（电板输入2个口，蓄电池2个口，直流输出2个口共计6个），分别测试控制器的充电，放电状态下的直流电压变化和直流电流变化。

3.蓄电池（12V7AH）：一般为铅酸电池，具有如下特点：

1）自放电率低

2）使用寿命长

3）深放电能力强

4）充电效率高

5）工作温度范围宽

4.离网逆变器：正弦波逆变器

1）纯正弦波输出(失真率<4%)

2）输入输出完全隔离设计

3）能快速并行启动电容、电感负载

4）三色指示灯显示，输入电压,输出电压，

5）负载水准和故障情形

6）负载控制风扇冷却

7）过压/欠压/短路/过载/超温保护

8）控制面板设置13处接线端口（直流输入2个口，交流输出2个口，输入直流电流2个口，PWM控制信号5个口，逆变滤波前信号2个），用来测试逆变系统的技术指标，包括：直流电压，直流电流的变化；DC转变AC逆变过程的变化曲线的显示（使用示波器检测）等。

5.负载：

1）直流负载包括：LED灯，风机等；

2）交流负载包括：节能灯和交流电机等

6.并网逆变器：

1）并网逆变器具有DC－DC和DC－AC两级能量变换的结构。

2）DC－DC变换环节调整光伏阵列的工作点使其跟踪最大功率点。

3）DC－AC逆变环节主要使输出电流与电网电压同相位，同时获得单位功率因数。

4）控制面板设置多处接线端口（直流输入2个口，交流输出2个口，输入直流电流2个口，PWM控制信号2个口，电网波形测试端2个口），用来测试逆变系统的技术指标，包括：直流电压，直流电流的变化；逆变过程的变化曲线的显示，并网逆变波形与电网波形的比较。

7.监测仪表（面板式交流仪表1只（可显示电压电流功率），直流电压仪表1只，直流电流表1只）：

完成实验时数据的读取，可监测太阳能电池组的电压和电流；并网逆变器输出的电压和电流；离网逆变器输出的电压和电流。

风力发电系统实验台

1、风力发电系统实验台简介：

风力发电系统实验台采用铝合金设计，桌面为防火、防水、耐磨高密度板,结构坚固，造形美观大方；设有吊柜，用于放置工具、存放挂箱及资料等。桌面用于安装电源控制屏并提供一个宽敞舒适的工作台面。

2.风力发电系统实验台配置：

电源控制屏：

电源控制屏提供单相220V交流电源和380V交流电源、1路0-30V直流稳压电源（1A）、铅酸蓄电池（蓄电池组选用2节阀控密封式铅酸蓄电池，主要参数：容量12V12Ah）、900Ω×2/0.41A的双层瓷盘可调电阻。光源控制模块（控制早、中、晚的光源）。

网孔板及安装模块：

提供网孔板、直流仪表模块（电压表、电流表、具有通信接口）、交流仪表模块（电压表、电流表、功率表三合一、具有通信接口）、光照计、直流负载（警示灯、节能灯）、交流负载（白炽灯、风机）、触摸屏、离网逆变器、并网逆变器、并离网逆变器实验模块、物联网监控实验系统、风光互补控制器。

1）直流仪表参数如下：

具有通信接口、具有手动自动量程、工业级柜装、精度：不低于5位，1000V档位显示格式：999.99（带2个小数点），显示单位：V；100V档位显示：99.999（带3个小数点），显示单位：V；10V档位显示：9.9999（带4个小数点），显示单位：V；5A档位：4999.9（带1个小数点），显示单位：mA；1000mA档位：999.99(带2个小数点)，显示单位：mA；100mA档位：99.999(带3个小数点)，显示单位：mA。

2）交流仪表参数

由24位专用DSP、16位高精度AD转换器和高速MPU单元设计而成，通过键控、数显窗口实现人机对话功能控制模式。软件上采用RTOS设计思路，同时配有PC监控软件来加强分析能力。能测量电路的功率、功率因数。功率测量精度为1.0级，功率因数测量范围0.3～1.0，电压电流量程为450V和5A。

4）触摸屏

采用昆仑通态7寸彩色触摸屏TPC7062KX，带通信线与开发环境。

5）可编程控制系统

采用兼容西门子可编程控制器CPU224，配下载线与开发环境。

6）并网逆变器

采用GTI系列并网逆变器，DC输入电压：Vpv10.5V-28VDC，带反极性保护，交流180-260V输出，频率45—53HZ。

7）离网逆变器

采用APS系列离网逆变器，DC输入电压：Vpv24VDC，带限流保护，交流220V输出，频率50HZ。

8）风光互补控制器

采用专业MCU微处理器控制，真正实现充电、放电的智能化控制；采用低损耗、长寿命的MOSFET作为控制器的主要开关器件；风力发电机自动刹车、手动停机功能；光伏充电（PWM）技术，充电效率更高；运行状态、故障指示灯指示；多种控制模式：光控开光控关模式/光控开时控关模式/无光控时控的自动模式；输出吸收回路，可带感性负载；记忆功能，控制器失电重新上电后，自动按失电前的模式工作；完善的保护功能；蓄电池防反接

9)负载系统的组成

设备配置有直流负载（警示灯、节能灯）和交流220V负载（白炽灯、风机）

并离网逆变器实验模块：

采用DSP2812控制，能完成编程基础实验，离网逆变器实验，并网逆变器、各种保护实验等，提供源代码。

5.物联网监控实验系统

采用ZIGBEE协议，能对实验平台的温度与湿度进行实时监控，并实时与系统无线智能网关（7寸触摸屏，采用ARM11设计，WINCE系统）通信，智能网关能实时显示当前的数据。

6.监控系统

1)监控系统组成

监控系统主要由主机、键盘、鼠标、接线排、电源插座、通信线、微软操作系统软件、组态软件组成。

2)监控系统功能

2)、通信

触摸屏、PLC之间进行通信，监控自动跟踪过程和主机与PLC、仪表等之间进行通信。

3.风力发电系统实验台整体情况

1）风力发电机需带变频调速系统，与风机整合在一起，可360度旋转。

2）整体尺寸：1280mm*550mm*1670mm，网孔板不小于1200mm*600mm

3)带吊柜用于防置实验器材。

4.风力发电系统实验台实验项目

基础实验

1、控制器工作原理实验

2、控制器充放电保护实验

3、太阳能路灯实验

4、太阳能警示灯实验

5、离网逆变器逆变实验

6、并网逆变器逆变实验

7、风力发电机实验

8、风速仪测试实验

9、自动偏航实验

太阳能光伏逆变器实验系列

1．DSP2812的PWM编程实验

2.并离网逆变电源的原理

3.逆变电源的接线实验

4.离网逆变器实验

5.并网逆变器实验

可编程控制器系统实验

1.基本指令练习

2.组态通信测试

3.系统跟踪软件测试

风光互补发电系统实验台

一、风光互补发电系统实验台简介：

风光互补发电系统实验台采用铝合金设计，桌面为防火、防水、耐磨高密度板,结构坚固，造形美观大方；设有吊柜，用于放置工具、存放挂箱及资料等。桌面用于安装电源控制屏并提供一个宽敞舒适的工作台面。

二、风光互补发电系统实验台配置及功能：

电源控制屏：

电源控制屏提供单相220V交流电源和380V交流电源、1路0-30V直流稳压电源（1A）、铅酸蓄电池（蓄电池组选用2节阀控密封式铅酸蓄电池，主要参数：容量12V、18Ah）、900Ω×2/0.41A的双层瓷盘可调电阻。光源控制模块（控制早、中、晚的光源）。

网孔板及安装模块

提供网孔板、直流仪表模块（电压表、电流表、具有通信接口）、交流仪表模块（电压表、电流表、功率表三合一、具有通信接口）、光照计、直流负载（警示灯、节能灯）、交流负载（白炽灯、风机）、触摸屏、离网逆变器、并网逆变器、物联网监控实验系统、风光互补控制器。

1）直流仪表参数如下：

具有通信接口、具有手动自动量程、工业级柜装、精度：不低于5位，1000V档位显示格式：999.99（带2个小数点），显示单位：V；100V档位显示：99.999（带3个小数点），显示单位：V；10V档位显示：9.9999（带4个小数点），显示单位：V；5A档位：4999.9（带1个小数点），显示单位：mA；1000mA档位：999.99(带2个小数点)，显示单位：mA；100mA档位：99.999(带3个小数点)，显示单位：mA。

2）交流仪表参数

有16型创力面板表组成，能显示电压、电流、有功功率等。

0V（由变频器控制）、215Pa、3Kw1400r/min（带轴流风机支架）；风向风速仪个。风向控制电机：减速比1：40、电压AC220V、运动机构的链轮

6）并网逆变器

采用GTI系列并网逆变器，DC输入电压：Vpv10.5V-28VDC，带反极性保护，交流180-260V输出，频率45—53HZ。200W功率。

7）离网逆变器

采用APS系列离网逆变器，DC输入电压：Vpv10-28VDC，带限流保护，交流220V输出，频率50HZ。200W功率。

8）触摸屏

采用昆仑通态7寸彩色触摸屏TPC7062KX，带通信线与开发环境。界面如下：

8）风光互补控制器

采用专业MCU微处理器控制，真正实现充电、放电的智能化控制；采用低损耗、长寿命的MOSFET作为控制器的主要开关器件；风力发电机自动刹车、手动停机功能；光伏充电（PWM）技术，充电效率更高；运行状态、故障指示灯指示；多种控制模式：光控开光控关模式/光控开时控关模式/无光控时控的自动模式；输出吸收回路，可带感性负载；记忆功能，控制器失电重新上电后，自动按失电前的模式工作；完善的保护功能；蓄电池防反接；自动刹车功能；数字显示等功能

9)负载系统的组成

设备配置有直流负载（警示灯、节能灯）和交流220V负载（白炽灯、风机）

三、风光互补发电系统实验台整体情况

1）采用发光（光谱）接近太阳光的灯来模拟太阳光。使得实验项目随时都可以进行。从而不需要受天气变化的限制。

2）强调工程实用性，采用电池板（40W）、智能控制器、蓄电池、要求均与现场应用中一样，使学生深刻理解太阳能光伏发电的现场应用。

3）各个部分是完全独立的，学生在实验过程中可根据自己对太阳能光伏发电应用的理解自己动手连接。

4）采用标准工业用电池板，可置于户内和户外，角度可以调节。

5）提供多种模拟应用实验：太阳能路灯、太阳能警示灯和逆变器等。

6）风力发电机需带变频调速系统，与风机整合在一起，可旋转。

7）整体尺寸：1280mm*550mm*1670mm，网孔板不小于1200mm*600mm

8)带吊柜用于防置实验器材。

四、风光互补发电系统实验台实验项目

基础实验

1、太阳能电池发电原理实验

2、太阳能电池板能量转换实验

3、环境对光伏转换影响实验

4、太阳能电池组件和蓄电池的选择（蓄电池容量匹配计算与选型）

5、控制器工作原理实验

专业实验

1、根据功率要求，光伏电池组件的选择、安装和连接实验；

2、太阳能光伏板能量转换（包含光伏电池组件最大功率跟踪程序设计）

3、直接接负载实验（太阳能路灯实验、太阳能警示灯实验）

4、蓄电池充放电参数、保护参数设置实验；

5、控制器对蓄电池过充、过放保护实验；

6、控制器对蓄电池过放保护实验监控界面设计。

7、风力发电机起动风速测定、输出信号测试实验及供电系统的调试。

8、离网型及并网型逆变器工作原理实验（包括参数设置、效率测试、孤岛保护等）；

9、独立光伏发电、

10、独立风力发电

11、互补发电实验。

12、电能质量的监测、调试和分析（小型风机）。

光伏发电系统安装与调试实验设备

一、光伏发电系统安装与调试实验设备组成:

光伏发电系统安装与调试实验设备由光伏供电设备、光伏供电系统、逆变与负载系统、监控系统四个部分组成。

设备采用模块式结构，各设备和系统具有独立的功能，应用灵活，即可组合应用，也可独立工作运行。

设备尺寸：

光伏供电设备1610×1010×1550mm

实训柜1000×1000×2000mm

二、光伏发电系统安装与调试实验设备技术参数：

1.光伏供电设备

光伏供电设备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。

2、光伏供电系统

光伏供电系统主要由光伏电源控制单元、光伏输出显示单元、触摸屏、光伏供电控制单元、DSP控制单元、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、网孔架等组成。

3、逆变与负载系统

逆变与负载系统主要由逆变电源控制单元、逆变输出显示单元、逆变器、逆变器参数检测模块、变频器、三相交流电机、发光管舞台灯光模块、警示灯、接线排、断路器、网孔架等组成。

4、监控系统

监控系统主要由一体机、键盘、鼠标、接线排、电源插座、通信线、微软操作系统软件、力控组态软件组成。

监控系统功能：监控系统与控制器、PLC、仪表进行通信。

监控系统界面：监控系统具有主界面，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，风光互补能量转换界面，分别显示各自的运行状态参数。

 

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