一、系统简介

为了向学生更好地普及新能源的利用技术及相关知识，我公司研发出TYWS-2000系列风光互补发电系统实验平台。该实验平台包括追日系统、风源控制系统、模拟系统、太阳能控制系统、风能控制系统、储能系风力机、离网逆变系统、并网逆变系统、负载系统、控制系统、EPS系统、无功补偿系统、柴油发电机组自启系统等实验平台系统，能够满足高职高专及大中院校开辟新能源（风光）专业教学实验之用。以上各个实验系统可以根据教学需要建立相应的子系统，可以满足教学实验需要。

该实验平台采用的设计理念与思路。具备较高的示范和研究价值。将为推动高等教育中新能源的学科建设发挥重大作用。该系统为我公司。

单元系统特点：

1、系统的能源系统由产生电能的太阳能供电子系统、风能供电子系统和其他能源子系统组成。采用单元化设计，便于系统的自由组合搭配。

2、 系统的系统稳定保 障系统有关口连接开关和市电网连接。相同的控制系统由各个子系统的控制器、各种信号的数据采集、和有上位机构成的智能控制系统组成。

3、光伏发电采用嵌入式系统，采用光线自动跟踪技术，从而达到光伏发电效率的。

4、风能发电采用嵌入式系统，采用风浆的智能控制，大大提高了风能发电的效率。

5、系统采用分布式的结构，集光伏发电、风力发电于一体。根据现场情况，可以选择不同的组合，具有较强的竞争优势。

6、系统通过计算机网络实现各子系统的信息共享，真正实现了全自动的电力调度，并能实现故障报警和综合保护功能，具有较强的可靠性。

7、系统结构合理，监控功能强大，具有良好的性能/价格比。

二、TYWS--2000风光互补发电系统组合方案

方案一：风光互补发电系统

（一）平台定位

1、面向高等院校、职业技术学校大中专生、本科生、研究生深刻了解太阳能光伏发电原理风能的基本知识以及各种风能发电技术的实验教学平台。

2、增加检测和控制功能可开发风能、太阳能研究平台，如功率点跟踪，追日控制等。风源调节系统，风机偏航控制等。

3、通过该平台可完成风力机、太阳能互补独立运行系统/并网系统实验的大部分控制过程实验及运行过程演示。可以对小规模的风光互补发电系统的安装、调试、运行、维护、故障分析和故障诊断有所理解和分析。

（二）特点及优势

1、实验设备模块化设计，可以根据用户的需求自由搭配组合。真实的展现风光互补发电系统的系统构成。利用辅助设备来实现光源与风源的模拟输出，通过不同的负载较真实的反映风光互补发电系统的运行状况。

2、集中化后台软件管理，体验风光互补发电系统电转换的实际工程案例，通过该系统可为风光互补发电系统的工作原理、控制器的工作原理和正弦波逆变器的工作原理的教学、试验、演示提供一个*实用的平台。

3、采用标准工业用太阳能电池板，可置于户外和户内，可以日光自动跟踪。

4、具备光伏型和家用型两种控制方式。

5、具备模拟光源、风源系统。

6、提供多种应用负载实验：感性、阻性、功能性应用实验（手机等智能设备）。

7、在风力发电机运行中，系统出现故障时，有防止风力发电机空转、飞车的保护功能。

8、具有蓄电池防反接保护，蓄电池防脱节保护，蓄电池损坏保护功能。

9、过风速，充电电流过大时，控制器自动对风力发电机卸荷，小电流对蓄电池充电。

蓄电池充足后（当蓄电池电压充至额定电压125%），控制器自动将风力发电机刹车，停止对蓄电池充电。

10、当蓄电池电压降至额定电压108%时，风力发电机自动恢复对蓄电池充电。

11、控制器具有手动紧急刹车开关，用户可根据情况使用。使用此开关，风机将强制性刹车。

12、带有蓄电池电源存储系统，形成混合供电系统。

（三）系统参数

1、20W太阳能电池组件4块/组，可同时驱动8组；

2、 风力发电机：300W，叶轮直径：1.65m，启动风速：2.3m/s，切入风速：3m/s，额定风速：12m/s，三相交流电输出，支架高度1.5m，总高度2.6m；

3、蓄电池：48V120Ah；

4、太阳能控制器：额定输出电压、电流：48V/3A, 1.0KW；

5、风力发电机控制器：1.5KW-48V；

6、接入负载电压：三相AC380V/50Hz（线电压380V，相电压220V）；

7、工作方式：连续；

8、工作环境：温度 -10-40℃ 湿度≤80%RH；

9、PWM卸荷电压(v)： >52V；

10、风力发电机刹车动作电压 (v) ：30V±1；

11、风力发电机恢复充电动作电压(v)： 26V±1；

12、电瓶亏电（V）：44V±1；

13、充电保险(A)： 125A。

（四）基本组成

追日系统、风源控制系统、模拟系统、太阳能控制系统、风能控制系统、储能系统、离网逆变系统、并网逆变系统、负载系统、控制系统、风机。

（五）主要实验

1、太阳能控制器部分

NO.	实验项目	备注
1	太阳能电池发电原理实验
2	太阳能光伏板能量转换实验
3	环境对光伏转换影响实验
4	太阳能电池光伏系统直接负载实验
5	光伏控制型太阳能系统发电实验
6	光伏型控制器工作原理实验	PWM测试等
7	光伏型控制器充放电保护实验	信号测试等
8	太阳能系统路灯控制实验
9	蓄电池充放电特性及过压、欠压保护实验
10	具备对蓄电池的智能化管理和充电温度补偿	可选
11	软件通讯监测实验

2、太阳能并网实验

NO.	实验项目	备注
1	MPPT跟踪实验
2	孤岛保护实验
3	通讯控制并/脱网实验
4	电网扰动实验	PWM测试等
5	发电功率测量实验	信号测试等
6	效率检测实验	装置自备
7	并网原理实验	需要在时间上延迟
8	软件通讯监测实验

3、风力发电机（含模拟风机等实验）

NO.	实验项目	备注
1	限速机械保护系统原理实验
2	限速电控保护系统原理实验
3	风、光互补功率点跟踪控制实验
4	风机过功率保护实验
5	风机超速保护实验
6	不同转速下风力发电曲线实验
7	风况检测实验
8	独立风机系统实验
9	蓄电池充放电特性及过压、欠压保护实验

4、逆变器部分实验

NO.	实验项目	备注
1	逆变原理实验
2	逆变过载保护实验
3	逆变器与市电互补实验
4	逆变器欠过压等保护实验
5	软件通讯监测实验

 

方案二：光伏发电系统

 

（一）平台定位

面向高等院校、职业技术学校大中专生、本科生、研究生可通过该平台深刻理解太阳能光伏发电原理的实验教学平台。

增加检测和控制功能可开发太阳能、光伏发电研究平台，如功率点跟踪，追日控制等。

（二）特点及优势

  1、体验太阳能光电转换的实际工程案例，通过该系统可为太阳能电池的工作原理、控制器的工作原理和正弦波逆变器的工作原理的教学、试验、演示提供一个*实用的平台；

  2、采用标准工业用太阳能电池板，可置于户外和户内，角度可以调整；

  3、具备光伏型和家用型两种控制方式；

  4、具备模拟光源系统；

  5、开放所有接口及控制代码；

  6、提供多种应用负载实验：感性、阻性、功能性应用实验（手机等智能设备）；

  7、带有蓄电池电源存储系统，形成混合供电系统。

（三）系统参数

  1、光伏组件功率：100W-2000W；

  2、太阳能控制器：额定电压、电流：48V/3A；

  3、蓄电池过充保护：55.5V，恢复51.0V；

  4、蓄电池容量：48V/120AH;

  5、蓄电池过放保护：44.8V，恢复46.4V。

（四）基本组成

     追日系统、模拟系统、太阳能控制系统、离网逆变系统、负载系统、储能系统、控制系统。

（五）实验类型

  实验一： 太阳能电池发电原理实验；

  实验1-1 ：太阳能光伏板能量转换实验； 实验1-2 ：环境对光伏转换影响实验；

  实验二：太阳能电池光伏系统直接负载实验；

  实验三： 光伏控制型太阳能系统发电实验；

  实验3-1：光伏型控制器工作原理实验； 实验3-2：光伏型控制器充放电保护实验；

  实验四： 户用型太阳能发电和利用实验；

  实验4-1： 户用型控制器工作原理； 实验4-2： 户用型控制器充放电保护实验；

  实验五： 太阳能系统电器负载实验；

  实验六： 综合实验。

方案三：风能发电系统

（一）平台定位

1、 面向高等院校、职业技术学校大中专生、本科生、研究生深刻了解风能的基本知识以及各种风能发电技术的实验教学平台。通过该平台可以对家用风力机的安装、调试、运行、维护、故障分析和故障诊断有所理解和分析。

2、 增加检测和控制功能可开发风能研究平台，如风源调节系统，风机偏航控制等。

（二）特点及优势

  1、实物一体化设计，真实的展现风能发电的系统构成。利用辅助设备来实现风源的模拟输出，通过不同的负载较真实的反映风能发电系统的运行状况；

  2、在风力发电机运行中，系统出现故障时，有防止风力发电机空转、飞车的保护功能；

  3、具有蓄电池防反接保护，蓄电池防脱节保护，蓄电池损坏保护功能；

  4、过风速，充电电流过大时，控制器自动对风力发电机卸荷，小电流对蓄电池充电；

  5、蓄电池充足后（当蓄电池电压充至额定电压125%），控制器自动将风力发电机刹车，停止对蓄电池充电；

  6、当蓄电池电压降至额定电压108%时，风力发电机自动恢复对蓄电池充电；

  7、控制器具有手动紧急刹车开关，用户可根据情况使用。使用此开关，风机将强制性刹车。

（三）系统参数

  1、风力发电机：300W，叶轮直径：1.65m，启动风速：2.3m/s，切入风速：3m/s，额定风速：12m/s，三相交流电输出，支架高度1.5m，总高度2.6m；

  2、风速风向仪：风速：0～45M/S， 风向：0～360°，精度±0.3M/S ± 3°，工作电源： AC 220V，50HZ，DC 12V可选。过风速报警、欠风速报警、液晶显示风速、配有与PC通讯的接口：RS-232；

  3、可调速的鼓风机：4670m3/h，1275Pa-2138Pa，2.2kW；

  4、电气操作柜：仪表显示、控制按钮（开关）、户用型控制器、风速仪、鼓风机调速。

（四）基本组成

     风源控制系统、模拟系统、风能控制系统、离网逆变系统、负载系统、储能系统、控制系统、风机 。

（五）实验类型

  实验一：限速机械保护系统原理实验

  实验二：限速电控保护系统原理实验

  实验三：风、光互补功率点跟踪控制实验

  实验四：风机过功率保护实验

  实验五：风机超速保护实验

  实验六：不同转速下风力发电曲线实验

  实验七：风况检测实验

  实验八：独立风机系统实验

  实验九： 综合实验。

三、产品说明

1、追日系统：为实现太阳能电池板对太阳光能的转换率，改变传统太阳能电池板固定安装对太阳光能利用低下的弊端。太阳光自动追踪系统（以下简称：追日系统）。该追日系统可实现有太阳光照的情况下，可以根据日照方向自动控制电机转动，对准阳光。也可以通过微电脑和计算机相连，进行数据保存、分析和处理。

2、风源控制系统：风能是一种无污染可再生的绿色能源,风能的大规模开发和利用,将会有效减少化石能源的使用和温室气体的排放,成为解决性能源危机和环境危机的重要手段。

3、模拟系统：在实际教学和设备的使用过程中，由于太阳、风等新能源系统的不稳定性、短时性，造成了在人们进行实验时常常不能够及时的得到相应的的结果和数据，因此在新能源实验系统的使用过程中，常常需要利用模拟系统来提供仿真的太阳、风等新能源。提供给后续实验设备使用。

4、风能控制系统：风力发电机的工作原理是风叶在风力作用下旋转，将风的动能转变为风叶轴旋转的机械能，发电机在风叶轴的带动下旋转发电，整流器将发电机产生的交流电转化成直流电，并通过集流转向装置和连接电缆将电能传递到控制器，控制器的主要作用是控制和显示风力发电机对蓄电池的充电状态，当风力达到切入风速、发电机产生的电能压达到蓄电池的充电要求时，形成稳定的电压和电流输出，进而向蓄电池组充电；而当风力达到切出风速、发电机产生的电压和电流超出蓄电池的充电要求或在蓄电池组已充满时，断开充电电流，形成卸荷，进而保护蓄电池不会过充，同时卸荷后在风力发电机内部形成阻尼，进而降低发电机的转速、保证风力发电机的运行安全。

5、太阳能控制系统：太阳能光伏供电系统的基本工作原理就是在太阳光的照射下，将太阳电池组件产生的电能通过控制器的控制给蓄电池充电或者在满足负载需求的情况下直接给负载供电，如果日照不足或者在夜间则由蓄电池在控制器的控制下给直流负载供电，对于含有交流负载的光伏系统而言，还需要增加逆变器将直流电转换成交流电。

6、储能系统：蓄电池的作用是保证在太阳光照连续低于平均值的情况下负载仍可以正常工作。新能源系统中使用的蓄电池有镍氢、镍镉电池和铅酸蓄电池，但是在较大的系统中考虑到技术成熟性和成本等因素，通常使用铅酸蓄电池。

蓄电池在线监测管理系统是针对铅酸蓄电池系统使用的12V阀控铅酸蓄电池而开发的专用监测管理系统，

7、离网逆变系统：逆变器也称逆变电源，是通过半导体功率开关的开通和关断作用，把直流电能转变成交流电能的一种变换装置，是整流变换的逆过程，是太阳能、风力发电中的重要部件。

     逆变器系统是采用单片机控制正弦波输出的逆变电源，它以48V直流电源作为输入，输出220V、50Hz、的正弦波交流电，以满足高校教学演示和电子实验测试的需求。该电源采用推挽升压和全桥逆变两级变换，前后级之间隔离，采用单片机数字化SPWM控制方式，采样直流母线电压做电压前馈控制，同时采样电流做反馈控制；在保护上，具有输入过、欠压保护，输出过载、短路保护，过热保护等多重保护功能电路，增强了该电源的可靠性和安全性

8、并网逆变系统：大规模光伏/风能并网发电是充分利用太阳能/风能的一种有效方式，在并网发电的应用中，要防止孤岛效应，通过防止孤岛效应以保证PV系统的安全性和稳定性。

     试验单元满足并网逆变器的防孤岛保护功能试验、过载保护功能试验、过流保护试验、直流分量试验、逆变器功率测定试验、并网电流谐波试验，电网故障是并网逆变器工作性能检测的检测工具。

9、负载系统：作为整个系统的一部分，主要是完成发电系统的负载测试用。主回路由阻性负载、感性负载和容性负载三部分组成。三部分组合后，功率因数可调整，装机总容量150VA

10、控制系统：为用户提供一个远程监控风光互补科研实验平台系统的在线系统，提供实时数据显示与处理、系统功能分析、系统事故追忆、各种文档备份、用户级别选择、远程特定功能控制实现、在线帮助等功能强大、界面友好、人机对话简单的管理软件。

实时数据显示与处理采用召唤应答式规约，在线实现数据实时显示。

事故追忆包括离线事故和在线事故．为不能长时间开启电脑的客户提供更多便利。

具备详细的事故记录（精确到秒，以时间段显示，同时记录系统所有运行参数备查）,多种查询方式（按站点，按时间，按日期及起组合方式）报表生成和打印。

具备报警参数设定，告警参数显示与保持，提供声音（内容可以自行选择，满足个性需求，同时提供pc机内部蜂鸣器报警，为用户节约电能。），光等报警。

对用户：提供权限管理、密码登录、无误操作设计，免费在线升级电源知识数据库，新电源用户学习影像资料．

对电源设备：实时控制，参数全面具体，防误操作处理等等。