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一、概述

太陽(yáng)能風(fēng)光互補發(fā)電系統實(shí)驗臺既可以作為教師和學(xué)生科研開(kāi)發(fā)的硬件平臺；又可以用于培訓從事光伏發(fā)電工作的人員，主要演示太陽(yáng)能發(fā)電的原理及組成構件，指導學(xué)生操作太陽(yáng)能與風(fēng)力發(fā)電的每一個(gè)項執行過(guò)程。同時(shí)也展示了發(fā)電的應用效果，適合各大高校使用。

二、系統特點(diǎn)

  1.新穎性：以前沿技術(shù)為導向，與實(shí)驗相結合。

  2.開(kāi)放性：開(kāi)放式設計，用戶(hù)可以利用裝置資源進(jìn)行二次設計。 

  3.實(shí)用性：采用準實(shí)物設計。

三、試驗項目

  1.太陽(yáng)能光伏板能量轉換實(shí)驗；

  2.環(huán)境對光伏轉換影響實(shí)驗；

  3.太陽(yáng)能電池光伏系統直接負載特性實(shí)驗；

  4.太陽(yáng)能控制器工作原理實(shí)驗；

  5.接反保護實(shí)驗；

  6.太陽(yáng)能控制器對蓄電池的過(guò)充保護實(shí)驗；

  7.太陽(yáng)能控制器對蓄電池的過(guò)放保護實(shí)驗；

  8.夜間防反充實(shí)驗；

  9.離網(wǎng)型逆變器工作原理實(shí)驗；

  10.獨立光伏發(fā)電實(shí)驗；

  11.并網(wǎng)型逆變器工作原理實(shí)驗；

  12.光伏并網(wǎng)實(shí)驗(演示：孤島效應、逆變器效率)；

  13.風(fēng)力發(fā)電相關(guān)測量技術(shù)實(shí)驗(啟動(dòng),保護,運行等參數)；

四、設備組成及指標

1.實(shí)驗操作臺：操作臺為鐵質(zhì)雙層亞光密紋噴塑結構，桌面為防火、防水、耐磨高密度板，結構堅固，臺面上方有實(shí)驗屏及電源箱，可用來(lái)放置實(shí)驗模塊并提供實(shí)驗所需各種電源；臺面下有抽屜和柜門(mén)，可用來(lái)放置工具、模塊等。

2.太陽(yáng)能電池組：太陽(yáng)能電池組是太陽(yáng)能發(fā)電系統中的核心部分，也是太陽(yáng)能發(fā)電系統中價(jià)值最高的部分。其作用是將太陽(yáng)的輻射能力轉換為電能，或送往蓄電池中存儲起來(lái)，或推動(dòng)負載工作。具體參數如下：

   ★峰值功率： 15W；

   ★最大功率電壓：17.5V；

   ★最大功率電流：1.95A；

   ★開(kāi)路電壓：22V；

   ★短路電流：2.2A；

   ★安裝尺寸：322×322×18mm。

3.太陽(yáng)能控制器：太陽(yáng)能控制器的作用是控制整個(gè)系統的工作狀態(tài)，并對蓄電池起到過(guò)充電保護、過(guò)放電保護的作用。具體功能如下：

   ★使用單片機和專(zhuān)用軟件，實(shí)現智能控制，自動(dòng)識別24V系統。

   ★采用串聯(lián)式PWM充電控制方式，使充電回路的電壓損失較原二極管充電方式降低一半，充電效率較非PWM高3－6%;過(guò)放恢復的提升充電，正常的直充，浮充自動(dòng)控制方式有利于提高蓄電池壽命。

   ★多種保護功能，包括蓄電池反接、蓄電池過(guò)、欠壓保護、太陽(yáng)能電池組件短路保護，具有自動(dòng)恢的輸出過(guò)流保護功能，輸出短路保護功能。

   ★具有豐富的工作模式，如光控，光控＋延時(shí)，通用控制等模式。具有直流輸出或0.5Hz頻閃輸出2種輸出選擇，頻閃輸出特別適用于LED交通警示燈等。在頻閃輸出模式，負載可以使用感性負載。

   ★浮充電溫度補償功能。

   ★使用了數字LED顯示及設置，一鍵式操作即可完成所有設置，方便直觀(guān)。

4.蓄電池：一般為鉛酸電池，其作用是在有光照時(shí)將太陽(yáng)能電池板所發(fā)出的電能儲存起來(lái)，到需要的時(shí)候再釋放出來(lái)。具有如下特點(diǎn)：

   ★自放電率低；

   ★使用壽命長(cháng)；

   ★深放電能力強；

   ★充電效率高；

   ★工作溫度范圍寬。

5.離網(wǎng)逆變器：太陽(yáng)能的直接輸出一般都是12VDC、24VDC、48VDC。為能向220VAC的電器提供電能，需要將太陽(yáng)能發(fā)電系統所發(fā)出的直流電能轉換成交流電能，因此需要使用DC-AC逆變器。為正弦波逆變器，具體功能參數如下：

   ★尺寸：200×420×400㎜；

   ★純正弦波輸出(失真率<4%)；

   ★輸入輸出完全隔離設計；

   ★能快速并行啟動(dòng)電容、電感負載；

   ★三色指示燈顯示，輸入電壓,輸出電壓，負載水準和故障情形；

   ★負載控制風(fēng)扇冷卻；

   ★過(guò)壓/欠壓/短路/過(guò)載/超溫保護。

6.負載：包括直流負載和交流負載。直流負載包括：LED燈，風(fēng)機等；交流負載包括：節能燈和交流電機等。

7.并網(wǎng)逆變器：在光伏并網(wǎng)系統中，并網(wǎng)逆變器是核心部分。該并網(wǎng)逆變器具有DC－DC和DC－AC兩級能量變換結構。DC－DC變換環(huán)節調整光伏陣列的工作點(diǎn)使其跟蹤最大功率點(diǎn)；DC－AC逆變環(huán)節主要使輸出電流與電網(wǎng)電壓同相位，同時(shí)獲得單位功率因數,可以將逆變后的交流220V直接接入所在位置的電網(wǎng)中,電功率表計量進(jìn)入電網(wǎng)的電功率值,并演示孤島效應, 根據記錄的功率值計算系統逆變器效率。

8.監測儀表：

   ★數字直流電流表：5A；3位半；

   ★數字直流電壓表：200/400V；3位半；注：直流電流電壓表在同一模塊中；

   ★數字交流電流表：5A；3位半；

   ★數字交流電壓表：200/400V；3位半；注：交流電流電壓表在同一模塊中。

9.人工光源：模擬太陽(yáng)發(fā)出500W的直射光，光譜范圍：(300納米-----3000納米),光強度連續可調（0---500W），照射角度兩維方向（左右：0---360度，上下0---90度）連續可調電壓：220伏，功率：500瓦。

10.模擬風(fēng)力發(fā)電機：由于實(shí)驗室風(fēng)力較弱，普通風(fēng)力發(fā)電機無(wú)法正常工作，為此我公司開(kāi)發(fā)出一種實(shí)驗室專(zhuān)用風(fēng)力發(fā)電機，在弱風(fēng)下風(fēng)力發(fā)電機工作,即可對12伏電池充滿(mǎn)電，并模擬出風(fēng)力發(fā)電機的運行狀態(tài)。發(fā)電電壓：直流：0---18伏 功率：0---20W。

11.風(fēng)機: 在室內模擬自然風(fēng)發(fā)出0—20米/秒(0---6級)強風(fēng) 風(fēng)速連續可調（0—20米/秒）, 方向:水平, 電壓：220伏，功率：350瓦。

五、教學(xué)實(shí)驗內容

實(shí)驗一 太陽(yáng)能光伏板能量轉換實(shí)驗

負載LED燈，觀(guān)察加電流/電壓表。

實(shí)驗二 環(huán)境對光伏轉換影響實(shí)驗

用可調電阻控制燈光,讓燈光的亮暗變化看電流電壓的變化。

實(shí)驗三 太陽(yáng)能電池光伏系統直接負載特性實(shí)驗

在離網(wǎng)逆變器后接LED燈泡,風(fēng)扇,收音機等簡(jiǎn)單的用電器（同實(shí)驗一）。

實(shí)驗四 太陽(yáng)能控制器工作原理實(shí)驗

光控，時(shí)控，感應開(kāi)關(guān)，過(guò)充過(guò)放。

實(shí)驗五 接反保護實(shí)驗

將太陽(yáng)能板正負極接反，觀(guān)察電流表顯示值。

實(shí)驗六 太陽(yáng)能控制器對蓄電池的過(guò)充保護實(shí)驗

用開(kāi)關(guān)切換,電池電壓升壓達到控制器保護電壓,串聯(lián)電流表,顯示電流值是否保護。

實(shí)驗七 太陽(yáng)能控制器對蓄電池的過(guò)放保護實(shí)驗

用開(kāi)關(guān)切換,給低電壓達到控制器保護電壓,串聯(lián)電流表,顯示電流值是否保護。

實(shí)驗八 夜間防反充實(shí)驗

用SC雙向指針電流表,將太陽(yáng)能板用黑布遮住,關(guān)掉模擬陽(yáng)光,看是否有電流通過(guò)。

實(shí)驗九 離網(wǎng)型逆變器工作原理實(shí)驗

連接太陽(yáng)能發(fā)電系統相關(guān)配件，逆變器輸出220VAC，添加交流負載（詳見(jiàn)離網(wǎng)型逆變器逆變器工作原理圖）。

實(shí)驗十 獨立光伏發(fā)電實(shí)驗

連接太陽(yáng)能發(fā)電系統相關(guān)配件，逆變器輸出220VAC，添加交流負載。

實(shí)驗十一 并網(wǎng)型逆變器工作原理實(shí)驗

連接太陽(yáng)能發(fā)電系統相關(guān)配件，逆變器輸出220VAC，輸出斷串聯(lián)功率表，可以顯示輸出電網(wǎng)功率（詳見(jiàn)并網(wǎng)型逆變器工作原理圖）。

實(shí)驗十二 光伏并網(wǎng)實(shí)驗

連接太陽(yáng)能發(fā)電系統相關(guān)配件，逆變器輸出220VAC，輸出斷串聯(lián)功率表，可以顯示輸出電網(wǎng)功率（詳見(jiàn)并網(wǎng)型逆變器工作原理圖）。

實(shí)驗十三 能體現出風(fēng)光互補功能

開(kāi)啟模擬風(fēng)機，使風(fēng)力發(fā)電機處于發(fā)電工作狀態(tài)，與太陽(yáng)能發(fā)電同時(shí)為蓄電池充電,風(fēng)光充電切換、風(fēng)機保護。