一、 設備組成
   ZY-WP01型風光(guāng)互補發電實訓系統主要由光(guāng)伏供電裝置、光(guāng)伏供電系統、風力供電裝置、風力供電系統、逆變與負載系統、監控系統組成，如圖1所示。LG-WP01型風光(guāng)互補發電實訓系統采用(yòng)模塊式結構，各裝置和(hé)系統具有獨立的(de)功能，可(kě)以組合成光(guāng)伏發電實訓系統、風力發電實訓系統。
(1)、 設備尺寸：光(guāng)伏供電裝置1610×1010×1550mm
    風力供電裝置：1578×1950×1540mm
    實訓櫃：3200×650×2000mm
(2)、 場地面積：20平方米 二、 各單元介紹
1、 光(guāng)伏供電裝置
(1)、 光(guāng)伏供電裝置的(de)組成
   光(guāng)伏供電裝置主要由光(guāng)伏電池組件、投射燈、光(guāng)線傳感器、光(guāng)線傳感器控制盒、水(shuǐ)平方向和(hé)俯仰方向運動機構、擺杆、擺杆減速箱、擺杆支架、單相交流電動機、電容器、直流電動機、接近開關、微動開關、底座支架等設備與器件組成。4塊光(guāng)伏電池組件并聯組成光(guāng)伏電池方陣，光(guāng)線傳感器安裝在光(guāng)伏電池方陣中央。2盞300W的(de)投射燈安裝在擺杆支架上，擺杆底端與減速箱輸出端連接，減速箱輸入端連接單相交流電動機。電動機旋轉時，通(tōng)過減速箱驅動擺杆作圓周擺動。擺杆底端與底座支架連接部分(fēn)安裝了(le)接近開關和(hé)微動開關，用(yòng)于擺杆位置的(de)限位和(hé)保護。水(shuǐ)平和(hé)俯仰方向運動機構由水(shuǐ)平運動減速箱、俯仰運動減速箱、直流電動機、接近開關和(hé)微動開關組成。直流電動機旋轉時，水(shuǐ)平運動減速箱驅動光(guāng)伏電池方陣作向東方向或向西方向的(de)水(shuǐ)平移動、俯仰運動減速箱驅動光(guāng)伏電池方陣作向北(běi)方向或向南(nán)方向的(de)俯仰移動，接近開關和(hé)微動開關用(yòng)于光(guāng)伏電池方陣位置的(de)限位和(hé)保護。
(2)、 光(guāng)伏電池組件
光(guāng)伏電池組件的(de)主要參數爲：
額定功率  20W
額定電壓  17.2V
額定電流  1.17A
開路電壓  21.4V
短路電流  1.27A
尺寸  430mm×430mm×28mm
2、 光(guāng)伏供電系統
(1)、 光(guāng)伏供電系統的(de)組成
光(guāng)伏供電系統主要由光(guāng)伏電源控制單元、光(guāng)伏輸出顯示單元、觸摸屏、光(guāng)伏供電控制單元、DSP控制單元、接口單元、西門子S7-200PLC、繼電器組、接線排、蓄電池組、可(kě)調電阻、斷路器、12V開關電源、網孔架等組成。如圖3所示。
(2)、 控制方式
光(guāng)伏供電控制單元的(de)追日功能有手動控制盒自動控制兩個狀态，可(kě)以進行手動或自動運行光(guāng)伏電池組件雙軸跟蹤、燈狀态、燈運動操作。
(3)、 DSP控制單元和(hé)接口單元
蓄電池的(de)充電過程及充電保護由DSP控制單元、接口單元及程序完成，蓄電池的(de)放電保護由DSP控制單元、接口單元及繼電器完成，當蓄電池放電電壓低于規定值，DSP控制單元輸出信号驅動繼電器工作，繼電器常閉觸點斷開，切斷蓄電池的(de)放電回路。
(4)、 蓄電池組
蓄電池組選用(yòng)4節閥控密封式鉛酸蓄電池，主要參數：
容量   12V 18Ah/20HR
重量   1.9kg
尺寸   345mm×195mm×20mm
 3、 風力供電裝置
(1)、 風力供電裝置的(de)組成
風力供電裝置主要由葉片、輪毂、發電機、機艙、尾舵、側風偏航控制機構、直流電動機、塔架和(hé)基礎、測速儀、測速儀支架、軸流風機、軸流風機支架、軸流風機框罩、單相交流電動機、電容器、風場運動機構箱、護欄、連杆、滾輪、萬向輪、微動開關和(hé)接近開關等設備與器件組成，如圖2所示。    葉片、輪毂、發電機、機艙、尾舵和(hé)側風偏航控制機構組裝成水(shuǐ)平軸永磁同步風力發電機，安裝在塔架上。風場由軸流風機、軸流風機支架、軸流風機框罩、測速儀、測速儀支架、風場運動機構箱體、傳動齒輪鏈機構、單相交流電動機、滾輪和(hé)萬向輪等組成。軸流風機和(hé)軸流風機框罩安裝在風場運動機構箱體上部，傳動齒輪鏈機構、單相交流電動機、滾輪和(hé)萬向輪組成風場運動機構。當風場運動機構中的(de)單相交流電動機旋轉時，傳動齒輪鏈機構帶動滾輪轉動，風場運動機構箱體圍繞風力發電機的(de)塔架作圓周旋轉運動，當軸流風機輸送可(kě)變風量風時，在風力發電機周圍形成風向和(hé)風速可(kě)變的(de)風場。
在可(kě)變風場中，風力發電機利用(yòng)尾舵實現被動偏航迎風，使風力發電機輸出*大(dà)電能。測速儀檢測風場的(de)風量，當風場的(de)風量超過安全值時，側風偏航控制機構動作，使尾舵側風45o，風力發電機葉片轉速變慢(màn)。當風場的(de)風量過大(dà)時，尾舵側風90o，風力發電機處于制動狀态。
4、 風力供電系統
(1)、 風力供電系統的(de)組成
風力供電系統主要由風電電源控制單元、風電輸出顯示單元、觸摸屏、風力供電控制單元、DSP控制單元、接口單元、西門子S7-200PLC、繼電器組、接線排、可(kě)調電阻、斷路器、網孔架等組成。
(2)、 控制方式
風力供電控制單元的(de)偏航功能有手動和(hé)自動兩個狀态，可(kě)以進行手動或自動可(kě)變風向操作。
可(kě)變風量是由變頻器控制軸流風機實現。手動操作變頻器操作面闆上的(de)有關按鍵，使變頻器的(de)輸出頻率在0-50Hz之間變化(huà)，軸流風機轉速在0至額定轉速範圍内變化(huà)，實現可(kě)變風量輸出。
(3)、 DSP控制單元和(hé)側風偏航
風力發電機風輪葉片在氣流作用(yòng)下(xià)産生力矩驅動風輪轉動，通(tōng)過輪毂将扭矩輸入到傳動系統。當風速增加超過額定風速時，風力發電機風輪轉速過快(kuài)，發電機可(kě)能因超負荷而燒毀。
對于定槳距風輪，當風速增加超過額定風速時，如果氣流與葉片分(fēn)離，風輪葉片将處于“失速”狀态，風力發電機不會因超負荷而燒毀。
對于變槳距風輪，當風速增加時，可(kě)根據風速的(de)變化(huà)調整氣流對葉片的(de)攻角。當風速超過額定風速時，輸出功率可(kě)穩定地保持在額定功率上。特别是在大(dà)風的(de)情況下(xià)，風力機處于順槳狀态，使槳葉和(hé)整機的(de)受力狀況大(dà)爲改善。
小型風力發電機多(duō)數是定槳距風輪，在大(dà)風的(de)情況下(xià)，采用(yòng)側風偏航控制使氣流與葉片分(fēn)離，使風輪葉片處于“失速”狀态，安全地保護風力發電機。另外，還可(kě)以通(tōng)過側風偏航控制風力發電機保持恒定功率輸出。
5、 逆變與負載系統
(1)、 逆變與負載系統的(de)組成
逆變與負載系統主要由逆變電源控制單元、逆變輸出顯示單元、逆變器、逆變器參數檢測模塊、變頻器、三相交流電機、發光(guāng)管舞台燈光(guāng)模塊、警示燈、接線排、斷路器、網孔架等組成。
1)、 逆變電源控制單元
逆變電源控制單元面闆如圖19所示，逆變電源控制單元主要由斷路器、+24V開關電源、AC220V電源插座、指示燈、接線端子DT14和(hé)DT15等組成。
2)、 逆變輸出顯示單元
逆變輸出顯示單元主要由交流電流表、交流電壓表、接線端子DT16和(hé)DT17等組成。
3)、 逆變與負載系統主電路
逆變與負載系統主要由逆變器、交流調速系統、逆變器測試模塊、發光(guāng)管舞台燈光(guāng)模塊和(hé)警示燈組成。
逆變器的(de)輸入由光(guāng)伏發電系統、風力發電系統或蓄電池提供，逆變器輸出單相220V、50Hz的(de)交流電源。交流調速系統由變頻器和(hé)三相交流電動機組成，逆變器的(de)輸出AC220V電源是變頻器的(de)輸入電源，變頻器将單相AC220V變換爲三相AC220V供三相交流電動機使用(yòng)。逆變電源控制單元的(de)AC220V電源由逆變器提供，逆變電源控制單元輸出的(de)DC24V供發光(guāng)管舞台燈光(guāng)模塊使用(yòng)。逆變器測試模塊用(yòng)于檢測逆變器的(de)死區、基波、SPWM波形。
(2)、 逆變器
逆變器是将低壓直流電源變換成高(gāo)壓交流電源的(de)裝置，逆變器的(de)種類很多(duō), 各自的(de)具體工作原理(lǐ)、工作過程不盡相同。本實訓裝置使用(yòng)的(de)逆變器由DC-DC升壓PWM控制芯片單元、驅動+升壓功率MOS管單元、升壓變壓器、SPWM芯片單元、高(gāo)壓驅動芯片單元、全橋逆變功率MOS管單元、LC濾波器組成。
6、 監控系統
(1)、 監控系統組成
監控系統主要由一體機、鍵盤、鼠标、接線排、電源插座、通(tōng)信線、微軟操作系統軟件、力控組态軟件組成。
(2)、 監控系統功能
1)、 通(tōng)信
監控系統與控制器、PLC、儀表進行通(tōng)信。
2)、 界面
①、 監控系統具有主界面，光(guāng)伏供電系統界面，風力供電系統界面，逆變與負載系統界面，風光(guāng)互補能量轉換界面，分(fēn)别顯示各自的(de)運行狀态參數。
②、 光(guāng)伏供電系統界面設置相應的(de)按鈕，實現光(guāng)伏電池方陣自動跟蹤。
③、 風力供電系統界面設置相應的(de)按鈕，實現風力發電機側風偏航控制。
④、 具有光(guāng)伏發電采集報表和(hé)風力發電集報表，記錄光(guāng)伏輸出電壓、電流，風力發電機的(de)輸出電壓、電流；逆變與負載系統的(de)逆變輸出電壓、電流、功率等數據并打印數據報表。
三、 主要實驗實訓内容
1)、 離網型風光(guāng)互補發電系統規劃；
2)、 根據功率要求，光(guāng)伏電池組件的(de)選擇、安裝和(hé)連接；
3)、 根據功率要求，風力發電機的(de)選擇、安裝和(hé)連接；
4)、 基于MCU的(de)光(guāng)伏電池組件*大(dà)功率跟蹤程序設計；
5)、 基于MCU的(de)風力發電機*大(dà)功率跟蹤的(de)程序設計；
6)、 蓄電池容量匹配計算(suàn)與選型；；
7)、 蓄電池充放電參數設置、保護參數設置；
8)、 逆變器參數設置；
9)、 監控系統組态及操作；
10)、 光(guāng)伏供電系統的(de)調試；
11)、 風力供電系統的(de)調試；
12)、 風光(guāng)互補發電系統的(de)調試；
13)、 電能質量的(de)監測、調試和(hé)分(fēn)析。
 四、主要技術參數

一、風力供電裝置
序号	名稱	技術參數	數量
1	水(shuǐ)平軸永磁同步風力發電機	輸出功率：300W 輸出（整流）電壓：＞ +12V 葉片旋轉直徑：1.2m 葉片數量：3個 葉片材質：玻璃纖維 啓動風速：1m/s 切入風速：1.5m/s 安全風速：25 m/s 偏航：程序控制自動偏航 偏航電機：工作電壓（DC 24V）、轉速（25rpm）	1
2	風速儀	輸出電壓：0-5V 風碗數：3個	1
3	軸流通(tōng)風機	流量：2100m3/h 電壓：380V（由變頻器控制） 全壓：215Pa 頻率：50Hz 功率：0.37Kw 轉速：1400r/min 軸流風機支架 軸流風機框罩	1
4	風向控制電機	減速比：1：40 電壓：AC220V 和(hé)運動機構的(de)鏈接機構：鏈輪	1
二、光(guāng)伏供電裝置
序号	名稱	技術參數	數量
1	電池組件	功率：20W 誤差：±5% 輸出電壓：17.2V 輸出電流：1.17A 開路電壓：21.4V 短路電流：1.27A 工作環境溫度：45℃±2℃ 尺寸：430×430×28mm	4
2	追日傳感器	輸出電壓：0-5V 跟蹤精度：1度 結構：4電橋	1
3	投射燈	擺臂機構：渦輪蝸杆結構（2個減速箱） 電壓：220V 頻率：50Hz 電流：1.36A *大(dà)功率：300W	2
4	追日機構	結構：渦輪蝸杆結構（減速箱） 驅動：直流電機 軸數：雙軸二維	1
三、風力供電系統
序号	名稱	技術參數	數量
1	電源控制單元	含漏電保護斷路器，AC220V和(hé)DC24V狀态指示燈、電源插座	1
2	風電控制電源單元	含漏電保護斷路器，AC220V和(hé)DC24V狀态指示燈	1
3	觸摸屏	7",彩色	1
4	功能模塊	DSP核心闆2812，通(tōng)信控制闆，風力發電主電路闆	1
5	直流輸入單元	電流表： DC 0-5A 電壓表： DC 0-500V 接口：RS485	1
6	風力供電控制單元	風場運動方向：順時、逆時 軸流風機控制：給風 偏航控制：偏航、停止 自動控制：啓動、急停	1
7	PLC	S7-200 CPU224	1
8	變頻器	MM420-0.37Kw
9	可(kě)調電阻	範圍：0-1000Ω，無級可(kě)調（有刻度）	1
四、光(guāng)伏供電系統
序号	名稱	技術參數	數量
1	電源控制單元	含漏電保護斷路器，AC220V和(hé)DC24V狀态指示燈、電源插座	1
2	光(guāng)伏控制電源單元	含漏電保護斷路器，AC220V和(hé)DC24V狀态指示燈	1
3	觸摸屏	7",彩色	1
4	功能模塊	DSP核心闆2812，通(tōng)信控制闆，光(guāng)伏發電主電路闆	1
5	直流輸入單元	電流表：PA1951-AK1G，DC 0-5A 電壓表：PZ195U-AK1G，DC 0-500V 接口：RS485	1
6	光(guāng)伏供電控制單元	電池闆跟蹤方向：東、南(nán)、西、北(běi) 投光(guāng)燈控制：燈1、燈2 投光(guāng)燈運動方向：東西、西東、停止 自動控制：啓動、急停	1
8	PLC	S7-200 CPU226	1
9	可(kě)調電阻	範圍：0-1000Ω，無級可(kě)調（有刻度）	1
五、逆變與負載系統
序号	名稱	技術參數	數量
1	逆變輸出顯示單元	電流表：AC 0-5A 電壓表：AC 0-500V 接口：RS485	1
2	逆變控制電源單元	含漏電保護斷路器，AC220V和(hé)DC24V狀态指示燈	1
3	逆變器	輸入電壓：DC12V 輸入電壓範圍：DC9.5V-15.5V 輸出電壓：AC220V±5% 額定輸出電流：1.4A 輸出頻率：50Hz±0.5Hz 額定功率：300VA 輸出波形：正弦波 波形失真：＜5% 轉換效率：＞85% 實驗模塊：正弦波逆變器原理(lǐ)模塊
4	開關電源	型号：DR-120-24 輸入電壓：AC 220V 輸出電壓：DC 24V 輸出電流：5A	1
5	變頻器	MM420-0.37Kw	1
6	電機負載	功率：40W 電壓：AC220V 轉速：1350rpm	1
7	模拟舞台燈光(guāng)負載	二極管字樣爲“KNT”的(de)發光(guāng)模塊	1
8	閥控密封式鉛酸蓄電池	容量   12V 18Ah/20HR 重量   1.9kg 尺寸   345mm×195mm×20mm	4
六、監控系統
序号	名稱	技術參數	數量
1	直流電機負載	直流單片機負載	1
2	工控機	6個串口，含鍵盤鼠标	1
3	組态軟件	力控	1
4	打印機	HP Deskjt 1000	1
七、實驗台
序号	名稱	技術參數	數量
1	網孔闆實驗台	豎式網孔闆基本結構：下(xià)方爲工具箱+4個輪子，上方爲豎式網孔闆 尺寸：800(長)×600（寬×2000(高(gāo)) 外框架構成：鋁合金型材； 内嵌噴塑鋼闆 鋼闆尺寸：1200mm×820mm 鋼闆厚度：2mm 鋼闆孔規格：上方孔尺寸6×10mm，孔左右間距爲6mm，上下(xià)間距爲6mm且錯位8mm； 網孔闆配有推拉式抽屜，抽屜采用(yòng)型材外框、2mm鋼闆底部； 網孔架底部裝有滑輪。	4
2	微軟操作系統軟件	Window XP	1
	通(tōng)訊電纜
	實驗指導書	風光(guāng)互補發電系統實訓指導書