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一、概述

太陽能風(fēng)光互補發(fā)電系統(tǒng)實驗臺既可以作為教師和學(xué)生科研開發(fā)的硬件平臺；又可以用于培訓(xùn)從事光伏發(fā)電工作的人員，主要演示太陽能發(fā)電的原理及組成構(gòu)件，指導(dǎo)學(xué)生操作太陽能與風(fēng)力發(fā)電的每一個項執(zhí)行過程。同時也展示了發(fā)電的應(yīng)用效果，適合各大高校使用。

二、系統(tǒng)特點

  1.新穎性：以前沿技術(shù)為導(dǎo)向，與實驗相結(jié)合。

  2.開放性：開放式設(shè)計，用戶可以利用裝置資源進(jìn)行二次設(shè)計。 

  3.實用性：采用準(zhǔn)實物設(shè)計。

三、試驗項目

  1.太陽能光伏板能量轉(zhuǎn)換實驗；

  2.環(huán)境對光伏轉(zhuǎn)換影響實驗；

  3.太陽能電池光伏系統(tǒng)直接負(fù)載特性實驗；

  4.太陽能控制器工作原理實驗；

  5.接反保護(hù)實驗；

  6.太陽能控制器對蓄電池的過充保護(hù)實驗；

  7.太陽能控制器對蓄電池的過放保護(hù)實驗；

  8.夜間防反充實驗；

  9.離網(wǎng)型逆變器工作原理實驗；

  10.獨立光伏發(fā)電實驗；

  11.并網(wǎng)型逆變器工作原理實驗；

  12.光伏并網(wǎng)實驗(演示：孤島效應(yīng)、逆變器效率)；

  13.風(fēng)力發(fā)電相關(guān)測量技術(shù)實驗(啟動,保護(hù),運行等參數(shù))；

四、設(shè)備組成及指標(biāo)

1.實驗操作臺：操作臺為鐵質(zhì)雙層亞光密紋噴塑結(jié)構(gòu)，桌面為防火、防水、耐磨高密度板，結(jié)構(gòu)堅固，臺面上方有實驗屏及電源箱，可用來放置實驗?zāi)K并提供實驗所需各種電源；臺面下有抽屜和柜門，可用來放置工具、模塊等。

2.太陽能電池組：太陽能電池組是太陽能發(fā)電系統(tǒng)中的核心部分，也是太陽能發(fā)電系統(tǒng)中價值最高的部分。其作用是將太陽的輻射能力轉(zhuǎn)換為電能，或送往蓄電池中存儲起來，或推動負(fù)載工作。具體參數(shù)如下：

   ★峰值功率： 15W；

   ★最大功率電壓：17.5V；

   ★最大功率電流：1.95A；

   ★開路電壓：22V；

   ★短路電流：2.2A；

   ★安裝尺寸：322×322×18mm。

3.太陽能控制器：太陽能控制器的作用是控制整個系統(tǒng)的工作狀態(tài)，并對蓄電池起到過充電保護(hù)、過放電保護(hù)的作用。具體功能如下：

   ★使用單片機(jī)和專用軟件，實現(xiàn)智能控制，自動識別24V系統(tǒng)。

   ★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%;過放恢復(fù)的提升充電，正常的直充，浮充自動控制方式有利于提高蓄電池壽命。

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

   ★具有豐富的工作模式，如光控，光控＋延時，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(fù)載可以使用感性負(fù)載。

   ★浮充電溫度補償功能。

   ★使用了數(shù)字LED顯示及設(shè)置，一鍵式操作即可完成所有設(shè)置，方便直觀。

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

   ★自放電率低；

   ★使用壽命長；

   ★深放電能力強(qiáng)；

   ★充電效率高；

   ★工作溫度范圍寬。

5.離網(wǎng)逆變器：太陽能的直接輸出一般都是12VDC、24VDC、48VDC。為能向220VAC的電器提供電能，需要將太陽能發(fā)電系統(tǒng)所發(fā)出的直流電能轉(zhuǎn)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(shù)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(shè)計；

   ★能快速并行啟動電容、電感負(fù)載；

   ★三色指示燈顯示，輸入電壓,輸出電壓，負(fù)載水準(zhǔn)和故障情形；

   ★負(fù)載控制風(fēng)扇冷卻；

   ★過壓/欠壓/短路/過載/超溫保護(hù)。

6.負(fù)載：包括直流負(fù)載和交流負(fù)載。直流負(fù)載包括：LED燈，風(fēng)機(jī)等；交流負(fù)載包括：節(jié)能燈和交流電機(jī)等。

7.并網(wǎng)逆變器：在光伏并網(wǎng)系統(tǒng)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(jié)構(gòu)。DC－DC變換環(huán)節(jié)調(diào)整光伏陣列的工作點使其跟蹤最大功率點；DC－AC逆變環(huán)節(jié)主要使輸出電流與電網(wǎng)電壓同相位，同時獲得單位功率因數(shù),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(yīng), 根據(jù)記錄的功率值計算系統(tǒng)逆變器效率。

8.監(jiān)測儀表：

   ★數(shù)字直流電流表：5A；3位半；

   ★數(shù)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(shù)字交流電流表：5A；3位半；

   ★數(shù)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：模擬太陽發(fā)出500W的直射光，光譜范圍：(300納米-----3000納米),光強(qiáng)度連續(xù)可調(diào)（0---500W），照射角度兩維方向（左右：0---360度，上下0---90度）連續(xù)可調(diào)電壓：220伏，功率：500瓦。

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

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

五、教學(xué)實驗內(nèi)容

實驗一 太陽能光伏板能量轉(zhuǎn)換實驗

負(fù)載LED燈，觀察加電流/電壓表。

實驗二 環(huán)境對光伏轉(zhuǎn)換影響實驗

用可調(diào)電阻控制燈光,讓燈光的亮暗變化看電流電壓的變化。

實驗三 太陽能電池光伏系統(tǒng)直接負(fù)載特性實驗

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

實驗四 太陽能控制器工作原理實驗

光控，時控，感應(yīng)開關(guān)，過充過放。

實驗五 接反保護(hù)實驗

將太陽能板正負(fù)極接反，觀察電流表顯示值。

實驗六 太陽能控制器對蓄電池的過充保護(hù)實驗

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

實驗七 太陽能控制器對蓄電池的過放保護(hù)實驗

用開關(guān)切換,給低電壓達(dá)到控制器保護(hù)電壓,串聯(lián)電流表,顯示電流值是否保護(hù)。

實驗八 夜間防反充實驗

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

實驗九 離網(wǎng)型逆變器工作原理實驗

連接太陽能發(fā)電系統(tǒng)相關(guān)配件，逆變器輸出220VAC，添加交流負(fù)載（詳見離網(wǎng)型逆變器逆變器工作原理圖）。

實驗十 獨立光伏發(fā)電實驗

連接太陽能發(fā)電系統(tǒng)相關(guān)配件，逆變器輸出220VAC，添加交流負(fù)載。

實驗十一 并網(wǎng)型逆變器工作原理實驗

連接太陽能發(fā)電系統(tǒng)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（詳見并網(wǎng)型逆變器工作原理圖）。

實驗十二 光伏并網(wǎng)實驗

連接太陽能發(fā)電系統(tǒng)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（詳見并網(wǎng)型逆變器工作原理圖）。

實驗十三 能體現(xiàn)出風(fēng)光互補功能

開啟模擬風(fēng)機(jī)，使風(fēng)力發(fā)電機(jī)處于發(fā)電工作狀態(tài)，與太陽能發(fā)電同時為蓄電池充電,風(fēng)光充電切換、風(fēng)機(jī)保護(hù)。