一、系統(tǒng)簡介

為了向?qū)W生更好地普及新能源的利用技術(shù)及相關(guān)知識，我公司研發(fā)出TYWS-2000系列風(fēng)光互補發(fā)電系統(tǒng)實驗平臺。該實驗平臺包括追日系統(tǒng)、風(fēng)源控制系統(tǒng)、模擬系統(tǒng)、太陽能控制系統(tǒng)、風(fēng)能控制系統(tǒng)、儲能系風(fēng)力機、離網(wǎng)逆變系統(tǒng)、并網(wǎng)逆變系統(tǒng)、負(fù)載系統(tǒng)、控制系統(tǒng)、EPS系統(tǒng)、無功補償系統(tǒng)、柴油發(fā)電機組自啟系統(tǒng)等實驗平臺系統(tǒng)，能夠滿足高職高專及大中院校開辟新能源（風(fēng)光）專業(yè)教學(xué)實驗之用。以上各個實驗系統(tǒng)可以根據(jù)教學(xué)需要建立相應(yīng)的子系統(tǒng)，可以滿足教學(xué)實驗需要。

該實驗平臺采用的設(shè)計理念與思路。具備較高的示范和研究價值。將為推動高等教育中新能源的學(xué)科建設(shè)發(fā)揮重大作用。該系統(tǒng)為我公司。

單元系統(tǒng)特點：

1、系統(tǒng)的能源系統(tǒng)由產(chǎn)生電能的太陽能供電子系統(tǒng)、風(fēng)能供電子系統(tǒng)和其他能源子系統(tǒng)組成。采用單元化設(shè)計，便于系統(tǒng)的自由組合搭配。

2、 系統(tǒng)的系統(tǒng)穩(wěn)定保 障系統(tǒng)有關(guān)口連接開關(guān)和市電網(wǎng)連接。相同的控制系統(tǒng)由各個子系統(tǒng)的控制器、各種信號的數(shù)據(jù)采集、和有上位機構(gòu)成的智能控制系統(tǒng)組成。

3、光伏發(fā)電采用嵌入式系統(tǒng)，采用光線自動跟蹤技術(shù)，從而達(dá)到光伏發(fā)電效率的。

4、風(fēng)能發(fā)電采用嵌入式系統(tǒng)，采用風(fēng)漿的智能控制，大大提高了風(fēng)能發(fā)電的效率。

5、系統(tǒng)采用分布式的結(jié)構(gòu)，集光伏發(fā)電、風(fēng)力發(fā)電于一體。根據(jù)現(xiàn)場情況，可以選擇不同的組合，具有較強的競爭優(yōu)勢。

6、系統(tǒng)通過計算機網(wǎng)絡(luò)實現(xiàn)各子系統(tǒng)的信息共享，真正實現(xiàn)了全自動的電力調(diào)度，并能實現(xiàn)故障報警和綜合保護功能，具有較強的可靠性。

7、系統(tǒng)結(jié)構(gòu)合理，監(jiān)控功能強大，具有良好的性能/價格比。

二、TYWS--2000風(fēng)光互補發(fā)電系統(tǒng)組合方案

方案一：風(fēng)光互補發(fā)電系統(tǒng)

（一）平臺定位

1、面向高等院校、職業(yè)技術(shù)學(xué)校大中專生、本科生、研究生深刻了解太陽能光伏發(fā)電原理風(fēng)能的基本知識以及各種風(fēng)能發(fā)電技術(shù)的實驗教學(xué)平臺。

2、增加檢測和控制功能可開發(fā)風(fēng)能、太陽能研究平臺，如功率點跟蹤，追日控制等。風(fēng)源調(diào)節(jié)系統(tǒng)，風(fēng)機偏航控制等。

3、通過該平臺可完成風(fēng)力機、太陽能互補獨立運行系統(tǒng)/并網(wǎng)系統(tǒng)實驗的大部分控制過程實驗及運行過程演示?？梢詫π∫?guī)模的風(fēng)光互補發(fā)電系統(tǒng)的安裝、調(diào)試、運行、維護、故障分析和故障診斷有所理解和分析。

（二）特點及優(yōu)勢

1、實驗設(shè)備模塊化設(shè)計，可以根據(jù)用戶的需求自由搭配組合。真實的展現(xiàn)風(fēng)光互補發(fā)電系統(tǒng)的系統(tǒng)構(gòu)成。利用輔助設(shè)備來實現(xiàn)光源與風(fēng)源的模擬輸出，通過不同的負(fù)載較真實的反映風(fēng)光互補發(fā)電系統(tǒng)的運行狀況。

2、集中化后臺軟件管理，體驗風(fēng)光互補發(fā)電系統(tǒng)電轉(zhuǎn)換的實際工程案例，通過該系統(tǒng)可為風(fēng)光互補發(fā)電系統(tǒng)的工作原理、控制器的工作原理和正弦波逆變器的工作原理的教學(xué)、試驗、演示提供一個*實用的平臺。

3、采用標(biāo)準(zhǔn)工業(yè)用太陽能電池板，可置于戶外和戶內(nèi)，可以日光自動跟蹤。

4、具備光伏型和家用型兩種控制方式。

5、具備模擬光源、風(fēng)源系統(tǒng)。

6、提供多種應(yīng)用負(fù)載實驗：感性、阻性、功能性應(yīng)用實驗（手機等智能設(shè)備）。

7、在風(fēng)力發(fā)電機運行中，系統(tǒng)出現(xiàn)故障時，有防止風(fēng)力發(fā)電機空轉(zhuǎn)、飛車的保護功能。

8、具有蓄電池防反接保護，蓄電池防脫節(jié)保護，蓄電池?fù)p壞保護功能。

9、過風(fēng)速，充電電流過大時，控制器自動對風(fēng)力發(fā)電機卸荷，小電流對蓄電池充電。

蓄電池充足后（當(dāng)蓄電池電壓充至額定電壓125%），控制器自動將風(fēng)力發(fā)電機剎車，停止對蓄電池充電。

10、當(dāng)蓄電池電壓降至額定電壓108%時，風(fēng)力發(fā)電機自動恢復(fù)對蓄電池充電。

11、控制器具有手動緊急剎車開關(guān)，用戶可根據(jù)情況使用。使用此開關(guān)，風(fēng)機將強制性剎車。

12、帶有蓄電池電源存儲系統(tǒng)，形成混合供電系統(tǒng)。

（三）系統(tǒng)參數(shù)

1、20W太陽能電池組件4塊/組，可同時驅(qū)動8組；

2、 風(fēng)力發(fā)電機：300W，葉輪直徑：1.65m，啟動風(fēng)速：2.3m/s，切入風(fēng)速：3m/s，額定風(fēng)速：12m/s，三相交流電輸出，支架高度1.5m，總高度2.6m；

3、蓄電池：48V120Ah；

4、太陽能控制器：額定輸出電壓、電流：48V/3A, 1.0KW；

5、風(fēng)力發(fā)電機控制器：1.5KW-48V；

6、接入負(fù)載電壓：三相AC380V/50Hz（線電壓380V，相電壓220V）；

7、工作方式：連續(xù)；

8、工作環(huán)境：溫度 -10-40℃ 濕度≤80%RH；

9、PWM卸荷電壓(v)： >52V；

10、風(fēng)力發(fā)電機剎車動作電壓 (v) ：30V±1；

11、風(fēng)力發(fā)電機恢復(fù)充電動作電壓(v)： 26V±1；

12、電瓶虧電（V）：44V±1；

13、充電保險(A)： 125A。

（四）基本組成

追日系統(tǒng)、風(fēng)源控制系統(tǒng)、模擬系統(tǒng)、太陽能控制系統(tǒng)、風(fēng)能控制系統(tǒng)、儲能系統(tǒng)、離網(wǎng)逆變系統(tǒng)、并網(wǎng)逆變系統(tǒng)、負(fù)載系統(tǒng)、控制系統(tǒng)、風(fēng)機。

（五）主要實驗

1、太陽能控制器部分

2、太陽能并網(wǎng)實驗

3、風(fēng)力發(fā)電機（含模擬風(fēng)機等實驗）

4、逆變器部分實驗

方案二：光伏發(fā)電系統(tǒng)

（一）平臺定位

面向高等院校、職業(yè)技術(shù)學(xué)校大中專生、本科生、研究生可通過該平臺深刻理解太陽能光伏發(fā)電原理的實驗教學(xué)平臺。

增加檢測和控制功能可開發(fā)太陽能、光伏發(fā)電研究平臺，如功率點跟蹤，追日控制等。

（二）特點及優(yōu)勢

  1、體驗太陽能光電轉(zhuǎn)換的實際工程案例，通過該系統(tǒng)可為太陽能電池的工作原理、控制器的工作原理和正弦波逆變器的工作原理的教學(xué)、試驗、演示提供一個*實用的平臺；

  2、采用標(biāo)準(zhǔn)工業(yè)用太陽能電池板，可置于戶外和戶內(nèi)，角度可以調(diào)整；

  3、具備光伏型和家用型兩種控制方式；

  4、具備模擬光源系統(tǒng)；

  5、開放所有接口及控制代碼；

  6、提供多種應(yīng)用負(fù)載實驗：感性、阻性、功能性應(yīng)用實驗（手機等智能設(shè)備）；

  7、帶有蓄電池電源存儲系統(tǒng)，形成混合供電系統(tǒng)。

（三）系統(tǒng)參數(shù)

  1、光伏組件功率：100W-2000W；

  2、太陽能控制器：額定電壓、電流：48V/3A；

  3、蓄電池過充保護：55.5V，恢復(fù)51.0V；

  4、蓄電池容量：48V/120AH;

  5、蓄電池過放保護：44.8V，恢復(fù)46.4V。

（四）基本組成

     追日系統(tǒng)、模擬系統(tǒng)、太陽能控制系統(tǒng)、離網(wǎng)逆變系統(tǒng)、負(fù)載系統(tǒng)、儲能系統(tǒng)、控制系統(tǒng)。

（五）實驗類型

  實驗一： 太陽能電池發(fā)電原理實驗；

  實驗1-1 ：太陽能光伏板能量轉(zhuǎn)換實驗； 實驗1-2 ：環(huán)境對光伏轉(zhuǎn)換影響實驗；

  實驗二：太陽能電池光伏系統(tǒng)直接負(fù)載實驗；

  實驗三： 光伏控制型太陽能系統(tǒng)發(fā)電實驗；

  實驗3-1：光伏型控制器工作原理實驗； 實驗3-2：光伏型控制器充放電保護實驗；

  實驗四： 戶用型太陽能發(fā)電和利用實驗；

  實驗4-1： 戶用型控制器工作原理； 實驗4-2： 戶用型控制器充放電保護實驗；

  實驗五： 太陽能系統(tǒng)電器負(fù)載實驗；

  實驗六： 綜合實驗。

方案三：風(fēng)能發(fā)電系統(tǒng)

（一）平臺定位

1、 面向高等院校、職業(yè)技術(shù)學(xué)校大中專生、本科生、研究生深刻了解風(fēng)能的基本知識以及各種風(fēng)能發(fā)電技術(shù)的實驗教學(xué)平臺。通過該平臺可以對家用風(fēng)力機的安裝、調(diào)試、運行、維護、故障分析和故障診斷有所理解和分析。

2、 增加檢測和控制功能可開發(fā)風(fēng)能研究平臺，如風(fēng)源調(diào)節(jié)系統(tǒng)，風(fēng)機偏航控制等。

（二）特點及優(yōu)勢

  1、實物一體化設(shè)計，真實的展現(xiàn)風(fēng)能發(fā)電的系統(tǒng)構(gòu)成。利用輔助設(shè)備來實現(xiàn)風(fēng)源的模擬輸出，通過不同的負(fù)載較真實的反映風(fēng)能發(fā)電系統(tǒng)的運行狀況；

  2、在風(fēng)力發(fā)電機運行中，系統(tǒng)出現(xiàn)故障時，有防止風(fēng)力發(fā)電機空轉(zhuǎn)、飛車的保護功能；

  3、具有蓄電池防反接保護，蓄電池防脫節(jié)保護，蓄電池?fù)p壞保護功能；

  4、過風(fēng)速，充電電流過大時，控制器自動對風(fēng)力發(fā)電機卸荷，小電流對蓄電池充電；

  5、蓄電池充足后（當(dāng)蓄電池電壓充至額定電壓125%），控制器自動將風(fēng)力發(fā)電機剎車，停止對蓄電池充電；

  6、當(dāng)蓄電池電壓降至額定電壓108%時，風(fēng)力發(fā)電機自動恢復(fù)對蓄電池充電；

  7、控制器具有手動緊急剎車開關(guān)，用戶可根據(jù)情況使用。使用此開關(guān)，風(fēng)機將強制性剎車。

（三）系統(tǒng)參數(shù)

  1、風(fēng)力發(fā)電機：300W，葉輪直徑：1.65m，啟動風(fēng)速：2.3m/s，切入風(fēng)速：3m/s，額定風(fēng)速：12m/s，三相交流電輸出，支架高度1.5m，總高度2.6m；

  2、風(fēng)速風(fēng)向儀：風(fēng)速：0～45M/S， 風(fēng)向：0～360°，精度±0.3M/S ± 3°，工作電源： AC 220V，50HZ，DC 12V可選。過風(fēng)速報警、欠風(fēng)速報警、液晶顯示風(fēng)速、配有與PC通訊的接口：RS-232；

  3、可調(diào)速的鼓風(fēng)機：4670m3/h，1275Pa-2138Pa，2.2kW；

  4、電氣操作柜：儀表顯示、控制按鈕（開關(guān)）、戶用型控制器、風(fēng)速儀、鼓風(fēng)機調(diào)速。

（四）基本組成

     風(fēng)源控制系統(tǒng)、模擬系統(tǒng)、風(fēng)能控制系統(tǒng)、離網(wǎng)逆變系統(tǒng)、負(fù)載系統(tǒng)、儲能系統(tǒng)、控制系統(tǒng)、風(fēng)機 。

（五）實驗類型

  實驗一：限速機械保護系統(tǒng)原理實驗

  實驗二：限速電控保護系統(tǒng)原理實驗

  實驗三：風(fēng)、光互補功率點跟蹤控制實驗

  實驗四：風(fēng)機過功率保護實驗

  實驗五：風(fēng)機超速保護實驗

  實驗六：不同轉(zhuǎn)速下風(fēng)力發(fā)電曲線實驗

  實驗七：風(fēng)況檢測實驗

  實驗八：獨立風(fēng)機系統(tǒng)實驗

  實驗九： 綜合實驗。

三、產(chǎn)品說明

1、追日系統(tǒng)：為實現(xiàn)太陽能電池板對太陽光能的轉(zhuǎn)換率，改變傳統(tǒng)太陽能電池板固定安裝對太陽光能利用低下的弊端。太陽光自動追蹤系統(tǒng)（以下簡稱：追日系統(tǒng)）。該追日系統(tǒng)可實現(xiàn)有太陽光照的情況下，可以根據(jù)日照方向自動控制電機轉(zhuǎn)動，對準(zhǔn)陽光。也可以通過微電腦和計算機相連，進行數(shù)據(jù)保存、分析和處理。

2、風(fēng)源控制系統(tǒng)：風(fēng)能是一種無污染可再生的綠色能源,風(fēng)能的大規(guī)模開發(fā)和利用,將會有效減少化石能源的使用和溫室氣體的排放,成為解決性能源危機和環(huán)境危機的重要手段。

3、模擬系統(tǒng)：在實際教學(xué)和設(shè)備的使用過程中，由于太陽、風(fēng)等新能源系統(tǒng)的不穩(wěn)定性、短時性，造成了在人們進行實驗時常常不能夠及時的得到相應(yīng)的的結(jié)果和數(shù)據(jù)，因此在新能源實驗系統(tǒng)的使用過程中，常常需要利用模擬系統(tǒng)來提供仿真的太陽、風(fēng)等新能源。提供給后續(xù)實驗設(shè)備使用。

4、風(fēng)能控制系統(tǒng)：風(fēng)力發(fā)電機的工作原理是風(fēng)葉在風(fēng)力作用下旋轉(zhuǎn)，將風(fēng)的動能轉(zhuǎn)變?yōu)轱L(fēng)葉軸旋轉(zhuǎn)的機械能，發(fā)電機在風(fēng)葉軸的帶動下旋轉(zhuǎn)發(fā)電，整流器將發(fā)電機產(chǎn)生的交流電轉(zhuǎn)化成直流電，并通過集流轉(zhuǎn)向裝置和連接電纜將電能傳遞到控制器，控制器的主要作用是控制和顯示風(fēng)力發(fā)電機對蓄電池的充電狀態(tài)，當(dāng)風(fēng)力達(dá)到切入風(fēng)速、發(fā)電機產(chǎn)生的電能壓達(dá)到蓄電池的充電要求時，形成穩(wěn)定的電壓和電流輸出，進而向蓄電池組充電；而當(dāng)風(fēng)力達(dá)到切出風(fēng)速、發(fā)電機產(chǎn)生的電壓和電流超出蓄電池的充電要求或在蓄電池組已充滿時，斷開充電電流，形成卸荷，進而保護蓄電池不會過充，同時卸荷后在風(fēng)力發(fā)電機內(nèi)部形成阻尼，進而降低發(fā)電機的轉(zhuǎn)速、保證風(fēng)力發(fā)電機的運行安全。

5、太陽能控制系統(tǒng)：太陽能光伏供電系統(tǒng)的基本工作原理就是在太陽光的照射下，將太陽電池組件產(chǎn)生的電能通過控制器的控制給蓄電池充電或者在滿足負(fù)載需求的情況下直接給負(fù)載供電，如果日照不足或者在夜間則由蓄電池在控制器的控制下給直流負(fù)載供電，對于含有交流負(fù)載的光伏系統(tǒng)而言，還需要增加逆變器將直流電轉(zhuǎn)換成交流電。

6、儲能系統(tǒng)：蓄電池的作用是保證在太陽光照連續(xù)低于平均值的情況下負(fù)載仍可以正常工作。新能源系統(tǒng)中使用的蓄電池有鎳氫、鎳鎘電池和鉛酸蓄電池，但是在較大的系統(tǒng)中考慮到技術(shù)成熟性和成本等因素，通常使用鉛酸蓄電池。

蓄電池在線監(jiān)測管理系統(tǒng)是針對鉛酸蓄電池系統(tǒng)使用的12V閥控鉛酸蓄電池而開發(fā)的專用監(jiān)測管理系統(tǒng)，

7、離網(wǎng)逆變系統(tǒng)：逆變器也稱逆變電源，是通過半導(dǎo)體功率開關(guān)的開通和關(guān)斷作用，把直流電能轉(zhuǎn)變成交流電能的一種變換裝置，是整流變換的逆過程，是太陽能、風(fēng)力發(fā)電中的重要部件。

     逆變器系統(tǒng)是采用單片機控制正弦波輸出的逆變電源，它以48V直流電源作為輸入，輸出220V、50Hz、的正弦波交流電，以滿足高校教學(xué)演示和電子實驗測試的需求。該電源采用推挽升壓和全橋逆變兩級變換，前后級之間隔離，采用單片機數(shù)字化SPWM控制方式，采樣直流母線電壓做電壓前饋控制，同時采樣電流做反饋控制；在保護上，具有輸入過、欠壓保護，輸出過載、短路保護，過熱保護等多重保護功能電路，增強了該電源的可靠性和安全性

8、并網(wǎng)逆變系統(tǒng)：大規(guī)模光伏/風(fēng)能并網(wǎng)發(fā)電是充分利用太陽能/風(fēng)能的一種有效方式，在并網(wǎng)發(fā)電的應(yīng)用中，要防止孤島效應(yīng)，通過防止孤島效應(yīng)以保證PV系統(tǒng)的安全性和穩(wěn)定性。

     試驗單元滿足并網(wǎng)逆變器的防孤島保護功能試驗、過載保護功能試驗、過流保護試驗、直流分量試驗、逆變器功率測定試驗、并網(wǎng)電流諧波試驗，電網(wǎng)故障是并網(wǎng)逆變器工作性能檢測的檢測工具。

9、負(fù)載系統(tǒng)：作為整個系統(tǒng)的一部分，主要是完成發(fā)電系統(tǒng)的負(fù)載測試用。主回路由阻性負(fù)載、感性負(fù)載和容性負(fù)載三部分組成。三部分組合后，功率因數(shù)可調(diào)整，裝機總?cè)萘?50VA

10、控制系統(tǒng)：為用戶提供一個遠(yuǎn)程監(jiān)控風(fēng)光互補科研實驗平臺系統(tǒng)的在線系統(tǒng)，提供實時數(shù)據(jù)顯示與處理、系統(tǒng)功能分析、系統(tǒng)事故追憶、各種文檔備份、用戶級別選擇、遠(yuǎn)程特定功能控制實現(xiàn)、在線幫助等功能強大、界面友好、人機對話簡單的管理軟件。

實時數(shù)據(jù)顯示與處理采用召喚應(yīng)答式規(guī)約，在線實現(xiàn)數(shù)據(jù)實時顯示。

事故追憶包括離線事故和在線事故．為不能長時間開啟電腦的客戶提供更多便利。

具備詳細(xì)的事故記錄（精確到秒，以時間段顯示，同時記錄系統(tǒng)所有運行參數(shù)備查）,多種查詢方式（按站點，按時間，按日期及起組合方式）報表生成和打印。

具備報警參數(shù)設(shè)定，告警參數(shù)顯示與保持，提供聲音（內(nèi)容可以自行選擇，滿足個性需求，同時提供pc機內(nèi)部蜂鳴器報警，為用戶節(jié)約電能。），光等報警。

對用戶：提供權(quán)限管理、密碼登錄、無誤操作設(shè)計，免費在線升級電源知識數(shù)據(jù)庫，新電源用戶學(xué)習(xí)影像資料．

對電源設(shè)備：實時控制，參數(shù)全面具體，防誤操作處理等等。