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一、系統簡介

為了向學生更好地普及新能源的利用技術及相關知識，我公司研發出TYWS-2000系列風光互補發電系統實驗平臺。該實驗平臺包括追日系統、風源控制系統、模擬系統、太陽能控制系統、風能控制系統、儲能系風力機、離網逆變系統、并網逆變系統、負載系統、控制系統、EPS系統、無功補償系統、柴油發電機組自啟系統等實驗平臺系統，能夠滿足高職高專及大中院校開辟新能源（風光）專業教學實驗之用。以上各個實驗系統可以根據教學需要建立相應的子系統，可以滿足教學實驗需要。

該實驗平臺采用國內外先進的設計理念與思路。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科建設發揮重大作用。

單元系統特點：

1、系統的能源系統由產生電能的太陽能供電子系統、風能供電子系統和其他能源子系統組成。采用單元化設計，便于系統的自由組合搭配。

2、 系統的系統穩定保 障系統有關口連接開關和市電網連接。相同的控制系統由各個子系統的控制器、各種信號的數據采集、和有上位機構成的智能控制系統組成。

3、光伏發電采用嵌入式系統，采用光線自動跟蹤技術，從而達到光伏發電效率的最大化。

4、風能發電采用嵌入式系統，采用風漿的智能控制，大大提高了風能發電的效率。

5、系統采用分布式的結構，集光伏發電、風力發電于一體。根據現場情況，可以選擇不同的組合，具有較強的競爭優勢。

6、系統通過計算機網絡實現各子系統的信息共享，真正實現了全自動的電力調度，并能實現故障報警和綜合保護功能，具有較強的可靠性。

7、系統結構合理，監控功能強大，具有良好的性能/價格比。

二、TYWS--2000風光互補發電系統組合方案

方案一：風光互補發電系統

（一）平臺定位

1、面向高等院校、職業技術學校大中專生、本科生、研究生深刻了解太陽能光伏發電原理風能的基本知識以及各種風能發電技術的實驗教學平臺。

2、增加檢測和控制功能可開發風能、太陽能研究平臺，如功率點跟蹤，追日控制等。風源調節系統，風機偏航控制等。

3、通過該平臺可完成風力機、太陽能互補獨立運行系統/并網系統實驗的大部分控制過程實驗及運行過程演示。可以對小規模的風光互補發電系統的安裝、調試、運行、維護、故障分析和故障診斷有所理解和分析。

（二）特點及優勢

1、實驗設備模塊化設計，可以根據用戶的需求自由搭配組合。真實的展現風光互補發電系統的系統構成。利用輔助設備來實現光源與風源的模擬輸出，通過不同的負載較真實的反映風光互補發電系統的運行狀況。

2、集中化后臺軟件管理，體驗風光互補發電系統電轉換的實際工程案例，通過該系統可為風光互補發電系統的工作原理、控制器的工作原理和正弦波逆變器的工作原理的教學、試驗、演示提供一個先進實用的平臺。

3、采用標準工業用太陽能電池板，可置于戶外和戶內，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、風源系統。

6、提供多種應用負載實驗：感性、阻性、功能性應用實驗（手機等智能設備）。

7、在風力發電機運行中，系統出現故障時，有防止風力發電機空轉、飛車的保護功能。

8、具有蓄電池防反接保護，蓄電池防脫節保護，蓄電池損壞保護功能。

9、過風速，充電電流過大時，控制器自動對風力發電機卸荷，小電流對蓄電池充電。

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

10、當蓄電池電壓降至額定電壓108%時，風力發電機自動恢復對蓄電池充電。

11、控制器具有手動緊急剎車開關，用戶可根據情況使用。使用此開關，風機將強制性剎車。

12、帶有蓄電池電源存儲系統，形成混合供電系統。

（三）系統參數

1、20W太陽能電池組件4塊/組，可同時驅動8組；

2、 風力發電機：300W，葉輪直徑：1.65m，啟動風速：2.3m/s，切入風速：3m/s，額定風速：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、風力發電機控制器：1.5KW-48V；

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

7、工作方式：連續；

8、工作環境：溫度 -10-40℃ 濕度≤80%RH；

9、PWM卸荷電壓(v)： >52V；

10、風力發電機剎車動作電壓 (v) ：30V±1；

11、風力發電機恢復充電動作電壓(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、風源控制系統、模擬系統、太陽能控制系統、風能控制系統、儲能系統、離網逆變系統、并網逆變系統、負載系統、控制系統、風機。

（五）主要實驗

1、太陽能控制器部分

2、太陽能并網實驗

3、風力發電機（含模擬風機等實驗）

4、逆變器部分實驗

方案二：光伏發電系統

（一）平臺定位

面向高等院校、職業技術學校大中專生、本科生、研究生可通過該平臺深刻理解太陽能光伏發電原理的實驗教學平臺。

增加檢測和控制功能可開發太陽能、光伏發電研究平臺，如最佳功率點跟蹤，追日控制等。

（二）特點及優勢

  1、體驗太陽能光電轉換的實際工程案例，通過該系統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、試驗、演示提供一個先進實用的平臺；

  2、采用標準工業用太陽能電池板，可置于戶外和戶內，角度可以調整；

  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；

  5、開放所有接口及控制代碼；

  6、提供多種應用負載實驗：感性、阻性、功能性應用實驗（手機等智能設備）；

  7、帶有蓄電池電源存儲系統，形成混合供電系統。

（三）系統參數

  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51.0V；

  4、蓄電池容量：48V/120AH;

  5、蓄電池過放保護：44.8V，恢復46.4V。

（四）基本組成

     追日系統、模擬系統、太陽能控制系統、離網逆變系統、負載系統、儲能系統、控制系統。

（五）實驗類型

  實驗一： 太陽能電池發電原理實驗；

  實驗1-1 ：太陽能光伏板能量轉換實驗； 實驗1-2 ：環境對光伏轉換影響實驗；

  實驗二：太陽能電池光伏系統直接負載實驗；

  實驗三： 光伏控制型太陽能系統發電實驗；

  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： 太陽能系統電器負載實驗；

  實驗六： 綜合實驗。

方案三：風能發電系統

（一）平臺定位

1、 面向高等院校、職業技術學校大中專生、本科生、研究生深刻了解風能的基本知識以及各種風能發電技術的實驗教學平臺。通過該平臺可以對家用風力機的安裝、調試、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風能研究平臺，如風源調節系統，風機偏航控制等。

（二）特點及優勢

  1、實物一體化設計，真實的展現風能發電的系統構成。利用輔助設備來實現風源的模擬輸出，通過不同的負載較真實的反映風能發電系統的運行狀況；

  2、在風力發電機運行中，系統出現故障時，有防止風力發電機空轉、飛車的保護功能；

  3、具有蓄電池防反接保護，蓄電池防脫節保護，蓄電池損壞保護功能；

  4、過風速，充電電流過大時，控制器自動對風力發電機卸荷，小電流對蓄電池充電；

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

  6、當蓄電池電壓降至額定電壓108%時，風力發電機自動恢復對蓄電池充電；

  7、控制器具有手動緊急剎車開關，用戶可根據情況使用。使用此開關，風機將強制性剎車。

（三）系統參數

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

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

  3、可調速的鼓風機：4670m3/h，1275Pa-2138Pa，2.2kW；

  4、電氣操作柜：儀表顯示、控制按鈕（開關）、戶用型控制器、風速儀、鼓風機調速。

（四）基本組成

     風源控制系統、模擬系統、風能控制系統、離網逆變系統、負載系統、儲能系統、控制系統、風機 。

（五）實驗類型

  實驗一：限速機械保護系統原理實驗

  實驗二：限速電控保護系統原理實驗

  實驗三：風、光互補最大功率點跟蹤控制實驗

  實驗四：風機過功率保護實驗

  實驗五：風機超速保護實驗

  實驗六：不同轉速下風力發電曲線實驗

  實驗七：風況檢測實驗

  實驗八：獨立風機系統實驗

  實驗九： 綜合實驗。

三、產品說明

1、追日系統：為實現太陽能電池板對太陽光能的最高轉換率，改變傳統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（以下簡稱：追日系統）。該追日系統可實現有太陽光照的情況下，可以根據日照方向自動控制電機轉動，對準陽光。也可以通過微電腦和計算機相連，進行數據保存、分析和處理。

2、風源控制系統：風能是一種無污染可再生的綠色能源,風能的大規模開發和利用,將會有效減少化石能源的使用和溫室氣體的排放,成為解決全球性能源危機和環境危機的重要手段。

3、模擬系統：在實際教學和設備的使用過程中，由于太陽、風等新能源系統的不穩定性、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的的結果和數據，因此在新能源實驗系統的使用過程中，常常需要利用模擬系統來提供仿真的太陽、風等新能源。提供給后續實驗設備使用。

4、風能控制系統：風力發電機的工作原理是風葉在風力作用下旋轉，將風的動能轉變為風葉軸旋轉的機械能，發電機在風葉軸的帶動下旋轉發電，整流器將發電機產生的交流電轉化成直流電，并通過集流轉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力發電機對蓄電池的充電狀態，當風力達到切入風速、發電機產生的電能壓達到蓄電池的充電要求時，形成穩定的電壓和電流輸出，進而向蓄電池組充電；而當風力達到切出風速、發電機產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，同時卸荷后在風力發電機內部形成阻尼，進而降低發電機的轉速、保證風力發電機的運行安全。

5、太陽能控制系統：太陽能光伏供電系統的基本工作原理就是在太陽光的照射下，將太陽電池組件產生的電能通過控制器的控制給蓄電池充電或者在滿足負載需求的情況下直接給負載供電，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載供電，對于含有交流負載的光伏系統而言，還需要增加逆變器將直流電轉換成交流電。

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

蓄電池在線監測管理系統是針對鉛酸蓄電池系統使用的12V閥控鉛酸蓄電池而開發的專用監測管理系統，

7、離網逆變系統：逆變器也稱逆變電源，是通過半導體功率開關的開通和關斷作用，把直流電能轉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、風力發電中的重要部件。

     逆變器系統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，前后級之間完全隔離，采用單片機數字化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、并網逆變系統：大規模光伏/風能并網發電是充分利用太陽能/風能的一種有效方式，在并網發電的應用中，要防止孤島效應，通過防止孤島效應以保證PV系統的安全性和穩定性。

     試驗單元滿足并網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、并網電流諧波試驗，電網故障是并網逆變器工作性能檢測必不可少的檢測工具。

9、負載系統：作為整個系統的一部分，主要是完成發電系統的負載測試用。主回路由阻性負載、感性負載和容性負載三部分組成。三部分組合后，功率因數可調整，裝機總容量150VA

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

實時數據顯示與處理采用召喚應答式規約，在線實現數據實時顯示。

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。

具備詳細的事故記錄（精確到秒，以時間段顯示，同時記錄系統所有運行參數備查）,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。

具備報警參數設定，告警參數顯示與保持，提供聲音（內容可以自行選擇，滿足個性需求，同時提供pc機內部蜂鳴器報警，為用戶節約電能。），光等報警。

對用戶：提供權限管理、密碼登錄、無誤操作設計，免費在線升級電源知識數據庫，新電源用戶學習影像資料．

對電源設備：實時控制，參數全面具體，防誤操作處理等等。