CN108831242A - 智能微网控制实训装置 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种智能微网控制实训装置，包括模拟光照模块、光伏电池板模块、风力发电机模块、微网控制集成系统以及工作台，光伏电池板模块与光伏板伺服电机连接，接近传感器监测光伏电池板是否转动到极限位置，三相交流异步电机固定在桌面上，减速机安装在三相交流异步电机上，三相交流异步电机通过同步带轮驱动外转子发电机；微网控制集成系统中储能装置、逆变器与工作台面固定，电压电流组合传感器通过螺栓固定于工作台面，功率传感器通过U型导轨固定于工作台面。本发明的智能微网控制实训装置可以进行多项分布式新能源电网应用方面的实训，模拟太阳能跟踪发电、风力发电、能耗监测及电网投切等实践教学，激发学生的学习和研究兴趣。

Description

智能微网控制实训装置

技术领域

本发明属于电气、机电一体化类专业实验教学装备，具体地说，是一种智能微网控制实训装置。

背景技术

太阳能跟踪发电及风力发电目前是分布式新能源发电领域的研究热点，太阳能跟踪发电原理、系统结构、风力发电系统结构及并网工作原理等方面的内容，是分布式新能源发电系统领域的重点与难点。对于高等院校本专科学生而言，单纯的课堂讲解较为抽象空洞，且难以理解。为学生提供一个分布式太阳能跟踪发电及风力发电实训教学平台，不仅可以帮助学生形象地理解分布式新能源发电系统的原理、结构及特点，更能激发学生的学习和研究兴趣。

国内在新能源发电系统实训教学平台的研究方面也做了很多工作，总体来说可分为三大类：第一类是太阳能光伏发电实训教学平台，这类平台一般都占有较大的阳光光照面积，通过太阳能电池板发电并储能，逆变后为阻性负载消耗，强调太阳能发电的工作原理说明，不具备跟踪发电功能；第二类是风力发电实训教学平台，这一类平台主要进行风力发电原理的解释说明。第三类是风光互补竞赛平台，在高等职业院校应用较为广泛，重点关注的是设备的机械装配、PLC程序设计及人机界面的设计，对于分布式太阳能发电、风力发电的原理、结构等知识并未重点关注。同时，前面三类实训教学设备一般规模较大，学生在教学过程中能全员参与深入实训的机会不多。

发明内容

发明目的：本发明主要解决了前项所提及的问题，该实训装置采用微型光伏跟踪发电系统、风力发电系统、储能系统、检测系统以及投切系统等构成一套小规模的分布式新能源控制实训装置，该装置对于本科及高等职业院校相关专业而言是具有典型意义的训练平台，同时也将有力地推动分布式新能源网络的发展，具有较好的应用前景和推广价值。

技术方案：

一种智能微网控制实训装置，包括模拟光照模块、光伏电池板模块、风力发电机模块、微网控制集成系统以及工作台，所述模拟光照模块包含卤素射灯、运动模组、模组伺服电机、支架、第一联轴器；所述光伏电池板模块包含光照跟踪传感器、光伏电池板、箱架、接近传感器、光伏板伺服电机、第二联轴器；所述风力发电机模块包含外转子发电机、同步带轮、三相交流异步电机、减速机；所述微网控制集成系统包含储能装置、逆变器、功率传感器、电压电流组合传感器、工业铝型材框架及相关接线等；所述工作台包含线排端子、线槽、桌面、桌架、万向轮；所述运动模组包括一个滑台、一组同步轮带、一套工业铝型材基座、一只原点位置传感器、两只极限位置传感器、两套轴承机构，其中一套轴承机构的轴具有凸出，两套轴承机构固定于工业铝型材基座两端，同步轮带以轴承机构为框架固定，滑台固定于同步轮带，实现往复运行，原点位置传感器安装于各个运动模组中间位置，两个极限位置传感器分别安装于运动模组的左右行程极限位置；卤素射灯固定在运动模组的滑台上，运动模组装配安装在所述支架上，支架固定在桌面上，模组伺服电机通过第一联轴器与运动模组轴承机构一端的凸出轴配合安装；光照跟踪传感器安装在光伏板模块的顶端，光伏电池板模块通过第二联轴器与光伏板伺服电机连接，光伏板伺服电机固定在箱架上，箱架通过螺栓固定在桌面上，箱架顶部平面为半圆，接近传感器均布在箱架顶部平面的半圆圆周上，监测光伏电池板是否转动到极限位置，三相交流异步电机固定在桌面上，所述减速机安装在三相交流异步电机上，三相交流异步电机通过同步带轮驱动所述外转子发电机；微网控制集成系统中储能装置、逆变器通过2020工业铝型材框架与工作台面固定，电压电流组合传感器通过螺栓固定于工作台面，功率传感器通过U型导轨固定于工作台面。

进一步地，运动模组工业铝型材基座的两端分别安装一个极限位置传感器，监测卤素射灯12是否达到极限位置并自动调整其运动状态。

进一步地，箱架顶部平面的半圆半径为40mm，所述一套轴承机构的轴凸出20mm。

进一步地，三相交流异步电动机额定转速为1350r/min，减速机为五倍减速机。

进一步地，桌面的材料为由2080型材，桌面尺寸长1200mm，宽720mm。

进一步地，运动模组有效行程为900mm～1100mm。

进一步地，运动模组中同步轮带每圈运行约75mm。

进一步地，外转子发电机为功率约100瓦的小型永磁外转子发电机，AC12V输出。

进一步地，电压电流组合传感器为4通道电压检测，输入DC 0-24V，输出DC 0-5V；4通道电流检测，输入DC 0-20mA，输出DC 0-5V；其中蓄电池两组，每组12V，14Ah。

进一步地，功率传感器检测单相交流有功功率，可进行市电功率检测、负载功率检测。

有益效果：

本发明的智能微网控制实训装置可以进行多项分布式新能源电网应用方面的实训，模拟太阳能跟踪发电、风力发电、能耗监测及电网投切等实践教学，更能激发学生的学习和研究兴趣。

附图说明

图1是本发明的右视图。

图2是本发明的主视图。

图3是本发明的结构示意图。

图中，1-万向轮，2-桌架，3-桌面，4-三相交流异步电机，5-模组伺服电机，6-支架，7-智能微网集成系统，8-线槽，9-运动模组，10-光伏电池板，11-光照跟踪传感器，12-卤素射灯，13-外转子发电机，14-同步带轮，15-线排端子，16-接近传感器，17-光伏板伺服电机，18-箱架

具体实施方式

下面结合附图对本发明做更进一步的解释。

实施例：如图1、图2和图3所示，一种智能微网控制实训装置，其特征在于，包括模拟光照模块、光伏电池板模块、风力发电机模块、微网控制集成系统7以及工作台，所述模拟光照模块包含卤素射灯12、运动模组9、模组伺服电机5、支架6、第一联轴器；所述光伏电池板模块包含光照跟踪传感器11、光伏电池板10、箱架18、接近传感器16、光伏板伺服电机17、第二联轴器；所述风力发电机模块包含外转子发电机13、同步带轮14、三相交流异步电机4、减速机；所述微网控制集成系统包含储能装置、逆变器、功率传感器、电压电流组合传感器、工业铝型材框架及相关接线等；所述工作台包含线排端子15、线槽8、桌面3、桌架2、万向轮1；所述运动模组9包括一个滑台、一组同步轮带、一套工业铝型材基座、一只原点位置传感器、两只极限位置传感器、两套轴承机构，其中一套轴承机构的轴凸出20mm，两套轴承机构固定于工业铝型材基座两端，同步轮带以轴承机构为框架固定，滑台固定于同步轮带，实现往复运行，原点位置传感器安装于各个运动模组中间位置，两个极限位置传感器分别安装于运动模组的左右行程极限位置；卤素射灯12固定在运动模组的滑台上，运动模组装配安装在所述支架上，支架固定在桌面上，模组伺服电机5通过第一联轴器与运动模组轴承机构一端的凸出轴配合安装；光照跟踪传感器安装在光伏板模块的顶端，光伏电池板模块通过第二联轴器与光伏板伺服电机连接，光伏板伺服电机固定在箱架上，箱架18通过螺栓固定在桌面上，箱架顶部平面为半径为40mm的半圆，接近传感器16均布在箱架顶部平面的半圆圆周上，监测光伏电池板10是否转动到极限位置，三相交流异步电机4固定在桌面上，所述减速机安装在三相交流异步电机上，三相交流异步电机4通过同步带轮驱动所述外转子发电机13；微网控制集成系统中储能装置、逆变器通过工业铝型材框架与工作台面固定，电压电流组合传感器通过螺栓固定于工作台面，功率传感器通过U型导轨固定于工作台面。运动模组9工业铝型材基座的两端分别安装一个极限位置传感器，监测卤素射灯12是否达到极限位置并自动调整其运动状态。

三相交流异步电机4通过同步带轮14驱动外转子发电机13，模拟发电过程给蓄电池充电。蓄电池给卤素射灯11供电，模组伺服电机5控制运动模组9驱动卤素射灯11左右移动，光照跟踪传感器感应卤素射灯12的位置变化，调整光伏电池板10顺时针或逆时针跟随转动。光伏电池板10的转动由光伏板伺服电机17驱动，在箱架18上设置三个接近传感器16，监测光伏电池板10是否转动到极限位置。线排端子15布置在桌面的右侧，相关的接线放置在线槽8中。桌面3由型材2080型材装配完成，桌架2由40角钢和70角钢焊接完成，桌脚位置安装有万向轮1，可以实现控制装置的移动和固定。

桌面3是控制装置的载体，桌面尺寸长1200mm，宽720mm。支架6为2040型材，利用角件固定在桌面上，运动模组9安装在支架上。卤素射灯12安装在运动模组9的滑台上。模组伺服电机5通过电机座固连在运动模组9上，伺服电机轴与运动模组9的凸出轴用联轴器装配安装。光伏板伺服电机17与箱架18固连，箱架18用螺栓与桌面3固连。伺服电机17的轴通过联轴器与光伏电池板10的驱动轴装配安装，三个接近传感器16均布在光伏板10背面半径为40mm的半圆圆周上。

运动模组9有效行程约1000mm，同步轮带每圈运行约75mm；外转子发电机13为功率约100W的小型永磁外转子发电机，AC12V输出；三相交流异步电动机4额定转速为1350r/min，配置五倍减速电机。微网控制集成系统7中逆变器为DC12V-AC220V，功率约为500W；其中电压电流组合传感器为4通道电压检测，输入DC 0-24V，输出DC 0-5V，4通道电流检测，输入DC 0-20mA，输出DC 0-5V，；其中蓄电池两组，每组12V，14Ah；其中功率传感器可检测单相交流有功功率，可进行市电功率检测、负载功率检测，0-5V电压输出。

以上所述仅是本发明的优选实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理的前提下，还可以做出若干改进和润饰，这些改进和润饰也应视为本发明的保护范围。

Claims (10)

1.一种智能微网控制实训装置，其特征在于，包括模拟光照模块、光伏电池板模块、风力发电机模块、微网控制集成系统(7)以及工作台，所述模拟光照模块包含卤素射灯(12)、运动模组(9)、模组伺服电机(5)、支架(6)、第一联轴器；所述光伏电池板模块包含光照跟踪传感器(11)、光伏电池板(10)、箱架(18)、接近传感器(16)、光伏板伺服电机(17)、第二联轴器；所述风力发电机模块包含外转子发电机(13)、同步带轮(14)、三相交流异步电机(4)、减速机；所述微网控制集成系统包含储能装置、逆变器、功率传感器、电压电流组合传感器、工业铝型材框架及相关接线等；所述工作台包含线排端子(15)、线槽(8)、桌面(3)、桌架(2)、万向轮(1)；所述运动模组(9)包括一个滑台、一组同步轮带、一套工业铝型材基座、一只原点位置传感器、两只极限位置传感器、两套轴承机构，其中一套轴承机构的轴具有凸出，两套轴承机构固定于工业铝型材基座两端，同步轮带以轴承机构为框架固定，滑台固定于同步轮带，实现往复运行，原点位置传感器安装于各个运动模组中间位置，两个极限位置传感器分别安装于运动模组的左右行程极限位置；卤素射灯(12)固定在运动模组的滑台上，运动模组装配安装在所述支架上，支架固定在桌面上，模组伺服电机(5)通过第一联轴器与运动模组轴承机构一端的凸出轴配合安装；光照跟踪传感器安装在光伏板模块的顶端，光伏电池板模块通过第二联轴器与光伏板伺服电机连接，光伏板伺服电机固定在箱架上，箱架(18)通过螺栓固定在桌面上，箱架顶部平面为半圆，接近传感器(16)均布在箱架顶部平面的半圆圆周上，监测光伏电池板(10)是否转动到极限位置，三相交流异步电机(4)固定在桌面上，所述减速机安装在三相交流异步电机上，三相交流异步电机(4)通过同步带轮驱动所述外转子发电机(13)；微网控制集成系统中储能装置、逆变器通过工业铝型材框架与工作台面固定，电压电流组合传感器通过螺栓固定于工作台面，功率传感器通过U型导轨固定于工作台面。

2.根据权利要求1所述的一种智能微网控制实训装置，其特征在于，运动模组9工业铝型材基座的两端分别安装一个极限位置传感器，监测卤素射灯12是否达到极限位置并自动调整其运动状态。

3.根据权利要求1所述的一种智能微网控制实训装置，其特征在于，箱架顶部平面的半圆半径为40mm，所述一套轴承机构的轴凸出20mm。

4.根据权利要求1所述的一种智能微网控制实训装置，其特征在于，三相交流异步电动机(4)额定转速为1350r/min，减速机为五倍减速机。

5.根据权利要求1所述的一种智能微网控制实训装置，其特征在于，桌面的材料为由2080型材，桌面尺寸长1200mm，宽720mm。

6.根据权利要求1所述的一种智能微网控制实训装置，其特征在于，运动模组(9)有效行程为900mm～1100mm。

7.根据权利要求1所述的一种智能微网控制实训装置，其特征在于，运动模组(9)中同步轮带每圈运行约75mm。

8.根据权利要求1所述的一种智能微网控制实训装置，其特征在于，外转子发电机(13)为功率约100瓦的小型永磁外转子发电机，AC12V输出。

9.根据权利要求1所述的一种智能微网控制实训装置，其特征在于，电压电流组合传感器为4通道电压检测，输入DC 0-24V，输出DC 0-5V；4通道电流检测，输入DC0-20mA，输出DC0-5V；其中蓄电池两组，每组12V，14Ah。

10.根据权利要求1所述的一种智能微网控制实训装置，其特征在于，功率传感器检测单相交流有功功率，可进行市电功率检测、负载功率检测。