CN202650411U

CN202650411U - 一种用于教学的风光互补发电实训系统

Info

Publication number: CN202650411U
Application number: CN 201220315842
Authority: CN
Inventors: 黄华圣; 吴勇平; 葛华勇; 丁付然
Original assignee: Zhejiang Tianhuang Science and Technology Industrial Co Ltd
Current assignee: Zhejiang Tianhuang Science and Technology Industrial Co Ltd
Priority date: 2012-07-03
Filing date: 2012-07-03
Publication date: 2013-01-02
Anticipated expiration: 2022-07-03

Abstract

本实用新型涉及一种风光互补发电实训系统。本实用新型包括风力发电模拟器、光伏发电模拟器、风机控制器、光伏控制器、系统控制器、蓄电池、离网逆变器、并网逆变器、直流母线、直流负载、交流负载组成，其特征在于：所述的风机控制器、光伏控制器、系统控制器、蓄电池、离网逆变器、并网逆变器、直流负载都汇流于直流母线；所述的风机控制器和光伏控制器均包括主电路和控制电路，系统控制器由单片机控制系统组成，通过测量电路能采集蓄电池电量。能解决风光互补发电系统工程的组建及施工，光伏组件、风力发电机、控制器、逆变器及蓄电池使用的培训问题，便于控制器做功率跟踪的编程及整个系统的安装接线，提高整个培训装置的实际工程意义。

Description

一种用于教学的风光互补发电实训系统

技术领域

本实用新型涉及一种主要应用于新能源专业的风力发电、光伏发电的学习及实际工程应用培训的风光互补发电实训系统。

背景技术

随着化石燃料减少，价格的持续上涨，及其使用导致环境污染问题日趋严重，太阳能、风能等可再生的，无污染的清洁能源，受到人类越来越多的重视，为实现能源和环境的可持续发展，世界各国均将太阳能光伏发电、风力发电作为新能源与可再生能源发展的重点。目前，国内太阳能产业、风力发电装备产业飞速发展，对于改善我国能源结构有着重大实际意义。但光伏、风力发电的应用都普遍存在技术应用能力欠缺及能源转化效率低的问题，目前，对于学习光伏风力发电工程的组建，提高其转换效率与实际工程应用紧密结合，提高工程设计人员及操作人员的理论及操作技能，已成为光伏风力发电应用与普及急需解决的热门话题。目前，国内有少数种类的培训装置用来培训风光互补发电系统工程组建及应用，但都只停留在原理上的理解，并无实际工程意义，因此，需要设计出一种系统原理，结构及走线工艺与实际工程一致的教学用实训装置。

发明内容

本实用新型的目的是提供一种风光互补发电实训系统培训装置，能解决风光互补发电系统工程的组建及施工，光伏组件、风力发电机、控制器、逆变器及蓄电池使用的培训问题，便于控制器做功率跟踪的编程及整个系统的安装接线，提高整个培训装置的实际工程意义。

本实用新型的目的是通过以下技术方案实现的：一种用于教学的风光互补发电实训系统，包括风力发电模拟器、光伏发电模拟器、风机控制器、光伏控制器、系统控制器、蓄电池、离网逆变器、并网逆变器、直流母线、直流负载、交流负载组成，其特征在于：所述的风机控制器、光伏控制器、系统控制器、蓄电池、离网逆变器、并网逆变器、直流负载都汇流于直流母线；所述的风机控制器和光伏控制器均包括主电路和控制电路，系统控制器由单片机控制系统组成，通过测量电路能采集蓄电池电量。本实用新型以直流为中心，光伏电池方阵通过光伏控制器与直流母线相连，风力发电机通过风机控制器与直流母线相连，直流负载直接与直流母线连接，在直流母线处设蓄电池储能，同时采用离网逆变器、并网逆变器集中逆变的结构形式。蓄电池与直流负载直接连接至直流母线，蓄电池采用浮充电方式，整个系统由系统控制器做监控，系统控制器由单片机控制系统组成，通过测量电路能采集蓄电池电量，根据不同电量控制风光互补系统进入纯充电、单供直流用电、单供交流用电、交直流供电、交直流供电并网发电等状态。离网逆变器将直流母线上的直流电逆变成交流电送给交流负载。并网逆变器将直流母线上的直流电逆变成交流电送给电网。

所述的风力发电模拟器包括风力发电机、原动机、PLC可编程控制器、调速器、编码器、同步轮、皮带，所述的原动机以皮带传动方式带动风力发电机运行模拟风力发电过程。风力发电采用电机以皮带拖动风力发电机运转的方式，通过改变原动机的输出功率来模拟不同风速下风力发电的运行特性。

所述的光伏发电模拟器包括光伏组件、碘钨灯、追日跟踪传感器、二维运动机构和支架组成。所述的碘钨灯可以连续运动，模拟太阳从东至西的运行轨迹，倾角可调模拟不同季节的太阳光辐射角度，根据追日跟踪传感器输出的太阳光的位置信息，控制二维机构运动，实现二维追日跟踪功能。光伏发电采用碘钨灯照射光伏组件模拟太阳能光伏发电，光伏组件安装于对光角度可自动调节的二维运动机构上，光伏组件输出通过导线连接至光伏控制器。

所述的风机控制器、光伏控制器的控制电路与主电路采用可插拔的单片机最小应用系统，方便编写功率跟踪程序。

本实用新型能够根据需要进行风力发电机的安装调试培训；风力发电机最大功率点跟踪控制程序编写的培训；光伏组件最大功率点跟踪控制程序编写的培训；风光互补发电系统规划、设计的培训；风光互补发电系统走线工艺及具体布线实训。

附图说明

图1是本实用新型的结构框图

图2是本实用新型的风力发电模拟器结构框图

具体实施方式

结合附图对本实用新型做进一步的具体说明

如图1和图2所示，本实用新型包括风力发电模拟器、光伏发电模拟器、风机控制器、光伏控制器、系统控制器、蓄电池、离网逆变器、并网逆变器、直流负载、交流负载组成。

风力发电模拟器由风力发电机、平板电脑、PLC可编程控制器、调速器、原动机、塔架、同步轮及皮带组成。通过在平板电脑的组态软件内输入风速，平板电脑的串口通过PC/PPI线将风速给PLC，PLC将风速信号处理后给调速器控制原动机运行，原动机与风力发电机通过皮带连接做功率传输，通过以上方式模拟不同风速下风力发电机的运行特性，风力发电机发出交流电送给风机控制器电源输入，风机控制器主电路经二极管做整流后经功率管做直流电压控制送给直流母线，风机控制器控制部分采用可插拔的单片机最小应用系统，方便开发最大功率跟踪程序。

光伏发电模拟器由光伏组件、碘钨灯、追日跟踪传感器、二维运动机构和支架组成。碘钨灯模拟太阳光给光伏组件提供光源，光伏组件固定于二维运动机构上，根据追日跟踪传感器输出的太阳光的位置信息，控制二维机构运动，使太阳能电池板始终跟随光源，实现两轴追日跟踪功能，达到改变光伏组件输出电功率的目的，光伏组件发电送给光伏控制器，光伏控制器主电路采用功率管做直流电压控制，光伏控制器控制部分采用可插拔的单片机最小应用系统，方便开发最大功率跟踪程序。

系统控制器由单片机控制系统组成，通过测量电路能采集蓄电池电量，根据不同电量控制风光互补系统进入纯充电、单供直流用电、单供交流用电、交直流供电、交直流供电并网发电等状态。

蓄电池采用风力发电专用密闭铅酸蓄电池，离网逆变器将直流母线的直流电逆变成交流电送给交流负载，并网逆变器将直流母线的直流电逆变成交流电送给电网及交流负载。

Claims

1.一种用于教学的风光互补发电实训系统，包括风力发电模拟器、光伏发电模拟器、风机控制器、光伏控制器、系统控制器、蓄电池、离网逆变器、并网逆变器、直流母线、直流负载、交流负载组成，其特征在于：所述的风机控制器、光伏控制器、系统控制器、蓄电池、离网逆变器、并网逆变器、直流负载都汇流于直流母线；所述的风机控制器和光伏控制器均包括主电路和控制电路，系统控制器由单片机控制系统组成，通过测量电路能采集蓄电池电量。

2.根据权利要求1所述的用于教学的风光互补发电实训系统，其特征在于所述的风力发电模拟器包括风力发电机、原动机、PLC可编程控制器、调速器、编码器、同步轮、皮带，所述的原动机以皮带传动方式带动风力发电机运行模拟风力发电过程。

3.根据权利要求1所述的用于教学的风光互补发电实训系统，其特征在于所述的光伏发电模拟器包括光伏组件、碘钨灯、追日跟踪传感器、二维运动机构和支架组成，所述的碘钨灯可以连续运动，模拟太阳从东至西的运行轨迹，倾角可调模拟不同季节的太阳光辐射角度，根据追日跟踪传感器输出的太阳光的位置信息，控制二维机构运动，实现二维追日跟踪功能。

4.根据权利要求1所述的用于教学的风光互补发电实训系统，其特征在于所述的风机控制器、光伏控制器的控制电路与主电路采用可插拔的单片机最小应用系统。

5.根据权利要求2所述的风光互补发电实训系统，其特征在于风力发电模拟器采用原动机主轴通过键槽方式固定一同步轮，风力发电机主轴上通过键槽方式固定一同步轮，两同步轮通过同步带连接传输功率。