[实用新型]一种多功能风光互补发电教学实验平台

摘要

一种多功能风光互补发电教学实验平台，属于新型清洁能源发电的原理学习及实践工程训练的教学仪器技术领域。一种多功能风光互补发电教学实验平台，包括太阳能发电模块、风力发电模块、实验操作台及上位机四部分。本实用新型的有益效果光源在圆形导轨上移动更好的模拟太阳运动轨迹；各模块相互独立，由操作人员自行调节需要的工作状态，有机集成系统、灵活调配功能，可实现多种工作状态，占地面积小、造价低。同时为综合利用太阳能与风能，展示其发电原理提供了良好的教学实验平台，是一种综合性的实验与科研平台；上位机监测各模块电气性能及温度特性，并能对电能质量进行评估，具有实际的工程意义，为实际的微网示范工程发电侧提供可行思路。

主权项

一种多功能风光互补发电教学实验平台，其特征在于，所述的多功能风光互补发电教学实验平台包括太阳能发电模块、风力发电模块、实验操作台及上位机四部分；所述的太阳能发电模块包括模拟光源、太阳能电池阵列和驱动控制模块；所述的模拟光源固定于圆形滑轨上，并可在圆形轨道上移动，用于模拟太阳光自东向西运动；所述的太阳能电池阵列中心位置安装有光辐射传感器，安装在双轴驱动电机上；所述的光辐射传感器经信号线与PLC控制器相连，将光照强度信息输送给PLC控制器上的驱动控制模块，由驱动控制模块根据辐射强度控制双轴驱动电机追踪光照强点，使太阳能电池阵列始终正对光照强点；PLC控制板位于双轴驱动电机上，双轴驱动电机水平最大转角360°，纵向最大转角180°；所述的太阳能电池阵列经信号线连接至控制台中的DSP控制板，将电气信号传输至DSP控制板，采集太阳能电池阵列的电压信号和电流信号，然后传输给上位机，通过上位机实时监测太阳能电池阵列发电状态；所述的风力发电模块包括风力发电机、轴流风机、风速采集模块、PLC控制器和AC/DC整流电路；用轴流风机模拟自然风，轴流风机位于风力发电机一侧，带动风力发电机使其机械能转化为不稳定的交流电能；风力发电机分别连接AC/DC整流电路和风速采集模块，风力发电机经AC/DC整流电路分别再与控制台和PLC控制器连接，PLC控制器最终与上位机连接；不稳定的交流电能经AC/DC整流电路整流后输出稳定的直流电能，再进入控制台中供负荷工作或储能；PLC控制器采集整流后产生的电压信号和电流信号，通过信号线传输到上位机；风力发电机经风速采集模块连接到DSP控制板，风速采集模块通过风速仪采集风速信号，接入DSP控制板，传输到上位机；所述的实验操作台包括风光互补控制器、DSP控制板、PLC控制器、风速调节模块、光照强度调节模块、监测仪表、储能模块、离网模块和并网模块；所述的模拟光源接入光照强度调节模块，通过手动调节模拟光源的光辐射强度；风力发电机、太阳能电池阵列分别与AC/DC、DC/DC整流电路相连，整流形成稳定直流电能后接入风光互补控制器；所述的储能模块由充电控制器与铅酸蓄电池组成，充电控制器采用串联式PWM充电控制方式，储能模块与风光互补控制器相连；所述的离网模块包括离网逆变器、监测仪表和交流负载，离网逆变器与风光互补控制器或蓄电池连接，交流负载与离网逆变器连接，将PLC控制器产生的电能或蓄电池内储存的直流电能转化为可供交流负载正常工作使用的交流电能；所述的并网模块包括并网逆变器和行灯并网子模块，行灯并网子模块由三相逆变器和行灯法并网电路板组成，并网逆变器与蓄电池或风光互补控制器连接，或风力发电机直接与行灯法并网电路板相连；所述的太阳能电池阵列先通过并网逆变器将直流电转化为较为稳定的交流电，再与行灯法并网电路板相连即模拟并网过程；并网逆变器与蓄电池相连则进行自动并网，对电网中负荷进行充电，同时电网也向多功能风光互补发电教学实验平台中负荷输送电能；所述的实验操作台的面板上装有多个监测仪表，根据需求自行设计工作电路实时监测太阳能电池阵列电压与电流、风力发电机组产生电压与电流、并网模块及离网模块的电气指数；所述的实验操作台、储能模块、离网模块、并网模块相互独立，在实验操作台面板上设有储能模块、离网模块、并网模块的输入与输出接口；所述的上位机经USB线通过转接口与DSP控制板、PLC控制器相连，DSP控制板采集太阳能电池阵列温度和风力发电机风速信号。