[实用新型]风光互补发电实训平台

说明书

技术领域

本实用新型涉及一种太阳能、风能互补发电的教学实训装置，具体涉及一种能够对太阳能和风能进行转化和控制、并能够在保证负载供电的同时进行能量存储的电能系统。

背景技术

目前，现有风光互补教学实训平台存在的不足主要有：太阳光跟踪精度不够，随季节、温度等环境变化，跟踪装置适应性不强。光伏系统供电、风力系统发电可靠性不高，运行维护成本高，造价高。发电系统各部分容量配置的不合理使发电系统的可靠性不够。实验平台模块不够稳定、形象，大多采用黑盒模式即简单的输入输出，不能充分体现基础原理性实训作用。风电和光电独立系统在资源上的缺陷较多，适应的场所有特殊要求，利用率不大。

发明内容

为了克服现有的风光互补教学实训平台跟踪精度、可靠性、稳定性与面板形象性上的不足, 本实用新型提供一种风光互补发电实训平台，该平台结构简单、操作便利、且能够安全稳定地模拟现场，非常利于实训、教学和培训。

本实用新型解决其技术问题所采用的技术方案是：

风光互补发电实训平台，包括风力发电机组、太阳能发电装置和实训操作台三部分；其特征在于：所述风力发电机组包括风机和与风机连接的风力发电机；风力发电机和太阳能发电装置均与实训操作台上的风光互补控制器连接；风光互补控制器分别连接直流负载或蓄电池组，蓄电池组通过离网逆变器与交流负载连接；太阳能发电装置包括太阳能电池板、太阳能电池板上空悬空设置的可调模拟光源；太阳能电池板设置在二维旋转支架上，二维旋转支架的二维方向分别对应设置驱动电机及对应的电机驱动控制模块；太阳能电池板表面设置追日跟踪光学传感器；实训操作台通过PLC控制器分别连接传感器、风光互补控制器和电机驱动控制模块。

按上述技术方案，所述的实训操作台还包括分别与PLC控制器连接的离网逆变控制模块、蓄电池控制模块、负载模块、电机驱动控制模块、电压电流检测模块、直流稳压源、模拟光源控制模块；PLC控制器与PC机相连，PC机设置在实训操作台的面板上。

按上述技术方案，所述风光互补控制器中包含太阳能DC/DC控制器和风能DC/DC控制器、以及与两个DC/DC控制器分别连接的充电管理模块；充电管理模块分别连接直流负载或蓄电池组。

按上述技术方案，所述可调模拟光源的模拟光源为多展均匀间隔布置的卤素灯，各卤素灯通过悬臂悬挂在门型灯架上，并位于太阳能电池板上方。

该系统是集太阳能、风能及蓄电池等多种能源发电技术及系统智能控制技术为一体的复合可再生能源发电系统，太阳能电池板自动跟踪模拟光源，真实便利模拟风能和太阳能综合利用。通过控制器给蓄电池充电，风力发电机模拟风源，通过控制器给蓄电池充电，蓄电池通过逆变器给交流220V负载供电，并通过监控软件检测和控制相关设备。在保证负载供电的同时进行能量存储，充分互补。 

太阳能单元利用太阳能电池板的光伏效应将光能转换为电能，对蓄电池充电，通过逆变器将直流电转换为交流电对负载进行供电；灯架上四盏卤素灯模拟太阳在白天自东向西运动的运行轨迹，接着又自西向东运动，模拟太阳在夜间的运行轨迹。PLC通过太阳能电池板上的追日跟踪光学传感器采集模拟光源即太阳的位置信息，根据位置信息进行智能分析判断，控制太阳能电池板下方的二维电机执行追日的动作，使太阳能电池板始终正对着模拟太阳光源，以提高太阳能电池的发电效率。

风力发电组件通过风力发电机将机械能转换为电能，通过控制器对蓄电池充电，经过逆变器对负载供电。风机在风光互补中模拟自然界中的风能，考虑到本实训台是在室内使用，为了能更加了解风光互补的工作原理，于是采用电机来模拟风，带动风力发电机产生电能，其中风速可自由调节。

风光互补控制器由太阳能控制器和风能控制器组成，在实训操作面板上体现为DC/DC与充电管理共同作用。风光互补控制器一方面把调整后的电能送往直流负载或交流负载，另一方面把多余的能量按蓄电池的特性曲线对蓄电池组进行充电，当所发的电不能满足负载需要时，控制器又把蓄电池的电能送往负载。蓄电池充满电后，控制器控制蓄电池不被过充。当蓄电池所储存的电能放完时，控制器控制蓄电池不被过放电，以保护蓄电池。