能源是国民经济发展和人民生活必须的重要物质基础。在过去的200多年里，建立在煤炭、石油、天然气等化石燃料基础上的能源体系极大的推动了人类社会的发展。但是人类在使用化石燃料的同时，也带来了严重的环境污染和生态系统破坏。近年来，世界各国逐渐认识到能源对人类的重要性，更认识到常规能源利用过程中对环境和生态系统的破坏。各国纷纷开始根据国情，治理和缓解已经恶化的环境，并把可再生、无污染的新能源的开发利用作为可持续发展的重要内容。风光互补发电系统是利用风能和太阳能资源的互补性，具有较高性价比的一种新型能源发电系统，具有很好的应用前景。

系统装置由太阳能光伏电板、双轴跟踪控制模块、蓄电池模块、太阳能控制器模块、太阳能逆变器模块、模拟风洞发电模块、开关控制模块、环境监测模块、上位机监控模块，仪表显示部分,（各功能转换接口模块）等组成；各控制系统集成于风能发电、光伏发电为一体的教学实训台；各系统通过连接电缆进行连接，形成一套可完成风力及光伏发电、同步并网、离网电源的实验及教学演示。帮助学生理解太阳能并网、离网及风力发电系统的原理，从而起到学习工程实际应用技能的作用。

各部件接口采用安全插口式设计，各模块通过实验线缆连接，实验方便、操作灵活。

应用范围：主要面向职高、大学、研究生、企业技工以风力发电和太阳能离网、并网发电为主课题的研究和培训。

一、主要技术规格参数：

1、系统规格

（1）系统最大电压：DC12V，AC220V

（2）系统最大电流：10A

（3）系统最大功率：600W

2、太阳能电池板

太阳能电池板采用阵列组装形式，主要采用4块（或更多）小型太阳能电池板组建，可实现太阳能电池板的并接方式和串接方式，进而提供大电流或大电压的两种太阳能电池板组网方式。

（1）电池板：单晶硅/多晶硅

（2）最大输出功率：4*10W

（3）开路电压：21.24V（并联），4*21.24V（串联）

（4）短路电流：4*0.75A（并联），0.57A（串联）

3、风力发电机

（1）额定功率：400(W)

（2）额定电压：12/24(V)

（3）额定电流：33.3/16.7（A）

（4）风轮直径：1.65(m)

（5）启动风速：1.5(m/s)

（6）额定风速：9.6(m/s)

（7）安全风速：35(m/s)

（8）工作形式：永磁同步发电机

（9）风叶旋转方向：顺时针

（10）风叶数量：3（片）   

（11）风叶材料：玻璃增强聚丙烯材料

（12）电机材料：铝合金

4、模拟风洞模块

（1）风量：32073 m^з/h

（2）风压：388Pa

（3）转速：1440 r/min

（4）功率：5.5kW    

（5）可调风速：0～13级连续可调

5、风光互补控制器：

（1）工作电压：12/24V

（2）充电功率Pmax ：1000W

（3）光伏功率Pmax ：350W

（4）风机功率Pmax ：550W

（5）充电方式：PWM脉宽调制

（6）充电最大电流 35A

（7）过放保护电压 11V 

（8）过放恢复电压 12.6V

（9）输出保护电压 16V  

（10）卸载开始电压（出厂值）15.5V

（11）卸载开始电流（出厂值） 15A

（12）控制器设有蓄电池过充、过放电保护、蓄电池开路保护、负载过电压保护、夜间防反充电保护、输出短路保护、电池接反保护、欠压和过压防震荡保护、均衡充电、温度补偿、光控开关功能；

（13）负载为100W以下的12V/24V直流负载，控制单元一通道为常开输出，另一通道为多类定时输出（光控开、光控关，定时开、定时关，）。

（14）使用32们高速单片机，实现智能控制，自动识别12/24V系统。 采用串联式PWM充电控制方式，使充电回路的电压损失较原二极管充电方式降低一半，充电效率较非PWM高3－6%;过放恢复的提升充电，正常的直充，浮充自动控制方式有利于提高蓄电池寿命。

（15）多种保护功能，包括蓄电池反接、蓄电池过、欠压保护、太阳能电池组件短路保护，具有自动恢的输出过流保护功能，输出短路保护功能。

（16）具有丰富的工作模式，如光控，光控＋延时，通用控制等模式。

（17）具有直流输出或1Hz频闪输出2种输出选择，频闪输出特别适用于LED交通警示灯等。在频闪输出模式，负载可以使用感性负载。浮充电温度补偿功能。使用数字LED显示及设置，采用一键式操作完成所有设置。

（18）大屏幕LCD显示，太阳能电池、蓄电池、负载电流、电压等电参数。

5、并网逆变器

（1）输出电压：AC 180-260V

（2）工作电压：10.8 - 28V，

（3）额定输出功率≥400W

（4）输出波形：正弦波(失真度≤3﹪)

（5）输出频率：47-55Hz，

（6）LED方式显示工作状态，

   并网逆变器具有DC－DC和DC－AC两级能量变换的结构。DC－DC变换环节调整光伏阵列的工作点使其跟踪最大功率点；DC－AC逆变环节主要使输出电流与电网电压同相位，同时获得单位功率因数。

6、离网逆变器

（1）直流输入电压：9～16VDC 电压可选

（2）额定蔬出功率：300W/功率根据客户要求订制

（3）输出电压：110/220VAC

（4）输出波形：纯正弦波

（5）输出频率：50Hz

（6）工作效率：85%

（7）功率因数：>0.88

（8）波形失真率≤5%

（9）工作环境：温度-20℃～50℃

（10）相对湿度：﹤90﹪（25℃）

（11）保护功能：极性反接、短路、过热、过载保护

具有输出短路、过温、过载、欠压保护及保护具有自动恢复功能，采用风机冷却方式，输入输出完全隔离设计，能快速并行启动电容、电感负载，三色指示灯显示，输入电压,输出电压，负载水准和故障情形，负载控制风扇冷却，过压/欠压/短路/过载/超温保护

7、西门子S7-200 PLC

S7-200 PLC是模拟式中小型PLC，电源、CPU和其他模块都是独立的，可以通过U形总线把电源（PS）、CPU和其他模块紧密固定在西门子S7-200的标准轨道上。每个模块都有一个总线连接器，后者插在各模块的背后。电源模块总是安装在机架的最左边，CPU模块紧靠电源模块。CPU的右边是可以选择的IM接口模块，如果只用主架导轨而没有使用扩展支架可以不选择IM接口模块。

S7编程软件组态主架导轨硬件时，电源，CPU和IM分别放在导轨的1号槽、2号槽和3号槽上。一条导轨共有11个槽号：1号槽至11号槽，其中4号槽至11号槽可以随意放置除电源、CPU和IM以外的其他模块。如：DI（数字量输入）、DO（数字量输出）、AI（模拟量输入）、AO（模拟量输出）、FM（功能模块）和CP（通信模块）等

8、监控系统（工业触摸屏）

（1）尺寸(英寸) 10.2

（2）液晶屏：TFT液晶显示，LED背光

（3）显示颜色：真彩，65535色

（4）分辨率：800×480

（5）液晶屏亮度：200cd/㎡

（6）触摸屏：电阻式

（7）供电电源：24VDC

（8）额定功率：5W

（9）CPU主板：ARM CPU，400MHz

（10）内存：64M

（11）存储设备：128M FLASH

（12）组态软件：MCGS嵌入式组态软件（运行版）

    环境条件 　

（1）工作温度：0℃~45℃

（2）工作湿度：5%~90%

（3）储存温度：-10℃~60℃

（4）振动频率：10-57Hz 57-150Hz

（5）振动加速度：0.075mm 9.8 m/s2

（6）振动扫频速率：Oct/min ≤1

    产品规格

（1）结构：工业塑料结构

（2）颜色：工业灰

（3）面板尺寸：226.5mm×163mm

（4）机柜开孔：215mm×152mm

    外部接口：　

（1）串口：1×RS232、1×RS485

（2）USB：1主1从

9、其它

（1）系统实验时的备用电源（2路0-30V/2A直流可调稳压电源）；

（2）有市电互补切换

（3）LED恒流驱动

（4）提供并网、离网逆变器实套件

（5）设置电压模块，确保实验过程的安全；

（6）可变电阻，电阻值调整范围为0～999kΩ

（7）DC/DC：5个DC/DC电源模块

（8）支援外接PC计算机量测太阳能电池I-V特性曲线(VB软件or LabView)

10、电表规格：

（1）电流表：× 2个，DC20A， 显示模式︰0.5”LCD液晶显示

（2）电压表：× 2个，DC50V，显示模式︰0.5”LCD液晶显示

（3）电流表：× 2个，AC5A， 显示模式︰0.5”LCD液晶显示

（4）电压表：× 2个，AC220V，显示模式︰0.5”LCD液晶显示

（5）温度表：× 1个，0～99.9℃

（6）多功能网络电参数表：×1个，AC220V，显示模式︰0.5”LCD液晶显示，包含RS485，RS232通讯功能。

11、负载：

   直流负载

（1）风扇：×1个，额定电压：12V，工作电流：0.25A，功率：3W

（2）交通灯：2组(R,G,B)，额定电压：12V，工作电流：0.25A，功率：3W

（3）LED灯：1组

   交流负载

（1）节能灯：×1个，额定电压：220V，工作电流：0.15 A

（2）马达：×1个，额定电压：220V，工作电流：0.2

12、电池：

（1）太阳能专用阀控式密封胶体蓄电池，额定电压：12V，额定容量(18-20Ah),充电方法（恒压）；

（2）具有如下特点：自放电率低，使用寿命长，深放电能力强，充电效率高，工作温度范围宽。

13、系统外形尺寸；长1200×宽780×高1800（㎜）附滚轮方便推动至户外教学。

二、实训内容

1、太阳光电实习教学模块实验内容： 

实验一：太阳能电池发电原理实验

实验1-1 太阳能光电板能量转换实验

实验1-2 环境对光电转换影响实验

实验二：太阳能电池光电系统直接负载实验

实验三：光电控制型太阳能系统发电实验

实验3-1 光电型控制单元工作原理实验

实验3-2 光电型控制单元充放电保护实验

实验四：交通警示灯模块设计实验

实验五：太阳能系统负载实验

实验六：综合实验

实验七：太阳能电池基本特性测试实验

实验八：外部扩充DC转AC外接电器实验

实验九：单晶太阳能电池I-V特性曲线实验

实验十：离网逆变器设计实验

实验十一：离网逆变器工作特性实验

实验十二：离网逆变器带载及保护实验

实验十三：并网逆变器设计实验

实验十四：并网实验

  实验十五：追日原理与追日过程实验

2、风力电实习教学模块实验内容： 

  实验一：风力发电基础理论原理性实验

  实验二：风力发电系统设计实验

  实验三：风力发电控制技术实验

  实验四：风力发电相关测量技术实验

  实验五：风力发电基础理论与应用技术仿真实验

  实验六：发电机转速与输出电压关系实验

  实验七：发电机转速与输出电流关系实验

  实验八：发电机转速与输出频率关系实验

  实验九：风速即转速与与出功率关系实验

3、PLC实训内容

实验一: STEP 7软件安装及注意事项

实验二: SIMATIC管理器

实验三: SIMATIC Manager自定义

实验四: PG/PC接口设置

实验五: 用PLC控制三相交流异步电动机起/停

实验六: PLC系统的硬件组态及程序编制

实验七：基本逻辑指令的应用

实验八：定时器、计数器的应用

实验九：技能训练，人行横道控制

实验十：模拟量的控制

实验十一：顺序控制系统控制方法的设计

实验十二：步与步的动作

实验十三：PLC通信

4、触摸屏实训内容

实验一：组态软件应用及界面设计

实验二：上传、下载文件

实验三：曲线图、柱状图、圆形图、动态图

实验四：数字输入和文数字显示

实验五：历史资料显示

实验六：系统控制读写

实验七：控制系统中触摸屏的画面

实验八：状态图

实验九：控制系统中PLC的程序

三、系统基本配置单