KNT-WP01型風(fēng)光互補(bǔ)發(fā)電實(shí)訓(xùn)系統(tǒng)(技術(shù)方案)(1)

1、南贏康尼科怯實(shí)業(yè)Nanjing Kangni Technology Industry CoLtd-風(fēng)光互補(bǔ)發(fā)電實(shí)訓(xùn)系統(tǒng)技術(shù)方案南京康尼科技實(shí)業(yè)2022年3月15日第一局部：技術(shù)參數(shù)KNT-WP01型風(fēng)光互補(bǔ)發(fā)電實(shí)訓(xùn)系統(tǒng)一、概述2022年全國職業(yè)院校技能大賽高職組“風(fēng)光互補(bǔ)發(fā)電系統(tǒng)安裝與調(diào)試賽項使用的大賽設(shè)備是由南京康尼科技實(shí)業(yè)研發(fā)生產(chǎn)的產(chǎn)品“KNT-WP01型風(fēng)光互補(bǔ)發(fā)電實(shí)訓(xùn)系統(tǒng)。二、設(shè)備組成KNT-WP01型風(fēng)光互補(bǔ)發(fā)電實(shí)訓(xùn)系統(tǒng)主要由光伏供電裝置、光伏供電系統(tǒng)、風(fēng)力供電裝置、風(fēng)力供電系統(tǒng)、逆變與負(fù)載系統(tǒng)、監(jiān)控系統(tǒng)組成，如圖1所示。KNT-WP 01型風(fēng)光互補(bǔ)發(fā)電實(shí)訓(xùn)系統(tǒng)采用模塊式結(jié)構(gòu)，各裝置

2、和系統(tǒng)具有獨(dú)立的功能，可以組合成光伏發(fā)電實(shí)訓(xùn)系 統(tǒng)、風(fēng)力發(fā)電實(shí)訓(xùn)系統(tǒng)。(1) 、設(shè)備尺寸：光伏供電裝置1610X 1010X 1550mm風(fēng)力供電裝置 1578 X 1950 X 1540mm實(shí)訓(xùn)柜 3200X 650 X 2000mm、比賽場地面積：20平方米圖1 KNT-WP01型風(fēng)光互補(bǔ)發(fā)電系統(tǒng)(圖片僅供參考)三、 各單元介紹1、光伏供電裝置(1) 、 光伏供電裝置的組成光伏供電裝置主要由光伏電池組件、投射燈、光線傳感器、光線傳感器控制盒、水平方向和俯仰方向運(yùn)動機(jī)構(gòu)、擺桿、擺桿減速箱、擺桿支架、單相交流電動機(jī)、電容器、直流電動機(jī)、接近開關(guān)、微動開關(guān)、底座支架等設(shè)備與器件組成，如圖2所示。

3、圖2光伏供電裝置4塊光伏電池組件并聯(lián)組成光伏電池方陣，光線傳感器安裝在光伏電池方陣中央。2盞300W的投射燈安裝在擺桿支架上，擺桿底端與減速箱輸出端連接，減速箱輸入端連接單相 交流電動機(jī)。電動機(jī)旋轉(zhuǎn)時，通過減速箱驅(qū)動擺桿作圓周擺動。擺桿底端與底座支架連接部分安裝了接近開關(guān)和微動開關(guān)，用于擺桿位置的限位和保護(hù)。水平和俯仰方向運(yùn)動機(jī)構(gòu)由水平運(yùn)動減速箱、俯仰運(yùn)動減速箱、直流電動機(jī)、接近開關(guān)和微動開關(guān)組成。直流電動機(jī)旋轉(zhuǎn)時，水平運(yùn)動減速箱驅(qū)動光伏電池方陣作向東方向或向西方向的水平移動、俯仰運(yùn)動減速箱驅(qū)動光伏電池方陣作向北方向或向南方向的俯仰移動，接近開關(guān)和微動開關(guān)用于光伏電池方陣位置的限位和保護(hù)。(2

4、) 、光伏電池組件光伏電池組件的主要參數(shù)為：額定功率20W額定電壓17.2V額定電流1.17A開路電壓21.4V短路電流1.27A尺寸 430mm x 430mm< 28mm2、光伏供電系統(tǒng)(1)、光伏供電系統(tǒng)的組成光伏供電系統(tǒng)主要由光伏電源控制單元、光伏輸出顯示單元、 觸摸屏、光伏供電控制單元、DSP控制單元、接口單元、西門子S7-200PLC、繼電器組、接線排、蓄電池組、可調(diào)電阻、斷路器、12V開關(guān)電源、網(wǎng)孔架等組成。如圖3所示。(2) 、控制方式光伏供電控制單元的追日功能有手動控制盒自動控制兩個狀態(tài)，可以進(jìn)行手動或自動運(yùn)行光伏電池組件雙軸跟蹤、燈狀態(tài)、燈運(yùn)動操作。(3) 、DSP控

5、制單元和接口單元蓄電池的充電過程及充電保護(hù)由 DSP控制單元、接口單元及程序完成， 蓄電池的放電保 護(hù)由DSP控制單元、接口單元及繼電器完成，當(dāng)蓄電池放電電壓低于規(guī)定值，DSP控制單元輸出信號驅(qū)動繼電器工作，繼電器常閉觸點(diǎn)斷開，切斷蓄電池的放電回路。(4) 、 蓄電池組蓄電池組選用4節(jié)閥控密封式鉛酸蓄電池，主要參數(shù)：容量 12V 18Ah/20HR重量 1.9kg尺寸 345mm x 195mnK 20mm3、風(fēng)力供電裝置(1)、 風(fēng)力供電裝置的組成風(fēng)力供電裝置主要由葉片、輪轂、發(fā)電機(jī)、機(jī)艙、尾舵、側(cè)風(fēng)偏航控制機(jī)構(gòu)、直流電動 機(jī)、塔架和根底、測速儀、測速儀支架、軸流風(fēng)機(jī)、軸流風(fēng)機(jī)支架、軸流風(fēng)機(jī)

6、框罩、單相交 流電動機(jī)、電容器、風(fēng)場運(yùn)動機(jī)構(gòu)箱、護(hù)欄、連桿、滾輪、萬向輪、微動開關(guān)和接近開關(guān)等 設(shè)備與器件組成，如圖 3所示。圖3風(fēng)力供電裝置葉片、輪轂、發(fā)電機(jī)、機(jī)艙、尾舵和側(cè)風(fēng)偏航控制機(jī)構(gòu)組裝成水平軸永磁同步風(fēng)力發(fā)電機(jī)，安裝在塔架上。風(fēng)場由軸流風(fēng)機(jī)、軸流風(fēng)機(jī)支架、軸流風(fēng)機(jī)框罩、測速儀、測速儀支架、 風(fēng)場運(yùn)動機(jī)構(gòu)箱體、 傳動齒輪鏈機(jī)構(gòu)、單相交流電動機(jī)、滾輪和萬向輪等組成。軸流風(fēng)機(jī)和軸流風(fēng)機(jī)框罩安裝在風(fēng)場運(yùn)動機(jī)構(gòu)箱體上部，傳動齒輪鏈機(jī)構(gòu)、 單相交流電動機(jī)、 滾輪和萬向輪組成風(fēng)場運(yùn)動機(jī)構(gòu)。當(dāng)風(fēng)場運(yùn)動機(jī)構(gòu)中的單相交流電動機(jī)旋轉(zhuǎn)時，傳動齒輪鏈機(jī)構(gòu)帶動滾輪轉(zhuǎn)動，風(fēng)場運(yùn)動機(jī)構(gòu)箱體圍繞風(fēng)力發(fā)電機(jī)的塔架作圓周

7、旋轉(zhuǎn)運(yùn)動，當(dāng)軸流風(fēng)機(jī)輸送可變風(fēng)量風(fēng)時，在風(fēng)力發(fā)電機(jī)周圍形成風(fēng)向和風(fēng)速可變的風(fēng)場。在可變風(fēng)場中，風(fēng)力發(fā)電機(jī)利用尾舵實(shí)現(xiàn)被動偏航迎風(fēng)，使風(fēng)力發(fā)電機(jī)輸出最大電能。測速儀檢測風(fēng)場的風(fēng)量， 當(dāng)風(fēng)場的風(fēng)量超過平安值時， 側(cè)風(fēng)偏航控制機(jī)構(gòu)動作， 使尾舵?zhèn)蕊L(fēng) 450，風(fēng)力發(fā)電機(jī)葉片轉(zhuǎn)速變慢。當(dāng)風(fēng)場的風(fēng)量過大時，尾舵?zhèn)蕊L(fēng)90o,風(fēng)力發(fā)電機(jī)處于制動狀態(tài)。4、風(fēng)力供電系統(tǒng)(1) 、風(fēng)力供電系統(tǒng)的組成風(fēng)力供電系統(tǒng)主要由風(fēng)電電源控制單元、風(fēng)電輸出顯示單元、觸摸屏、風(fēng)力供電控制單元、DSP控制單元、接口單元、西門子S7-200PLC、繼電器組、接線排、可調(diào)電阻、斷路器、網(wǎng)孔架等組成。(2) 、控制方式風(fēng)力供電控制單元的偏

8、航功能有手動和自動兩個狀態(tài)，可以進(jìn)行手動或自動可變風(fēng)向操作?？勺冿L(fēng)量是由變頻器控制軸流風(fēng)機(jī)實(shí)現(xiàn)。手動操作變頻器操作面板上的有關(guān)按鍵，使變頻器的輸出頻率在 0-50HZ之間變化，軸流風(fēng)機(jī)轉(zhuǎn)速在0至額定轉(zhuǎn)速范圍內(nèi)變化，實(shí)現(xiàn)可變風(fēng)量輸出。(3) 、DSP控制單元和側(cè)風(fēng)偏航風(fēng)力發(fā)電機(jī)風(fēng)輪葉片在氣流作用下產(chǎn)生力矩驅(qū)動風(fēng)輪轉(zhuǎn)動，通過輪轂將扭矩輸入到傳動系統(tǒng)。當(dāng)風(fēng)速增加超過額定風(fēng)速時，風(fēng)力發(fā)電機(jī)風(fēng)輪轉(zhuǎn)速過快，發(fā)電機(jī)可能因超負(fù)荷而燒毀。對于定槳距風(fēng)輪，當(dāng)風(fēng)速增加超過額定風(fēng)速時，如果氣流與葉片別離，風(fēng)輪葉片將處于“失速狀態(tài)，風(fēng)力發(fā)電機(jī)不會因超負(fù)荷而燒毀。對于變槳距風(fēng)輪，當(dāng)風(fēng)速增加時，可根據(jù)風(fēng)速的變化調(diào)整氣流對葉

9、片的攻角。當(dāng)風(fēng)速超過額定風(fēng)速時，輸出功率可穩(wěn)定地保持在額定功率上。 特別是在大風(fēng)的情況下，風(fēng)力機(jī)處于 順槳狀態(tài)，使槳葉和整機(jī)的受力狀況大為改善。小型風(fēng)力發(fā)電機(jī)多數(shù)是定槳距風(fēng)輪，在大風(fēng)的情況下，采用側(cè)風(fēng)偏航控制使氣流與葉片別離，使風(fēng)輪葉片處于“失速狀態(tài)，平安地保護(hù)風(fēng)力發(fā)電機(jī)。另外，還可以通過側(cè)風(fēng)偏航 控制風(fēng)力發(fā)電機(jī)保持恒定功率輸出。5、逆變與負(fù)載系統(tǒng)(1) 、逆變與負(fù)載系統(tǒng)的組成逆變與負(fù)載系統(tǒng)主要由逆變電源控制單元、逆變輸出顯示單元、逆變器、逆變器參數(shù)檢測模塊、變頻器、三相交流電機(jī)、發(fā)光管舞臺燈光模塊、警示燈、接線排、斷路器、網(wǎng)孔架 等組成。1) 、逆變電源控制單元逆變電源控制單元面板如圖19所

10、示，逆變電源控制單元主要由斷路器、+24V開關(guān)電源、AC220V電源插座、指示燈、接線端子DT14和DT15等組成。2) 、逆變輸出顯示單元逆變輸出顯示單元主要由交流電流表、交流電壓表、接線端子DT16和DT17等組成。3) 、逆變與負(fù)載系統(tǒng)主電路逆變與負(fù)載系統(tǒng)主要由逆變器、交流調(diào)速系統(tǒng)、逆變器測試模塊、發(fā)光管舞臺燈光模 塊和警示燈組成。逆變器的輸入由光伏發(fā)電系統(tǒng)、風(fēng)力發(fā)電系統(tǒng)或蓄電池提供，逆變器輸出單相220V、50Hz的交流電源。交流調(diào)速系統(tǒng)由變頻器和三相交流電動機(jī)組成，逆變器的輸出AC220V電源是變頻器的輸入電源，變頻器將單相AC220V變換為三相AC220V供三相交流電動機(jī)使用。逆變

11、電源控制單元的 AC220V電源由逆變器提供，逆變電源控制單元輸出的DC24V供發(fā)光管舞臺燈光模塊使用。逆變器測試模塊用于檢測逆變器的死區(qū)、基波、SPWM波形。(2) 、 逆變器逆變器是將低壓直流電源變換成高壓交流電源的裝置，逆變器的種類很多，各自的具體工作原理、工作過程不盡相同。本實(shí)訓(xùn)裝置使用的逆變器由DC-DC升壓PWM控制芯片單元、驅(qū)動+升壓功率MOST單元、升壓變壓器、SPWM芯片單元、高壓驅(qū)動芯片單元、全橋逆變功率MOS管單元、LC濾波器組成。&監(jiān)控系統(tǒng)(1)、監(jiān)控系統(tǒng)組成監(jiān)控系統(tǒng)主要由一體機(jī)、鍵盤、鼠標(biāo)、接線排、電源插座、通信線、微軟操作系統(tǒng)軟件、 力控組態(tài)軟件組成。2、監(jiān)

12、控系統(tǒng)功能1、通信監(jiān)控系統(tǒng)與控制器、PLC儀表進(jìn)行通信。2、界面逆變與負(fù)電流，風(fēng)功 、監(jiān)控系統(tǒng)具有主界面，光伏供電系統(tǒng)界面，風(fēng)力供電系統(tǒng)界面，載系統(tǒng)界面，風(fēng)光互補(bǔ)能量轉(zhuǎn)換界面，分別顯示各自的運(yùn)行狀態(tài)參數(shù)。 、光伏供電系統(tǒng)界面設(shè)置相應(yīng)的按鈕，實(shí)現(xiàn)光伏電池方陣自動跟蹤。 、風(fēng)力供電系統(tǒng)界面設(shè)置相應(yīng)的按鈕，實(shí)現(xiàn)風(fēng)力發(fā)電機(jī)側(cè)風(fēng)偏航控制。 、具有光伏發(fā)電采集報表和風(fēng)力發(fā)電集報表，記錄光伏輸出電壓、力發(fā)電機(jī)的輸出電壓、電流；逆變與負(fù)載系統(tǒng)的逆變輸出電壓、電流、 率等數(shù)據(jù)并打印數(shù)據(jù)報表。四、主要實(shí)驗(yàn)實(shí)訓(xùn)內(nèi)容1、離網(wǎng)型風(fēng)光互補(bǔ)發(fā)電系統(tǒng)規(guī)劃；2、根據(jù)功率要求，光伏電池組件的選擇、安裝和連接；3、根據(jù)功率要求，風(fēng)

13、力發(fā)電機(jī)的選擇、安裝和連接；4、基于MCI的光伏電池組件最大功率跟蹤程序設(shè)計；5、基于MCU勺風(fēng)力發(fā)電機(jī)最大功率跟蹤的程序設(shè)計；6、蓄電池容量匹配計算與選型；7、蓄電池充放電參數(shù)設(shè)置、保護(hù)參數(shù)設(shè)置；8、逆變器參數(shù)設(shè)置；9、監(jiān)控系統(tǒng)組態(tài)及操作；10、光伏供電系統(tǒng)的調(diào)試；11、風(fēng)力供電系統(tǒng)的調(diào)試；12、風(fēng)光互補(bǔ)發(fā)電系統(tǒng)的調(diào)試；13、電能質(zhì)量的監(jiān)測、調(diào)試和分析。KNT五、主要技術(shù)參數(shù)一、風(fēng)力供電裝置序號名稱技術(shù)參數(shù)數(shù)量1水平軸永磁同步 風(fēng)力發(fā)電機(jī)輸出功率：300W輸出整流電壓：+12V 葉片旋轉(zhuǎn)直徑：1.2m 葉片數(shù)量：3個 葉片材質(zhì)：玻璃纖維啟動風(fēng)速：1m/s切入風(fēng)速：1.5m/s平安風(fēng)速：25

14、m/s 偏航：程序控制自動偏航 偏航電機(jī)：工作電壓DC 24V、轉(zhuǎn)速25rpm12風(fēng)速儀輸出電壓：0-5V風(fēng)碗數(shù)：3個13軸流通風(fēng)機(jī)流量：2100m3/h電壓：380V 由變頻器控制全壓：215Pa頻率：50Hz功率：0.37KW轉(zhuǎn)速：1400r/mi n軸流風(fēng)機(jī)支架軸流風(fēng)機(jī)框罩14風(fēng)向控制電機(jī)減速比：1 : 40電壓：AC220V和運(yùn)動機(jī)構(gòu)的鏈接機(jī)構(gòu)：鏈輪1二、光伏供電裝置序號名稱技術(shù)參數(shù)數(shù)量1電池組件功率：20W誤差：土 5%輸出電壓：17.2V輸出電流：1.17A開路電壓：21.4V短路電流：1.27A工作環(huán)境溫度：45 C± 2C尺寸：430X 430X 28mm42追日傳感

15、器輸出電壓：0-5V跟蹤精度：1度 結(jié)構(gòu)：4電橋13投射燈擺臂機(jī)構(gòu)：渦輪蝸桿結(jié)構(gòu)2個減速箱電壓：220V頻率：50Hz2電流：1.36A 最大功率：300W4追日機(jī)構(gòu)結(jié)構(gòu)：渦輪蝸桿結(jié)構(gòu)減速箱 驅(qū)動：直流電機(jī)軸數(shù)：雙軸二維1三、風(fēng)力供電系統(tǒng)序號名稱技術(shù)參數(shù)數(shù)量1電源控制單元含漏電保護(hù)斷路器，AC220V和DC24V犬態(tài)指示燈、電 源插座12風(fēng)電控制電源單元含漏電保護(hù)斷路器， AC220V和DC24V犬態(tài)指示燈13觸摸屏7",彩色14功能模塊DSP核心板2812，通信控制板，風(fēng)力發(fā)電主電路板15直流輸入單元電流表：DC 0-5A電壓表：DC 0-500V接口： RS48516風(fēng)力供電控制

16、單 元風(fēng)場運(yùn)動方向：順時、逆時 軸流風(fēng)機(jī)控制：給風(fēng) 偏航控制：偏航、停止 自動控制：啟動、急停17PLCS7-200 CPU22418變頻器MM420-0.37KW9可調(diào)電阻范圍：0-1000Q，無級可調(diào)有刻度1四、光伏供電系統(tǒng)序號名稱技術(shù)參數(shù)數(shù)量1電源控制單元含漏電保護(hù)斷路器，AC220V和DC24V狀態(tài)指示燈、電 源插座12光伏控制電源單元含漏電保護(hù)斷路器， AC220V和DC24V犬態(tài)指示燈13觸摸屏7",彩色14功能模塊DSP核心板2812，通信控制板，光伏發(fā)電主電路板15直流輸入單元電流表：PA1951-AK1G DC 0-5A 電壓表：PZ195U-AK1G DC 0-5

17、00V 接口： RS48516光伏供電控制單元電池板跟蹤方向：東、南、西、北 投光燈控制：燈1、燈2 投光燈運(yùn)動方向：東西、西東、停止 自動控制：啟動、急停18PLCS7-200 CPU22619可調(diào)電阻范圍：0-1000Q，無級可調(diào)有刻度1五、逆變與負(fù)載系統(tǒng)序號名稱技術(shù)參數(shù)數(shù)量1逆變輸出顯示單電流表：AC 0-5A1元電壓表：AC 0-500V 接口： RS4852逆變控制電源單 元含漏電保護(hù)斷路器， AC220V和DC24V犬態(tài)指示燈13逆變器輸入電壓：DC12V輸入電壓范圍： 輸出電壓：AC220V± 5%額定輸出電流：1.4A輸出頻率：50Hz 土 0.5Hz額定功率：300

18、VA輸出波形：正弦波波形失真：V 5%轉(zhuǎn)換效率：85%實(shí)驗(yàn)?zāi)K：正弦波逆變器原理模塊4開關(guān)電源型號：DR-120-24 輸入電壓：AC 220V 輸出電壓：DC 24V 輸出電流：5A15變頻器MM420-0.37KW16電機(jī)負(fù)載功率：40W 電壓：AC220V 轉(zhuǎn)速：1350rpm17模擬舞臺燈光負(fù) 載二極管字樣為“ KNT的發(fā)光模塊18閥控密封式鉛酸 蓄電池容量 12V 18Ah/20HR重量 1.9kg尺寸 345mm x 195mnX 20mm4六、監(jiān)控系統(tǒng)序號名稱技術(shù)參數(shù)數(shù)量1直流電機(jī)負(fù)載直流單片機(jī)負(fù)載12工控機(jī)6個串口，含鍵盤鼠標(biāo)13組態(tài)軟件力控14打印機(jī)HP Deskjt 100

19、01七、實(shí)驗(yàn)臺序號名稱技術(shù)參數(shù)數(shù)量1網(wǎng)孔板實(shí)驗(yàn)臺豎式網(wǎng)孔板根本結(jié)構(gòu)：下方為工具箱+4個輪子，上方為豎式網(wǎng)孔板尺寸：800長x 600 寬 x 2000高外框架構(gòu)成：鋁合金型材； 內(nèi)嵌噴塑鋼板鋼板尺寸：1200mrX 820mm鋼板厚度：2mm鋼板孔規(guī)格：上方孔尺寸6x 10mm孔左右間距為6mm 上下間距為6mm且錯位8mm4網(wǎng)孔板配有推拉式抽屜，抽屜米用型材外框、 板底部；網(wǎng)孔架底部裝有滑輪。2mm!鋼2微軟操作系統(tǒng)軟 件Win dow XP1通訊電纜實(shí)驗(yàn)指導(dǎo)書風(fēng)光互補(bǔ)發(fā)電系統(tǒng)實(shí)訓(xùn)指導(dǎo)書第二局部商務(wù)條款一、設(shè)備清單及價格人民幣：元序號類別名稱型號規(guī)格數(shù)量單位單價廠家品牌1風(fēng)光互補(bǔ) 發(fā)電 實(shí)訓(xùn) 系統(tǒng)光伏供電裝置KNT-WP011套230000南京康尼光伏供電系統(tǒng)1套風(fēng)力供電裝置1套風(fēng)力供電系統(tǒng)1套逆變與負(fù)載系統(tǒng)1套監(jiān)控系統(tǒng)1套打印機(jī)HP Deskjet 10001臺惠普組態(tài)軟件力控1套北京力控使用手冊1本2安裝調(diào)試工具萬用表優(yōu)利