500W风光互补并网发电系统教学实训台,燃料电池教学实训台

500W风光互补并网发电系统教学实训台

1、系统实训应用范围：主要提供于职高、大学、研究生、企业技工以风力发电和太阳能并网发电为主课题的研究和培训。

2、教学及研究实训项目

2、1、永磁同步风力发电机系统运行过程风能量变换演示和实验

实验1、风速即转速与与出功率关系实验

实验2、发电机转速与输出电压关系实验

实验3、发电机转速与输出电流关系实验

实验4、发电机转速与输出电压频率关系实验

实验5、风速即转速与与出功率关系实验

实验6、发电机转速与输出电压关系实验

实验7、发电机转速与输出电流关系实验

实验8、发电机转速与输出电压频率关系实验                       

2、2、太阳能电池控制运行过程光能量变换演示和实验

实验1、光伏摸块单元组成原理。

实验2、太阳能光电池能量转换组合原理。

实验3、在不同天气和日照强度下光波对光伏转换效率的影响实验。

实验4、在不同季节太阳运轨变换下对光伏能量转换的影响实验。

实验5、在不同季节环境温度变换下对光伏能量转换的影响实验。

实验6、在光伏电池不同功率输出变换下对逆变电源上网影响实验。

3、实训运行技术条件（单相输出）

3、1、发电单元                                                 

                                           

风能                                       

◆ 风洞调速范围：0～13 m/s，功率3KW

◆ 风力发电机额定输出充电电压：12VDC，功率：400W

◆ 风机类型；永磁同步发电机，上风式                       

光能

◆ 光伏模块功率：100Wp                 

◆ 光伏模块输出工作电压：17.5VVDC            

◆ 光伏模块工作电流：2.85A

◆ 模拟光源模块：2000W太阳灯                                

3、2、充电单元

◆ 工作电压：12VDC                                            

◆ 充电功率：500W                                             

◆ 充电方式：PWM脉宽调制                      

◆ 充电最大电流 40A

◆ 过放保护电压 11V

◆ 过放恢复电压 12V

◆ 输出保护电压 16V

◆ 卸载开始电压（出厂值）15.5V

◆ 卸载开始电流（出厂值） 15A                                

◆ 保护功能：蓄电池过充电、蓄电池过放电、蓄电反接、负载过载、防雷、风机限流、风机自动刹车和手动刹车。

3、3、电力蓄能单元（机内）

◆ 蓄电池类型：免维护胶体蓄电池

◆ 蓄电池组容量:12V/65Ah            

◆ 蓄电池数量： 1个

3、4、逆变模块(机内）
A 离网逆变模块                                               

◆ 直流输入电压：10.5V～24VDC

◆ 额定输出功率：200W

◆ 输出电压：170V～260VAC       
◆ 频率范围：45Hz～53Hz

B 并网电源模块                     

◆ 直流输入电压：12VDC

◆ 额定输出功率：300W

◆ 输出电压：220VAC                

◆ 工作环境：温度-20℃～50℃                             
◆ 保护功能：极性反接、短路、漏电、过热、过载保护

3、5、控制单元

◆ 400W/12V 风光互补智能控制器（Zigbee无线传输、RS232串口输出）（室内）

◆ 风速传感器：0-60m/s（室内）

◆ 温度传感器：-10℃～100℃（室外）

◆ 转速传感器：0～5000 风力发电机转速检测显示（室内）

3、6、负载单元

◆ 交流线性电阻负载：3～15～120W

◆ 直流模拟负载：12V/28WLED路灯板

3、7、显示单元

3、7、1、数字显示                    

◆ 直流电压表：光电池充电电压

◆ 直流电流表：光电池充电电流

◆ 直流功率表：光电池充电功率

◆ 交流电压表：逆变器输出电压

◆ 交流电流表：逆变器输出电流                                                  

◆ 交流功率表：交流负载使用功率                         

◆ 转速表：风机当前模拟转速

3、7、2、LED指示

◆ 太阳能控制器：充电、过压、欠压、过放、运行；            

◆ 蓄电池电压（高-中-低）；

◆ 并网逆变器并绿/离红

3、7、3、数码管显示

◆ 通用开＋通用关；光控开＋光控关；光控开＋时控关；    

3、8、开关单元

◆ 交流总开关；交流负载开关；电源并网开关；直流负载开关；DC/AC模块开关；控制器电源开关；控制器设置开关；电源转换开关；负载类型转换开关；3.3V/5V/9V/12V电压转换开关；太阳能/负载 电压/电流/功率显示切换开关。

4、监控软件                                           

◆ PC监控模块：监控主机、监控软件。          

◆ 显示内容：蓄电池电压、风机电压、光伏电压、风机电流、光伏电流、风机功率、光伏功率，能量模拟图，当前风速（米/秒），当前风向（度），当前风力资源平估。

TRYXNY-04燃料电池教学实训台

燃料电池教学实训台定位及特色：

1、实现燃料电池系统的电压、电流、功率、氢气流量、氢气压力、电堆温度、风扇电压、环境温度的检测与显示。

2、实现电堆温度和尾气排放控制。

3、制定燃料电池性能测试规则，建立电堆性能评价模型。

4、设计制作全检测型燃料电池性能分析实验系统平台。

5、电堆功率100W，仪表由系统独立12V 供电，系统耗氢1.5L/min，Labview 显示界面编程。

6、线性负载60W、可选电子负载300W、阻性负载（LED阵列）50W。

能开展的主要实验：

1、线形负载和灯泡负载电堆性能实验

2、恒值负载电堆性能实验

3、不同温度电堆性能曲线实验

4、不同压力电堆性能曲线实验

5、不同尾气排放量电堆性能曲线实验

6、最佳电堆性能曲线实验

7、不同类型电堆性能评价实验

系统简要介绍及燃料电池测试与管理：

燃料电池发电系统控制单元是整个实验装置的核心部分，通过控制燃料电池堆的温度、氢气压力、空气风量和尾气排放，实现燃料电池发电系统的热管理和水管理。针对不同负载，可研究恒电流、恒电压、恒功率、恒电  阻等多种方式下的电堆特性，绘制相应的特性曲线。

通过调整和优化控制变量，确定最优操作条件，获得最佳的系统输出性能。针对不同类型电堆，通过比较电堆特性曲线，评价电堆性能。

1、燃料电池发电系统的热管理和水管理

针对风冷型燃料电池堆，通过调节风扇电压，改变风扇转速，控制电堆温度；针对水冷型燃料电池堆，通过调节循环水泵电压，改变冷却水流量，控制电堆温度，实现电堆的热管理。设定电磁阀开闭周期和占空比，调节尾气排放量，控制电堆内部湿度，实现电堆水管理。

2、燃料电池堆的特性研究

应用所提供的线形负载（变阻器）和灯泡负载，通过观察显示仪表，初步了解电堆的电流、电压和功率特性。利用所提供的电子负载，进行恒电流、恒电压、恒功率和恒电阻实验，绘制不同负载变化下的V－I 和P－I 曲线，研究电堆的输出特性。燃料电池堆V－I 曲线绘制，空冷型燃料电池堆V－I 曲线。

3、燃料电池堆的性能优化

调节精密减压阀，控制氢气进气压力；调节风扇电压或冷却水流量，控

制电堆温度；调节尾气排放量。控制电堆湿度。通过比较不同功率变化

下的V－I 曲线，确定最优操作条件，获得相同系列电堆的最佳系统输

出性能曲线

4、燃料电池堆的性能评价

对于不同类型的燃料电池堆，在确定最优操作条件基础上，比较最佳性能输出曲线，划分功率输出段，分析计算极化压降、欧姆压降和浓差压降的形状、斜率和变化幅值，确定各功率段性能曲线的陡降点。检测各曲线陡降点V-I 值，利用所建立的电堆性能评价模型，评价电堆各功率段性能。电堆最佳性能曲线比较结果和性能评价模型