新能源教学设备功能及应用
风光互补并网发电技能实训装置
一、风光互补并网发电技能实训装置控制单元：
400W/12V高性能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）
二、风光互补并网发电技能实训装置运行技术条件：
发电单元
1.风能
风洞调速范围：0～13m/s
风力发电机额定输出电压：12VDC，功率：400W
风机类型；永磁同步发电机，上风式
启动风速；3.58m/s
风叶材质：碳光纤化合物
2.光能
光伏模块功率：100Wp1组
光伏模块输出工作电压：17.5VDC
光伏模块工作电流：2.85A
模拟光源模块：1000W
三、风光互补并网发电技能实训装置监控软件：
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
四、风光互补并网发电技能实训装置负载单元：
12VLED照明、220VLED照明、220V节能灯照明
12V直流输出，220V交流输出
3、1、显示单元风光互补并网发电实训系统
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、2、LED指示
太阳能控制器：充电、过压、欠压、过放、运行；
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训装置的核心部分，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。利用所提供的机电一体化负载，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
太阳能技术教学设备
1、太阳能技术教学设备规格
系统最大电压：21.5V
系统最大电流：2A
系统最大功率：25W
太阳能电池规格
组件尺寸(L*W*H)：621*281*28mm，单晶硅太阳能电池x1
最佳功率：20W
最佳工作电压：17.05±0.5V
最佳工作电流：1.20±0.10A
2.设备控制器规格：
光电控制器：额定电流为10A，配置铅酸蓄电池，负载为100W以下的12V直流负载，控制单元一信道为光控输出，另一通道为多类定时输出
用户型控制器：，额定电压：12V，最大光电电池功率：60W，最大负载电流：5A，过放电压：11.0±0.5，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
3.电表规格：
电流表：x3,0~2A，显示模式︰0.5”LCD液晶显示
电压表：x3,0~20V，显示模式︰0.5”LCD液晶显示
温度表：x1,-19.9～99.9℃
4.负载：
风扇：x1，额定电压：12V，工作电流：0.25A，功率：3W
交通灯：2组(R,G,B)，额定电压：12V，工作电流：0.25A，功率：3W
LED灯：1组(7颗)；蜂鸣器：x1；马达：x1，额定电压：12V，工作电流：0.25A，
功率：3W
开关：x1；按钮：x1
5.电池：
阀控式密封铅酸蓄电池，额定电压：12V，额定容量(20hr)：3.3Ah，充电方法（恒压），循环︰最大充电电流为825Ma
6.电压器：
1个电压器(可变电阻)，电阻值调整范围为0～1kΩ
DC/DC：5个DC/DC电源模块
提供DC转AC模块
7.实验单元：
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
实验四用户型太阳能发电和利用实验
实验4-1用户型控制单元工作原理
实验4-2用户型控制单元充放电保护实验
实验五太阳能系统电器负载实验
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
风力发电实训设备
一、风力发电实训设备组成:
设备分为拖动单元、控制单元、发电单元、测量单元。
（1）拖动单元：模拟系统因风速变化而引起的转速变化
（2）控制单元：分析系统状态，控制系统运行，实现数据模拟
（3）并网发电单元：双馈发电机与并网变流器实现风机并网过程。
（4）测量单元：系统各信号采集传输到主控系统中。
双馈风力发电机整机模拟实训系统包括操作台柜、PLC可编程控制、驱动变频器、双PWM变流器、负载测试柜，按钮、指示灯、测控仪表、监控系统等。风力发电机内部模拟控制信号可通过PLC编程控制，也可在现有硬件基础上自行开发控制软件，实现对各种自然风的模拟，完成对风力发电机控制算法的研究。
二、风力发电实训设备主要功能包括：
1）学习主控系统的配置、特点和工艺要求；
2）学习主控软件编写和调试；
3）模拟不同风机的运行特点；
4）调试风机核心控制算法；
5）测试完整的主控系统，实现主控系统电气、软件等测试
三、风力发电实训设备特点：
1）先进性，满足目前主流的1.5～3兆瓦级变速恒频风机控制系统的要求；
2）开放性，PLC可自主编程，满足学生学习的要求；
3）适应性，可满足不同功率、不同类型的风机测试和模拟。
4）高可靠性：保护及通讯不受电磁干扰；风电主控制器背板背面全部接地，有效抵抗脉冲群干扰；具备良好的电磁兼容性，现场与系统、通道与通道间采用隔离措施。
5）开放性强：支持多种现场总线协议，如Modbus、Profibus-DP等，同时提供多种接口方式选择，满足风力发电机上通讯设备的需求。
6）环境适应性：宽温型设计，存储温度-40℃～70℃，运行温度-25℃～60℃；具有三防工艺，防盐雾、防湿热、防霉菌。
7）具有冗余和自诊断功能：有自诊断功能，DO模块具有回读功能，进行数据比较自检；具有掉电检测和超量程及超限报警功能；支持电源冗余、CPU冗余、通讯冗余，满足高可靠性要求。
8)安全链:过压、超速、超压、电网故障等故障保护系统，避免系统失控。
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