一、概述

太阳能风光互补发电系统实验台既可以作为教师和学生科研开发的硬件平台；又可以用于培训从事光伏发电工作的人员，主要演示太阳能发电的原理及组成构件，指导学生操作太阳能与风力发电的每一个项执行过程。同时也展示了发电的应用效果，适合各大高校使用。

二、系统特点

  1.新颖性：以前沿技术为导向，与实验相结合。

  2.开放性：开放式设计，用户可以利用装置资源进行二次设计。 

  3.实用性：采用准实物设计。

三、试验项目

  1.太阳能光伏板能量转换实验；

  2.环境对光伏转换影响实验；

  3.太阳能电池光伏系统直接负载特性实验；

  4.太阳能控制器工作原理实验；

  5.接反保护实验；

  6.太阳能控制器对蓄电池的过充保护实验；

  7.太阳能控制器对蓄电池的过放保护实验；

  8.夜间防反充实验；

  9.离网型逆变器工作原理实验；

  10.独立光伏发电实验；

  11.并网型逆变器工作原理实验；

  12.光伏并网实验(演示：孤岛效应、逆变器效率)；

  13.风力发电相关测量技术实验(启动,保护,运行等参数)；

四、设备组成及指标

1.实验操作台：操作台为铁质双层亚光密纹喷塑结构，桌面为防火、防水、耐磨高密度板，结构坚固，台面上方有实验屏及电源箱，可用来放置实验模块并提供实验所需各种电源；台面下有抽屉和柜门，可用来放置工具、模块等。

2.太阳能电池组：太阳能电池组是太阳能发电系统中的核心部分，也是太阳能发电系统中价值最高的部分。其作用是将太阳的辐射能力转换为电能，或送往蓄电池中存储起来，或推动负载工作。具体参数如下：

   ★峰值功率： 15W；

   ★最大功率电压：17.5V；

   ★最大功率电流：1.95A；

   ★开路电压：22V；

   ★短路电流：2.2A；

   ★安装尺寸：322×322×18mm。

3.太阳能控制器：太阳能控制器的作用是控制整个系统的工作状态，并对蓄电池起到过充电保护、过放电保护的作用。具体功能如下：

   ★使用单片机和专用软件，实现智能控制，自动识别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。

   ★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。

   ★具有丰富的工作模式，如光控，光控＋延时，通用控制等模式。具有直流输出或0.5Hz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。

   ★使用了数字LED显示及设置，一键式操作即可完成所有设置，方便直观。

4.蓄电池：一般为铅酸电池，其作用是在有光照时将太阳能电池板所发出的电能储存起来，到需要的时候再释放出来。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。

5.离网逆变器：太阳能的直接输出一般都是12VDC、24VDC、48VDC。为能向220VAC的电器提供电能，需要将太阳能发电系统所发出的直流电能转换成交流电能，因此需要使用DC-AC逆变器。为正弦波逆变器，具体功能参数如下：

   ★尺寸：200×420×400㎜；

   ★纯正弦波输出(失真率<4%)；

   ★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。

6.负载：包括直流负载和交流负载。直流负载包括：LED灯，风机等；交流负载包括：节能灯和交流电机等。

7.并网逆变器：在光伏并网系统中，并网逆变器是核心部分。该并网逆变器具有DC－DC和DC－AC两级能量变换结构。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,可以将逆变后的交流220V直接接入所在位置的电网中,电功率表计量进入电网的电功率值,并演示孤岛效应, 根据记录的功率值计算系统逆变器效率。

8.监测仪表：

   ★数字直流电流表：5A；3位半；

   ★数字直流电压表：200/400V；3位半；注：直流电流电压表在同一模块中；

   ★数字交流电流表：5A；3位半；

   ★数字交流电压表：200/400V；3位半；注：交流电流电压表在同一模块中。

9.人工光源：模拟太阳发出500W的直射光，光谱范围：(300纳米-----3000纳米),光强度连续可调（0---500W），照射角度两维方向（左右：0---360度，上下0---90度）连续可调电压：220伏，功率：500瓦。

10.模拟风力发电机：由于实验室风力较弱，普通风力发电机无法正常工作，为此我公司开发出一种实验室专用风力发电机，在弱风下风力发电机工作,即可对12伏电池充满电，并模拟出风力发电机的运行状态。发电电压：直流：0---18伏 功率：0---20W。

11.风机: 在室内模拟自然风发出0—20米/秒(0---6级)强风 风速连续可调（0—20米/秒）, 方向:水平, 电压：220伏，功率：350瓦。

五、教学实验内容

实验一 太阳能光伏板能量转换实验

负载LED灯，观察加电流/电压表。

实验二 环境对光伏转换影响实验

用可调电阻控制灯光,让灯光的亮暗变化看电流电压的变化。

实验三 太阳能电池光伏系统直接负载特性实验

在离网逆变器后接LED灯泡,风扇,收音机等简单的用电器（同实验一）。

实验四 太阳能控制器工作原理实验

光控，时控，感应开关，过充过放。

实验五 接反保护实验

将太阳能板正负极接反，观察电流表显示值。

实验六 太阳能控制器对蓄电池的过充保护实验

用开关切换,电池电压升压达到控制器保护电压,串联电流表,显示电流值是否保护。

实验七 太阳能控制器对蓄电池的过放保护实验

用开关切换,给低电压达到控制器保护电压,串联电流表,显示电流值是否保护。

实验八 夜间防反充实验

用SC双向指针电流表,将太阳能板用黑布遮住,关掉模拟阳光,看是否有电流通过。

实验九 离网型逆变器工作原理实验

连接太阳能发电系统相关配件，逆变器输出220VAC，添加交流负载（详见离网型逆变器逆变器工作原理图）。

实验十 独立光伏发电实验

连接太阳能发电系统相关配件，逆变器输出220VAC，添加交流负载。

实验十一 并网型逆变器工作原理实验

连接太阳能发电系统相关配件，逆变器输出220VAC，输出断串联功率表，可以显示输出电网功率（详见并网型逆变器工作原理图）。

实验十二 光伏并网实验

连接太阳能发电系统相关配件，逆变器输出220VAC，输出断串联功率表，可以显示输出电网功率（详见并网型逆变器工作原理图）。

实验十三 能体现出风光互补功能

开启模拟风机，使风力发电机处于发电工作状态，与太阳能发电同时为蓄电池充电,风光充电切换、风机保护。