一种风光互补发电系统的制作方法

本实用新型涉及一种风光互补发电系统，属于教学试验装置技术领域。

背景技术：

一些学校和科研机构，需要学习研究光伏发电系统和风力发电系统的组成，记录并分析各项运行参数，同时要获得不同的环境因素对光伏发电系统和风力发电系统的影响。这些操作和数据的获取，通常需要在风光互补发电系统上进行。一般情况下真实的光伏发电系统是一个精密的系统，处在一个平衡稳定的工作状态中，不能随意关断。而且光伏输出端，蓄电池等处有高电压或大电流，操作不当极易造成人身和设备的损坏。因此需要建立一套可以模拟风光互补发电系统的“小型实训系统”，这套系统体积小巧，结构合理，便于操作和实训学习。

技术实现要素：

本实用新型的目的在于克服现有技术中的不足，提供了一种风光互补发电系统，解决了现有技术中风力发电和光伏发电易受环境影响的技术问题。

为解决上述技术问题，本实用新型提供一种风光互补发电系统，包括风力发电系统、光伏发电系统和实训操作平台，其特征在于，所述实训操作平台包括电参数测量仪表、可调电阻、触摸屏、上位机、PLC控制器、变频器、AC-DC转换器、光伏发电控制器、风力发电控制器、蓄电池组、逆变器、交流负载和直流负载；

所述风力发电系统包括鼓风机、风力发电机和与风力发电机相连的模拟风场机构，鼓风机安装在模拟风场机构内，模拟风场机构置于与风力发电机相对位置且间隔一定距离；所述风力发电机包括发电机本体、可偏转尾舵和偏转机构，偏转机构由直流电机，链条，减速机组成，所述直流电机通过链条和减速机相连，所述减速机和尾舵相连；风力发电机经AC-DC转换器连接可调电阻和风力发电控制器；

所述光伏发电系统包括太阳能电池板、太阳能电池板上空悬空设置的可调模拟光源和太阳能电池板下端的跟踪机构；太阳能电池板设置在跟踪机构的二维旋转支架上，二维旋转支架的二维方向分别对应设置转动电机和俯仰电机；太阳能电池板表面设置追日跟踪光学传感器；可调模拟光源包括光源、机架、光源摆杆和设置在机架上的含有光源摆杆驱动电机的光源摆杆驱动机构；光伏发电系统输出端连接可调电阻和光伏发电控制器；

风力发电控制器和光伏发电控制器输出端分别连接直流负载和蓄电池组，蓄电池组通过逆变器与交流负载连接；实训操作平台通过PLC控制器分别连接模拟风场机构、转动电机、俯仰电机和光源摆杆驱动电机；PLC控制器与上位机相连；所述变频器与鼓风机连接；AC-DC转换器、风力发电控制器、太阳能电池板、蓄电池、逆变器、光伏发电控制器输出端均连接有独立的电参数测量仪表，所述电参数测量仪表首尾相连和触摸屏并联，触摸屏和上位机通讯连接。

进一步的，所述模拟风场机构由鼓风机支架、鼓风机框罩、风力测速仪、风力测速仪支架、模拟风场机构箱体、传动齿轮链机构、滚轮、万向轮、驱动电机和半圆形轨道组成；所述鼓风机和鼓风机框罩安装在模拟风场机构箱体上部，驱动电机与传动齿轮链机构连接，传动齿轮链机构连接滚轮，滚轮放置在半圆形轨道上，风力测速仪通过通信线路和风力发电控制器直连，驱动电机与实训操作平台上的PLC控制器连接。

进一步的，所述跟踪系统的二维旋转支架上设置有转动减速器和俯仰减速器，所述转动减速器的输入、输出轴分别与转动电机轴、二维旋转支架的转轴连接，所述俯仰减速器的输入、输出轴分别与俯仰电机轴、太阳能电池板下端的转轴连接；所述光源摆杆驱动机构设置有减速机，所述光源摆杆驱动电机的输出轴与减速机的输入轴连接，减速机的输出轴与光源摆杆连接。

进一步的，所述的交直流负载包括感性负载和阻性负载，且其中一组交流负载为变频器和电机组合。

进一步的，逆变器采用ARMSTM32芯片提供控制信号，并预留有供测量相关波形数据参数测试点。

进一步的，风力发电控制器和光伏发电控制器均采用ARMSTM32芯片提供控制信号，并预留有供测量相关波形数据参数测试点。

进一步的，光伏发电控制器由控制板和功能板组成，控制板采用ARM芯片提供控制信号,并预留有供测量相关波形数据参数测试点。

进一步的，实训操作平台采用网孔板结构，元器件固定在网孔板上，网孔板固定在铝型材的边框中，铝型材边框下端有四个脚轮。

与现有技术相比，本实用新型达到的有益效果是：该系统体积小，结构紧凑合理，操作安全，可在室内完全模拟风力发电、光伏发电、风光互补发电系统的组成结构和各项参数。

附图说明

图1是一种风光互补发电系统的结构框图；

图2是图1所示风光互补发电系统中的风力发电系统的结构示意图；

图3是图2所示风力发电系统中的偏转机构结构示意图；

图4是图1所示风光互补发电系统中的光伏发电系统的结构示意图；

图5是图4所示光伏发电系统中的跟踪机构结构示意图。

具体实施方式

下面结合附图和具体实施例对本实用新型作进一步的描述。

对照图1，本实用新型的风光互补发电系统包括风力发电系统、光伏发电系统和实训操作平台，实训操作平台包括电参数测量仪表、可调电阻、触摸屏、上位机、PLC控制器、变频器、AC-DC转换器、光伏发电控制器、风力发电控制器、蓄电池组、逆变器、交流负载和直流负载。风力发电系统包括鼓风机、风力发电机和与风力发电机相连的模拟风场机构。光伏发电系统包括太阳能电池板、太阳能电池板上空悬空设置的可调模拟光源和太阳能电池板下端的跟踪机构。

对照图2，风力发电系统主要包括鼓风机11、风力发电机12和与风力发电机相连的模拟风场机构13，鼓风机11安装在模拟风场机构13内，模拟风场机构置于与风力发电机12相对位置且间隔一定距离；所述风力发电机12包括发电机本体121、可偏转尾舵122和偏转机构123。模拟风场机构13主要由鼓风机支架131、鼓风机框罩132、风力测速仪133、风力测速仪支架134、模拟风场机构箱体135、传动齿轮链机构136、滚轮137、万向轮138、驱动电机139、半圆形轨道140组成；所述鼓风机11和鼓风机框罩132安装在模拟风场机构箱体135上部，驱动电机139与传动齿轮链机构136连接，传动齿轮链机构136连接滚轮137，滚轮137放置在半圆形轨道140上。

对照图3，偏转机构123由直流电机123a，链条123b，减速机123c组成，所述直流电机123a通过链条123b和减速机123c相连，所述减速机123c和可偏转尾舵122相连。

对照图4，光伏发电系统主要由太阳能电池板21、太阳能电池板上空悬空设置的可调模拟光源22和太阳能电池板下端的跟踪机构23组成；太阳能电池板21设置在跟踪机构23的二维旋转支架上231，二维旋转支架231的二维方向分别对应设置转动电机231a和俯仰电机231b；太阳能电池板21表面设置追日跟踪光学传感器211；可调模拟光源22包括光源221、机架222、光源摆杆223和设置在机架222上的含有光源摆杆驱动电机224a的光源摆杆驱动机构224。光源摆杆驱动机构224设置有减速机224b，所述光源摆杆驱动电机224a的输出轴与减速机224b的输入轴连接，减速机224b的输出轴与光源摆杆223连接。

对照图5，光伏发电系统中的跟踪机构23主要包括二维旋转支架231、设置在二维旋转支架231上的转动电机231a、转动减速器231c、俯仰电机231b和俯仰减速器231d，所述转动减速器231c的输入、输出轴分别与转动电机轴231a、二维旋转支架231的转轴连接，所述俯仰减速器231d的输入、输出轴分别与俯仰电机231轴、太阳能电池板21下端的转轴连接。

风光互补发电系统工作时，实训操作平台上的PLC控制器和模拟风场机构的驱动电机139直联，变频器和鼓风机11直联，上电后，手动启动变频器即可驱动鼓风机11工作。

可调模拟光源22中的摆杆驱动电机224a、跟踪机构中的转动电机231a、俯仰电机231b，这三者和PLC控制器直联，PLC控制器为跟踪机构提供自动和手动运行信号，PLC控制器和上位机直联，跟踪机构包括自动和手动两种模式可选择。

风力发电控制器和光伏发电控制器输出端分别连接直流负载和蓄电池组，蓄电池组通过逆变器与交流负载连接；AC-DC转换器、风力发电控制器、太阳能电池板、蓄电池、逆变器、光伏发电控制器输出端均连接有独立的电参数测量仪表，所述电参数测量仪表首尾相连和触摸屏并联，触摸屏和上位机通讯连接。

电参数测量仪表实时测量数据，并通过通信线路显示在触摸屏上，触摸屏与上位机通信连接，上位机可实现远程控制。

逆变器采用ARMSTM32芯片提供控制信号,并预留有供测量相关波形数据参数测试点。

风力发电控制器由控制板和功能板组成，控制板采用ARMSTM32芯片提供控制信号，并预留有供测量相关波形数据参数测试点。

光伏发电控制器由控制板和功能板组成，控制板采用ARMSTM32芯片提供控制信号，并预留有供测量相关波形数据参数测试点。

逆变器、风力发电控制器和光伏发电控制器均采用ARMSTM32芯片自制，系统匹配度高于同类现有产品，经过测试，系统综合能耗下降20％以上。

实训操作平台采用网孔板结构，元器件固定在网孔板上，网孔板固定在铝型材的边框中，铝型材边框下端有四个脚轮。