本實(shí)用新型涉及一種風(fēng)光互補(bǔ)發(fā)電系統(tǒng)，屬于教學(xué)試驗(yàn)裝置技術(shù)領(lǐng)域。

背景技術(shù)：

一些學(xué)校和科研機(jī)構(gòu)，需要學(xué)習(xí)研究光伏發(fā)電系統(tǒng)和風(fēng)力發(fā)電系統(tǒng)的組成，記錄并分析各項(xiàng)運(yùn)行參數(shù)，同時(shí)要獲得不同的環(huán)境因素對(duì)光伏發(fā)電系統(tǒng)和風(fēng)力發(fā)電系統(tǒng)的影響。這些操作和數(shù)據(jù)的獲取，通常需要在風(fēng)光互補(bǔ)發(fā)電系統(tǒng)上進(jìn)行。一般情況下真實(shí)的光伏發(fā)電系統(tǒng)是一個(gè)精密的系統(tǒng)，處在一個(gè)平衡穩(wěn)定的工作狀態(tài)中，不能隨意關(guān)斷。而且光伏輸出端，蓄電池等處有高電壓或大電流，操作不當(dāng)極易造成人身和設(shè)備的損壞。因此需要建立一套可以模擬風(fēng)光互補(bǔ)發(fā)電系統(tǒng)的“小型實(shí)訓(xùn)系統(tǒng)”，這套系統(tǒng)體積小巧，結(jié)構(gòu)合理，便于操作和實(shí)訓(xùn)學(xué)習(xí)。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

本實(shí)用新型的目的在于克服現(xiàn)有技術(shù)中的不足，提供了一種風(fēng)光互補(bǔ)發(fā)電系統(tǒng)，解決了現(xiàn)有技術(shù)中風(fēng)力發(fā)電和光伏發(fā)電易受環(huán)境影響的技術(shù)問(wèn)題。

為解決上述技術(shù)問(wèn)題，本實(shí)用新型提供一種風(fēng)光互補(bǔ)發(fā)電系統(tǒng)，包括風(fēng)力發(fā)電系統(tǒng)、光伏發(fā)電系統(tǒng)和實(shí)訓(xùn)操作平臺(tái)，其特征在于，所述實(shí)訓(xùn)操作平臺(tái)包括電參數(shù)測(cè)量?jī)x表、可調(diào)電阻、觸摸屏、上位機(jī)、PLC控制器、變頻器、AC-DC轉(zhuǎn)換器、光伏發(fā)電控制器、風(fēng)力發(fā)電控制器、蓄電池組、逆變器、交流負(fù)載和直流負(fù)載；

所述風(fēng)力發(fā)電系統(tǒng)包括鼓風(fēng)機(jī)、風(fēng)力發(fā)電機(jī)和與風(fēng)力發(fā)電機(jī)相連的模擬風(fēng)場(chǎng)機(jī)構(gòu)，鼓風(fēng)機(jī)安裝在模擬風(fēng)場(chǎng)機(jī)構(gòu)內(nèi)，模擬風(fēng)場(chǎng)機(jī)構(gòu)置于與風(fēng)力發(fā)電機(jī)相對(duì)位置且間隔一定距離；所述風(fēng)力發(fā)電機(jī)包括發(fā)電機(jī)本體、可偏轉(zhuǎn)尾舵和偏轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)，偏轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)由直流電機(jī)，鏈條，減速機(jī)組成，所述直流電機(jī)通過(guò)鏈條和減速機(jī)相連，所述減速機(jī)和尾舵相連；風(fēng)力發(fā)電機(jī)經(jīng)AC-DC轉(zhuǎn)換器連接可調(diào)電阻和風(fēng)力發(fā)電控制器；

所述光伏發(fā)電系統(tǒng)包括太陽(yáng)能電池板、太陽(yáng)能電池板上空懸空設(shè)置的可調(diào)模擬光源和太陽(yáng)能電池板下端的跟蹤機(jī)構(gòu)；太陽(yáng)能電池板設(shè)置在跟蹤機(jī)構(gòu)的二維旋轉(zhuǎn)支架上，二維旋轉(zhuǎn)支架的二維方向分別對(duì)應(yīng)設(shè)置轉(zhuǎn)動(dòng)電機(jī)和俯仰電機(jī)；太陽(yáng)能電池板表面設(shè)置追日跟蹤光學(xué)傳感器；可調(diào)模擬光源包括光源、機(jī)架、光源擺桿和設(shè)置在機(jī)架上的含有光源擺桿驅(qū)動(dòng)電機(jī)的光源擺桿驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)；光伏發(fā)電系統(tǒng)輸出端連接可調(diào)電阻和光伏發(fā)電控制器；

風(fēng)力發(fā)電控制器和光伏發(fā)電控制器輸出端分別連接直流負(fù)載和蓄電池組，蓄電池組通過(guò)逆變器與交流負(fù)載連接；實(shí)訓(xùn)操作平臺(tái)通過(guò)PLC控制器分別連接模擬風(fēng)場(chǎng)機(jī)構(gòu)、轉(zhuǎn)動(dòng)電機(jī)、俯仰電機(jī)和光源擺桿驅(qū)動(dòng)電機(jī)；PLC控制器與上位機(jī)相連；所述變頻器與鼓風(fēng)機(jī)連接；AC-DC轉(zhuǎn)換器、風(fēng)力發(fā)電控制器、太陽(yáng)能電池板、蓄電池、逆變器、光伏發(fā)電控制器輸出端均連接有獨(dú)立的電參數(shù)測(cè)量?jī)x表，所述電參數(shù)測(cè)量?jī)x表首尾相連和觸摸屏并聯(lián)，觸摸屏和上位機(jī)通訊連接。

進(jìn)一步的，所述模擬風(fēng)場(chǎng)機(jī)構(gòu)由鼓風(fēng)機(jī)支架、鼓風(fēng)機(jī)框罩、風(fēng)力測(cè)速儀、風(fēng)力測(cè)速儀支架、模擬風(fēng)場(chǎng)機(jī)構(gòu)箱體、傳動(dòng)齒輪鏈機(jī)構(gòu)、滾輪、萬(wàn)向輪、驅(qū)動(dòng)電機(jī)和半圓形軌道組成；所述鼓風(fēng)機(jī)和鼓風(fēng)機(jī)框罩安裝在模擬風(fēng)場(chǎng)機(jī)構(gòu)箱體上部，驅(qū)動(dòng)電機(jī)與傳動(dòng)齒輪鏈機(jī)構(gòu)連接，傳動(dòng)齒輪鏈機(jī)構(gòu)連接滾輪，滾輪放置在半圓形軌道上，風(fēng)力測(cè)速儀通過(guò)通信線路和風(fēng)力發(fā)電控制器直連，驅(qū)動(dòng)電機(jī)與實(shí)訓(xùn)操作平臺(tái)上的PLC控制器連接。

進(jìn)一步的，所述跟蹤系統(tǒng)的二維旋轉(zhuǎn)支架上設(shè)置有轉(zhuǎn)動(dòng)減速器和俯仰減速器，所述轉(zhuǎn)動(dòng)減速器的輸入、輸出軸分別與轉(zhuǎn)動(dòng)電機(jī)軸、二維旋轉(zhuǎn)支架的轉(zhuǎn)軸連接，所述俯仰減速器的輸入、輸出軸分別與俯仰電機(jī)軸、太陽(yáng)能電池板下端的轉(zhuǎn)軸連接；所述光源擺桿驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)設(shè)置有減速機(jī)，所述光源擺桿驅(qū)動(dòng)電機(jī)的輸出軸與減速機(jī)的輸入軸連接，減速機(jī)的輸出軸與光源擺桿連接。

進(jìn)一步的，所述的交直流負(fù)載包括感性負(fù)載和阻性負(fù)載，且其中一組交流負(fù)載為變頻器和電機(jī)組合。

進(jìn)一步的，逆變器采用ARMSTM32芯片提供控制信號(hào)，并預(yù)留有供測(cè)量相關(guān)波形數(shù)據(jù)參數(shù)測(cè)試點(diǎn)。

進(jìn)一步的，風(fēng)力發(fā)電控制器和光伏發(fā)電控制器均采用ARMSTM32芯片提供控制信號(hào)，并預(yù)留有供測(cè)量相關(guān)波形數(shù)據(jù)參數(shù)測(cè)試點(diǎn)。

進(jìn)一步的，光伏發(fā)電控制器由控制板和功能板組成，控制板采用ARM芯片提供控制信號(hào),并預(yù)留有供測(cè)量相關(guān)波形數(shù)據(jù)參數(shù)測(cè)試點(diǎn)。

進(jìn)一步的，實(shí)訓(xùn)操作平臺(tái)采用網(wǎng)孔板結(jié)構(gòu)，元器件固定在網(wǎng)孔板上，網(wǎng)孔板固定在鋁型材的邊框中，鋁型材邊框下端有四個(gè)腳輪。

與現(xiàn)有技術(shù)相比，本實(shí)用新型達(dá)到的有益效果是：該系統(tǒng)體積小，結(jié)構(gòu)緊湊合理，操作安全，可在室內(nèi)完全模擬風(fēng)力發(fā)電、光伏發(fā)電、風(fēng)光互補(bǔ)發(fā)電系統(tǒng)的組成結(jié)構(gòu)和各項(xiàng)參數(shù)。

附圖說(shuō)明

圖1是一種風(fēng)光互補(bǔ)發(fā)電系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)框圖；

圖2是圖1所示風(fēng)光互補(bǔ)發(fā)電系統(tǒng)中的風(fēng)力發(fā)電系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)示意圖；

圖3是圖2所示風(fēng)力發(fā)電系統(tǒng)中的偏轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)結(jié)構(gòu)示意圖；

圖4是圖1所示風(fēng)光互補(bǔ)發(fā)電系統(tǒng)中的光伏發(fā)電系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)示意圖；

圖5是圖4所示光伏發(fā)電系統(tǒng)中的跟蹤機(jī)構(gòu)結(jié)構(gòu)示意圖。

具體實(shí)施方式

下面結(jié)合附圖和具體實(shí)施例對(duì)本實(shí)用新型作進(jìn)一步的描述。

對(duì)照?qǐng)D1，本實(shí)用新型的風(fēng)光互補(bǔ)發(fā)電系統(tǒng)包括風(fēng)力發(fā)電系統(tǒng)、光伏發(fā)電系統(tǒng)和實(shí)訓(xùn)操作平臺(tái)，實(shí)訓(xùn)操作平臺(tái)包括電參數(shù)測(cè)量?jī)x表、可調(diào)電阻、觸摸屏、上位機(jī)、PLC控制器、變頻器、AC-DC轉(zhuǎn)換器、光伏發(fā)電控制器、風(fēng)力發(fā)電控制器、蓄電池組、逆變器、交流負(fù)載和直流負(fù)載。風(fēng)力發(fā)電系統(tǒng)包括鼓風(fēng)機(jī)、風(fēng)力發(fā)電機(jī)和與風(fēng)力發(fā)電機(jī)相連的模擬風(fēng)場(chǎng)機(jī)構(gòu)。光伏發(fā)電系統(tǒng)包括太陽(yáng)能電池板、太陽(yáng)能電池板上空懸空設(shè)置的可調(diào)模擬光源和太陽(yáng)能電池板下端的跟蹤機(jī)構(gòu)。

對(duì)照?qǐng)D2，風(fēng)力發(fā)電系統(tǒng)主要包括鼓風(fēng)機(jī)11、風(fēng)力發(fā)電機(jī)12和與風(fēng)力發(fā)電機(jī)相連的模擬風(fēng)場(chǎng)機(jī)構(gòu)13，鼓風(fēng)機(jī)11安裝在模擬風(fēng)場(chǎng)機(jī)構(gòu)13內(nèi)，模擬風(fēng)場(chǎng)機(jī)構(gòu)置于與風(fēng)力發(fā)電機(jī)12相對(duì)位置且間隔一定距離；所述風(fēng)力發(fā)電機(jī)12包括發(fā)電機(jī)本體121、可偏轉(zhuǎn)尾舵122和偏轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)123。模擬風(fēng)場(chǎng)機(jī)構(gòu)13主要由鼓風(fēng)機(jī)支架131、鼓風(fēng)機(jī)框罩132、風(fēng)力測(cè)速儀133、風(fēng)力測(cè)速儀支架134、模擬風(fēng)場(chǎng)機(jī)構(gòu)箱體135、傳動(dòng)齒輪鏈機(jī)構(gòu)136、滾輪137、萬(wàn)向輪138、驅(qū)動(dòng)電機(jī)139、半圓形軌道140組成；所述鼓風(fēng)機(jī)11和鼓風(fēng)機(jī)框罩132安裝在模擬風(fēng)場(chǎng)機(jī)構(gòu)箱體135上部，驅(qū)動(dòng)電機(jī)139與傳動(dòng)齒輪鏈機(jī)構(gòu)136連接，傳動(dòng)齒輪鏈機(jī)構(gòu)136連接滾輪137，滾輪137放置在半圓形軌道140上。

對(duì)照?qǐng)D3，偏轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)123由直流電機(jī)123a，鏈條123b，減速機(jī)123c組成，所述直流電機(jī)123a通過(guò)鏈條123b和減速機(jī)123c相連，所述減速機(jī)123c和可偏轉(zhuǎn)尾舵122相連。

對(duì)照?qǐng)D4，光伏發(fā)電系統(tǒng)主要由太陽(yáng)能電池板21、太陽(yáng)能電池板上空懸空設(shè)置的可調(diào)模擬光源22和太陽(yáng)能電池板下端的跟蹤機(jī)構(gòu)23組成；太陽(yáng)能電池板21設(shè)置在跟蹤機(jī)構(gòu)23的二維旋轉(zhuǎn)支架上231，二維旋轉(zhuǎn)支架231的二維方向分別對(duì)應(yīng)設(shè)置轉(zhuǎn)動(dòng)電機(jī)231a和俯仰電機(jī)231b；太陽(yáng)能電池板21表面設(shè)置追日跟蹤光學(xué)傳感器211；可調(diào)模擬光源22包括光源221、機(jī)架222、光源擺桿223和設(shè)置在機(jī)架222上的含有光源擺桿驅(qū)動(dòng)電機(jī)224a的光源擺桿驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)224。光源擺桿驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)224設(shè)置有減速機(jī)224b，所述光源擺桿驅(qū)動(dòng)電機(jī)224a的輸出軸與減速機(jī)224b的輸入軸連接，減速機(jī)224b的輸出軸與光源擺桿223連接。

對(duì)照?qǐng)D5，光伏發(fā)電系統(tǒng)中的跟蹤機(jī)構(gòu)23主要包括二維旋轉(zhuǎn)支架231、設(shè)置在二維旋轉(zhuǎn)支架231上的轉(zhuǎn)動(dòng)電機(jī)231a、轉(zhuǎn)動(dòng)減速器231c、俯仰電機(jī)231b和俯仰減速器231d，所述轉(zhuǎn)動(dòng)減速器231c的輸入、輸出軸分別與轉(zhuǎn)動(dòng)電機(jī)軸231a、二維旋轉(zhuǎn)支架231的轉(zhuǎn)軸連接，所述俯仰減速器231d的輸入、輸出軸分別與俯仰電機(jī)231軸、太陽(yáng)能電池板21下端的轉(zhuǎn)軸連接。

風(fēng)光互補(bǔ)發(fā)電系統(tǒng)工作時(shí)，實(shí)訓(xùn)操作平臺(tái)上的PLC控制器和模擬風(fēng)場(chǎng)機(jī)構(gòu)的驅(qū)動(dòng)電機(jī)139直聯(lián)，變頻器和鼓風(fēng)機(jī)11直聯(lián)，上電后，手動(dòng)啟動(dòng)變頻器即可驅(qū)動(dòng)鼓風(fēng)機(jī)11工作。

可調(diào)模擬光源22中的擺桿驅(qū)動(dòng)電機(jī)224a、跟蹤機(jī)構(gòu)中的轉(zhuǎn)動(dòng)電機(jī)231a、俯仰電機(jī)231b，這三者和PLC控制器直聯(lián)，PLC控制器為跟蹤機(jī)構(gòu)提供自動(dòng)和手動(dòng)運(yùn)行信號(hào)，PLC控制器和上位機(jī)直聯(lián)，跟蹤機(jī)構(gòu)包括自動(dòng)和手動(dòng)兩種模式可選擇。

風(fēng)力發(fā)電控制器和光伏發(fā)電控制器輸出端分別連接直流負(fù)載和蓄電池組，蓄電池組通過(guò)逆變器與交流負(fù)載連接；AC-DC轉(zhuǎn)換器、風(fēng)力發(fā)電控制器、太陽(yáng)能電池板、蓄電池、逆變器、光伏發(fā)電控制器輸出端均連接有獨(dú)立的電參數(shù)測(cè)量?jī)x表，所述電參數(shù)測(cè)量?jī)x表首尾相連和觸摸屏并聯(lián)，觸摸屏和上位機(jī)通訊連接。

電參數(shù)測(cè)量?jī)x表實(shí)時(shí)測(cè)量數(shù)據(jù)，并通過(guò)通信線路顯示在觸摸屏上，觸摸屏與上位機(jī)通信連接，上位機(jī)可實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)程控制。

逆變器采用ARMSTM32芯片提供控制信號(hào),并預(yù)留有供測(cè)量相關(guān)波形數(shù)據(jù)參數(shù)測(cè)試點(diǎn)。

風(fēng)力發(fā)電控制器由控制板和功能板組成，控制板采用ARMSTM32芯片提供控制信號(hào)，并預(yù)留有供測(cè)量相關(guān)波形數(shù)據(jù)參數(shù)測(cè)試點(diǎn)。

光伏發(fā)電控制器由控制板和功能板組成，控制板采用ARMSTM32芯片提供控制信號(hào)，并預(yù)留有供測(cè)量相關(guān)波形數(shù)據(jù)參數(shù)測(cè)試點(diǎn)。

逆變器、風(fēng)力發(fā)電控制器和光伏發(fā)電控制器均采用ARMSTM32芯片自制，系統(tǒng)匹配度高于同類現(xiàn)有產(chǎn)品，經(jīng)過(guò)測(cè)試，系統(tǒng)綜合能耗下降20％以上。

實(shí)訓(xùn)操作平臺(tái)采用網(wǎng)孔板結(jié)構(gòu)，元器件固定在網(wǎng)孔板上，網(wǎng)孔板固定在鋁型材的邊框中，鋁型材邊框下端有四個(gè)腳輪。