一、系统概述
能源是国民经济发展的基石，但传统化石燃料的使用带来了严重的环境污染。近年来，全球各国积极推动可再生能源的开发利用。风光互补发电系统结合风能与太阳能的互补性，具有高性价比和广泛应用前景。本教学实训系统集风力发电、光伏发电于一体，通过模拟实际工况，帮助学生掌握太阳能并网、离网及风力发电系统的原理与实操技能。
二、系统组成与功能
核心模块：
风力发电机组
额定功率：300W，风轮直径：1.65m，启动风速：2.5m/s
功能：实现风能到电能的转换，支持转速与输出电压/电流/频率关系实验。
太阳能光伏电池组
配置：4块100W多晶硅电池板（阵列组装，支持并/串联）
功能：模拟不同光照条件下的发电特性，支持I-V曲线测试。
控制器
充电方式：PWM脉宽调制，最大功率600W
保护功能：过充/过放、反接、短路、温度补偿等12重保护机制。
逆变器
并网型：输出AC 180-260V，功率≥400W，支持最大功率点跟踪（MPPT）。
离网型：输出纯正弦波110/220V，功率300W，效率85%。
监控系统
10.2寸工业触摸屏（ARM CPU，400MHz），支持数据实时显示、波形插入报告、远程上传。
环境模拟模块
模拟风洞：风速0-13级连续可调，功率2.2kW。
模拟光源：1-2kW卤素灯，模拟不同光照强度。
负载与储能
直流负载：12V风扇、交通灯（RGB两组）、LED灯组。
交流负载：220V节能灯、马达。
蓄电池：12V/55Ah阀控式胶体电池，支持深放电与高效充电。
辅助模块：
测量仪表：DC/AC电流表、电压表、温度表、多功能网络电参数表。
安全装置：过流/过压/欠压报警跳闸、PM2.5/CO2浓度监测、自动节电功能。
实验附件：可变电阻（0-999kΩ）、DC/DC电源模块、外接PC测量软件（VB/LabView）。
三、技术规格
参数 规格
系统电压 DC 12V，AC 220V/50Hz
系统功率 最大600W
太阳能电池板 4块×100W多晶硅，开路电压21.24V，工作电压17.5V
风力发电机 额定功率300W，额定风速9.6m/s，安全风速35m/s
逆变器效率 并网型≥95%，离网型85%
监控屏幕 10.2寸TFT液晶，分辨率800×480，电阻式触摸
工作环境 温度-20℃~50℃，湿度<90%
外形尺寸 1200×780×1800mm（长×宽×高），附滚轮便于移动
四、实训内容
1. 太阳能发电模块：
基础实验：光电转换原理、环境因素影响（光照/温度）。
系统实验：直接负载供电、控制单元充放电保护、离网/并网逆变器设计。
拓展实验：I-V特性曲线测试、交通灯模块设计、外部电器（AC/DC）扩展。
2. 风力发电模块：
理论实验：风能转换原理、转速与输出参数关系。
设计实验：系统优化、控制策略仿真。
测量实验：风速-功率曲线、发电效率评估。
3. 触摸屏与监控实验：
组态软件应用、数据可视化（曲线/柱状图）、历史数据查询。
远程控制：实验报告上传、系统参数读写、状态图监控。
五、系统优势
一体化设计：集成风力、光伏、储能、监控模块，避免拼装风险。
高安全性：多重电气保护与环境监测，确保人身与设备安全。
教学针对性：覆盖从基础理论到工程应用的14类核心实验。
扩展性强：支持外接PC测量、第三方软件集成，适应不同教学需求。
六、应用场景
职业教育：职高/技工学校新能源专业实训。
高等教育：大学本科/研究生科研与课程设计。
企业培训：电工技能鉴定、光伏/风电运维人员实操考核。
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