中山大学深圳校区TW-SNY26风力发电系统教学实验平台 TW-SNY43燃料电池发电教学实训系统

TW-SNY26风力发电系统教学实验平台

    风力发电教学实验系统是由发电单元、充电单元、电力蓄能单元、逆变模块、控制单元、载单元、显示单元共七大单元系统组成，系统能进行风力发电相关全过程实验，是职高、大学、研究生以风力发电为主课题的研究和培训、教学的理想产品。

教学特点

 系统实验平台集成了室内温/湿度仪，风速测量系统，让使用者操作起来更直观。

 系统采用数字化DSP技术，对蓄电池充放电进行全智能化的管理。

 系统面板上采用直观的数字仪表和液晶显示，让用户即时了解系统工作状态。

 系统上的离网电源可以为用户提供交流110V/220V纯正弦波交流电能。

 风力发电教学实验系统，可以让实训学生自行拆装移动，使用简便、节能环保、无污染。

 增加分布式发电原理与实验模块，让学生增加对新知识的理解

系统运行技术条件

1.风力系统

 风轮直径：1.65(m)

 启动风速：1.5(m/s)

 额定风速：12(m/s)

 安全风速：35(m/s)

 工作形式：上风式永磁同步发电机

 风叶旋转方向：顺时针

 风叶数量：3（片）

 风叶材料：玻璃增强聚丙烯材料

 电机材料：铝合金&不锈钢

 模拟风洞：

风量：34073 m3/h，1275Pa-2138Pa，

电压：三相四线 380VAC

功率：2.2kW

调速单元：2.2KW 矢量变频器，输出频率：0-100Hz

2.充电系统

 额定功率：400(W)

 额定电压：12/24(V)

 额定电流：33.3/16.7（A）

3.电力蓄能系统（机内）

 储能形式：阀控式密封铅酸蓄电池

 额定电压：12V

 额定容量：100Ah

 充电方法（恒压），循环︰最大充电电流为5.6A

4.离网逆变模块系统（机内）

 直流输入电压：10.5～16.8 VDC

 额定蔬出功率：300W

 输出电压：110/220VAC

 输出波形：纯正弦波

 输出频率：50Hz

 工作效率：85%

 功率因数：>0.88

 波形失真率≤5%

 工作环境：温度-20℃～50℃

 相对湿度：﹤90﹪（25℃）

 保护功能：极性反接、短路、过热、过载保护

5.控制模块系统

 工作电压：12VDC

 充电功率：500W

      光伏功率：100W

 风机功率：400W

 充电方式：PWM脉宽调制

 充电最大电流 16.5A

 过放保护电压 10.5V

 过放恢复电压 12.6V

 输出保护电压 16.2V

 卸载开始电压（出厂值）15V

 卸载开始电流（出厂值） 12A

 控制器设有蓄电池过充、过放电保护、蓄电池开路保护、负载过电压保护、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、温度补偿等功能；

6.负载模块装置系统

 风扇：×1个，额定电压：12/24V，工作电流：1.25A，功率：15W

 交通灯：1组(R,G,B)，额定电压：12/24V，工作电流：0.8A，功率：9.6W

 马达：×1个，额定电压：12/24V，工作电流：0.35A，功率：5W  转速：20rmp/min

 交流LED灯×1个，交流节能灯×1个

 直流模拟负载：12V/24V/28WLED路灯板，带PWM调光功能，输出功率可设置

7.显示装置系统

 直流电流表：× 1个，20A， 显示模式︰0.5”LED

 直流电压表：× 1个，50V， 显示模式︰0.5”LED

 交流电压表：× 1个，500V，显示模式︰0.5”LED

 交流电流表：× 1个，5A，  显示模式︰0.5”LED

 交流电压表：× 1个，50V， 显示模式︰0.5”LED

 交流电流表：× 1个，50A， 显示模式︰0.5”LED

 时间、温/湿度表：× 1个，-20～99.9℃  显示时间，室内温、湿度

 风机转速表：× 1个，5A，  显示模式︰0.5”LED

8.电气开关操作柜

交流漏电开关、紧急停止开关、仪表开关、风机输入开关、直流输入开关

仪表显示、控制按钮（开关）、智能型风光互补控制器、风速仪、鼓风机调速。

9、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。

10、测风系统

测量范围   风速：0～60m/s

精 度      ±0.1m/s

工作电源：AC 220V±20%  50HZ， DC12V、5V或其他供电。

记录间隔：  1分钟～240分钟连续可设置

内部存储：  4M bit

环境温度：   -40℃～50℃

转速传感器：0～5000 风力发电机转速检测显示（室内）

过风速报警中断输出功能，可以设备闭环形式连接，增加实验安全性。

11、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。

系统工作主界面

系统工作数据主界面（可切换不同曲线界面）

教学项目及实验内容

实验1.风力发电基础理论原理性实验

实验2.风力发电系统设计实验

实验3.风力发电基础理论与应用技术仿真实验

实验4.风力发电相关测量技术实验

实验5.风力发电控制技术实验

实验6.风力发电电力电子实验

实验7.过放保护、过放恢复、过充保护、过充恢复

均充保护、均充恢复、浮充保护、浮充恢复

实验8.过风速报警、欠风速报警、液晶显示风速

实验9.风力发电系统的直接负载实验

实验10.风力发电系统的风速变化影响实验

实验11.限速机械保护系统原理实验

实验12.限速电控保护系统原理实验

实验13.风机过功率保护实验

实验14.风机超速保护实验

实验15.不同转速下风力发电曲线实验

实验16.风况检测实验

实验17.独立风机系统实验

实验18. 综合实验。

主要设备清单

序号	名     称	数 量	单 位
1	风力发电系统操作台	1	台
2	400W风力发电机	1	台
3	塔架、拉索	1	套
4	转速仪表（含支架）	1	台
5	风力发电控制器	1	台
6	蓄电池组55Ah	2	组
7	实验附件	1	套
8	软件	1	套

TW-SNY43燃料电池发电教学实训系统

1、概述

质子交换膜燃料电池是一种将燃料氢气作为还原剂与空气中的氧气作为氧化剂进行电化反应，并将化学能直接转换成电能的高效发电装置（化学反应式为H2＋1/2O2® H2O）。燃料电池可以作为发电站或车辆的动力源。燃料电池与内燃机相比，最突出的优点是高的能量转化效率和极低的环境污染，在现实生活中电能是一种清洁的能源，因此燃料电池输出的是清洁的能源。

为响应国家节能减排号召，促进新能源生力军健康、和谐发展，针对广大院校需求，我司研制并生产了《燃料电池发电教学实训系统》。

应用范围：主要面向职高、大学、研究生、以燃料电池发电为主课题的研究和培训。

系统由自吸式PEM燃料电池堆、金属氢化物氢瓶及其组件燃料电池控制器、高纯度氢气发生器，直流线性负载，交流线性负载，直流感性负载和测试仪表组成。

2、各部件参数

◆ 燃料电池

燃料电池是本教学平台的核心组成部分，将氢瓶供给的氢气转换成电能，供负载使用。

产品优势:具有重量轻，体积小，便于携带；静音设计；结构简单，可靠性高：启动速度快，响应时间短，适合于各种应用环境；环境适应性好，适应各种天气变化；

其规格如下：

◆ 电池功率为≥50W；

◆ 开路电压为15～30V；

◆ 工作电压为11V时，电流为4.15A，电池温度为41.5℃；

◆ 风机电压为10.5V；

◆ 尾气排放阀排气间隔为12秒，每次排气时间为0.3秒。

燃料电池安装要注意通风，确保空气顺畅流通，有助与反应空气的吸入和电池的散热。安装时将燃料电池平放，风扇朝上，散热口朝下，尾气排放口通过排气管接电池阀，接上燃料气瓶即可发电。

金属氢化物氢瓶

◆ 金属氢化物氢瓶具体使用规则见附件B。

钢瓶（带减压阀门和压力表）

用来给金属氢化物充气，使用使要符合氢气使用安全技术规程(GB 4962-85) 。

本实验系统可以使用如下规格瓶装氢气：

◆ 容积：1L

◆ 压力：≤15MPa

◆ 氢气纯度：≥99.999％高纯氢

◆ 减压器规格：输入压力（0-25MPa）

输出压力（0-0.16MPa）连续可调

◆ 充氢具体操作见附件C。

高纯氢气发生器

输出流量≥ ZH-300(0～300ml/min)

功率≤SY-300(150W)

输出压力 0～0.4 MPa

电源电压

交流220V±10%； 50Hz±5%

工作条件

温度：5～42℃

相对湿度：≤85%；

仪表

电流表：平台设有2个电流表，量程和误差分别为AC 5A和DC 20A±0.2％。用来测量燃料电池输出电流和交流电流。

电压表：平台设有2个电压表，量程和误差分别为AC 500V和DC 50V±0.2％。用来测量燃料电池输出电压、负载电压和交流输出电压。

计时器：本教学平台共有1个计时器，量程为100小时，主要用来累计氢瓶使用时间，以便准时充气。当开启电堆时按下计时器的计时按钮，关闭电堆前按停止按钮保存数据，清除累计时间可按清除按钮。

温度表：本教学平台有1个温度表，量程和误差分别是-19.9～99.9℃和±1％。用来反映环境温度。

负载

线性负载：是一个变阻箱，阻值变换范围为0～1999欧姆，阻值最小变化值≤0.1欧姆；最大可承受功率≤10W。

感性负载：是一个额定电压为12-24V,转速为200r/min的减速电机。

DC/AC

本平台共有1个DC/AC电源模块。

1. DCW300-12S12（1个）：将燃料电池发出的直流19V电能转换为AC220V±5％的交流电压，为负载和其他供电。技术参数：输入电压范围9～18V，输出电压Ac220V，输出电流1.2A，输出功率≤300W。

2. DCN200-12S09（1个）：将10-28V直流电压转换为186～260V±5％的交流电压，向电网进行反向送电（并网）。

并网技术参数：

◆ AC标准电压范围： 90V-140V/180V-260VAC

◆ AC频率范围： 55Hz~63Hz/45Hz~53Hz

◆ 输出电流总谐波失真： THDIAC <5%

◆ 相 位 差： <1%

◆ 岛效应保护： VAC;f AC

◆ 输出短路保护： 限流

◆ 显示方式： LED

◆ 待机功耗： <2W

◆ 夜间功耗： <1W

◆ 环境温度范围： -25 ℃~60℃

◆ 环境湿度： 0~99%(Indoor Type Design)

离网技术参数

◆ 直流输入电压：11～21VDC

◆ 额定输出功率：≤300W

◆ 输出电压：110/220VAC根据客户要求订制

◆ 输出波形：纯正弦波

◆ 输出频率：50Hz

◆ 工作效率：≥85%

◆ 功率因数：>0.88

◆ 波形失真率≤5%

◆ 工作环境：温度-20℃～50℃

◆ 相对湿度：﹤90﹪（25℃）

◆ 保护功能：极性反接、短路、过热、过载保护

本平台共有4个DC/DC电源模块。

1. DC-DC05（4个）：将燃料电池发出的直流电能转换为DC3.3V、5.0V、9.0V、12V的直流电。

◆ 输入电压：DC1.5-32V

◆ 输出电压：DC1.25-30V连续可调

隐藏式智享管理固态套装

利用网络、通讯、信息和图形图像处理技术将数据及控制命令深度融合，以互联互动技术为基础，加强波形成像技术、传感器参数、曲线数值等，数字化计算机信息管理和自动报警等系统性功能，整体提升产品的综合管理能力、安全保障能力和指导操控能力。利用数字化技术，解决现有设备之间连接、集成、融合问题。采用计算机通讯网络、图形图像、数据神经网络分析、控制等技术，使计算机网络和设备外部接口实现集中联动控制显示。

（五）、万用表功能

1、万用表的电阻测量功能；

2、万用表的直流电压测量功能；

3、万用表的交流电压测量功能；

4、万用表的交流电流测量功能；

3、实验项目

实验1、燃料电池能量转换原理实验；

实验2、反应条件对燃料电池堆性能影响实验；

实验3、燃料电池堆负载实验；

实验4、燃料电池堆在恒定负载条件下V-I、P-I特性实验；

实验5、燃料电池堆在变化负载条件下V-I、P-I特性实验；

实验6、电力电子转换实验；

实验7、燃料电池驱动线性负载实验；

实验8、燃料电池驱动LED阵列实验；

实验9、燃料电池驱动电机实验；

实验10、燃料电池燃料电池对移动设备供（充）电实验

实验11、燃料电池燃料电池驱动感性负载实验；

实验12、燃料电池燃料电池驱动并网模块并网实验；

实验13、线形负载和灯泡负载电堆性能实验。

4、基本配置表