一、概述

太陽能風光互補發電系統實驗臺既可以作為教師和學生科研開發的硬件平臺；又可以用于培訓從事光伏發電工作的人員，主要演示太陽能發電的原理及組成構件，指導學生操作太陽能與風力發電的每一個項執行過程。同時也展示了發電的應用效果，適合各大高校使用。

二、系統特點

  1.新穎性：以前沿技術為導向，與實驗相結合。

  2.開放性：開放式設計，用戶可以利用裝置資源進行二次設計。

  3.實用性：采用準實物設計。

三、試驗項目

  1.太陽能光伏板能量轉換實驗；

  2.環境對光伏轉換影響實驗；

  3.太陽能電池光伏系統直接負載特性實驗；

  4.太陽能控制器工作原理實驗；

  5.接反保護實驗；

  6.太陽能控制器對蓄電池的過充保護實驗；

  7.太陽能控制器對蓄電池的過放保護實驗；

  8.夜間防反充實驗；

  9.離網型逆變器工作原理實驗；

  10.獨立光伏發電實驗；

  11.并網型逆變器工作原理實驗；

  12.光伏并網實驗(演示：孤島效應、逆變器效率)；

  13.風力發電相關測量技術實驗(啟動,保護,運行等參數)；

四、設備組成及指標

1.實驗操作臺：操作臺為鐵質雙層亞光密紋噴塑結構，桌面為防火、防水、耐磨高密度板，結構堅固，臺面上方有實驗屏及電源箱，可用來放置實驗模塊并提供實驗所需各種電源；臺面下有抽屜和柜門，可用來放置工具、模塊等。

2.太陽能電池組：太陽能電池組是太陽能發電系統中的核心部分，也是太陽能發電系統中價值最高的部分。其作用是將太陽的輻射能力轉換為電能，或送往蓄電池中存儲起來，或推動負載工作。具體參數如下：

   ★峰值功率： 15W；

   ★最大功率電壓：17.5V；

   ★最大功率電流：1.95A；

   ★開路電壓：22V；

   ★短路電流：2.2A；

   ★安裝尺寸：322×322×18mm。

3.太陽能控制器：太陽能控制器的作用是控制整個系統的工作狀態，并對蓄電池起到過充電保護、過放電保護的作用。具體功能如下：
   ★使用單片機和專用軟件，實現智能控制，自動識別24V系統。
   ★采用串聯式PWM充電控制方式，使充電回路的電壓損失較原二極管充電方式降低一半，充電效率較非PWM高3－6%;過放恢復的提升充電，正常的直充，浮充自動控制方式有利于提高蓄電池壽命。
   ★多種保護功能，包括蓄電池反接、蓄電池過、欠壓保護、太陽能電池組件短路保護，具有自動恢的輸出過流保護功能，輸出短路保護功能。
   ★具有豐富的工作模式，如光控，光控＋延時，通用控制等模式。具有直流輸出或0.5Hz頻閃輸出2種輸出選擇，頻閃輸出特別適用于LED交通警示燈等。在頻閃輸出模式，負載可以使用感性負載。
   ★浮充電溫度補償功能。
   ★使用了數字LED顯示及設置，一鍵式操作即可完成所有設置，方便直觀。
4.蓄電池：一般為鉛酸電池，其作用是在有光照時將太陽能電池板所發出的電能儲存起來，到需要的時候再釋放出來。具有如下特點：
   ★自放電率低；
   ★使用壽命長；
   ★深放電能力強；
   ★充電效率高；
   ★工作溫度范圍寬。
5.離網逆變器：太陽能的直接輸出一般都是12VDC、24VDC、48VDC。為能向220VAC的電器提供電能，需要將太陽能發電系統所發出的直流電能轉換成交流電能，因此需要使用DC-AC逆變器。為正弦波逆變器，具體功能參數如下：
   ★尺寸：200×420×400㎜；
   ★純正弦波輸出(失真率<4%)；
   ★輸入輸出完全隔離設計；
   ★能快速并行啟動電容、電感負載；
   ★三色指示燈顯示，輸入電壓,輸出電壓，負載水準和故障情形；
   ★負載控制風扇冷卻；
   ★過壓/欠壓/短路/過載/超溫保護。
6.負載：包括直流負載和交流負載。直流負載包括：LED燈，風機等；交流負載包括：節能燈和交流電機等。
7.并網逆變器：在光伏并網系統中，并網逆變器是核心部分。該并網逆變器具有DC－DC和DC－AC兩級能量變換結構。DC－DC變換環節調整光伏陣列的工作點使其跟蹤最大功率點；DC－AC逆變環節主要使輸出電流與電網電壓同相位，同時獲得單位功率因數,可以將逆變后的交流220V直接接入所在位置的電網中,電功率表計量進入電網的電功率值,并演示孤島效應, 根據記錄的功率值計算系統逆變器效率。
8.監測儀表：
   ★數字直流電流表：5A；3位半；
   ★數字直流電壓表：200/400V；3位半；注：直流電流電壓表在同一模塊中；
   ★數字交流電流表：5A；3位半；
   ★數字交流電壓表：200/400V；3位半；注：交流電流電壓表在同一模塊中。
9.人工光源：模擬太陽發出500W的直射光，光譜范圍：(300納米-----3000納米),光強度連續可調（0---500W），照射角度兩維方向（左右：0---360度，上下0---90度）連續可調電壓：220伏，功率：500瓦。
10.模擬風力發電機：由于實驗室風力較弱，普通風力發電機無法正常工作，為此我公司開發出一種實驗室專用風力發電機，在弱風下風力發電機工作,即可對12伏電池充滿電，并模擬出風力發電機的運行狀態。發電電壓：直流：0---18伏 功率：0---20W。
11.風機: 在室內模擬自然風發出0—20米/秒(0---6級)強風 風速連續可調（0—20米/秒）, 方向:水平, 電壓：220伏，功率：350瓦。

五、教學實驗內容

實驗一 太陽能光伏板能量轉換實驗

負載LED燈，觀察加電流/電壓表。

實驗二 環境對光伏轉換影響實驗

用可調電阻控制燈光,讓燈光的亮暗變化看電流電壓的變化。

實驗三 太陽能電池光伏系統直接負載特性實驗

在離網逆變器后接LED燈泡,風扇,收音機等簡單的用電器（同實驗一）。

實驗四 太陽能控制器工作原理實驗

光控，時控，感應開關，過充過放。

實驗五 接反保護實驗

將太陽能板正負極接反，觀察電流表顯示值。

實驗六 太陽能控制器對蓄電池的過充保護實驗

用開關切換,電池電壓升壓達到控制器保護電壓,串聯電流表,顯示電流值是否保護。

實驗七 太陽能控制器對蓄電池的過放保護實驗

用開關切換,給低電壓達到控制器保護電壓,串聯電流表,顯示電流值是否保護。

實驗八 夜間防反充實驗

用SC雙向指針電流表,將太陽能板用黑布遮住,關掉模擬陽光,看是否有電流通過。

實驗九 離網型逆變器工作原理實驗

連接太陽能發電系統相關配件，逆變器輸出220VAC，添加交流負載（詳見離網型逆變器逆變器工作原理圖）。

實驗十 獨立光伏發電實驗

連接太陽能發電系統相關配件，逆變器輸出220VAC，添加交流負載。

實驗十一 并網型逆變器工作原理實驗

連接太陽能發電系統相關配件，逆變器輸出220VAC，輸出斷串聯功率表，可以顯示輸出電網功率（詳見并網型逆變器工作原理圖）。

實驗十二 光伏并網實驗

連接太陽能發電系統相關配件，逆變器輸出220VAC，輸出斷串聯功率表，可以顯示輸出電網功率（詳見并網型逆變器工作原理圖）。

實驗十三 能體現出風光互補功能

開啟模擬風機，使風力發電機處于發電工作狀態，與太陽能發電同時為蓄電池充電,風光充電切換、風機保護。