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風光氫及超級電容混合發(fā)電系統(tǒng):新能源實驗與實訓的完美結(jié)合

SG-T49 風光氫及超級電容混合發(fā)電系統(tǒng)

一、項目概述
風光氫及超級電容混合發(fā)電系統(tǒng)為科研創(chuàng)新理念與實驗、實訓型相結(jié)合的集風力發(fā)電，光伏發(fā)電、制氫系統(tǒng)、氫燃料電池發(fā)電、數(shù)據(jù)采集等多元化“風、光、氫混合型新能源實驗實訓系統(tǒng)”。
風光氫及超級電容混合發(fā)電系統(tǒng)由風力發(fā)電機組、太陽能電池組、風力及光伏控制系統(tǒng)、氫燃料電池發(fā)電系統(tǒng)、制氫系統(tǒng)、儲氫系統(tǒng)、主控系統(tǒng)組成的微網(wǎng)發(fā)電系統(tǒng)。
其工作原理是風力、光伏發(fā)電系統(tǒng)發(fā)電，并由電池儲能，DC/AC逆變成交流電，驅(qū)動電解水設(shè)備制氫。氫氣通過儲氫系統(tǒng)儲存，并驅(qū)動燃料電池電堆發(fā)電。
此外，DC/AC模塊自帶旁路功能，旁路端直接與市電連接，實現(xiàn)市電和逆變間的自動切換，在蓄電池所儲電能不夠用時，自動切換至市電供電，確保持續(xù)制氫功能正常運行。在本方案設(shè)計中主要體現(xiàn)在氫燃料電池系統(tǒng)、制氫系統(tǒng)、儲氫系統(tǒng)的部分。

 

1.1系統(tǒng)拓撲圖

圖1   系統(tǒng)拓撲圖

1.2  功能特點
整套系統(tǒng)的各個模塊預留了CANRS485RS232USBTCPIP通訊接口，可以通過該通訊接口對系統(tǒng)中各個模塊進行監(jiān)控，便于未來項目開發(fā)使用。
系統(tǒng)實驗平臺集成了室內(nèi)溫/濕度儀，風速測量、光照度測量系統(tǒng)，讓使用者操作起來更直觀；
系統(tǒng)DC-AC并網(wǎng)同步電源，采用高頻脈沖調(diào)制技術(shù)，具有小體積、高效率及高功率因數(shù)輸出；
系統(tǒng)面板上采用直觀的數(shù)字表和液晶顯示，讓用戶了解當前系統(tǒng)工作狀態(tài)；
系統(tǒng)上的離網(wǎng)電源可以為用戶提供交流110V/220V純正弦波交流電能；
實訓系統(tǒng)，可以讓實訓學生自行拆裝移動，使用簡便、無噪音、無污染；
系統(tǒng)增加市電與風光互補發(fā)電切換模塊，讓實驗更具操作性；
增加分布式供電原理與實驗電路，讓學生增加對新知識的理解；
增設(shè)直流母線單元，方便系統(tǒng)各模塊之間連接及實驗；
獨立的后備膠體蓄電池及充放電管理單元；
燃料電池運行過程中，只排除水和熱量，不會產(chǎn)生任何有害物質(zhì)及噪音；
燃料電池較之傳統(tǒng)電源方案，其運行安全可靠、壽命長，維護簡單，降低了維護成本。
二、方案參數(shù)概述
2.1風力發(fā)電系統(tǒng)的組成
風力發(fā)電機是利用風力帶動風車葉片旋轉(zhuǎn)、轉(zhuǎn)換為機械功，機械功帶動發(fā)電機轉(zhuǎn)子旋轉(zhuǎn)，最終輸出交流電的電力設(shè)備。是風力發(fā)電系統(tǒng)中不可或缺的核心部件。
風力發(fā)電系統(tǒng)由一臺5KW垂直軸風力發(fā)電機組、尾翼、葉片、風機控制器塔架等組成。

 

廣義地說，風能也是太陽能，所以也可以說風力發(fā)電機，是一種以太陽為熱源，以大氣為工作介質(zhì)的熱能利用發(fā)電機。
風力發(fā)電機參數(shù)：

額定功率	5KW
最大功率	6KW
額定電壓	48V
啟動風速	2.5m/s
額定風速	18m/s
最大風速	45m/s
風機凈重	185kg
風輪直徑	2.0M
塔架高度	9M
葉片高度	3.6M
葉片數(shù)量	3片
葉片材質(zhì)	鋁合金
發(fā)電機	三相交流永磁同步發(fā)電機
塔架類型	獨立塔架
保護	風機自我轉(zhuǎn)數(shù)保護/電磁制動
工作溫度	-40℃-80℃

 

安裝場地選擇
選擇土質(zhì)堅實的平地作為安裝場地，安裝風力發(fā)電機的組位置應(yīng)該至少遠離房屋及人員活動場所50米，務(wù)必在選定安裝場地時考慮到風葉的光影影響及風力發(fā)電機組運行時產(chǎn)生的噪音影響（正常工作時噪音約為65dbA）。同時避免周圍有高大的樹木、建筑物等影響風速風向的障礙物。
禁止安裝在松軟的沙地、高低不平的場地、有下陷或塌方可能的場地、洼地及其他容易受氣候影響而發(fā)生地質(zhì)變化的場地。同時需要考慮從風力發(fā)電機的電機部分到您的蓄電池組的距離，距離越短，所用傳輸電纜越短，因而傳輸過程中的耗能也越少，如果必須得有較長的距離,則盡量選用粗些的標準電纜。
風力發(fā)電控制器
專為風力發(fā)電機控制和蓄電池充電而設(shè)計， 能有效提升風力發(fā)電的效能。風能充電控制器，能有效防止風速過快時的失控，和發(fā)生強風時對風力發(fā)電機所產(chǎn)生的危險。
風力發(fā)電控制器是對風力發(fā)電機所發(fā)的電能進行調(diào)節(jié)和控制，一方面把調(diào)整后的能量送往直流負載或交流負載，另一方面把多余的能量按蓄電池的特性曲線對蓄電池組進行充電，當所發(fā)的電不能滿足負載需要時，控制器又把蓄電池的電能送往負載。蓄電池充滿電后，控制器要控制蓄電池不被過充。當蓄電池所儲存的電能放完時，控制器要控制蓄電池不被過放電，保護蓄電池。
控制器采用PWM無級卸載方式控制風機對蓄電池進行智能充電。在風力發(fā)電機所發(fā)出的電能超過蓄電池存儲量時，控制系統(tǒng)必須將多余的能量消耗掉。在正常卸載情況下，可確保蓄電池電壓始終穩(wěn)定在浮充電壓點，而只是將多余的電能釋放到卸荷器上。從而保證了最佳的蓄電池充電特性，使得電能得到充分利用。
風力發(fā)電控制器參數(shù)：

工作電壓：	48VDC
充電功率：	5000W
風機功率：	5000W
充電方式：	PWM脈寬調(diào)制
充電最大電流	116A
過放保護電壓	41.5V
過放恢復電壓	52.2V
輸出保護電壓	59V
卸載開始電壓（出廠值）	60.5V
卸載開始電流（出廠值）	86A

 

 
2.2光伏發(fā)電系統(tǒng)
10KW太陽能電池組件分為兩部分，其中一個5KW采用標準鋼結(jié)構(gòu)件固定在C型專制鋼件上，呈40度正面朝向正南方，整體支架系統(tǒng)放置在在面或者屋頂；另一個5KW采用雙軸自動跟蹤，經(jīng)電纜輸送至室內(nèi)實驗設(shè)備，可實現(xiàn)分布式屋頂發(fā)電相關(guān)實驗，所發(fā)電能與風力發(fā)電相結(jié)合，經(jīng)DC-AC逆變成正弦波220V交流電，可供制氫系統(tǒng)使用、多余電能經(jīng)儲能逆變器送入電網(wǎng)。

所有系統(tǒng)的設(shè)計、安裝與實際工程一樣，可在老師的指導下做為學生練習拆卸、組裝實習樣機來用。
太陽能光電池組
太陽能電池組是本實訓臺的核心組成部分亦是光伏發(fā)電系統(tǒng)不可或缺的核心部件，是將光能轉(zhuǎn)換為電能并通過光伏控制系統(tǒng)儲存在儲能電池當中做為直流總線電源供給DC-AC并網(wǎng)同步電源。
太陽能電池組為多晶硅或單晶硅，是由高效晶體硅太陽能電池片、超白布紋鋼化玻璃、EVA、透明TPT背板以及鋁合金邊框組成。
其規(guī)格如下：

單晶硅太陽能電池規(guī)格

組件尺寸(L*W*H)	1650*992*35mm
最佳功率	260W
最佳工作電壓	32.05±0.5V
最佳工作電流	8.72±0.10A
短路電流	8.85±0.10A
開路電壓	42±0.5V

 

 
1、抗鹽霧和氨腐蝕等國際權(quán)威測試；
2、可承受風壓2400Pa,雪壓7200Pa；
3、優(yōu)秀的弱光環(huán)境發(fā)電性能，陰天也能發(fā)電；
4、輸出功率年衰減率小于0.7%，第25年不低于組件初始功率的80.70%
1.   組件型號：BY260P-29b  多晶
2.   最大功率（W）：260
3.   開路電壓（V）：35.9
4.   短路電流（A）：7.27
5.   最大功率點的工作電壓（V）：28.1
6.   最大功率點的工作電流（Ａ）：6.7
7.   轉(zhuǎn)化效率：17.12%
8.   開路電壓溫度系數(shù)：-0.292%/K
9.   短路電流溫度系數(shù)：+0.045%/K
10.  功率溫度系統(tǒng)：-0.408%/K
11.  最大系統(tǒng)電壓（V）：1000
12.  組件尺寸（長×寬×高）：1640×992×40mm
13.  重量：19.1kg
14.  框架：陽極氧化鋁
15.  玻璃：白色鋼化安全玻璃3.2mm
16.  電池片封裝：EVA
17.  背板：復合薄膜
18.  太陽能電池片：6×10片多晶硅太陽能電池片（156mm×156mm）
19.  接線盒
1)       6個旁路二極管
2)       絕緣材料：PPO
3)       防水等級：IP65
Ø  連接器
1)   常規(guī)額定電流：30A
2)   耐電壓：DC1000V
3)   接觸電阻：<2mΩ
4)   絕緣電阻：＞500MΩ
5)   適用單芯電纜截面：2.5-6mm2
6)   電纜外徑范圍：Φ5mm～Φ 7mm
7)   環(huán)境溫度：-40℃～+ 105℃
8)   防護等級：IP67
9)   安全等級：Ⅱ
10)  殼體：PC料，黑色
11)  接觸件：紫銅CN，鍍錫SN
12)  接線方式：壓接  MC4
20.  電 纜
1)   長度：450mm,
2)   規(guī)格：1×4mm²
3)   顏色：紅、黑
Ø  溫度范圍系數(shù)：-40°C to+85°C
Ø  抗冰雹系數(shù)：最大直徑25mm,撞擊速度23m/s(51.2mph)
Ø  最大表面負荷：7200pa
 
5KW光伏儲能逆變器介紹

產(chǎn)品主電路采用雙向PWM逆變電路及相應(yīng)的控制電路、保護和監(jiān)控電路。直流側(cè)由緩沖電阻、防反二極管和直流接觸器組成了直流側(cè)緩沖電路，當初始連接各種電池時對直流母線電容進行緩沖。主電路電源可有交直兩用供電，以使系統(tǒng)在電池或電網(wǎng)有電時都可以工作。

產(chǎn)品特點

1）技術(shù)領(lǐng)先，全面滿足電網(wǎng)或負荷的接入與控制要求
² 具有并網(wǎng)充放電、獨立逆變功能，適合各種應(yīng)用場合
² 具有并網(wǎng)和離網(wǎng)并聯(lián)功能，良好的擴容性
² 可與多種蓄電池接口，具有多種充放電工作模式
² 可以實時接受系統(tǒng)調(diào)度指令和BMS指令，通訊方式有RS485、CAN、以太網(wǎng)
² 無功功率可調(diào)，功率因數(shù)范圍超前0.9至滯后0.9
² 直流電壓范圍，支持低壓48V蓄電池輸入
² 110%額定輸出功率可實現(xiàn)長時間運行
2）高效節(jié)能，更集成，更好的客戶體驗
² 正面維護，可靠墻安裝，安裝維護更方便，降低維護成本
² 防護等級為IP21，具有防滴水功能，具備防凝露功能
² 高效PWM調(diào)制算法，降低開關(guān)損耗
3）更多優(yōu)點
² 雙電源冗余供電方案提升系統(tǒng)可靠性
² 完善的保護及故障告警系統(tǒng)，更加安全可靠
² 采用動態(tài)圖形液晶界面，提供友好的操作體驗
² -25℃~+55℃可連續(xù)滿功率運行
² 適應(yīng)高海拔惡劣環(huán)境，可長期連續(xù)、可靠運行
² 支持離網(wǎng)主動運行功能
² 適合共直流母線系統(tǒng)和共交流母線系統(tǒng)

直流側(cè)
最大直流功率	5KW
最大直流電壓	580V
工作電壓范圍	125~550V
最低直流電壓	125V
最大直流電流	11A
交流側(cè)
額定功率	5KW
最大交流側(cè)功率	5.5kVA（長時間運行）
最大交流電流	20A
最大總諧波失真	<3%(額定功率時)
額定電網(wǎng)電壓	220V
允許電網(wǎng)電壓范圍	180~265V
額定電網(wǎng)頻率	50/60Hz
允許電網(wǎng)頻率范圍	47~52Hz/57~62Hz
額定功率下的功率因數(shù)	>0.99
隔離變壓器	具備
直流電流分量	<0.5%額定輸出電流
功率因數(shù)可調(diào)范圍	0.9（超前）~0.9（滯后）
獨立逆變電壓范圍	230V
獨立逆變輸出電壓失真度	<3%（線性負載）
帶不平衡負載能力	100%
獨立逆變電壓過渡變動范圍	10％以內(nèi)（電阻負載0%⇔100%）
獨立逆變峰值系數(shù)(CF)	3:1
效率
最大效率	97.6%
保護
直流側(cè)斷路設(shè)備	斷路器
直流過壓保護	具備
極性反接保護	具備
絕緣阻抗偵測	具備
交流過壓保護	具備
孤島保護	具備
模塊溫度保護	具備
常規(guī)數(shù)據(jù)
體積（寬 / 高 / 厚）	516 × 440 × 184 mm
重量	30kg
運行溫度范圍	-25~+60℃
停機自耗電	<5W
冷卻方式	自然對流
防護等級	IP65
相對濕度 （無冷凝）	0~95%，無冷凝
最高海拔	2000m
顯示屏	LED&APP
BMS通訊方式	USB2.0、Wifi

 

產(chǎn)品技術(shù)指標

工作邏輯架構(gòu)

a.——并網(wǎng)發(fā)電、離網(wǎng)備用功能

4)   電網(wǎng)供電時，儲能逆變器并網(wǎng)工作在恒壓模式，維持蓄電池SOC在一定水平，光伏逆變器并網(wǎng)發(fā)電
5)   微網(wǎng)供電時，儲能逆變器工作在獨立逆變模式建網(wǎng)，光伏逆變器并網(wǎng)工作，光伏發(fā)電大于負載時，光伏優(yōu)先供負載供電，剩余電力給電池充電；光伏發(fā)電小于負載時，儲能和光伏共同為負載供電。
6)   可選擇電網(wǎng)優(yōu)先或微網(wǎng)優(yōu)先，根據(jù)選擇的模式進行供電邏輯切換
7)   觸摸屏控制啟動、停止和參數(shù)設(shè)置

b. ——電網(wǎng)（或柴油機）、微網(wǎng)切換功能

8)   電網(wǎng)供電時，當電池組SOC超過設(shè)定值時，儲能逆變器和光伏逆變器不工作；當電池組SOC不足時，儲能逆變器獨立逆變建網(wǎng)，光伏逆變器并網(wǎng)工作，給電池組充電。
9)   微網(wǎng)供電時，儲能逆變器工作在獨立逆變模式建網(wǎng)，光伏逆變器并網(wǎng)工作，光伏發(fā)電大于負載時，光伏優(yōu)先供負載供電，剩余電力給電池充電；光伏發(fā)電小于負載時，儲能和光伏共同為負載供電。
10)  可選擇電網(wǎng)優(yōu)先或微網(wǎng)優(yōu)先，根據(jù)選擇的模式進行供電邏輯切換
11)  觸摸屏控制啟動、停止和參數(shù)設(shè)置
 
儲能蓄電池
蓄電池的作用主要是儲存能量，在晚上或多云等氣候情況下，光伏陣列不能提供足夠的能量時，蓄電池供給負載，保證系統(tǒng)的正常運行。
采用磷酸鐵鋰電池， 安全性高適合長期充放電循環(huán)模塊化設(shè)計， 電壓、容量按需配置。
系統(tǒng)由1個主控模塊和多個電池模塊組成，通過 48V電池模塊串聯(lián)組成不同電壓等級系統(tǒng)，通過多個機柜并聯(lián)， 可以在同一個電壓平臺上擴展容量定制化電池管理系統(tǒng) （BMS） ， 實時進行數(shù)據(jù)采集、 狀態(tài)監(jiān)控及控制， 保證系統(tǒng)安全可靠運行。
 
    規(guī)格參數(shù)：

類別	基本參數(shù)	高壓直流儲能系統(tǒng)
標稱參數(shù)	標稱電壓（V）	48*N
	標稱容量（AH）	50
結(jié)構(gòu)參數(shù)	電池模塊尺寸（mm）	440*410*89（W*D*H）
	電池模塊重量（KG）	24
	主控模塊尺寸（MM）	440*350*132（W*D*H）
	主控模塊重量（KG）	6
電氣參數(shù)	放電電壓（V)	（54-45）*N
	充電電壓（V)	（52.5-54）*N
	額定放電電流（A)	25
	額定充電電流（A)	25

 

 
 
2.3 氫燃料電池發(fā)電系統(tǒng)
   燃料電池采用空冷自增濕的PEMFC電池，減少了水泵、水箱、增濕器、增壓泵等附屬設(shè)備，使電堆控制更簡潔、可靠。燃料電池系統(tǒng)除了核心部分質(zhì)子交換膜燃料電池堆外，還需要一些輔助器件發(fā)電系統(tǒng)才能正常工作�？偟膩碚f，一個完整的燃料電池系統(tǒng)大致上由燃料電池發(fā)電系統(tǒng)和控制系統(tǒng)兩大部分組成，如圖2所示。其中，燃料電池發(fā)電系統(tǒng)主要由質(zhì)子交換膜燃料電池堆、氫氣供應(yīng)單元、氧氣或空氣供應(yīng)單元、DC/DC四部分組成。而控制單元部分屬于控制系統(tǒng)。

燃料電池發(fā)電系統(tǒng)組成示意圖
燃料電池發(fā)電系統(tǒng)組成
1、燃料電池堆：
氫氣和氧氣在其內(nèi)部發(fā)生電化學反應(yīng)并釋放電能，是整個系統(tǒng)的核心。
2、氫氣供應(yīng)單元（H2）
本系統(tǒng)指由制氫設(shè)備，儲氫系統(tǒng)及供氫管路組成。制氫設(shè)備制氫，并由儲氫系統(tǒng)通過管路向燃料電池堆提供特定壓力的氫氣。
3、空氣供應(yīng)單元：
不間斷地向燃料電池提供電化學反應(yīng)所需的氧氣，以確保質(zhì)子交換膜燃料電池實現(xiàn)連續(xù)穩(wěn)定的運行發(fā)電。
4、DC/DC：
氫燃料電池所產(chǎn)生的電能為直流電，其輸出電壓不僅受內(nèi)阻影響而且隨著負載的變化而改變。因此，為保證供電性能的穩(wěn)定，在燃料電池系統(tǒng)輸出端，須配置功率變換單元DC/DC，主要保證負載連續(xù)變化時，將輸出電壓穩(wěn)定在合適的范圍。
5、控制單元：
控制單元是燃料電池發(fā)電系統(tǒng)的核心，用來接收數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)采集的數(shù)據(jù)，并對它們進行分析，根據(jù)分析的結(jié)果來控制執(zhí)行機構(gòu)完成相應(yīng)的動作�？绽渥栽鰸袢剂想姵匕l(fā)電系統(tǒng)的控制單元通過控制系統(tǒng)、風扇、電磁閥即可保證燃料電池正常工作。
 
燃料電池系統(tǒng)工作示意圖

類型	基于PASH技術(shù)的空冷自增濕燃料電池
性能	額定功率	2500W*
	額定電壓	48V
	額定電流	52.5A
	電壓范圍	36-58V
	燃料效率	≥50％
燃料	氫氣純度	≥99.95％
	氫氣工作壓力	0.5-0.6Bar
	氫氣消耗量	13.1L/min(額定功率)
氧化劑/冷卻劑	空氣
	空氣壓力	常壓
物流特性	質(zhì)量	6600g
	系統(tǒng)體積（長寬高）	850mm×900mm×860mm
工作條件	環(huán)境溫度	-5℃—40℃
	環(huán)境濕度（RH）	10％－95％

 

注：帶*的數(shù)據(jù)是在15℃-30℃的環(huán)境溫度范圍和30 - 90%的環(huán)境濕度范圍內(nèi)取得的。

3.6制氫系統(tǒng)
制氫系統(tǒng)的原理
工業(yè)軟水經(jīng)純水裝置制取純水，并送入原料水箱，經(jīng)補水泵輸入堿液系統(tǒng)，補充被電解消耗的水。電解槽中的水，在直流電的作用下被分解成H2與O2，并與循環(huán)電解液一起分別進入框架中的氫、氧分離洗滌器后進行氣液分離、洗滌、冷卻。分離后的電解液與補充的純水混合后，經(jīng)堿液冷卻器、堿液循環(huán)泵、過濾器送回電解槽循環(huán)，電解。調(diào)節(jié)堿液冷卻器冷卻水流量，控制回流堿液的溫度，來控制電解槽的工作溫度，使系統(tǒng)安全運行。分離后的氫氣由調(diào)節(jié)閥控制輸出，送入氫氣儲罐，再經(jīng)緩沖減壓后，供用戶使用。
本項目中采用的制氫系統(tǒng)其具體規(guī)格如下：

氫氣產(chǎn)量	800L/h（1atm）
氫氣純度	≥99.8%
氧氣純度	≥99.3%
工作壓力	0.8MPa
直流電耗	＜5KWh/m3

 

 制氫系統(tǒng)設(shè)備規(guī)格
注：系統(tǒng)接入具備AC/DC模塊，具備AC交流接入能力。
高純氫氣發(fā)生器
u  輸出流量 0～1000ml
u  功率 510W
u  輸出壓力 0～1.1 MPa
u  電源電壓
u  交流220V±10%； 50Hz±5%
u  工作條件
u  溫度：5～42℃
u  相對濕度：≤85%；
2.4 超級電容及控制系統(tǒng)
此超級電容系統(tǒng)以48V165F模組為基礎(chǔ)單元，采用3串的連接方式配組，配備有iCMS管理系統(tǒng)。系統(tǒng)由超級電容模組、BMS管理系統(tǒng)、5KW雙向DC-DC模塊、信息顯示終端組成。
1） 48V165F模組參數(shù)
1、容量：165F(0～20%)；
2、額定工作電壓：48V；
3、等效直流內(nèi)阻（25℃）：不大于5mΩ；
4、最大持續(xù)電流(ΔC=40℃)：150A；
5、漏電流：不大于5.2mA(25℃，72小時后)；
6、最大存儲能量：52.8Wh；
7、工作溫度：-40℃~+65℃
8、儲存溫度：-40℃~+70℃
2） 整體系統(tǒng)主要技術(shù)性能
1、總電容量：55F(0～20%)；
2、電壓范圍：120V-135V;
3、最大持續(xù)電流(ΔT=40℃)：150A；
4、瞬時電流(1s內(nèi))：2000A
5、等效直流內(nèi)阻：不大于18mΩ；
6、通訊：采用MODBUS_RS485；
7、CMS功能：檢測單個模組電壓、整體電壓、單個模組溫度、工作電流，并通過協(xié)議上傳及接受上位機命令；實現(xiàn)過壓報警、過溫報警、過流報警；系統(tǒng)過壓、過溫、過流達到設(shè)定值時，管理系統(tǒng)可控制系統(tǒng)斷開，實現(xiàn)對系統(tǒng)的保護。
3） 超級電容使用環(huán)境及要求
1、環(huán)境溫度:-10℃至45℃；
2、最大濕度：90%(無凝露)；
3、防潮/防塵：符合SAE J2380技術(shù)規(guī)范；
4、使用海拔高度(m)：0～4000。
4） 信息顯示終端
通過該信息終端與BMS系統(tǒng)、雙向DC-DC系統(tǒng)的結(jié)合，可以快速、方便的開發(fā)各種用于現(xiàn)場采集、數(shù)據(jù)處理和控制的設(shè)備。具有可顯示、可配置系統(tǒng)的各種參數(shù)以及通過對設(shè)備間數(shù)據(jù)采集的同時實現(xiàn)對超級電容系統(tǒng)的有效管理。

5）雙向DC-DC電源模塊
雙向DC-DC變換器(Bi-directional DC/DC Converter, BDC)是能夠根據(jù)能量的需要調(diào)節(jié)能量雙向傳輸、是可雙象限運行的直流-直流變換器。該變換器能夠根據(jù)實際需要調(diào)節(jié)能量的流動方向，在功能上相當于兩個單向直流-直流變換器。
一．雙向DCDC變換器的工作模式

		作用在高壓側(cè)	作用在低壓側(cè)
工作 模式 類別	恒流輸出	高壓側(cè)恒流輸出	低壓側(cè)恒流輸出
	恒流輸入	高壓側(cè)恒流輸入	低壓側(cè)恒流輸入
	恒壓	高壓側(cè)恒壓	低壓側(cè)恒壓
	MPPT輸入	高壓側(cè)MPPT輸入	低壓側(cè)MPPT輸入
	總線壓控電流源	高壓側(cè)壓控電流源	低壓側(cè)壓控電流源

 

二．性能特點
Ø  全數(shù)字化，各種參數(shù)及信號全部數(shù)字化處理，由數(shù)字處理器智能靈活地管理。性能和可控性均遠優(yōu)于普通的模擬式雙向DC-DC變換器。
Ø  模塊化設(shè)計，單模塊額定輸出功率5KW，可多臺雙向DC-DC變換器并聯(lián)運行。
Ø  雙向變換都采用零電壓變換軟開關(guān)控制，使得轉(zhuǎn)換效率達到95%以上。
Ø  能工作于恒流、恒壓、MPPT和壓控電流源等多種工作模式，并可在線快速頻繁地切換工作模式。
Ø  運用多相交錯技術(shù)，有效地抑制了紋波，減弱了大電流了對器件的沖擊。
Ø  空載功耗低于20W，處于監(jiān)控待機狀態(tài)功耗低于12W。
Ø  雙向變換的電流大小和方向，既可用數(shù)字方式設(shè)定，也可用模擬量方式控制。
Ø  高低電壓側(cè)的工作電壓可單獨設(shè)定。
Ø  高低電壓側(cè)的過壓保護電壓可單獨設(shè)定，保護兩側(cè)的設(shè)備不至于過壓損壞。
Ø  高低電壓側(cè)的最低限壓也可單獨設(shè)定，保護兩側(cè)的電壓不至于過放電。
Ø  高低電壓任何一側(cè)加電，均可使模塊啟動。
Ø  開機軟啟動，防止產(chǎn)生過強的電壓電流沖擊兩端的電源。
Ø  模塊帶有LED顯示面板，可實時顯示兩側(cè)電流，電壓，設(shè)定兩側(cè)工作電流，最高限壓。
Ø  帶RS485串口通信功能，遵循MODBUS-RTU協(xié)議，方便計算機或監(jiān)控終端遠程監(jiān)測和設(shè)置的參數(shù)和工作狀態(tài)。
Ø  RS485串口利用光耦隔離，可以有效防止雷擊對遠程監(jiān)控計算機或者監(jiān)控終端的影響。
Ø  掉電狀態(tài)恢復功能：即使完全關(guān)斷雙向DC-DC變換器的供電，下次開機時也能恢復掉電前的設(shè)置和狀態(tài)。
Ø  輸入極性防反接功能，電源極性接反不會有電流流過。
Ø  各種異常情況保護功能：帶有過壓，過流，過熱，短路保護功能，故障撤銷后自動恢復工作。
Ø  小體積：外殼尺寸360mm X160mm X 94mm，模塊尺寸295mm X142mm X 85mm。
Ø  帶外殼整機重量3.8Kg，模塊重量為2.5Kg 。
三．電特性參數(shù)

參數(shù)名稱	數(shù)   值
型 號	DC30DC200P5KW
高壓側(cè)參數(shù)
優(yōu)化 輸入/輸出電壓	250V
輸入/輸出電壓VOHV范圍，誤差1%	40V–250V
最高限壓OVHV調(diào)節(jié)范圍，誤差1%	0V–265V
最低限壓UVHV調(diào)節(jié)范圍，誤差1%	0V–260V
高壓側(cè)輸出電流設(shè)定范圍，誤差1%	3 - 30A
外輸入壓控電流增益	0.1-6 A/V
輸入/輸出電流過流/短路保護點	60A
低壓側(cè)參數(shù)
優(yōu)化 輸入/輸出電壓	48V
輸入/輸出工作電壓  VOLV范圍，誤差1%	30V–120V
最高限壓OVLV 調(diào)節(jié)范圍，誤差1%	35V–130V
最低限壓UVLV 調(diào)節(jié)范圍，誤差1%	0V–110V
低壓側(cè)輸出電流設(shè)定范圍，誤差1%	3 - 50A
外輸入壓控電流增益	0.1-12 A/V
輸入/輸出電流 過流/短路 保護點	60A
高低壓兩側(cè)交互參數(shù)
電壓變比范圍（高壓/低壓）	1.2 – 5.0
模式控制參數(shù)
模式切換時間	< 1mS
切換模式到滿載輸出響應(yīng)時間	< 1S
整機系統(tǒng)參數(shù)
額定輸出功率	5KW(VOLV≥60V時)
最大瞬時輸出功率	5KW
轉(zhuǎn)換效率	> 92%
負載調(diào)整率	< 2%
待機功耗	< 12W
空載功耗	< 20W
冷卻方式	溫控風冷
允許環(huán)境溫度	-25℃ - 60℃
溫度過熱保護點	80℃
輸入/輸出 反接保護	√
保護撤銷后恢復工作時間	5S
開機啟動時間	< 5S
紋波電壓	< 0.5V
通信參數(shù)
通信方式	RS485
通信協(xié)議	MODBUS-RTU
RS485通信波特率	1200, 2400, 4800, 9600, 19200, 38400, 57600, 115200
RS485通信隔離耐壓	1500V
均流參數(shù)
最大并聯(lián)模塊數(shù)量	64
模塊電流不均勻度	< 10%
均流控制方式	主從控制
均流信號傳輸方式	RS485數(shù)字通信
RS485通信波特率	768K bps
通信協(xié)議	自定義
均流通信線最大長度	< 160 m
顯示參數(shù)
顯示方式	4位LED數(shù)碼管
顯示內(nèi)容	兩側(cè)電流，電壓，設(shè)定兩側(cè)工作電流 最低限壓，最高限壓

 

2.5 顯示單元
系統(tǒng)配置有方陣電壓、電流；逆變電壓、電流、功率；實驗室溫度和濕度、實驗記時時鐘、逆向電量計量表等。方便在沒有與PC機聯(lián)機狀況下查看系統(tǒng)工作狀態(tài)和各項參數(shù)。
可以通過教師機進行信息共享至大屏幕，實現(xiàn)教室內(nèi)局域網(wǎng)計算機數(shù)據(jù)交換與共享。
2.6 主控系統(tǒng)
主控系統(tǒng)是整個微網(wǎng)的監(jiān)測、控制核心單元。通過內(nèi)置的數(shù)據(jù)采集、通訊傳輸?shù)饶�塊，實現(xiàn)對微網(wǎng)系統(tǒng)的可視化監(jiān)測及控制。
主要功能特點
1、教師機：廣播教學、語音教學、語音對講、學生演示、監(jiān)控轉(zhuǎn)播、文件分發(fā)、電子教鞭、班級模型、系統(tǒng)設(shè)置、遠程命令、遠程設(shè)置、遠程消息、分組教學、語音討論、文件收集、查看學生屬性。
2、學生機：電子舉手、遠程消息、窗口接收廣播、可選窗口顯示模式。
3、實驗室功能特點
(1)、本實驗室風光互補上位機軟件在一臺計算機或教師機上進行操作。
(2)、教師廣播教學：將教師機的電腦屏幕畫面和語音等多媒體信息實時廣播給全體、群體或單個學生。并同時提供電子教鞭等功能。語音教學時：通過話筒和耳機進行語音傳播，實現(xiàn)教師與學生之間的自由的語音交談和討論。允許學生發(fā)言，并可方便地切換發(fā)言學生；可隨時方便地使一組學生加入或退出教學行列。
(3)、文件分發(fā)功能強大且界面相當易用，可以定義宏目錄，如教師把采集數(shù)據(jù)可以同時分發(fā)給教室里的所有學生。您可以將一個或多個文件一次性的傳輸?shù)街付ǖ膶W生機上。這樣就可以做到網(wǎng)上分發(fā)試卷或演示文件等。您真的可以體會網(wǎng)絡(luò)教學的輕松與寫意。
(4)、文件提交功能可以收集學生所做的作業(yè)、程序文件等提交給老師，方便老師操作。
(5)、電子點名功能方便老師統(tǒng)計學生上課考勤情況。
* 一、多媒體教學軟件及主要功能
1、通過該軟件可以學習太陽能光伏硅材料、電池片、光伏組件、光伏組件附屬材料、光伏應(yīng)用產(chǎn)品等全部系列光伏知識內(nèi)容。
2、配備文字與動畫展示并介紹從原材料至成品包括中間環(huán)節(jié)加工工藝等與使用方法。
3、多媒體系統(tǒng)自帶語音講解，圖、文、聲并茂展示講解、與系統(tǒng)所述文字同步播放，提高學生對新能源專業(yè)知識快速掌握和快速學習。
* 二、展示與講解內(nèi)容目錄（圖、文、聲并茂）：
2.1 太陽能光伏發(fā)電產(chǎn)品介紹
2.1.1 太陽能發(fā)電系統(tǒng)：
2.1.2 家用太陽能發(fā)電機直流系統(tǒng)多媒體電視機
2.1.3 太陽能便攜電源：
2.1.4 太陽能殺蟲燈
2.1.5 太陽能警示燈
2.1.6 太陽能野營燈
2.2 太陽能光伏發(fā)電基本原理
2.3 太陽能光伏發(fā)電系統(tǒng)組成部分介紹
2.4 太陽能光伏發(fā)電系統(tǒng)設(shè)計方法
2.5 太陽能光伏電站施工建設(shè)方法
2.5.1、項目前期考察 
2.5.2、項目建設(shè)前期資料及批復文件 
第一階段：可研階段 
第二階段：獲得省級/市級相關(guān)部門的批復文件
第三階段：獲得開工許可 
2.5.3、項目施工圖設(shè)計 
2.5.4、項目實施建設(shè) 
2.5.5、帶電前的必備條件 
2.6太陽能光伏并網(wǎng)電站介紹
2.6.1、光伏并網(wǎng)電站簡要描述 
2.6.2、光伏并網(wǎng)電站設(shè)備組成 
2.6.2、光伏并網(wǎng)電站設(shè)備功能 
2.7 家用型太陽能電站建設(shè)方案
2.7.1、項目概述 
2.7.2、方案設(shè)計 （附詳細方案設(shè)計）
（一）用戶負載信息
（二）系統(tǒng)方案設(shè)計 
（三）效益計算：  
2.8 逆變器基本原理介紹
2.9 控制器基本原理介紹

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