风光互补发电实验作业指导书

风光互补发电实验作业指导书一、实验目的１、了解风能、太阳能间歇性的特点对其发电量的影响；２、最大功率跟踪在本系统中的运用。二、实验准备１、HKGF-2型风光互补并离网发电系统试验平台；2、计算机、MCGS上位机软件、RS232-485转换器一只、串口线1根、万用表。三、系统结构框图图1风光互补系统框图四、实验原理1、风能发电部分风力发电机包括两个部分：其一是模拟风场，使用西门子MM440驱动德东品牌2.2kw/380V三相电机；其二是风力发电机部分，主要功能是将风能转换成电能。风力发电机启动时，需要一定的力矩来克服内部阻力，此力矩被称作启动力矩。启动力矩和传动机构的摩擦阻力有关，因而有一个最低的工作风速Vfmin，只有风速大于Vfmin风力发电机才能工作。而当风速超过某设定值时，基于安全方面的考虑，风力发电机应停止运转；所以也设置了最高工作风速Vfmax，此值与风力发电机的材料强度有关。对位于Vfmin和Vfmax之间的风速称为工作风速，使风力机的输出功率达到标称功率时的风速称为额定风速。风力机只能从风能中获取小部分能量，吸收能量的程度可用风能利用系数Cp来衡量。对于一台实际的风力机，其机械功率Pm可以用下式表示其中Pw为通过风轮扫过面积的风的能量；D是风轮直径；Cp为风能利用系数，它不是一个常数值，随着风速、风机转速以及风机叶片参数的变化而变化；υ是风轮远前方风速。2、太阳能发电部分太阳能光发电技术是指通过转换装置把太阳辐射能转换成电能，光电转换装置通常是利用半导体器件的光伏效应原理进行，因此称为太阳能光伏技术。当光照使不均匀半导体或半导体与金属组合的不同部位之间产生电位差，产生这种电位差的原因有好几种，主要是由于阻挡层。有光照时，P-N结内将产生一个附加电流(光电流)Ip，其方向与P-N结反向和电流I0相同，一般Ip≥I0。此时开路电压Voc：光照下的P-N结外电路开路时P端对N端的电压，即上述电流方程中I=0时的U值：，于是有短路电流Isc：光照下的P-N结，外电路短路时，从P端流出，经过外电路，从N端流入的电流称为短路电流Isc。即上述电流方程(2.2)中U=0时的I值，得Isc=Ip。Voc与Isc是光照下P-N结的两个重要参数，在一定温度下，Voc与光照度E成对数关系，但最大值不超过接触电势差UD。弱光照下，Isc与E有线性关系。太阳能电池单体是光电转换的最小单元，尺寸一般为4～100cm，太阳能单体的工作电压约为0.45～0.5V，工作电流为20～35mA；一般不单独作为电源使用。将太阳能单体进行串并联封装后，就成为太阳能电池组件，其功率为几瓦至几百瓦上千瓦；可以单独作为电源使用的最小单元，达到可以满足各类负载所需要的输出功率。五、实验内容和步骤1、设备连接和检查关闭总电源开关，关闭光源开关将光源控制旋钮调至最下刻度；将设备上RS-485端口与上位机USB口连接，确保通讯正常;根据实验连线图将各模块准确连接。2、启动实验装置1）检查连线是否正确，确保实验人员安全；2）启动计算机MCGS组态软件，进入相应实验；3）打开光源开关，调节光源旋钮，纪录仪表的值；4）启动风机变频器,调节按钮，改变风速，纪录仪表的值；