一、設備清單表
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序號 |
子系統 |
貨物名稱 |
單位 |
數量 |
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1 |
模擬光伏發電系統 |
光伏PV陣列模擬源 |
套 |
1 |
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2 |
光伏陣列模擬測試系統 |
套 |
1 |
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3 |
光伏并網逆變柜 |
套 |
1 |
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4 |
光伏發電能源監控系統 |
套 |
1 |
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5 |
光伏變流開放式快速開發系統 |
套 |
1 |
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6 |
光伏并/離網故障特性模擬系統 |
套 |
1 |
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7 |
光伏電站 |
套 |
1 |
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8 |
光伏氣象站 |
套 |
1 |
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9 |
模擬直驅風力發電系統 |
直驅模擬風電機組 |
套 |
1 |
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10 |
直驅風電機組模擬調速柜 |
套 |
1 |
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11 |
風力發電模擬調速系統 |
套 |
1 |
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12 |
直驅風機背靠背變流柜 |
套 |
1 |
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13 |
風力發電能源監控軟件 |
套 |
1 |
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14 |
風力變流開放式快速開發系統 |
套 |
1 |
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15 |
模擬雙饋風力發電系統 |
雙饋模擬風電機組 |
套 |
1 |
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16 |
雙饋風電機組模擬調速柜 |
套 |
1 |
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17 |
雙饋風力發電模擬調速系統 |
套 |
1 |
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18 |
雙饋風機背靠背變流柜（開放） |
套 |
1 |
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19 |
雙饋風力發電能源監控軟件 |
套 |
1 |
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20 |
儲能變流系統 |
儲能雙向變流器PCS（開放） |
套 |
1 |
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21 |
DC-AC變流開放式快速開發系統 |
套 |
1 |
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22 |
磷酸鐵鋰電池組 |
套 |
1 |
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23 |
儲能電池BMS管理系統 |
套 |
1 |
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24 |
超級電容組 |
套 |
1 |
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25 |
超級電容CMS管理系統 |
套 |
1 |
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26 |
超級電容雙向DC-DC變流器 |
套 |
1 |
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27 |
DC-DC變流開放式快速開發系統 |
套 |
1 |
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28 |
配電系統 |
微電網并網接入柜 |
套 |
1 |
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29 |
能量管理系統 |
微電網集中控制器（開放） |
套 |
1 |
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30 |
綜合電源潮流仿真分析系統 |
套 |
1 |
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31 |
電力故障錄波及分析裝置 |
套 |
1 |
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32 |
微電網集中通訊規約調度系統 |
套 |
1 |
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33 |
智能微電網監控系統 |
套 |
1 |
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34 |
控制終端與路由器 |
套 |
1 |
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35 |
負載系統 |
RLC可編程模擬負載 |
套 |
1 |
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36 |
可編程直流負載 |
套 |
1 |
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37 |
充電樁 |
套 |
1 |
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38 |
充電樁負載模擬 |
套 |
1 |
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39 |
電網模擬器 |
電網模擬器 |
套 |
1 |
二、微電網系統研究內容及實驗
依托本實驗平臺，可以完成《電力電子技術》、《電力系統分析》、《供配電技術》、《電力系統繼電保護》、《電機控制技術》、《新能源發電技術》、《配電網絡》等教學實驗，還可以完成相關課程的課程設計、專業綜合設計、實踐創新設計、畢業設計和生產實習；同時，該平臺可作為“大學生電子設計大賽”“大學生挑戰杯”“互聯網+大學生創新創業大賽”等競賽的實訓平臺。此外，依托該平臺還可以開展與分布式電源并網和微電網系統相關的科研工作，培養一批面向智能微電網、新能源發電領域前沿科技的人才，滿足當前國內新能源發電產業的需求。
基于該平臺，新開的實驗項目具體包括以下幾大類：
一、光伏發電系統實驗
1）光伏系統整體原理認知實驗（基礎）
2）光伏模擬源操作實驗（基礎）
3）光伏變流器操作實驗（基礎）
4）模擬量電壓采集實驗（驗證）
5）光伏穩定直流電壓實驗（研究）
6）光伏恒功率并網實驗（研究）
7）光伏最大功率點跟蹤實驗（研究）
8）光伏并網運行控制策略實驗（創新）
9）控制采集板、驅動功率板等硬件原理實驗（開源）
10）DSP的入門、使用和燒寫實驗（開源）
11）CCS軟件使用（開源）
12）軟件開發流程講解（開源）
二、風力發電系統實驗
直驅式平臺實驗
1）直驅式風力發電系統整體原理認知實驗（基礎）
2）自然風模擬操作實驗（基礎）
3）風力背靠背變流器操作實驗（基礎）
4）發電機轉速與輸出電壓關系實驗（驗證）
5）背靠背式變流器電壓采集實驗（驗證）
6）發電機標量式定功率并網實驗（驗證）
7）發電機矢量式MPPT并網實驗（研究）
8）背靠背變流器控制方法研究實驗（創新）
9）控制采集板、驅動功率板等板卡硬件原理（開源）
10）DSP的入門、使用和燒寫實驗（開源）
11）CCS軟件使用（開源）
12）軟件開發流程講解（開源）
雙饋式平臺實驗
1）雙饋式風力發電系統整體原理認知實驗（基礎）
2）自然風模擬實驗（基礎）
3）背靠背變流器操作實驗
4）背靠背式變流器模擬量采集實驗（驗證）
5）發電機起勵實驗（驗證）
6）發電機空載同步并網實驗（驗證）
7）發電機變速恒頻并網實驗（驗證）
8）發電機矢量式MPPT并網實驗（研究）
9）背靠背變流器控制方法研究實驗（創新）
10）控制采集板、驅動功率板等板卡硬件原理（開源）
11）DSP的入門、使用和燒寫實驗（開源）
12）CCS軟件使用（開源）
13）軟件開發流程講解（開源）
三、儲能平臺實驗
1）儲能系統整體原理認知實驗（基礎）
2）BMS電池管理系統操作實驗（基礎）
3）雙向DC/AC恒流放電控制實驗（研究）
4）雙向DC/AC恒流充電控制實驗（研究）
5）雙向DC/AC恒功率放電控制實驗（研究）
6）雙向DC/AC恒功率充電控制實驗（研究）
7）雙向DC/AC能量自動雙向流動實驗（創新）
8）控制采集板、驅動功率板等板卡硬件原理（開源）
9）DSP的入門、使用和燒寫實驗（開源）
10）CCS軟件使用（開源）
11）軟件開發流程講解（開源）
四、微電網系統整體實驗
1）微電網系統整體原理認知實驗（基礎）
2）微電網系統整體操作實驗（基礎）
3）SCADA監控系統操作實驗（基礎）
4）能量調度系統操作實驗（基礎）
5）微電網并網運行實驗（研究）
6）微電網離網運行實驗（研究）
7）微電網并轉離運行實驗（創新）
8）微電網離轉并運行實驗（創新）
9）能量管理調度策略-系統出力控制（創新）
10）微電網孤島運行下負荷與母線變化關系實驗（研究）
11）微電網孤島運行下微源、負荷與儲能系統變化關系實驗（研究）
三、基于源-網-荷分布式新能源發電及微電網系統實驗室建設詳細技術方案
1.背景介紹
隨著光伏、風電等可再生能源發電技術的發展，分布式發電日漸成為滿足負荷增長需求、提高能源綜合利用效率、提高供電可靠性的一種有效途徑，并在配電網中得到廣泛的應用。但分布式發電的大規模滲透也產生了一些負面影響，如單機接入成本較高、控制復雜、對大系統的電壓和頻率存在沖擊等。這限制了分布式發電的運行方式，削弱了其優勢和潛能。微網技術為分布式發電技術及可再生能源發電技術的整合和利用提供了靈活、高效的平臺。微電網系統被視為未來智能電網的最重要一環，可以有效地實現電網側電力能量的轉移，實現能量的削峰填谷。
2.系統特點
基于源-網-荷分布式新能源發電及微電網系統實驗室建設主要針對新能源專業的老師/學生而開發的微電網科研/教學設備。系統的核心在于中央控制與能量調配，本系統采用集中管理的方式對一次側接入進行電能調度分配；
（1）可實現模擬光伏，模擬風電、蓄電池、超級電容、模擬負載、燃料電池、充電樁等多種一次側設備的互聯，各個設備都單獨可控，通過IEC61850規約，實現四遙數據的控制。
（2）系統中既可包含交流母線，又可具備直流母線，兩種母線混合在一起，可提供更多的研究實驗和更靈活的能量管理策略。
（3）可實現智能并離網（并網與孤島狀態）切換，既可以并網運行，也可以孤網運行，實現無縫切換，且多種運行模式相互自動或手動方式切換。各子系統可以獨立完成相關的實驗。
（4）實現微電網整體系統數據監控、數據采集、設備管理、功率控制、電能質量監測、用電計劃設定等。
（5）將接入微電網的負荷進行分級管理實時監測、顯示、記錄微網系統的工作狀態，具有本地監控和遠程監控兩種控制方式
（7）配置分級保護和計量裝置，在微電網內部故障、外部故障情況下，均保證其準確、快速動作，使系統安全運行。
（8）針對高校學生，充分考慮了學生的具體知識結構與層次，使得學生可以充分理解微電網的特點與結構；學生可以在本系統中進行系統的設計、安裝、軟件控制等多個專業的知識進行實訓。
（9）針對做科研的老師，開放部分一次側設備的軟硬件資料，包括板級硬件圖紙以及軟件驅動源代碼、算法源代碼等，開放上位機軟件的源代碼程序。提供整體的系統的基礎開發平臺，方便用戶二次開放，提供詳細而豐富的培訓課程，使用戶可快速入門并掌握整體系統，大大提高科研實驗的效率。
3.系統架構
系統由發電側系列設備、儲能側系列設備、用電側系列設備、二次側控制設備、配電保護及測量設備等幾個部分組成，每個部分都可按照客戶的需求進行靈活搭配。
1、直流母線、交流母線
2、光伏模擬/真實系統
3、風機模擬/真實系統
4、鋰電/超級電容/水電儲能系統
5、模擬分級負載系統
6、柴油機模擬系統/充電樁負載
7、故障模擬系統
8、微電網控制系統
9、能量管理調度系統
10、配電保護系統
5.系統主要部件技術說明及特點介紹
5.1.光伏發電系統（開放式）
光伏發電系統部分主要包括：
（1）光伏電池陣列模擬電源/光伏組件；
（2）開放式光伏三相并網逆變器；
（3）光伏監控系統；
（4）光伏系統實驗例程；
（5）光伏系統開源軟硬件資料。
5.1.1. 光伏電池陣列模擬電源
PV模擬源是一種可模擬光伏板IV曲線的可編程直流電源，可代理太陽能組件，實現模擬光伏電源的IV輸出，方便在室內條件下靈活做相關的實驗。
具備以下特點：
1)可模擬太陽能電池板輸出特性
2)可模擬不同光照和溫度下的I-V曲線
3)可測試靜態和動態下的MPPT情況
4)MPPT工作點實時顯示于上位機軟件上
5)具有恒功率模式
6)具有強大的圖形化上位機軟件
7)穩壓精度高、紋波電壓低
8)動態穩定性用Matlab仿真優化
9)采用高速DSP進行PID運算，直接輸出PWM
太陽能光伏組件
光伏組件（也叫太陽能電池板）是太陽能發電系統中的核心部分，也是太陽能發電系統中最重要的部分。其作用是將太陽能轉化為電能，常見的組件有多晶硅組件、單晶硅組件和薄膜組件。
根據系統容量確定光伏組件的數量，通過光伏組件的并聯和串聯，達到并網逆變器所需的電壓和電流反問。
1）電池片：采用高效的晶硅太陽能片封裝，保證太陽能電池板發電功率充足。
2）玻璃：采用低鐵鋼化絨面玻璃(又稱為白玻璃)，厚度3.2mm,在太陽電池光譜響應的波長范圍內(320-1100nm)透光率達91%以上，對于大于1200 nm的紅外光有較高的反射率。此玻璃同時能耐太陽紫外光線的輻射，透光率不下降。
3）EVA：采用加有抗紫外劑、抗氧化劑和固化劑的厚度為0.78mm的優質EVA膜層作為太陽電池的密封劑和與玻璃、TPT之間的連接劑。具有較高的透光率和抗老化能力。
4）TPT：太陽電池的背面覆蓋物—氟塑料膜為白色，對陽光起反射作用，因此對組件的效率略有提高，并因其具有較高的紅外發射率，還可降低組件的工作溫度，也有利于提高組件的效率。當然，此氟塑料膜首先具有太陽電池封裝材料所要求的耐老化、耐腐蝕、不透氣等基本要求。
5）邊框：高強度鋁合金邊框，抗機械沖擊能力強。
5.1.2.光伏并網三相逆變器
光伏三相并網逆變器通過三相變壓器隔離升壓并網，實現光電池最大功率跟蹤控制和并網電流控制。
光伏并網逆變器是光伏系統的核心設備，主要由數據采集單元、IPM逆變功率單元、DSP主控單元、監控中心、繼電器單元、電抗器、變壓器等幾部分組成。系統的核心為DSP主控單元。
光伏并網逆變器屬于一種變流器，其功能是將光伏發出的直流能量，逆變成滿足并網條件的交流能量，饋送主網。并且可以通過特定方式，不斷搜索光伏輸出的最大功率，即MPPT。
光伏發電仿真平臺主要由IPM逆變功率單元、DSP主控單元、監控中心、電抗器、變壓器等幾部分組成。系統的核心為DSP主控單元，其主要功能是：
（1）將直流電能轉為與主網電壓同頻同相的交流電能，并饋送給主網，同時會監測各類故障信息，實時保證正常工作；
（2）根據反饋值跟蹤直流源（光伏組件或者光伏模擬源）的最大功率輸出（MPPT）；
（3）將系統工作的所有信息上傳至監控中心。
其他特性：
1）并網逆變器使用三菱IPM，電流50A，耐壓1200V，母線使用500V電解電容；
2）網側并網升壓三相變壓器，變比380/120，初級次級星形聯結方式；
3）并網逆變器采用TI浮點DSP進行控制，使用一套TMS320F28335的DSP控制板；
4）采用一臺XDS100v3仿真器完成系統控制算法的調試。
逆變器將直流電轉換為與電網同步的三相交流電。通過電壓傳感器采集三相交流電的相電壓值UA、UB、UC，通過克拉克變換等效出兩相交流電的電壓值 Uα、Uβ，進而求出旋轉磁鏈的位置角γ。通過電流傳感器采集三相交流電的電流值 IA、IB、IC，同樣通過克拉克變換等效出兩相交流電的電流值 Iα、Iβ。由γ、Iα、Iβ通過帕克變換等效出旋轉直流的電流值 Id、Iq，從而得出內環的控制量 Id。外環電壓控制量與內環電流控制量疊加后與 Iq 再經過帕克逆變換，等效出 Uα`,Uβ`，在經過空間矢量控制輸出 PWM，控制功率管。
5.1.3.光伏監控系統
監控前臺上位機應用軟件為用戶提供了可視的操作界面，主要包括三大功能，分別為光伏PV模擬功能（需配套PV模擬器）、實時監控功能、歷史保存功能。
監控軟件中還具備算法研究界面，即電網定向矢量算法。通過所示界面用戶可以非常清晰的了解算法的結構，同時可以獲取每個步驟的計算結果值，以便仿真分析。
算法研究界面
監控軟件中還具備算法研究界面，即電網定向矢量算法。通過以下圖所示界面用戶可以非常清晰的了解算法的結構，同時可以獲取每個步驟的計算結果值，以便仿真分析。試驗者可以在下面界面輸入有功率電流、無功電流的值，查看定子并網的實際情況。
5.1.4.光伏系統實驗例程：
1）光伏系統整體原理認知實驗（基礎）
2）光伏模擬源操作實驗（基礎）
3）光伏變流器操作實驗（基礎）
4）模擬量電壓采集實驗（驗證）
5）光伏穩定直流電壓實驗（研究）
6）光伏恒功率并網實驗（研究）
7）光伏最大功率點跟蹤實驗（研究）
8）光伏并網運行控制策略實驗（創新）
9）控制采集板、驅動功率板等硬件原理實驗（開源）
10）DSP的入門、使用和燒寫實驗（開源）
11）CCS軟件使用（開源）
12）軟件開發流程講解（開源）
5.1.5.光伏系統開源軟硬件資料
（1）光伏PV模擬源：操作說明書，上位機控制軟件；
（2）并網逆變柜；
1）整體布線CAD圖、PDF圖；
2）DSP控制核心板：原理圖、PDF版本PCB、內部運行源代碼工程（內含算法靜態庫）、配套詳細的設計原理說明文檔；
3）控制底板：原理圖、PDF版本PCB、配套詳細的設計原理說明文檔；
4）繼電器板：原理圖、PDF版本PCB、配套詳細的硬件設計原理說明文檔；
5）IPM隔離電源板：原理圖、PDF版本PCB、配套詳細的設計原理說明文檔；
6）算法設計說明文檔；
（3）上位機監控軟件：
1）上位機應用軟件安裝文件；
2）操作說明；
5.1.6.光伏并/離網故障特性模擬系統
1、利用功率硬件及仿真算法模擬光伏并網各種故障特性波形、以及離網故障波形。
2、可仿真離網狀態故障，三路光伏故障模擬，每路仿真故障直流電壓可從0V-90V不間斷連續可調,每路故障直流電流可從0A-20A不間斷連續可調。
3、可仿真并網狀態故障，可以仿真并網狀態下各種故障信號源。三相交流電壓0-110v不間斷連續可調,三相交流電流0-20A不間斷連續可調。
4、輸出波形適用性高，可支持示波器、電力故障錄波及分析裝置等觀測和記錄；
5、可支持各種手持式設備檢測和觀察。
6、開放以太網通信接口，實現遠程控制，接受綜合電源潮流仿真分析系統統一調度。
5.1.7光伏氣象站
由風速傳感器、風向傳感器、日照輻射表、測溫探頭、控制盒及支架組成，適用于氣象、軍事、航空、海港、環保、工業、農業、交通等部門測量水平風參量及太陽輻射能量的測量。可測量環境溫度、風速、風向和輻射強度等參量，其 RS485 通訊接口可接入并網監控裝置的監測系統，實時記錄環境數據。
支持16路傳感器，可根據需要拓展傳感器種類和數量；低功耗處理器，集數據采集、存儲、通訊功能，高集成度；支持0.5米—3.5米的支架安裝，可根據需要選擇安裝配件；192*64全點陣背光液晶顯示，可實時觀看監測數據，顯示清晰，內容全面；標配RS232接口，多種通訊接口（RS485/RJ45/WIFI/GPRS）可根據需要進行選擇；氣象設備全防水設計，適合各種惡劣環境，可單站使用或迅速組建局地觀測網；可離線存儲數據，數據采集周期可根據觀測需要進行設置；支持單機版氣象站軟件和物聯網云平臺軟件，強大的數據查詢，統計，導出等功能；
5.2.模擬風力發電系統—直驅式風力發電系統（開放式）
5.2.1 直驅式風力發電實驗仿真平臺
（1）直驅式風力發電系統主要包括:
1）7.5kW三相異步電機、5.5kw三相永磁發電機、槽鋼底座；
2）7.5kw ABB矢量變頻器；
3）5kW風機背靠背整流逆變柜；
4）實驗例程和項目；
5）變流器開源軟硬件資料。
（2）直驅風力發電實驗仿真平臺主要由以下設備組成：
1）矢量變頻器和三相異步調速電機來模擬實際的風力機；
2）三相異步調速電機通過聯軸器帶動永磁直驅發電機發電；
3）發電機定子輸出連接可控整流器，將發電機發出的三相交流電整流成直流電；
4）并網逆變器直流輸入連接可控整流器直流輸出，將直流電逆變為符合并網要
求的三相交流電，饋入主網；
監控前臺，主要由工控機、顯示器、上位機應用軟件組成，實現對變頻器、整流器、逆變器等設備的數據監控以及記錄保存；
6）風速調速器設備，主要目的就是實現定槳距角變速恒頻的最大發電功率追蹤；
5.2.2 直驅風力發電實驗仿真平臺工作原理
（1）變頻器
變頻器帶動三相異步電機，可以有兩種模式，一種為標量控制，即V/F模式，此種模式無法實現發電功率最大追蹤，只是當發電機轉速越快，發電功率越大；另外一種為矢量控制，即轉矩控制，此種模式變頻器按照特定轉矩送給電機，當電機運行至最佳速度時，發電功率可以達到最大值。當槳距角和葉片半徑一定時，風能利用系數只與葉尖速比相關，根據上位機設定的風速值，可以獲得最佳轉速值和對應的轉矩值。將轉速值發給可控整流器，轉矩值發給變頻器，這樣就實現了功率最大追蹤，即MPPT功能。矢量控制需要另外配備專門的調速器，本系統默認采用的是VF控制模式。
（2）對拖機組
機組由三相異步調速電機、聯軸器、永磁同步發電機組成。其中三相異步電機采用2對級，額定轉速1460r/min（存在轉差）。永磁同步發電機為定制永磁發電機，額定頻率為100HZ，4對級，額定轉速為1500r/min
（3）背靠背變流器
類似于有刷雙饋風力發電系統，連接發電機定子的PWM變換器稱為定子PWM變換器，連接電網的PWM變換器稱為并網PWM變換器。一般情況下定子PWM變換器工作在整流狀態（因此又稱之為PWM整流器,簡稱整流器），并網PWM變換器工作在逆變狀態（因此又稱之為PWM逆變器，簡稱逆變器）。PMSG發出的電能經定子PWM變換器轉換為直流電，中間直流母線并聯大電容起穩壓和能量儲存緩沖的作用，最后經過并網PWM變換器轉換為與電網同頻的交流電饋入電網，并網PWM變換器與定子PWM變換器本休結構上完全相同，控制方案見下圖。
PWM變換器可以根據需要工作在整流狀態或逆變狀態，能量可以雙向流動（對雙饋風力發電系統是必需的，但直驅式并網并不需要這種功能），定子側電流和網側電流的大小和功率因數都是可調的，整個雙PWM變換器可以工作在四象限狀態。
在具體運行中，兩個PWM變換器各司其職，根據控制算法的不同其功能略有不同。無論哪種算法，定子PWM變換器一般是采用轉子磁鏈定向，控制PMSG的定子電流呈正弦波形實現轉速和功率因數調節；并網PWM變換器采用電網電壓矢量定向，將直流電逆變為良好的正弦波形實現并網和有功/無功解耦。直流母線電壓可以由定子PWM變換器控制也可以由并網PWM變換器控制，保持為比電網幅值高的穩定值（這樣才能保證能量流動的方向，PWM整流可以升壓）以便往電網輸送能量。如果由定子PWM變換器控制直流母線電壓，則并網PWM變換器要擔負最大風能跟蹤的任務，必須根據風速控制PMSG轉速或根據轉速控制并網電流；如果由并網PWM變換器控制直流母線電壓，則定子PWM變換器要擔負最大風能跟蹤的任務，一般根據此時的風速控制PMSG轉速到達最佳轉速。能量流動一般是從PMSG流向電網，此時PMSG工作于正常的發電狀態；但在PMSG起動時能量可以從電網流向PMSG，使PMSG工作在電動狀態快速起動。
（4）調速器
調速器配合上位機、整流器、變頻器實現定槳距變速恒頻發電機功率最大追蹤。上位機給出槳距角、葉片半徑、轉動慣量等值后，調速器會根據最大風能利用系數推到出對應的發電機轉速和變頻器輸出轉矩，進而實現MPPT過程。
5.2.3 風力發電監控該系統
監控上位機應用軟件為用戶提供了可視的操作界面，主要包括三大功能：風速模擬功能、實時監控功能、歷史數據功能。
風速模擬功能
根據多年高校、科研單位的意見回饋，設計此風速模擬器功能。
設計的風機模型共有3種，分別是最簡線性VF模型、定葉尖速比VF控制模型、矢量控制模型。
自定義風速設置
可設定風速曲線表，一共有20組數據，然后可以隨便調整風速變化時間。最后可以通過擬合按鈕，查看風速與功率的對應曲線關系圖
實時監控功能
監控界面可以查看各類瞬時參數，包括：
1）直流母線電壓；
2）直流母線電流；
3）電網電壓；
4）網側雙向變流器交流電流；
5）直流功率；
6）網側雙向變流器的交流功率；
7）網側雙向變流器的功率因數；
8）電網頻率；
9）機柜內部的溫度；
10）電機的轉速；
11）轉子電流；
12）定子并網電流；
13）定子并網功率；
14）定子并網功率因數；
算法功能
監控軟件中還具備算法研究界面，即電網定向矢量算法。通過以下圖所示界面用戶可以非常清晰的了解算法的結構，同時可以獲取每個步驟的計算結果值，以便仿真分析。試驗者可以在下面界面輸入有功率電流、無功電流的值，查看定子并網的實際情況。
歷史數據功能
采用數據庫對系統所有有效數據進行保存。這樣用戶就可以通過數據庫訪問到實驗過程中所有數據的變化情況，以便分析實驗結果。數據庫可以通過聯機方式進行訪問，我們只需在本地主機安裝數據庫，在相同的網絡中，所有節點都可以訪問此數據庫。
5.2.4.直驅式風力發電系統實驗例程和項目
1）直驅式風力發電系統整體原理認知實驗（基礎）
2）自然風模擬操作實驗（基礎）
3）風力背靠背變流器操作實驗（基礎）
4）發電機轉速與輸出電壓關系實驗（驗證）
5）背靠背式變流器電壓采集實驗（驗證）
6）發電機標量式定功率并網實驗（驗證）
7）發電機矢量式MPPT并網實驗（研究）
8）背靠背變流器控制方法研究實驗（創新）
9）控制采集板、驅動功率板等板卡硬件原理（開源）
10）DSP的入門、使用和燒寫實驗（開源）
11）CCS軟件使用（開源）
12）軟件開發流程講解（開源）
5.2.5.直驅式風力發電系統開源軟硬件資料
（1）變頻器：操作說明書
（2）整流柜：
1）整體布線CAD圖、PDF圖；
2）DSP控制核心板：PDF原理圖、PDF版本PCB、內部運行源代碼工程（內含算法靜態庫）、配套詳細的設計原理說明文檔；
3）控制底板：PDF原理圖、PDF版本PCB、配套詳細的設計原理說明文檔；
4）繼電器板：PDF原理圖、PDF版本PCB、配套詳細的設計原理說明文檔；
5）IPM隔離電源板：PDF原理圖、PDF版本PCB、配套詳細的設計原理說明文檔；
6）算法設計說明文檔；
（3）逆變柜：
1）整體布線CAD圖、PDF圖；
2）DSP控制核心板：PDF原理圖、PDF版本PCB、內部運行源代碼工程（內含算法靜態庫）、配套詳細的設計原理說明文檔；
3）控制底板：PDF原理圖、PDF版本PCB、配套詳細的設計原理說明文檔；
4）繼電器板：PDF原理圖、PDF版本PCB、配套詳細的設計原理說明文檔；
5）IPM隔離電源板：PDF原理圖、PDF版本PCB、配套詳細的設計原理說明文檔；
6）算法設計說明文檔；
（4）監控前臺：
1）上位機應用軟件安裝文件；
2）數據庫安裝文件；
3）上位機DEMO例程；
4）操作說明；
5.8.模擬風力發電系統—雙饋式風力發電系統（開放式）
5.8.1 雙饋風力發電實驗仿真平臺組成
（1）雙饋式風力發電系統主要包括:
1)7.5kW三相異步電機、5.5kw雙饋發電機、槽鋼底座
2)7.5kw ABB矢量變頻器
3)5kW風機勵磁變流柜
4)實驗例程和項目
5)變流器開源軟硬件資料
6）快速原型開發控制器RCP （選配）
7）功率硬件模型仿真系統（選配）
（2）雙饋風力發電實驗仿真平臺主要由以下設備組成：
1）矢量變頻器和三相異步調速電機來模擬實際的風力機；
2）三相異步調速電機通過聯軸器帶動雙饋發電機發電；
3）發電機轉子連接交流勵磁變頻器，通過勵磁變頻器對轉子的控制，實現定子的并網；
4）雙向變流器與勵磁變頻器通過直流母線連接，實現能量雙向流動的目的，即可為轉子提供勵磁電流，也可以吸收轉子產生的轉差功率；
5）監控前臺，主要由工控機、顯示器、上位機應用軟件組成，實現對變頻器、整流器、逆變器等設備的數據監控以及記錄保存；
6）風速調速器設備，主要目的就是實現定槳距角變速恒頻的最大發電功率追蹤；
5.8.2 雙饋風力發電實驗仿真平臺工作原理
1）變頻器
變頻器帶動三相異步電機，可以有兩種模式，一種為標量控制，即V/F模式，此種模式無法實現發電功率最大追蹤，只是當發電機轉速越快，發電功率越大；另外一種為矢量控制，即轉矩控制，此種模式變頻器按照特定轉矩送給電機，當電機運行至最佳速度時，發電功率可以達到最大值。當槳距角和葉片半徑一定時，風能利用系數只與葉尖速比相關，根據上位機設定的風速值，可以獲得最佳轉速值和對應的轉矩值。將轉速值發給可控整流器，轉矩值發給變頻器，這樣就實現了功率最大追蹤，即MPPT功能。矢量控制需要另外配備專門的調速器，本系統默認采用的是VF控制模式。
2）對托機組
機組由三相異步調速電機、聯軸器、雙饋發電機組成。其中三相異步電機采用3對級，額定轉速1000r/min。雙饋發電機采用3對級，額定轉速1000r/min。
3）勵磁變流器
勵磁變流器由機側PWM勵磁變頻器和網側PWM雙向變流器組成。
機側PWM勵磁變頻器主要目的就是為轉子繞組提供勵磁電流，其內部采用DSP控制器，運行電網電壓定向矢量控制模型。
PWM勵磁變頻器在系統中控制非常關鍵。
雙饋電機的變速運行是通過PWM勵磁變頻器在電機轉子繞組中施加三相低頻交流電實現的。調節勵磁電流頻率，可以確保定子側輸出頻率保持恒定；采用矢量控制技術，調節勵磁電流的幅值和相位，可以確保定子側有功功率以及無功功率的控制互步干擾；當風速變化引起發電機的轉速n變化時，應控制轉子電流的頻率fs使得定子輸出頻率f1保持恒定。
當發電機的轉速n2低于定子磁場的同步旋轉速度n1時，發電機處于次同步速度運行（如圖3-2所示），此時變頻器應向發電機轉子提供正序勵磁電流。從功率角度來說，電機軸上功率PM和轉子輸入功率Pr都以電磁功率的形式傳遞到定子側，再回饋給電網PS。當發電機轉速n2高于定子磁場的同步旋轉速度n1時，發電機處于超同步速度運行，此時變頻器應向發電機轉子提供負序勵磁電流，保證定子磁場旋轉速度與轉子速度一致。從功率角度來說，就是電機軸上功率PM，一部分轉化為轉差功率Pr通過轉子側變頻器回饋到電網，另一部分轉化為電磁功率，由定子回饋到電網上，定子輸出功率為PS
網側PWM雙向變流器實際就是一個雙向電源，既可以將轉子PWM變頻器的直流能量逆變為符合并網要求的交流電能，也可以將電網的交流能量整流成直流能量提供給轉子PWM變頻器。 電壓空間矢量控制是目前的主流算法。
4）調速系統
調速系統配合上位機、整流器、變頻器實現定槳距變速恒頻發電機功率最大追蹤。
VF控制：就是保證輸出電壓跟頻率成正比的控制，這樣可以使電動機的磁通保持一定，避免弱磁和磁飽和現場的產生，多用于風機、泵類節能型變頻器。它是一種簡單控制，通用性強，經濟性好，用于速度精度要求不十分嚴格或負載變動較小的場合。
矢量控制國外也叫磁場定向控制，其實質是在三相交流電的電壓大小和頻率大小控制的基礎上，還加上了相位控制，這個相位在具體操作中體現為一個角度，簡單的講就是電機定子電流相對于轉子的位置角。我們知道，電機定子三相對稱交流電的綜合效果是一個旋轉磁鐵，通電后這個旋轉的磁場通過感應再轉子上生產三相交流電流，這個電流也就等效成一個磁鐵，這樣就相當于定子磁鐵拖著轉子磁鐵轉了，這個是電機旋轉的基本原理。那么如何產生最大的力矩呢？只有定子磁鐵和轉子磁鐵的相對位置靠的最近時。因此與轉子的位置是有關系的。矢量控制會通過實測回來的電流結合點擊參數，實時計算出轉子位置，這個過程就是所謂的“磁場定向”，然后實時決定三相定子繞組上電壓的相位，這樣理論上可以做到同樣的電流下產生的轉矩最優，從而減小點擊負載變化時的順態過程。
5.8.3 風力發電監控該系統
監控上位機應用軟件為用戶提供了可視的操作界面，主要包括三大功能：風速模擬功能、實時監控功能、歷史數據功能。
風速模擬功能
根據多年高校、科研單位的意見回饋，設計此風速模擬器功能。
設計的風機模型共有3種，分別是最簡線性VF模型、定葉尖速比VF控制模型、矢量控制模型。
自定義風速設置
可設定風速曲線表，一共有20組數據，然后可以隨便調整風速變化時間。最后可以通過擬合按鈕，查看風速與功率的對應曲線關系圖，見下圖所示：
實時監控功能
監控界面可以查看各類瞬時參數，包括：
1）直流母線電壓；
2）直流母線電流；
3）電網電壓；
4）網側雙向變流器交流電流；
5）直流功率；
6）網側雙向變流器的交流功率；
7）網側雙向變流器的功率因數；
8）電網頻率；
9）機柜內部的溫度；
10）電機的轉速；
11）轉子電流；
12）定子并網電流；
13）定子并網功率；
14）定子并網功率因數；
算法功能
監控軟件中還具備算法研究界面，即電網定向矢量算法。通過以下圖所示界面用戶可以非常清晰的了解算法的結構，同時可以獲取每個步驟的計算結果值，以便仿真分析。試驗者可以在下面界面輸入有功率電流、無功電流的值，查看定子并網的實際情況。
歷史數據功能
采用數據庫對系統所有有效數據進行保存。這樣用戶就可以通過數據庫訪問到實驗過程中所有數據的變化情況，以便分析實驗結果。數據庫可以通過聯機方式進行訪問，我們只需在本地主機安裝數據庫，在相同的網絡中，所有節點都可以訪問此數據庫。
5.8.4.雙饋式風力發電系統實驗例程和項目
1）雙饋式風力發電系統整體原理認知實驗（基礎）
2）自然風模擬實驗（基礎）
3）背靠背變流器操作實驗
4）背靠背式變流器模擬量采集實驗（驗證）
5）發電機起勵實驗（驗證）
6）發電機空載同步并網實驗（驗證）
7）發電機變速恒頻并網實驗（驗證）
8）發電機矢量式MPPT并網實驗（研究）
9）背靠背變流器控制方法研究實驗（創新）
10）控制采集板、驅動功率板等板卡硬件原理（開源）
11）DSP的入門、使用和燒寫實驗（開源）
12）CCS軟件使用（開源）
13）軟件開發流程講解（開源）
5.8.5.雙饋式風力發電系統開源軟硬件資料
（1）變頻器：操作說明書
（2）整流柜：
1）整體布線CAD圖、PDF圖；
2）DSP控制核心板：PDF原理圖、PDF版本PCB、內部運行源代碼工程（內含算法靜態庫）、配套詳細的設計原理說明文檔；
3）控制底板：PDF原理圖、PDF版本PCB、配套詳細的設計原理說明文檔；
4）繼電器板：PDF原理圖、PDF版本PCB、配套詳細的設計原理說明文檔；
5）IPM隔離電源板：PDF原理圖、PDF版本PCB、配套詳細的設計原理說明文檔；
6）算法設計說明文檔；
（3）逆變柜：
1）整體布線CAD圖、PDF圖；
2）DSP控制核心板：PDF原理圖、PDF版本PCB、內部運行源代碼工程（內含算法靜態庫）、配套詳細的設計原理說明文檔；
3）控制底板：PDF原理圖、PDF版本PCB、配套詳細的設計原理說明文檔；
4）繼電器板：PDF原理圖、PDF版本PCB、配套詳細的設計原理說明文檔；
5）IPM隔離電源板：PDF原理圖、PDF版本PCB、配套詳細的設計原理說明文檔；
6）算法設計說明文檔；
（4）監控前臺：
1）上位機應用軟件安裝文件；
2）數據庫安裝文件；
3）上位機DEMO例程；
4）操作說明；
5.3.儲能變流控制系統
5.3.1.儲能雙向DC-AC變流器（PCS）
由于太陽能發電和風力發電等清潔能源發電由于其在開發利用中對環境污染小和取之不竭的優勢，受到了極大的關注。但是，可再生能源發電的功率輸出具有波動性和隨機性的特點，風能和太陽能受天氣條件和地理環境影響比較大，因此風電大規模并網也帶來不少缺陷。大規模的分布式發電并網，其過來輸出功率的波動性嚴重威脅到了電力系統的穩定性和安全性。
儲能系統應運而生，它可以做到削峰填谷，即儲能系統在負荷低谷時吸收系統中多余的電能進行儲存，在高峰負荷時把存儲的電能釋放供給系統負荷，有效的消除了晝夜間的峰谷差值，一方面保證了供電的可靠性和運行的穩定性，保證了良好的電壓質量，另外也解決了因高峰負荷需要的輸電線路投資大的問題。
儲能逆變器是整個微電網系統的核心設備，是應用在儲能環節，以雙向逆變為基本特點，具有一系列特殊性能、功能的并網逆變器。能有效調控電力資源，能很好地平衡晝夜及不同季節的用電差異，調劑余缺，保障電網安全。是可再生能源應用的重要前提和實現電網互動化管理的有效手段。
拓撲結構
儲能逆變器特點
1）正常運行狀態下的功率跟蹤
實現微電網正常運行狀態下的功率跟蹤， 實現電池的充放電管理及指定的微電網與主網的功率交換。
2）孤島運行方式下的標準源
微電網由并網轉為孤島運行方式下，支撐系統能夠提供參考電壓和頻率，實現各電源間的功率平衡分配，保證孤島系統的穩定運行，提供抗短時沖擊能力，平滑供電，儲能，消峰填谷。支持不間斷并網到孤網模式轉換。
3）同期并網
微電網由孤網轉為并網時，支撐單元能夠跟蹤主網電壓與頻率，帶動微電網系統無縫并入主電網
4）可根據當地負載對逆變器進行相應的時隙控制，直流軟起功能，保證儲能裝置的穩定運行，恒功率放電和恒流、恒壓充電策略。
5）可以工作在并網逆變運行模式，亦可工作在儲能充電工作模式，能夠根據微電網控制系統的指令輸出有功和無功功率；
6）當公共電網恢復正常時且接到孤網轉并網指令后，自身完成由孤網運行模式向并網運行模式的轉換，轉換過程造成的脫網時間≤20ms；當公共電網掉電或者異常時，自動切換至孤網運行模式，完成由并網運行模式向孤網運行模式的轉換，該模式轉換時間≤20ms；
7）工作模式可以通過有線通信、面板操作等方式設定正常運行模式，切換時間不大于20ms；
8）能夠與電池管理系統協同工作完成對電池的充放電管理功能。
9）具有大尺寸液晶屏幕，可以通過面板上的按鍵，查詢顯示微電網智能穩定控制器工作情況、設定工作狀態等；
10）具有RS485、以太網通訊接口；
11）具有完善的保護功能：電壓保護、電流保護、電池保護、通訊故障保護等；
12）具有告警功能：出現故障時，能通過指示燈、接點信號、通訊方式輸出告警信號；
（3）PCS設備參數
1）最大輸入功率：22KW；
2）最大交流電流：50A；
3）最高轉換效率：94%；
4）歐洲效率：93.5%；
5）最大開路電壓：800V；
6）最大直流輸入電流：60A；
7）交流輸出電壓范圍：310-450VAC(Un=400)；
8）輸出頻率范圍：47.5-51.5Hz(Fn=50)；
9）功能：并網離網自動切換；
10）并網離網切換時間：20mS以內；
11）放電方式：恒功率，恒壓，恒流放電值可調；
12）充電方式：恒功率，恒壓，恒流放電值可調；
13）充放電切換方式：可根據電網調度調節；
14）交流連接方式：三相四線；
15）待機功耗/夜間功耗：<10W；
16）輸出電流總諧波畸變率：<3%；
17）功率因數：>0.99；
18）故障清除后自動投運時間：3Min；
19）斷電后自動切換成離網模式；
20）隔離變壓器：有；
21）輸出過載保護：有；
22）直流過欠壓保護：有；
23）交流過欠壓保護：有；
24）過欠頻保護：有；
25）其它保護：反孤島、限流、過流、過熱等；
26）工作環境溫度范圍：－20℃～＋55℃；
27）離網輸出額定參數；
28）輸出電壓：400V；
29）輸出頻率：50Hz；
30）相對濕度：0～95%，不結露；
31）滿功率運行的最高海拔高度：<=2000m；
32）防護類型/防護等級：IP20；
33）散熱方式：風冷；
34）顯示方式：液晶屏；
35）通訊接口：RS485(ModbusRTU)；
36）機械尺寸（寬×高×深）：800*1600*600mm。
5.3.2.磷酸鐵鋰儲能電池組
磷酸鐵鋰電池組由128組3.2v50AH鋰電池模塊組成，由128個電池串聯。共20KWh，直流電壓400V。
|
標稱電壓 |
參數 |
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單體額定容量 |
3.2v 50AH |
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內阻 |
《0.7mΩ |
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標準充電放電電流 |
1C/1C |
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最大充放電電流 |
持續3C/3C，脈沖（30S）5C/5C |
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工作電壓范圍 |
2.6V-3.6V |
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充電電壓范圍 |
3.4-3.6V |
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標準充放電電流 |
50A |
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最大充放電電流 |
150A |
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推薦SOC使用窗口 |
10%-90% |
（1）產品特點
1）電池正極采用磷酸亞鐵鋰(LiFePO4)材料制作，安全性能好、循環壽命長；
2）電池系統采用高性能的專用BMS電池管理模塊，該BMS具備電壓、電流、溫度等保護功能，并使用系統與主機良好通訊；
3）監控單元自動測量電池的充放電電流、充放電電壓、單體電芯表面溫度和環境溫度；
4）二次下電功能，電池電壓低于告警值有告警信息，電壓過低時自動下電，保護電池；
5）系統具有良好的電磁兼容性；
6）全智能設計，配置有集中監控模塊，具有四要（遙測、遙信、遙控和遙調）功能，實現計算機管理，可以通過與遠端中央監控中心通信；
7）電源控制技術與計算機結合，可以實時監測和控制各種參數及狀態；
8）采用自冷方式，整個系統具有極低的噪音。
（2）電池BMS管理系統
電池管理系統（BMS）主要就是為了能夠提高電池的利用率，防止電池出現過度充電和過度放電，延長電池的使用壽命，監控電池的狀態，同時將電池組的各種檢測數據傳輸給PCS，供PCS策略調度時參考。
（3）技術參數/指標
1）檢測母線電壓、母線電流，電池組電量等基本信息
2）模擬量測量功能：實時測量蓄電池模塊電壓、充放電電流、溫度和單體電池端電壓等參數，并計算給出蓄電池模塊的SOC值；
3）均衡功能：保證儲能電池的一致性，BMS具有電池模塊內部單節電池間的均衡
4）電池系統運行報警功能；在電池系統運行出現過壓、欠壓、過流、通信異常、異常等狀態時，可上報告警信息
5）電池系統保護功能：在電池系統運行時，如果電池的電壓，電流，出現超過安全保護門限的緊急情況時，可切斷故障，保護電池。
6）與PCS通訊交互，通訊方式為RS485。
7）實時電壓顯示，配有7寸工控觸摸屏，可以實時顯示每塊電池的電壓，溫度采集等參數。
8）蓄電池組的電氣保護：過壓保護、低壓保護、過流保護、高溫保護；
（4）主要技術指標要求：
1）工作電源 ：AC220V±10%；
2）功耗：≤10W；
3）單體電壓采集范圍：0～6V；
4）單體電壓采集精度：≤±0.05%（2mV）；
5）組端電壓采集范圍：0～600V；
6）組端電壓采集精度：≤±0.2%；
7）電流采集（傳感器）范圍：≤±100A；
8）電流采集（傳感器）精度：≤±0.5%；
9）溫度采集范圍：-40～125℃；
10）溫度采集精度：≤±0.5℃；
11）電壓采樣周期：≤10ms；
12）電流采樣周期：≤10ms；
13）被動均衡電流：≥0.2A；
14）電壓均衡平衡度：≤±50mV；
15）SOC估算精度：≤5%；
16）過充保護：過充保護電壓可設；
17）過放保護：過放保護電壓可設；
18）溫度保護：溫度報警數值可設；
19）充電過流保護：過充保護電流可設；
20）放電過流保護：過放保護電流可設；
21）短路保護電流：≤100A；
22）通訊方式：RS485；
23）通訊規約：MODBUS；
24）使用環境溫度：-20℃ ～ +85℃；
25）相對濕度：< 85%。
5.3.3.儲能系統實驗項目
1）儲能系統整體原理認知實驗（基礎）
2）BMS電池管理系統操作實驗（基礎）
3）雙向DC/AC恒流放電控制實驗（研究）
4）雙向DC/AC恒流充電控制實驗（研究）
5）雙向DC/AC恒功率放電控制實驗（研究）
6）雙向DC/AC恒功率充電控制實驗（研究）
7）雙向DC/AC能量自動雙向流動實驗（創新）
8）控制采集板、驅動功率板等板卡硬件原理（開源）
9）DSP的入門、使用和燒寫實驗（開源）
10）CCS軟件使用（開源）
11）軟件開發流程講解（開源）
5.3.4.儲能系統開源軟硬件資料
（1）儲能電池柜：操作說明書、BMS使用說明；
（2）儲能變流柜；
1）整體布線CAD圖、PDF圖；
2）DSP控制核心板：原理圖、PDF版本PCB、內部運行源代碼工程（內含算法靜態庫）、配套詳細的設計原理說明文檔；
3）控制底板：原理圖、PDF版本PCB、配套詳細的設計原理說明文檔；
4）繼電器板：原理圖、PDF版本PCB、配套詳細的硬件設計原理說明文檔；
5）IPM隔離電源板：原理圖、PDF版本PCB、配套詳細的設計原理說明文檔；
6）算法設計說明文檔；
5.4.可編程RLC模擬負載
（1）可編程RLC負載特點
1）內置有精密RLC負載，是由連續可調電阻、電感、電容負載系統、電氣參數測試系統、自動控制系統、軟件分析編程系統組成。
2）可以模擬三相負載不平衡、負荷突加突卸、不同功率因素超前、滯后等各種電力工況。檢驗微網系統在各種復雜極端工況下的運行可靠性。
3）預先設置負荷運行的狀態及時間，可編程交流負載預先設定的根據負荷曲線自動加載運行，模擬預測的負荷曲線。
4）可以用于測量微網逆變器或微網并網點的防孤島效應保護功能。
5）在微網試驗平臺與能量管理系統程序研發試驗中，可以將本設備任意設定成一級負荷、二級負荷、三級負荷，通過軟件遠程控制功能實施可行性實驗。
6）內置有多通道的電氣參數采集模塊，能夠精確測量顯示三相RLC各個通道的電壓、電流、有功功率、無功功率等電氣參數。
7）內置的阻性負載、感性負載及容性負載最小標準功率為0.1kVA，步進幅度0.1kVA，負荷功率連續可調，可精確模擬交流諧振發生并滿足逆變器防孤島保護功能檢測需要。
8）ABC三相阻性負載、感性負載、容性負載的功率，可以分相獨立控制及調節，滿足三相電壓不平衡條件下仍可精確調節出交流諧振點的要求。
9）可以通過遠程PC機設置相應的功率，任意組合、設定加載RLC功率，即可遠程控制并調節RLC功率，將測量數據上傳到PC機。
（2）可編程RLC負載參數
1）阻性負載、感性負載、容性負載都可以連續可調，最小步進幅度0.01 kVA;
2）阻性負載R： 100W-3.33 kW單相、三相連續可調；
3）感性負載L： 100VA-3.33kVA單相、三相連續可調；
4）容性負載C： 100var-3.33kvar單相、三相連續可調；
5）各功率檔位標稱電壓： 三相AC400V/50Hz；
6）相電壓測量范圍：0-300V，精度為±0.2%、電壓分辨率為0.1V；
7）電流測量范圍：0-100A，電流測量精度為±0.2%、電流分辨率為0.01A
8）適用環境溫度范圍：－20～+45℃；
9）設備工作電源：交流220V/50Hz；
5.5.并網接入柜
微電網并網接入柜對微電網系統的發電、用電、儲能設備提供必要的保護，接受微電網控制系統的統一控制以保證微電網的穩定、可靠運行。是電網控制系統的關鍵設備。
微電網并網組態柜包含了PCC接入點，具備電能質量在線監控、并離網切換開關、各類電信號的采集、雙向計量等功能。包含了部分分布式發電源、儲能系統的接入。微電網并網組態柜是微網實驗平臺的配電裝置，負責微網內各變流器與電網的連接，必要時可斷開平臺與電網的連接，形成孤網。柜內配有測量裝置，雙向智能電表，通信協議向外部開放。
（1）系統供電電源：
1）動力電源供電:3相 380 V AC, 50Hz N, PE；三相五線制；
2）照明系統:220 V, 50 Hz, N, PE；
3）控制電壓:220 V, 50 Hz, N, PE；
4）通訊系統:RS485；
5）采樣精度:±1%；
（2）戶內式微電網交流配電柜，微電網交流配電柜防護等級IP32。
（3）交流配電柜正面留有標識牌位置，可標識交流配電柜編號。
（4）交流配電柜采用立式，安裝方式采用落地固定安裝方式；微電網交流配電柜接線為下進、下出線方式,并配有接地線引接電纜孔。
（5）交流配電柜輸入和輸出接線端子滿足相關控制設備接出的要求，并留用足夠備用端子，接線端子設計能保證電纜線可靠連接，有防松動零件，對既導電又作緊固用的緊固件，采用銅質零件。
（6）交流配電柜導線有不同色標，柜內元件位置編號、元件編號與圖紙一致，并且所有可操作部件均用中文標明功能。
（7）交流配電柜母線按IEC431等相關標準，采用高導電率的銅質母線，母線截面在整個長度內應均勻，確保承受連續的負荷電流，并能滿足系統的動、熱穩定技術要求。母線之間的連接保持有足夠和持久的接觸壓力，且不使母線產生永久變形。
（8）特殊事項及配件
1）配電柜輸入端采用雙擲開關模式，可靈活選擇直接接市電或者接電網模擬器。
2）總線上配備大功率斷路器及接觸器，配備帶有通訊功能的雙向計量電表，各個支路饋線都配備相應的斷路器。
3）采用國標的BVVB 2芯3芯電纜線，2.5平方、6平方、8平方、10平方，線纜帶有國標護套線。
5.6.微電網主控控制系統
5.6.1 微電網中央控制器
微電網中央控制系統，通過對微電網系統進行高速數據采集，收集全網電氣參數， 對全網運行狀態進行采集和監視， 并在此基礎上進行邏輯運算，得出控制策略對微電網進行實施調節控制，實現微電網電源、儲能、負荷的實時動態調節功能，保證微電網安全、穩定運行。
（1）技術特點
1）數據采集
中央控制器的測控模塊，可實現對微電網系統進線、分布式電源、儲能、負荷、母線等各回路電氣量及開關位置等信號量的采集，并將采集數據通過高速網絡快速傳送到中央控制器的主控單元。
2）控制操作
通過中央控制器的測控模塊，可實現對微電網各回路開關及設備的控制操作，實現微電網系統運行狀態的調節。
3）分布式電源調節
中央控制器可以通過通信接口實現對微電網系統的分布式電源進行調節，根據需要控制各電源有功、無功出力。
4）儲能單元調節
中央控制器可以通過通信接口控制儲能系統的充放電功率， 從而滿足微電網運行方式的需要。
5）微電網運行模式實時控制
中央控制器的主控單元，可以根據調度指令、系統自動、手動進行微電網運行模式的控制。
中央控制器內置微電網并網運行、孤網運行、并網轉孤網、孤網轉并網、全網停電等多種控制模式。根據不同的運行工況和控制目標實現微電網的實時控制，保證微電網系統的安全、穩定運行。
6）通信功能
中央控制器可以與微電網系統的各個智能控制單元進行通信， 通過通信實現對各控制單元的控制和調節。同時中央控制器還可以通過通信接口與微電網監控系統進行通信，接受監控系統的統一調度。
7）高速采集
中央控制器配置高速全電量采集模塊，并能夠高速傳輸，滿足系統實時性要求。
8）實時模式控制
通過高速采集，快速控制，實現對微電網運行狀態的實時調節與控制。
9）新型高速實時工業以太網
中央控制器采用新型高速實時工業以太網，實現采集數據的高速傳輸，從而滿足對微電網系統實時控制的要求。
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工作環境 |
溫度 |
-25℃-50℃ |
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濕度 |
5%-95% |
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氣壓 |
80kPa-110kPa |
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測點容量 |
遙信、遙測、遙控、脈沖電度、SOE等幾乎不受限制 |
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刷新時間 |
狀態量≤1s，遙測量≤2s |
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安全性能 |
裝置符合GB16836規定的外殼防護等級不低于IP30、安全類別為工類 |
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裝置電源 |
交流電壓:220V；直流電壓200V-600V |
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尺寸規格參數 |
標準4U機箱、長寬高：1430x430x178mm |
5.6.2.微電網能源與管理系統
微電網能源管理系統是微網系統的神經中樞和能量管理中心，系統利用物聯網技術構建傳感測控網絡，對智能微網各種類設備運行、環境狀態及人員管理進行綜合的信息感知，監控BMS和PCS的運行信息，集成微網系統發電和儲能監控、供電監控、計費管理等功能。同時接收電網調度中心下發的調度指令，并根據當前電池組和微網逆變器的運行信息合理的分配調度指令。
系統特點
微電網能源管理系統覆蓋微網發電、儲能、能量轉換、供配電及整體調度的各個環節，實現對微網全方位的監測監控管理，保障微網各環節安全可靠運行。
微電網監控系統是整個微電網軟件系統的基礎平臺，通過對各回路智能設備的數據采集，實現對微電網系統運行狀態的監視與控制。
微電網監控系統全面遵循國際標準，采用面向對象、組件化分層、分布設計思想。系統軟件結構從邏輯上分為三層：
數據接口層：數據接口專門用于數據采集和協議轉換。
數據處理層：包括實時數據庫環境、事件服務器環境、計算環境、歷史數據環境、校時服務器環境等。
數據應用層：包括數據展現功能，同時包含基于此數據開發的眾多通用或擴展應用模塊，比如負荷預測、功率分析等。
功能特點
（1）數據采集與處理
系統包括各種信息量（量測量、狀態量等）的采集：
1）量測量包括測量對象的三相電壓、 線電壓、 電流、 零序電壓， 零序電流，直流電壓， 直流電流、 有功功率、 無功功率、 功率因數、 變壓器溫度等，以及有功電度、無功電度等電度量。
2）狀態量可分為位置信號和保護信號：位置遙信包括各種開關、刀閘、接觸器的合、分狀態，遠方就地位、設備運行狀態等；保護遙信包括各類保護跳閘動作的啟動、出口、失敗，各路開入、開出錯誤、采樣錯誤、定值錯誤、壓板狀態，計算機運行及通信狀態，設備告警信息，溫度檢測設備的過限與否等信息。
系統接收由通信處理機傳送上來的數據信息，經過各種計算及邏輯處理后，數據結果存儲到系統的實時數據庫和歷史數據庫中。 通過人機界面進行展現及交互，實現監控功能。同時系統并能檢測出狀態變位、模擬量越限、保護出口、裝置異常等，生成事件及告警信息。
（2）監視與報警
系統能在計算機屏幕上對主要電氣設備的運行參數和設備狀態進行圖形化監視，當所采集的模擬量發生越限、數字量變位及計算機系統自診斷故障時，系統會根據預先設定的處理策略立即處理這些報警信息。
（3）遙控
SCADA 系統可以對微電網系統的任何一個可遙控對象進行遙控操作。可以實現微電網系統內的斷路器、電動隔離開關等的“分”、“合”閘控制操作。對于開關等的遙控操作，采用“選擇－確認－執行”模式以確保操作被安全地執行。整個操作過程將被完整記錄到操作日志中以供以后查詢。
（4） 設定值遙調
通過對微電網系統中的分布式電源有功無功出力、 儲能系統的充放電功率等參數，實現對微電網運行狀態的調整。SCADA 系統可以遠程對微電網的各分布式電源的出力、儲能系統的充放電功率等進行設置值調節。
（5）模式控制
支持并網啟動、離網啟動、并轉孤、孤轉并等多種微電網系統運行模式遠方切換。
（6）模擬置位
系統具有手動模擬置位操作功能，系統無法采集到某個設備(如開關、刀閘等)的狀態或采集到的數據不可信時，或調試需要進行置數時，系統對具有權限的操作員,可以通過人工設置遙信點的狀態和遙測點的數值。調試操作時可以通過人工置數的信息，在畫面上用明顯的符號設置相應的標志。
（7）權限管理
為保證系統操作的安全性， 系統對所有用戶進行統一管理， 登錄的身份不同，其操作的范圍也不同。
系統可根據要求對系統的操作權限進行分級，定義不同的用戶組，每個用戶組被賦予特定的權限，屬于同一用戶組的用戶擁有相同的權限。
（8）日志管理
系統提供功能完備的日志管理工具，負責收集保存系統所有運行狀況(各前置通道狀態、系統各進程狀態、系統各節點狀態)、系統運行時的各種報警事件（系統自身產生的各種事件和報警、開關動作記錄） 、操作與維修記錄等信息。用戶可根據日志類型、分操作員、分等級按時間段進行查詢與選擇打印。
（9）實時數據庫
實時數據庫管理建立在高效內存管理及索引機制之上，是面向對象的、開放的、分布式大容量實時關系數據庫管理系統。通過共享內存、先進算法等多種技術，保證了數據庫對實時性、一致性、可預見性、及大吞吐量等方面的要求。
（10）歷史數據的保存與轉儲
系統采集的數據信息，經過各種算術及邏輯處理后，數據結果存儲到系統的實時數據庫中， 歷史服務的功能是按照不同的存儲周期和預先的設定的存儲策略將實時數據寫入商用關系數據庫中，歷史服務同時還負責日、月、年各統計量的統計工作。
5.6.3.綜合電源潮流仿真分析系統
綜合電源潮流仿真分析系統主要用于分布式電源接入電網后對系統潮流的影響和對配電網繼電保護的影響分析。
其主要由以下幾部分組成：
1、圖形組態功能 用戶可以自行編輯圖形界面以適應電網主接線的變化，可以添加刪除設備，修改線路、主變壓器、電容器和電抗器等各個設備的參數。
2、計算分析功能 能根據圖形組態形成的電網系統，自行形成電力網絡拓撲圖，便于進行計算分析。
3、潮流計算功能 根據仿真電力網絡拓撲圖，利用牛頓—拉夫遜方法計算分析系統的各點各線的正常潮流。
4、 短路故障功能 根據仿真電力網絡拓撲圖上設定的故障類型，計算系統故障時的母線電壓和各元件電流。
5、 模擬量信號的同步輸出功能，信號源仿真系統軟件可連接多臺功放單元，同步功能可使多臺功放單元的模擬量輸出同步。
6、通訊功能 信號源仿真系統軟件通過以太網通訊功能將電流電壓信號傳輸到功放單元。
7、能夠對分布式電源的受電模式和送電模式2 種情況下并網運行、孤島運行以及聯網后斷開的潮流情況進行仿真分析。
8、分布式電源接入后對配網繼電保護的影響分析
5.6.4 電力故障錄波及分析裝置
可對并網點各狀態波形進行記錄并分析。通道采樣頻率10-100 KHz可選。故障回放模式下，可以存放12路20次錄波數據，且每次錄波時長大于等于5分鐘。支持12路模擬量同步采集故障錄波波形可以選擇不同的播放頻進行故障回放。
5.6.5.微電網系統實驗項目
1）微電網系統整體原理認知實驗（基礎）
2）微電網系統整體操作實驗（基礎）
3）SCADA監控系統操作實驗（基礎）
4）能量調度系統操作實驗（基礎）
5）微電網并網運行實驗（研究）
6）微電網離網運行實驗（研究）
7）微電網并轉離運行實驗（創新）
8）微電網離轉并運行實驗（創新）
9）能量管理調度策略-系統出力控制（創新）
5.7.超級電容系統
5.7.1.超級電容組
超級電容組是由6組48V，165F電容模塊組成，6串1并。孤島運行時，可為系統提供瞬間功率支撐；容量10kW.60s，額定輸出直流電壓280V，電流50A。
（2）48V 165F模組參數
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項目 |
參數 |
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容量 |
額定容量（F） |
165F |
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容量公差 |
10% |
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電壓 |
額定電壓 |
48VDC |
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浪涌電壓 |
52VDC |
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最高串聯電壓 |
750VDC |
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內阻 |
等效內阻,DC |
6.5mΩ |
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內阻公差 |
最大值 |
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溫度 |
工作溫度范圍 |
-40～+65℃ |
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存儲溫度范圍 |
-40～+70℃ |
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溫度特性 |
容量變化 |
初始測量值的+/-5%內 |
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內阻變化 |
初始測量值的+/-150%內 |
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壽命（耐久性） |
65℃，額定電壓下，工作1500h后 |
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容量變化 |
初始指定值的20%內 |
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內阻變化 |
初始指定值的60%內 |
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壽命測試 |
25℃，額定電壓下，工作超過10年 |
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容量變化 |
初始指定值的30%內 |
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內阻變化 |
初始指定值的150%內 |
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循環測試 |
25℃，恒定電流下，在額定電壓到1/2額定電壓之間循環一百萬次 |
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容量變化 |
初始指定值的30%內 |
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內阻變化 |
初始指定值的150%內 |
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電流 |
漏電流 |
5.2mA |
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最大連續電流 |
50A |
5.7.2 雙向DC-DC變換器（開放式）
雙向DC-DC變流器，是將磷酸鐵鋰電池組和超級電容組的直流電進行升/降壓，使其接入到400V直流母線上，可實現能量的雙向流動，完成儲能系統的充放電，同時可接受中央控制器的調度和監測。
（1）設備特點
1）全數字化，各種參數及信號全部數字化處理運行。性能和可控性均遠優于普通的模擬變換器。
2）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。
3）模塊帶有液晶屏顯示，可實時顯示各種參數。
4）帶 RS485 串口通信功能，遵循 MODBUS-RTU 協議，方便終端遠程監控其工作狀態和參數。
5）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。
6）體積：標準 19 英寸 4U 機箱，具體尺寸 482mm（長）X 450mm（寬）X 176mm（高） 。
（2）技術參數
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項目名稱 |
雙向DC-DC變流器 |
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最大直流功率 |
10KW |
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最大直流電壓 |
600V |
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低壓輸入/輸出電壓范圍 |
100～300V |
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低壓側最大電流 |
40A |
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高壓輸入/輸出電壓范圍 |
300-600V |
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高壓側最大電流 |
20A |
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額定輸出功率 |
10KW |
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過載能力 |
短時支持2倍過載（30s） |
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最大效率 |
>92% |
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直流穩壓精度 |
1% |
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直流穩流精度 |
1% |
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冷卻 |
強制風冷 |
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保護功能 |
直/交流過壓及欠壓保護、極性反接保護、短路保護、過熱保護、過載保護以及報警功能等 |
5.8 可編程模擬直流負載
（1）可編程直流模擬負載特點
1）內置有精密電阻負載，是由連續可調電阻負載系統、電氣參數測試系統、自動
控制系統、軟件分析編程系統組成。
2）預先設置負荷運行的狀態及時間，可編程直流負載預先設定的根據負荷曲線自
動加載運行，模擬預測的負荷曲線。
3）在微網試驗平臺與能量管理系統程序研發試驗中，可以將本設備任意設定成一
級負荷、二級負荷、三級負荷，通過軟件遠程控制功能實施可行性實驗。
4）內置有多通道的電氣參數采集模塊，能夠精確測量顯示各個通道的電壓、電流、
功率等電氣參數。
5）內置的阻性負載、最小標準功率為0.1kW，步進幅度0.1kW,負荷功率連續可調，
可以分相獨立控制及調節，滿足三相電壓不平衡條件下仍可精確調節出交流諧振點的
要求。
6）具備7寸觸摸屏，可通過觸控屏設置各種參數。
7）配備上位機軟件，可通過上位機下發負載模擬曲線，可設置負載周期、頻次。
負荷曲線及加載時間可以預先設置并自動運行；
8）具備以太網通信接口和RS485接口，提供開放式MODBUS（TCP/RTU）規約；
9）可以通過遠程PC機設置相應的功率，任意組合、設定加載負載功率，即可遠
程控制并調節負載功率，將測量數據上傳到PC機。
（2）可編程直流負載參數
1）阻性負載可以連續可調，最小步進幅度300W;
2）阻性負載R：300W-10kW單相、三相連續可調；
3）各功率檔位標稱電壓： DC400V；
4）電壓測量范圍：0-400V，精度為±1%、電壓分辨率為0.1V。
5）電流測量范圍：0-100A，電流測量精度為±1%、電流分辨率為0.1A。
6）有功功率測量范圍：0-10kW，功率測量精度為±1%、功率分辨率為0.1kW 。
7）適用環境溫度范圍：－20～+45℃；
8）設備工作電源：交流220V/50Hz；
5.9 充電樁負載系統
5.9.1交流充電樁
（1）功能特點
1）主控板采用具有嵌入式操作系統的單片機，充電模式分為自動充滿、定時間、定金額、定電量四種，可預留RS-485組網通訊接口；
2）采用8寸800x600分辨率彩色觸摸屏顯示，以觸摸按鍵操作，可設定充電模式；
3）采用單相電子式電能表進行電度計量，通過RS-485接口與主控板通訊；
4）采用非接觸式智能讀卡器，讀取IC卡相關信息，通過RS-485接口與主控板通訊，由主控板后臺程序進行充電者身份識別、用戶信息記錄、充電費用計算等；
5）進線開關采用具有漏電保護功能的開關，并安裝急停按鈕；
6）外形采用鈑金和部分ABS塑料結構。
（2）系統組成
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名稱 |
規格指標 |
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輸入電壓 |
AC220V±20% |
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輸出電流 |
32A |
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最大功率 |
7kW |
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電槍數量 |
單槍 |
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安裝方式 |
壁掛式/落地式 |
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防護等級 |
IP54 |
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特殊防護 |
防UV設計 |
1）電動汽車交流充電樁主要由人機交互部分及內部控制部分兩大功能模塊組成。
2）人機交互部分由智能電表、讀卡器、顯示單元組成，用于設置充電、計費方式和設置充電過程參數、識別充電卡等。
3）內部控制模塊由主控板、電源、控制保護單元、后臺通訊組成，完成充電過程的啟動、運行、實時監控以及停止，并可通過多種通訊方式將數據實時上送至后臺。
5.9.2充電樁模擬負載
1、采用觸摸屏+plc方式進行控制。
2、外置國標充電機槍座，充電樁可與負載直接握手通訊，讀取收發相關數據及充電指令。
3、外置國標充電機槍座， 充電樁可與負載直接握手通訊， 讀取收發相關數據及充電指令；
4、槍座連接溫度實時顯示；
5、負載溫度實時顯示，并具備過溫保護功能。充電樁判斷數據范圍默認為國標，支持修改參數并保存參數。
6、急停和溫度保護， 超載， 短路， 過溫設備自動切斷；
7、具有過溫保護功能和溫度設定 (0-100)
8、采7寸LCD觸摸屏控制、LCD儀表顯示；
5.10 回饋式雙向電網模擬器
可回饋電網模擬電源，專門針對光伏、風能等新能源行業開發，適用于逆變器的測試及驗證。電源具備能量回饋電網功能，能夠四象限運行，可大量節省能源消耗以降低運行成本；采用 FPGA 數字化控 制技術，逆變器測試流程可完全實現智能化；具備正弦波輸出模式和多種諧波疊加輸出模式，單相、兩相或三相高低(零)電壓穿越，能夠充分模擬各種電網異常狀況，可配合完成過欠壓、過欠頻、不平衡及防孤島保護功能測試，滿足相關法規的測試要求
產品特點
l 采用 FPGA 數字化控制技術，逆變器測試流程可完全實現智能化；
l 具備能量回饋電網功能，電源能夠四象限運行；
l 輸入功率因數校正功能；
l 具備高性能的高低(零)電壓穿越、階躍、暫降、閃變等測試功能，可進行 1ms 穿越測試；
l 電壓和頻率可設置復雜編程方式，輕松實現過欠壓，過欠頻測試；
l 三相不平衡模式，可分別調節三相電壓及三相相位差或直接設置三相不平衡度；
l 具備 2-50 次諧波輸出及間諧波輸出功能；
l 可用于 NBT 32004-2018、IEC 61000-4-11/13/14/28 等標準法規測試；
l 測量功能齊全：電壓、電流、電流峰值、頻率、有功功率、視在功率、功率因數、電壓峰值因數；
l 在線監控功能：輸出狀態下監控 IGBT 溫度、變壓器溫度、風機轉速、輸入電壓等參數；
l “黑匣子”功能：自動記錄報警時的電源狀態、報警代碼等，極大縮短維護時間；
l Lock 鍵，人性化設計，5 分鐘不操作自動鎖定，防止誤操作；
l 機箱采用組合機柜形式，8 寸大屏幕彩色液晶顯示；
l 標配 RS485、Ethernet 通訊接口、同步信號接口，可選配 RS232、GPIB 通訊接口。
常見問題：
1、如果我要購買基于源-網-荷-儲分布式新能源發電微電網系統實驗室,分布式新能源微電網實驗系統，是否有安裝、培訓服務呢？
答：我們的設備如果沒有特別注明“不含安 裝”“裸機價”“出廠”等字樣的，都是提供安裝、培訓服務的。
2、你們的基于源-網-荷-儲分布式新能源發電微電網系統實驗室,分布式新能源微電網實驗系統是否能開增值稅專用發票？
答：可以的，我們是正規企業，并且已經升級到一般納稅人，可以開具增值稅專用發票，如果您需要開基于源-網-荷-儲分布式新能源發電微電網系統實驗室,分布式新能源微電網實驗系統的發票，您需要提供開票資料。
3、你們的基于源-網-荷-儲分布式新能源發電微電網系統實驗室,分布式新能源微電網實驗系統都是自己生產的嗎？都有什么產品資質？
答：我們公司是專業生產教學設備的企業，完全自主生產，并通過了最新版ISO9001認證，擁有多項專利與著作權。
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