一、设备清单表
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序号 |
子系统 |
货物名称 |
单位 |
数量 |
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1 |
模拟光伏发电系统 |
光伏PV阵列模拟源 |
套 |
1 |
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2 |
光伏阵列模拟测试系统 |
套 |
1 |
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3 |
光伏并网逆变柜 |
套 |
1 |
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4 |
光伏发电能源监控系统 |
套 |
1 |
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5 |
光伏变流开放式快速开发系统 |
套 |
1 |
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6 |
光伏并/离网故障特性模拟系统 |
套 |
1 |
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7 |
光伏电站 |
套 |
1 |
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8 |
光伏气象站 |
套 |
1 |
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9 |
模拟直驱风力发电系统 |
直驱模拟风电机组 |
套 |
1 |
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10 |
直驱风电机组模拟调速柜 |
套 |
1 |
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11 |
风力发电模拟调速系统 |
套 |
1 |
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12 |
直驱风机背靠背变流柜 |
套 |
1 |
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13 |
风力发电能源监控软件 |
套 |
1 |
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14 |
风力变流开放式快速开发系统 |
套 |
1 |
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15 |
模拟双馈风力发电系统 |
双馈模拟风电机组 |
套 |
1 |
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16 |
双馈风电机组模拟调速柜 |
套 |
1 |
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17 |
双馈风力发电模拟调速系统 |
套 |
1 |
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18 |
双馈风机背靠背变流柜（开放） |
套 |
1 |
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19 |
双馈风力发电能源监控软件 |
套 |
1 |
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20 |
储能变流系统 |
储能双向变流器PCS（开放） |
套 |
1 |
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21 |
DC-AC变流开放式快速开发系统 |
套 |
1 |
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22 |
磷酸铁锂电池组 |
套 |
1 |
|
23 |
储能电池BMS管理系统 |
套 |
1 |
|
24 |
超级电容组 |
套 |
1 |
|
25 |
超级电容CMS管理系统 |
套 |
1 |
|
26 |
超级电容双向DC-DC变流器 |
套 |
1 |
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27 |
DC-DC变流开放式快速开发系统 |
套 |
1 |
|
28 |
配电系统 |
微电网并网接入柜 |
套 |
1 |
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29 |
能量管理系统 |
微电网集中控制器（开放） |
套 |
1 |
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30 |
综合电源潮流仿真分析系统 |
套 |
1 |
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31 |
电力故障录波及分析装置 |
套 |
1 |
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32 |
微电网集中通讯规约调度系统 |
套 |
1 |
|
33 |
智能微电网监控系统 |
套 |
1 |
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34 |
控制终端与路由器 |
套 |
1 |
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35 |
负载系统 |
RLC可编程模拟负载 |
套 |
1 |
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36 |
可编程直流负载 |
套 |
1 |
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37 |
充电桩 |
套 |
1 |
|
38 |
充电桩负载模拟 |
套 |
1 |
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39 |
电网模拟器 |
电网模拟器 |
套 |
1 |
二、微电网系统研究内容及实验
依托本实验平台，可以完成《电力电子技术》、《电力系统分析》、《供配电技术》、《电力系统继电保护》、《电机控制技术》、《新能源发电技术》、《配电网络》等教学实验，还可以完成相关课程的课程设计、专业综合设计、实践创新设计、毕业设计和生产实习；同时，该平台可作为“大学生电子设计大赛”“大学生挑战杯”“互联网+大学生创新创业大赛”等竞赛的实训平台。此外，依托该平台还可以开展与分布式电源并网和微电网系统相关的科研工作，培养一批面向智能微电网、新能源发电领域前沿科技的人才，满足当前国内新能源发电产业的需求。
基于该平台，新开的实验项目具体包括以下几大类：
一、光伏发电系统实验
1）光伏系统整体原理认知实验（基础）
2）光伏模拟源操作实验（基础）
3）光伏变流器操作实验（基础）
4）模拟量电压采集实验（验证）
5）光伏稳定直流电压实验（研究）
6）光伏恒功率并网实验（研究）
7）光伏最大功率点跟踪实验（研究）
8）光伏并网运行控制策略实验（创新）
9）控制采集板、驱动功率板等硬件原理实验（开源）
10）DSP的入门、使用和烧写实验（开源）
11）CCS软件使用（开源）
12）软件开发流程讲解（开源）
二、风力发电系统实验
直驱式平台实验
1）直驱式风力发电系统整体原理认知实验（基础）
2）自然风模拟操作实验（基础）
3）风力背靠背变流器操作实验（基础）
4）发电机转速与输出电压关系实验（验证）
5）背靠背式变流器电压采集实验（验证）
6）发电机标量式定功率并网实验（验证）
7）发电机矢量式MPPT并网实验（研究）
8）背靠背变流器控制方法研究实验（创新）
9）控制采集板、驱动功率板等板卡硬件原理（开源）
10）DSP的入门、使用和烧写实验（开源）
11）CCS软件使用（开源）
12）软件开发流程讲解（开源）
双馈式平台实验
1）双馈式风力发电系统整体原理认知实验（基础）
2）自然风模拟实验（基础）
3）背靠背变流器操作实验
4）背靠背式变流器模拟量采集实验（验证）
5）发电机起励实验（验证）
6）发电机空载同步并网实验（验证）
7）发电机变速恒频并网实验（验证）
8）发电机矢量式MPPT并网实验（研究）
9）背靠背变流器控制方法研究实验（创新）
10）控制采集板、驱动功率板等板卡硬件原理（开源）
11）DSP的入门、使用和烧写实验（开源）
12）CCS软件使用（开源）
13）软件开发流程讲解（开源）
三、储能平台实验
1）储能系统整体原理认知实验（基础）
2）BMS电池管理系统操作实验（基础）
3）双向DC/AC恒流放电控制实验（研究）
4）双向DC/AC恒流充电控制实验（研究）
5）双向DC/AC恒功率放电控制实验（研究）
6）双向DC/AC恒功率充电控制实验（研究）
7）双向DC/AC能量自动双向流动实验（创新）
8）控制采集板、驱动功率板等板卡硬件原理（开源）
9）DSP的入门、使用和烧写实验（开源）
10）CCS软件使用（开源）
11）软件开发流程讲解（开源）
四、微电网系统整体实验
1）微电网系统整体原理认知实验（基础）
2）微电网系统整体操作实验（基础）
3）SCADA监控系统操作实验（基础）
4）能量调度系统操作实验（基础）
5）微电网并网运行实验（研究）
6）微电网离网运行实验（研究）
7）微电网并转离运行实验（创新）
8）微电网离转并运行实验（创新）
9）能量管理调度策略-系统出力控制（创新）
10）微电网孤岛运行下负荷与母线变化关系实验（研究）
11）微电网孤岛运行下微源、负荷与储能系统变化关系实验（研究）
三、基于源-网-荷分布式新能源发电及微电网系统实验室建设详细技术方案
1.背景介绍
随着光伏、风电等可再生能源发电技术的发展，分布式发电日渐成为满足负荷增长需求、提高能源综合利用效率、提高供电可靠性的一种有效途径，并在配电网中得到广泛的应用。但分布式发电的大规模渗透也产生了一些负面影响，如单机接入成本较高、控制复杂、对大系统的电压和频率存在冲击等。这限制了分布式发电的运行方式，削弱了其优势和潜能。微网技术为分布式发电技术及可再生能源发电技术的整合和利用提供了灵活、高效的平台。微电网系统被视为未来智能电网的最重要一环，可以有效地实现电网侧电力能量的转移，实现能量的削峰填谷。
2.系统特点
基于源-网-荷分布式新能源发电及微电网系统实验室建设主要针对新能源专业的老师/学生而开发的微电网科研/教学设备。系统的核心在于中央控制与能量调配，本系统采用集中管理的方式对一次侧接入进行电能调度分配；
（1）可实现模拟光伏，模拟风电、蓄电池、超级电容、模拟负载、燃料电池、充电桩等多种一次侧设备的互联，各个设备都单独可控，通过IEC61850规约，实现四遥数据的控制。
（2）系统中既可包含交流母线，又可具备直流母线，两种母线混合在一起，可提供更多的研究实验和更灵活的能量管理策略。
（3）可实现智能并离网（并网与孤岛状态）切换，既可以并网运行，也可以孤网运行，实现无缝切换，且多种运行模式相互自动或手动方式切换。各子系统可以独立完成相关的实验。
（4）实现微电网整体系统数据监控、数据采集、设备管理、功率控制、电能质量监测、用电计划设定等。
（5）将接入微电网的负荷进行分级管理实时监测、显示、记录微网系统的工作状态，具有本地监控和远程监控两种控制方式
（7）配置分级保护和计量装置，在微电网内部故障、外部故障情况下，均保证其准确、快速动作，使系统安全运行。
（8）针对高校学生，充分考虑了学生的具体知识结构与层次，使得学生可以充分理解微电网的特点与结构；学生可以在本系统中进行系统的设计、安装、软件控制等多个专业的知识进行实训。
（9）针对做科研的老师，开放部分一次侧设备的软硬件资料，包括板级硬件图纸以及软件驱动源代码、算法源代码等，开放上位机软件的源代码程序。提供整体的系统的基础开发平台，方便用户二次开放，提供详细而丰富的培训课程，使用户可快速入门并掌握整体系统，大大提高科研实验的效率。
3.系统架构
系统由发电侧系列设备、储能侧系列设备、用电侧系列设备、二次侧控制设备、配电保护及测量设备等几个部分组成，每个部分都可按照客户的需求进行灵活搭配。
1、直流母线、交流母线
2、光伏模拟/真实系统
3、风机模拟/真实系统
4、锂电/超级电容/水电储能系统
5、模拟分级负载系统
6、柴油机模拟系统/充电桩负载
7、故障模拟系统
8、微电网控制系统
9、能量管理调度系统
10、配电保护系统
5.系统主要部件技术说明及特点介绍
5.1.光伏发电系统（开放式）
光伏发电系统部分主要包括：
（1）光伏电池阵列模拟电源/光伏组件；
（2）开放式光伏三相并网逆变器；
（3）光伏监控系统；
（4）光伏系统实验例程；
（5）光伏系统开源软硬件资料。
5.1.1. 光伏电池阵列模拟电源
PV模拟源是一种可模拟光伏板IV曲线的可编程直流电源，可代理太阳能组件，实现模拟光伏电源的IV输出，方便在室内条件下灵活做相关的实验。
具备以下特点：
1)可模拟太阳能电池板输出特性
2)可模拟不同光照和温度下的I-V曲线
3)可测试静态和动态下的MPPT情况
4)MPPT工作点实时显示于上位机软件上
5)具有恒功率模式
6)具有强大的图形化上位机软件
7)稳压精度高、纹波电压低
8)动态稳定性用Matlab仿真优化
9)采用高速DSP进行PID运算，直接输出PWM
太阳能光伏组件
光伏组件（也叫太阳能电池板）是太阳能发电系统中的核心部分，也是太阳能发电系统中最重要的部分。其作用是将太阳能转化为电能，常见的组件有多晶硅组件、单晶硅组件和薄膜组件。
根据系统容量确定光伏组件的数量，通过光伏组件的并联和串联，达到并网逆变器所需的电压和电流反问。
1）电池片：采用高效的晶硅太阳能片封装，保证太阳能电池板发电功率充足。
2）玻璃：采用低铁钢化绒面玻璃(又称为白玻璃)，厚度3.2mm,在太阳电池光谱响应的波长范围内(320-1100nm)透光率达91%以上，对于大于1200 nm的红外光有较高的反射率。此玻璃同时能耐太阳紫外光线的辐射，透光率不下降。
3）EVA：采用加有抗紫外剂、抗氧化剂和固化剂的厚度为0.78mm的优质EVA膜层作为太阳电池的密封剂和与玻璃、TPT之间的连接剂。具有较高的透光率和抗老化能力。
4）TPT：太阳电池的背面覆盖物—氟塑料膜为白色，对阳光起反射作用，因此对组件的效率略有提高，并因其具有较高的红外发射率，还可降低组件的工作温度，也有利于提高组件的效率。当然，此氟塑料膜首先具有太阳电池封装材料所要求的耐老化、耐腐蚀、不透气等基本要求。
5）边框：高强度铝合金边框，抗机械冲击能力强。
5.1.2.光伏并网三相逆变器
光伏三相并网逆变器通过三相变压器隔离升压并网，实现光电池最大功率跟踪控制和并网电流控制。
光伏并网逆变器是光伏系统的核心设备，主要由数据采集单元、IPM逆变功率单元、DSP主控单元、监控中心、继电器单元、电抗器、变压器等几部分组成。系统的核心为DSP主控单元。
光伏并网逆变器属于一种变流器，其功能是将光伏发出的直流能量，逆变成满足并网条件的交流能量，馈送主网。并且可以通过特定方式，不断搜索光伏输出的最大功率，即MPPT。
光伏发电仿真平台主要由IPM逆变功率单元、DSP主控单元、监控中心、电抗器、变压器等几部分组成。系统的核心为DSP主控单元，其主要功能是：
（1）将直流电能转为与主网电压同频同相的交流电能，并馈送给主网，同时会监测各类故障信息，实时保证正常工作；
（2）根据反馈值跟踪直流源（光伏组件或者光伏模拟源）的最大功率输出（MPPT）；
（3）将系统工作的所有信息上传至监控中心。
其他特性：
1）并网逆变器使用三菱IPM，电流50A，耐压1200V，母线使用500V电解电容；
2）网侧并网升压三相变压器，变比380/120，初级次级星形联结方式；
3）并网逆变器采用TI浮点DSP进行控制，使用一套TMS320F28335的DSP控制板；
4）采用一台XDS100v3仿真器完成系统控制算法的调试。
逆变器将直流电转换为与电网同步的三相交流电。通过电压传感器采集三相交流电的相电压值UA、UB、UC，通过克拉克变换等效出两相交流电的电压值 Uα、Uβ，进而求出旋转磁链的位置角γ。通过电流传感器采集三相交流电的电流值 IA、IB、IC，同样通过克拉克变换等效出两相交流电的电流值 Iα、Iβ。由γ、Iα、Iβ通过帕克变换等效出旋转直流的电流值 Id、Iq，从而得出内环的控制量 Id。外环电压控制量与内环电流控制量叠加后与 Iq 再经过帕克逆变换，等效出 Uα`,Uβ`，在经过空间矢量控制输出 PWM，控制功率管。
5.1.3.光伏监控系统
监控前台上位机应用软件为用户提供了可视的操作界面，主要包括三大功能，分别为光伏PV模拟功能（需配套PV模拟器）、实时监控功能、历史保存功能。
监控软件中还具备算法研究界面，即电网定向矢量算法。通过所示界面用户可以非常清晰的了解算法的结构，同时可以获取每个步骤的计算结果值，以便仿真分析。
算法研究界面
监控软件中还具备算法研究界面，即电网定向矢量算法。通过以下图所示界面用户可以非常清晰的了解算法的结构，同时可以获取每个步骤的计算结果值，以便仿真分析。试验者可以在下面界面输入有功率电流、无功电流的值，查看定子并网的实际情况。
5.1.4.光伏系统实验例程：
1）光伏系统整体原理认知实验（基础）
2）光伏模拟源操作实验（基础）
3）光伏变流器操作实验（基础）
4）模拟量电压采集实验（验证）
5）光伏稳定直流电压实验（研究）
6）光伏恒功率并网实验（研究）
7）光伏最大功率点跟踪实验（研究）
8）光伏并网运行控制策略实验（创新）
9）控制采集板、驱动功率板等硬件原理实验（开源）
10）DSP的入门、使用和烧写实验（开源）
11）CCS软件使用（开源）
12）软件开发流程讲解（开源）
5.1.5.光伏系统开源软硬件资料
（1）光伏PV模拟源：操作说明书，上位机控制软件；
（2）并网逆变柜；
1）整体布线CAD图、PDF图；
2）DSP控制核心板：原理图、PDF版本PCB、内部运行源代码工程（内含算法静态库）、配套详细的设计原理说明文档；
3）控制底板：原理图、PDF版本PCB、配套详细的设计原理说明文档；
4）继电器板：原理图、PDF版本PCB、配套详细的硬件设计原理说明文档；
5）IPM隔离电源板：原理图、PDF版本PCB、配套详细的设计原理说明文档；
6）算法设计说明文档；
（3）上位机监控软件：
1）上位机应用软件安装文件；
2）操作说明；
5.1.6.光伏并/离网故障特性模拟系统
1、利用功率硬件及仿真算法模拟光伏并网各种故障特性波形、以及离网故障波形。
2、可仿真离网状态故障，三路光伏故障模拟，每路仿真故障直流电压可从0V-90V不间断连续可调,每路故障直流电流可从0A-20A不间断连续可调。
3、可仿真并网状态故障，可以仿真并网状态下各种故障信号源。三相交流电压0-110v不间断连续可调,三相交流电流0-20A不间断连续可调。
4、输出波形适用性高，可支持示波器、电力故障录波及分析装置等观测和记录；
5、可支持各种手持式设备检测和观察。
6、开放以太网通信接口，实现远程控制，接受综合电源潮流仿真分析系统统一调度。
5.1.7光伏气象站
由风速传感器、风向传感器、日照辐射表、测温探头、控制盒及支架组成，适用于气象、军事、航空、海港、环保、工业、农业、交通等部门测量水平风参量及太阳辐射能量的测量。可测量环境温度、风速、风向和辐射强度等参量，其 RS485 通讯接口可接入并网监控装置的监测系统，实时记录环境数据。
支持16路传感器，可根据需要拓展传感器种类和数量；低功耗处理器，集数据采集、存储、通讯功能，高集成度；支持0.5米—3.5米的支架安装，可根据需要选择安装配件；192*64全点阵背光液晶显示，可实时观看监测数据，显示清晰，内容全面；标配RS232接口，多种通讯接口（RS485/RJ45/WIFI/GPRS）可根据需要进行选择；气象设备全防水设计，适合各种恶劣环境，可单站使用或迅速组建局地观测网；可离线存储数据，数据采集周期可根据观测需要进行设置；支持单机版气象站软件和物联网云平台软件，强大的数据查询，统计，导出等功能；
5.2.模拟风力发电系统—直驱式风力发电系统（开放式）
5.2.1 直驱式风力发电实验仿真平台
（1）直驱式风力发电系统主要包括:
1）7.5kW三相异步电机、5.5kw三相永磁发电机、槽钢底座；
2）7.5kw ABB矢量变频器；
3）5kW风机背靠背整流逆变柜；
4）实验例程和项目；
5）变流器开源软硬件资料。
（2）直驱风力发电实验仿真平台主要由以下设备组成：
1）矢量变频器和三相异步调速电机来模拟实际的风力机；
2）三相异步调速电机通过联轴器带动永磁直驱发电机发电；
3）发电机定子输出连接可控整流器，将发电机发出的三相交流电整流成直流电；
4）并网逆变器直流输入连接可控整流器直流输出，将直流电逆变为符合并网要
求的三相交流电，馈入主网；
监控前台，主要由工控机、显示器、上位机应用软件组成，实现对变频器、整流器、逆变器等设备的数据监控以及记录保存；
6）风速调速器设备，主要目的就是实现定桨距角变速恒频的最大发电功率追踪；
5.2.2 直驱风力发电实验仿真平台工作原理
（1）变频器
变频器带动三相异步电机，可以有两种模式，一种为标量控制，即V/F模式，此种模式无法实现发电功率最大追踪，只是当发电机转速越快，发电功率越大；另外一种为矢量控制，即转矩控制，此种模式变频器按照特定转矩送给电机，当电机运行至最佳速度时，发电功率可以达到最大值。当桨距角和叶片半径一定时，风能利用系数只与叶尖速比相关，根据上位机设定的风速值，可以获得最佳转速值和对应的转矩值。将转速值发给可控整流器，转矩值发给变频器，这样就实现了功率最大追踪，即MPPT功能。矢量控制需要另外配备专门的调速器，本系统默认采用的是VF控制模式。
（2）对拖机组
机组由三相异步调速电机、联轴器、永磁同步发电机组成。其中三相异步电机采用2对级，额定转速1460r/min（存在转差）。永磁同步发电机为定制永磁发电机，额定频率为100HZ，4对级，额定转速为1500r/min
（3）背靠背变流器
类似于有刷双馈风力发电系统，连接发电机定子的PWM变换器称为定子PWM变换器，连接电网的PWM变换器称为并网PWM变换器。一般情况下定子PWM变换器工作在整流状态（因此又称之为PWM整流器,简称整流器），并网PWM变换器工作在逆变状态（因此又称之为PWM逆变器，简称逆变器）。PMSG发出的电能经定子PWM变换器转换为直流电，中间直流母线并联大电容起稳压和能量储存缓冲的作用，最后经过并网PWM变换器转换为与电网同频的交流电馈入电网，并网PWM变换器与定子PWM变换器本休结构上完全相同，控制方案见下图。
PWM变换器可以根据需要工作在整流状态或逆变状态，能量可以双向流动（对双馈风力发电系统是必需的，但直驱式并网并不需要这种功能），定子侧电流和网侧电流的大小和功率因数都是可调的，整个双PWM变换器可以工作在四象限状态。
在具体运行中，两个PWM变换器各司其职，根据控制算法的不同其功能略有不同。无论哪种算法，定子PWM变换器一般是采用转子磁链定向，控制PMSG的定子电流呈正弦波形实现转速和功率因数调节；并网PWM变换器采用电网电压矢量定向，将直流电逆变为良好的正弦波形实现并网和有功/无功解耦。直流母线电压可以由定子PWM变换器控制也可以由并网PWM变换器控制，保持为比电网幅值高的稳定值（这样才能保证能量流动的方向，PWM整流可以升压）以便往电网输送能量。如果由定子PWM变换器控制直流母线电压，则并网PWM变换器要担负最大风能跟踪的任务，必须根据风速控制PMSG转速或根据转速控制并网电流；如果由并网PWM变换器控制直流母线电压，则定子PWM变换器要担负最大风能跟踪的任务，一般根据此时的风速控制PMSG转速到达最佳转速。能量流动一般是从PMSG流向电网，此时PMSG工作于正常的发电状态；但在PMSG起动时能量可以从电网流向PMSG，使PMSG工作在电动状态快速起动。
（4）调速器
调速器配合上位机、整流器、变频器实现定桨距变速恒频发电机功率最大追踪。上位机给出桨距角、叶片半径、转动惯量等值后，调速器会根据最大风能利用系数推到出对应的发电机转速和变频器输出转矩，进而实现MPPT过程。
5.2.3 风力发电监控该系统
监控上位机应用软件为用户提供了可视的操作界面，主要包括三大功能：风速模拟功能、实时监控功能、历史数据功能。
风速模拟功能
根据多年高校、科研单位的意见回馈，设计此风速模拟器功能。
设计的风机模型共有3种，分别是最简线性VF模型、定叶尖速比VF控制模型、矢量控制模型。
自定义风速设置
可设定风速曲线表，一共有20组数据，然后可以随便调整风速变化时间。最后可以通过拟合按钮，查看风速与功率的对应曲线关系图
实时监控功能
监控界面可以查看各类瞬时参数，包括：
1）直流母线电压；
2）直流母线电流；
3）电网电压；
4）网侧双向变流器交流电流；
5）直流功率；
6）网侧双向变流器的交流功率；
7）网侧双向变流器的功率因数；
8）电网频率；
9）机柜内部的温度；
10）电机的转速；
11）转子电流；
12）定子并网电流；
13）定子并网功率；
14）定子并网功率因数；
算法功能
监控软件中还具备算法研究界面，即电网定向矢量算法。通过以下图所示界面用户可以非常清晰的了解算法的结构，同时可以获取每个步骤的计算结果值，以便仿真分析。试验者可以在下面界面输入有功率电流、无功电流的值，查看定子并网的实际情况。
历史数据功能
采用数据库对系统所有有效数据进行保存。这样用户就可以通过数据库访问到实验过程中所有数据的变化情况，以便分析实验结果。数据库可以通过联机方式进行访问，我们只需在本地主机安装数据库，在相同的网络中，所有节点都可以访问此数据库。
5.2.4.直驱式风力发电系统实验例程和项目
1）直驱式风力发电系统整体原理认知实验（基础）
2）自然风模拟操作实验（基础）
3）风力背靠背变流器操作实验（基础）
4）发电机转速与输出电压关系实验（验证）
5）背靠背式变流器电压采集实验（验证）
6）发电机标量式定功率并网实验（验证）
7）发电机矢量式MPPT并网实验（研究）
8）背靠背变流器控制方法研究实验（创新）
9）控制采集板、驱动功率板等板卡硬件原理（开源）
10）DSP的入门、使用和烧写实验（开源）
11）CCS软件使用（开源）
12）软件开发流程讲解（开源）
5.2.5.直驱式风力发电系统开源软硬件资料
（1）变频器：操作说明书
（2）整流柜：
1）整体布线CAD图、PDF图；
2）DSP控制核心板：PDF原理图、PDF版本PCB、内部运行源代码工程（内含算法静态库）、配套详细的设计原理说明文档；
3）控制底板：PDF原理图、PDF版本PCB、配套详细的设计原理说明文档；
4）继电器板：PDF原理图、PDF版本PCB、配套详细的设计原理说明文档；
5）IPM隔离电源板：PDF原理图、PDF版本PCB、配套详细的设计原理说明文档；
6）算法设计说明文档；
（3）逆变柜：
1）整体布线CAD图、PDF图；
2）DSP控制核心板：PDF原理图、PDF版本PCB、内部运行源代码工程（内含算法静态库）、配套详细的设计原理说明文档；
3）控制底板：PDF原理图、PDF版本PCB、配套详细的设计原理说明文档；
4）继电器板：PDF原理图、PDF版本PCB、配套详细的设计原理说明文档；
5）IPM隔离电源板：PDF原理图、PDF版本PCB、配套详细的设计原理说明文档；
6）算法设计说明文档；
（4）监控前台：
1）上位机应用软件安装文件；
2）数据库安装文件；
3）上位机DEMO例程；
4）操作说明；
5.8.模拟风力发电系统—双馈式风力发电系统（开放式）
5.8.1 双馈风力发电实验仿真平台组成
（1）双馈式风力发电系统主要包括:
1)7.5kW三相异步电机、5.5kw双馈发电机、槽钢底座
2)7.5kw ABB矢量变频器
3)5kW风机励磁变流柜
4)实验例程和项目
5)变流器开源软硬件资料
6）快速原型开发控制器RCP （选配）
7）功率硬件模型仿真系统（选配）
（2）双馈风力发电实验仿真平台主要由以下设备组成：
1）矢量变频器和三相异步调速电机来模拟实际的风力机；
2）三相异步调速电机通过联轴器带动双馈发电机发电；
3）发电机转子连接交流励磁变频器，通过励磁变频器对转子的控制，实现定子的并网；
4）双向变流器与励磁变频器通过直流母线连接，实现能量双向流动的目的，即可为转子提供励磁电流，也可以吸收转子产生的转差功率；
5）监控前台，主要由工控机、显示器、上位机应用软件组成，实现对变频器、整流器、逆变器等设备的数据监控以及记录保存；
6）风速调速器设备，主要目的就是实现定桨距角变速恒频的最大发电功率追踪；
5.8.2 双馈风力发电实验仿真平台工作原理
1）变频器
变频器带动三相异步电机，可以有两种模式，一种为标量控制，即V/F模式，此种模式无法实现发电功率最大追踪，只是当发电机转速越快，发电功率越大；另外一种为矢量控制，即转矩控制，此种模式变频器按照特定转矩送给电机，当电机运行至最佳速度时，发电功率可以达到最大值。当桨距角和叶片半径一定时，风能利用系数只与叶尖速比相关，根据上位机设定的风速值，可以获得最佳转速值和对应的转矩值。将转速值发给可控整流器，转矩值发给变频器，这样就实现了功率最大追踪，即MPPT功能。矢量控制需要另外配备专门的调速器，本系统默认采用的是VF控制模式。
2）对托机组
机组由三相异步调速电机、联轴器、双馈发电机组成。其中三相异步电机采用3对级，额定转速1000r/min。双馈发电机采用3对级，额定转速1000r/min。
3）励磁变流器
励磁变流器由机侧PWM励磁变频器和网侧PWM双向变流器组成。
机侧PWM励磁变频器主要目的就是为转子绕组提供励磁电流，其内部采用DSP控制器，运行电网电压定向矢量控制模型。
PWM励磁变频器在系统中控制非常关键。
双馈电机的变速运行是通过PWM励磁变频器在电机转子绕组中施加三相低频交流电实现的。调节励磁电流频率，可以确保定子侧输出频率保持恒定；采用矢量控制技术，调节励磁电流的幅值和相位，可以确保定子侧有功功率以及无功功率的控制互步干扰；当风速变化引起发电机的转速n变化时，应控制转子电流的频率fs使得定子输出频率f1保持恒定。
当发电机的转速n2低于定子磁场的同步旋转速度n1时，发电机处于次同步速度运行（如图3-2所示），此时变频器应向发电机转子提供正序励磁电流。从功率角度来说，电机轴上功率PM和转子输入功率Pr都以电磁功率的形式传递到定子侧，再回馈给电网PS。当发电机转速n2高于定子磁场的同步旋转速度n1时，发电机处于超同步速度运行，此时变频器应向发电机转子提供负序励磁电流，保证定子磁场旋转速度与转子速度一致。从功率角度来说，就是电机轴上功率PM，一部分转化为转差功率Pr通过转子侧变频器回馈到电网，另一部分转化为电磁功率，由定子回馈到电网上，定子输出功率为PS
网侧PWM双向变流器实际就是一个双向电源，既可以将转子PWM变频器的直流能量逆变为符合并网要求的交流电能，也可以将电网的交流能量整流成直流能量提供给转子PWM变频器。 电压空间矢量控制是目前的主流算法。
4）调速系统
调速系统配合上位机、整流器、变频器实现定桨距变速恒频发电机功率最大追踪。
VF控制：就是保证输出电压跟频率成正比的控制，这样可以使电动机的磁通保持一定，避免弱磁和磁饱和现场的产生，多用于风机、泵类节能型变频器。它是一种简单控制，通用性强，经济性好，用于速度精度要求不十分严格或负载变动较小的场合。
矢量控制国外也叫磁场定向控制，其实质是在三相交流电的电压大小和频率大小控制的基础上，还加上了相位控制，这个相位在具体操作中体现为一个角度，简单的讲就是电机定子电流相对于转子的位置角。我们知道，电机定子三相对称交流电的综合效果是一个旋转磁铁，通电后这个旋转的磁场通过感应再转子上生产三相交流电流，这个电流也就等效成一个磁铁，这样就相当于定子磁铁拖着转子磁铁转了，这个是电机旋转的基本原理。那么如何产生最大的力矩呢？只有定子磁铁和转子磁铁的相对位置靠的最近时。因此与转子的位置是有关系的。矢量控制会通过实测回来的电流结合点击参数，实时计算出转子位置，这个过程就是所谓的“磁场定向”，然后实时决定三相定子绕组上电压的相位，这样理论上可以做到同样的电流下产生的转矩最优，从而减小点击负载变化时的顺态过程。
5.8.3 风力发电监控该系统
监控上位机应用软件为用户提供了可视的操作界面，主要包括三大功能：风速模拟功能、实时监控功能、历史数据功能。
风速模拟功能
根据多年高校、科研单位的意见回馈，设计此风速模拟器功能。
设计的风机模型共有3种，分别是最简线性VF模型、定叶尖速比VF控制模型、矢量控制模型。
自定义风速设置
可设定风速曲线表，一共有20组数据，然后可以随便调整风速变化时间。最后可以通过拟合按钮，查看风速与功率的对应曲线关系图，见下图所示：
实时监控功能
监控界面可以查看各类瞬时参数，包括：
1）直流母线电压；
2）直流母线电流；
3）电网电压；
4）网侧双向变流器交流电流；
5）直流功率；
6）网侧双向变流器的交流功率；
7）网侧双向变流器的功率因数；
8）电网频率；
9）机柜内部的温度；
10）电机的转速；
11）转子电流；
12）定子并网电流；
13）定子并网功率；
14）定子并网功率因数；
算法功能
监控软件中还具备算法研究界面，即电网定向矢量算法。通过以下图所示界面用户可以非常清晰的了解算法的结构，同时可以获取每个步骤的计算结果值，以便仿真分析。试验者可以在下面界面输入有功率电流、无功电流的值，查看定子并网的实际情况。
历史数据功能
采用数据库对系统所有有效数据进行保存。这样用户就可以通过数据库访问到实验过程中所有数据的变化情况，以便分析实验结果。数据库可以通过联机方式进行访问，我们只需在本地主机安装数据库，在相同的网络中，所有节点都可以访问此数据库。
5.8.4.双馈式风力发电系统实验例程和项目
1）双馈式风力发电系统整体原理认知实验（基础）
2）自然风模拟实验（基础）
3）背靠背变流器操作实验
4）背靠背式变流器模拟量采集实验（验证）
5）发电机起励实验（验证）
6）发电机空载同步并网实验（验证）
7）发电机变速恒频并网实验（验证）
8）发电机矢量式MPPT并网实验（研究）
9）背靠背变流器控制方法研究实验（创新）
10）控制采集板、驱动功率板等板卡硬件原理（开源）
11）DSP的入门、使用和烧写实验（开源）
12）CCS软件使用（开源）
13）软件开发流程讲解（开源）
5.8.5.双馈式风力发电系统开源软硬件资料
（1）变频器：操作说明书
（2）整流柜：
1）整体布线CAD图、PDF图；
2）DSP控制核心板：PDF原理图、PDF版本PCB、内部运行源代码工程（内含算法静态库）、配套详细的设计原理说明文档；
3）控制底板：PDF原理图、PDF版本PCB、配套详细的设计原理说明文档；
4）继电器板：PDF原理图、PDF版本PCB、配套详细的设计原理说明文档；
5）IPM隔离电源板：PDF原理图、PDF版本PCB、配套详细的设计原理说明文档；
6）算法设计说明文档；
（3）逆变柜：
1）整体布线CAD图、PDF图；
2）DSP控制核心板：PDF原理图、PDF版本PCB、内部运行源代码工程（内含算法静态库）、配套详细的设计原理说明文档；
3）控制底板：PDF原理图、PDF版本PCB、配套详细的设计原理说明文档；
4）继电器板：PDF原理图、PDF版本PCB、配套详细的设计原理说明文档；
5）IPM隔离电源板：PDF原理图、PDF版本PCB、配套详细的设计原理说明文档；
6）算法设计说明文档；
（4）监控前台：
1）上位机应用软件安装文件；
2）数据库安装文件；
3）上位机DEMO例程；
4）操作说明；
5.3.储能变流控制系统
5.3.1.储能双向DC-AC变流器（PCS）
由于太阳能发电和风力发电等清洁能源发电由于其在开发利用中对环境污染小和取之不竭的优势，受到了极大的关注。但是，可再生能源发电的功率输出具有波动性和随机性的特点，风能和太阳能受天气条件和地理环境影响比较大，因此风电大规模并网也带来不少缺陷。大规模的分布式发电并网，其过来输出功率的波动性严重威胁到了电力系统的稳定性和安全性。
储能系统应运而生，它可以做到削峰填谷，即储能系统在负荷低谷时吸收系统中多余的电能进行储存，在高峰负荷时把存储的电能释放供给系统负荷，有效的消除了昼夜间的峰谷差值，一方面保证了供电的可靠性和运行的稳定性，保证了良好的电压质量，另外也解决了因高峰负荷需要的输电线路投资大的问题。
储能逆变器是整个微电网系统的核心设备，是应用在储能环节，以双向逆变为基本特点，具有一系列特殊性能、功能的并网逆变器。能有效调控电力资源，能很好地平衡昼夜及不同季节的用电差异，调剂余缺，保障电网安全。是可再生能源应用的重要前提和实现电网互动化管理的有效手段。
拓扑结构
储能逆变器特点
1）正常运行状态下的功率跟踪
实现微电网正常运行状态下的功率跟踪， 实现电池的充放电管理及指定的微电网与主网的功率交换。
2）孤岛运行方式下的标准源
微电网由并网转为孤岛运行方式下，支撑系统能够提供参考电压和频率，实现各电源间的功率平衡分配，保证孤岛系统的稳定运行，提供抗短时冲击能力，平滑供电，储能，消峰填谷。支持不间断并网到孤网模式转换。
3）同期并网
微电网由孤网转为并网时，支撑单元能够跟踪主网电压与频率，带动微电网系统无缝并入主电网
4）可根据当地负载对逆变器进行相应的时隙控制，直流软起功能，保证储能装置的稳定运行，恒功率放电和恒流、恒压充电策略。
5）可以工作在并网逆变运行模式，亦可工作在储能充电工作模式，能够根据微电网控制系统的指令输出有功和无功功率；
6）当公共电网恢复正常时且接到孤网转并网指令后，自身完成由孤网运行模式向并网运行模式的转换，转换过程造成的脱网时间≤20ms；当公共电网掉电或者异常时，自动切换至孤网运行模式，完成由并网运行模式向孤网运行模式的转换，该模式转换时间≤20ms；
7）工作模式可以通过有线通信、面板操作等方式设定正常运行模式，切换时间不大于20ms；
8）能够与电池管理系统协同工作完成对电池的充放电管理功能。
9）具有大尺寸液晶屏幕，可以通过面板上的按键，查询显示微电网智能稳定控制器工作情况、设定工作状态等；
10）具有RS485、以太网通讯接口；
11）具有完善的保护功能：电压保护、电流保护、电池保护、通讯故障保护等；
12）具有告警功能：出现故障时，能通过指示灯、接点信号、通讯方式输出告警信号；
（3）PCS设备参数
1）最大输入功率：22KW；
2）最大交流电流：50A；
3）最高转换效率：94%；
4）欧洲效率：93.5%；
5）最大开路电压：800V；
6）最大直流输入电流：60A；
7）交流输出电压范围：310-450VAC(Un=400)；
8）输出频率范围：47.5-51.5Hz(Fn=50)；
9）功能：并网离网自动切换；
10）并网离网切换时间：20mS以内；
11）放电方式：恒功率，恒压，恒流放电值可调；
12）充电方式：恒功率，恒压，恒流放电值可调；
13）充放电切换方式：可根据电网调度调节；
14）交流连接方式：三相四线；
15）待机功耗/夜间功耗：<10W；
16）输出电流总谐波畸变率：<3%；
17）功率因数：>0.99；
18）故障清除后自动投运时间：3Min；
19）断电后自动切换成离网模式；
20）隔离变压器：有；
21）输出过载保护：有；
22）直流过欠压保护：有；
23）交流过欠压保护：有；
24）过欠频保护：有；
25）其它保护：反孤岛、限流、过流、过热等；
26）工作环境温度范围：－20℃～＋55℃；
27）离网输出额定参数；
28）输出电压：400V；
29）输出频率：50Hz；
30）相对湿度：0～95%，不结露；
31）满功率运行的最高海拔高度：<=2000m；
32）防护类型/防护等级：IP20；
33）散热方式：风冷；
34）显示方式：液晶屏；
35）通讯接口：RS485(ModbusRTU)；
36）机械尺寸（宽×高×深）：800*1600*600mm。
5.3.2.磷酸铁锂储能电池组
磷酸铁锂电池组由128组3.2v50AH锂电池模块组成，由128个电池串联。共20KWh，直流电压400V。
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标称电压 |
参数 |
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单体额定容量 |
3.2v 50AH |
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内阻 |
《0.7mΩ |
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标准充电放电电流 |
1C/1C |
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最大充放电电流 |
持续3C/3C，脉冲（30S）5C/5C |
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工作电压范围 |
2.6V-3.6V |
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充电电压范围 |
3.4-3.6V |
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标准充放电电流 |
50A |
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最大充放电电流 |
150A |
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推荐SOC使用窗口 |
10%-90% |
（1）产品特点
1）电池正极采用磷酸亚铁锂(LiFePO4)材料制作，安全性能好、循环寿命长；
2）电池系统采用高性能的专用BMS电池管理模块，该BMS具备电压、电流、温度等保护功能，并使用系统与主机良好通讯；
3）监控单元自动测量电池的充放电电流、充放电电压、单体电芯表面温度和环境温度；
4）二次下电功能，电池电压低于告警值有告警信息，电压过低时自动下电，保护电池；
5）系统具有良好的电磁兼容性；
6）全智能设计，配置有集中监控模块，具有四要（遥测、遥信、遥控和遥调）功能，实现计算机管理，可以通过与远端中央监控中心通信；
7）电源控制技术与计算机结合，可以实时监测和控制各种参数及状态；
8）采用自冷方式，整个系统具有极低的噪音。
（2）电池BMS管理系统
电池管理系统（BMS）主要就是为了能够提高电池的利用率，防止电池出现过度充电和过度放电，延长电池的使用寿命，监控电池的状态，同时将电池组的各种检测数据传输给PCS，供PCS策略调度时参考。
（3）技术参数/指标
1）检测母线电压、母线电流，电池组电量等基本信息
2）模拟量测量功能：实时测量蓄电池模块电压、充放电电流、温度和单体电池端电压等参数，并计算给出蓄电池模块的SOC值；
3）均衡功能：保证储能电池的一致性，BMS具有电池模块内部单节电池间的均衡
4）电池系统运行报警功能；在电池系统运行出现过压、欠压、过流、通信异常、异常等状态时，可上报告警信息
5）电池系统保护功能：在电池系统运行时，如果电池的电压，电流，出现超过安全保护门限的紧急情况时，可切断故障，保护电池。
6）与PCS通讯交互，通讯方式为RS485。
7）实时电压显示，配有7寸工控触摸屏，可以实时显示每块电池的电压，温度采集等参数。
8）蓄电池组的电气保护：过压保护、低压保护、过流保护、高温保护；
（4）主要技术指标要求：
1）工作电源 ：AC220V±10%；
2）功耗：≤10W；
3）单体电压采集范围：0～6V；
4）单体电压采集精度：≤±0.05%（2mV）；
5）组端电压采集范围：0～600V；
6）组端电压采集精度：≤±0.2%；
7）电流采集（传感器）范围：≤±100A；
8）电流采集（传感器）精度：≤±0.5%；
9）温度采集范围：-40～125℃；
10）温度采集精度：≤±0.5℃；
11）电压采样周期：≤10ms；
12）电流采样周期：≤10ms；
13）被动均衡电流：≥0.2A；
14）电压均衡平衡度：≤±50mV；
15）SOC估算精度：≤5%；
16）过充保护：过充保护电压可设；
17）过放保护：过放保护电压可设；
18）温度保护：温度报警数值可设；
19）充电过流保护：过充保护电流可设；
20）放电过流保护：过放保护电流可设；
21）短路保护电流：≤100A；
22）通讯方式：RS485；
23）通讯规约：MODBUS；
24）使用环境温度：-20℃ ～ +85℃；
25）相对湿度：< 85%。
5.3.3.储能系统实验项目
1）储能系统整体原理认知实验（基础）
2）BMS电池管理系统操作实验（基础）
3）双向DC/AC恒流放电控制实验（研究）
4）双向DC/AC恒流充电控制实验（研究）
5）双向DC/AC恒功率放电控制实验（研究）
6）双向DC/AC恒功率充电控制实验（研究）
7）双向DC/AC能量自动双向流动实验（创新）
8）控制采集板、驱动功率板等板卡硬件原理（开源）
9）DSP的入门、使用和烧写实验（开源）
10）CCS软件使用（开源）
11）软件开发流程讲解（开源）
5.3.4.储能系统开源软硬件资料
（1）储能电池柜：操作说明书、BMS使用说明；
（2）储能变流柜；
1）整体布线CAD图、PDF图；
2）DSP控制核心板：原理图、PDF版本PCB、内部运行源代码工程（内含算法静态库）、配套详细的设计原理说明文档；
3）控制底板：原理图、PDF版本PCB、配套详细的设计原理说明文档；
4）继电器板：原理图、PDF版本PCB、配套详细的硬件设计原理说明文档；
5）IPM隔离电源板：原理图、PDF版本PCB、配套详细的设计原理说明文档；
6）算法设计说明文档；
5.4.可编程RLC模拟负载
（1）可编程RLC负载特点
1）内置有精密RLC负载，是由连续可调电阻、电感、电容负载系统、电气参数测试系统、自动控制系统、软件分析编程系统组成。
2）可以模拟三相负载不平衡、负荷突加突卸、不同功率因素超前、滞后等各种电力工况。检验微网系统在各种复杂极端工况下的运行可靠性。
3）预先设置负荷运行的状态及时间，可编程交流负载预先设定的根据负荷曲线自动加载运行，模拟预测的负荷曲线。
4）可以用于测量微网逆变器或微网并网点的防孤岛效应保护功能。
5）在微网试验平台与能量管理系统程序研发试验中，可以将本设备任意设定成一级负荷、二级负荷、三级负荷，通过软件远程控制功能实施可行性实验。
6）内置有多通道的电气参数采集模块，能够精确测量显示三相RLC各个通道的电压、电流、有功功率、无功功率等电气参数。
7）内置的阻性负载、感性负载及容性负载最小标准功率为0.1kVA，步进幅度0.1kVA，负荷功率连续可调，可精确模拟交流谐振发生并满足逆变器防孤岛保护功能检测需要。
8）ABC三相阻性负载、感性负载、容性负载的功率，可以分相独立控制及调节，满足三相电压不平衡条件下仍可精确调节出交流谐振点的要求。
9）可以通过远程PC机设置相应的功率，任意组合、设定加载RLC功率，即可远程控制并调节RLC功率，将测量数据上传到PC机。
（2）可编程RLC负载参数
1）阻性负载、感性负载、容性负载都可以连续可调，最小步进幅度0.01 kVA;
2）阻性负载R： 100W-3.33 kW单相、三相连续可调；
3）感性负载L： 100VA-3.33kVA单相、三相连续可调；
4）容性负载C： 100var-3.33kvar单相、三相连续可调；
5）各功率档位标称电压： 三相AC400V/50Hz；
6）相电压测量范围：0-300V，精度为±0.2%、电压分辨率为0.1V；
7）电流测量范围：0-100A，电流测量精度为±0.2%、电流分辨率为0.01A
8）适用环境温度范围：－20～+45℃；
9）设备工作电源：交流220V/50Hz；
5.5.并网接入柜
微电网并网接入柜对微电网系统的发电、用电、储能设备提供必要的保护，接受微电网控制系统的统一控制以保证微电网的稳定、可靠运行。是电网控制系统的关键设备。
微电网并网组态柜包含了PCC接入点，具备电能质量在线监控、并离网切换开关、各类电信号的采集、双向计量等功能。包含了部分分布式发电源、储能系统的接入。微电网并网组态柜是微网实验平台的配电装置，负责微网内各变流器与电网的连接，必要时可断开平台与电网的连接，形成孤网。柜内配有测量装置，双向智能电表，通信协议向外部开放。
（1）系统供电电源：
1）动力电源供电:3相 380 V AC, 50Hz N, PE；三相五线制；
2）照明系统:220 V, 50 Hz, N, PE；
3）控制电压:220 V, 50 Hz, N, PE；
4）通讯系统:RS485；
5）采样精度:±1%；
（2）户内式微电网交流配电柜，微电网交流配电柜防护等级IP32。
（3）交流配电柜正面留有标识牌位置，可标识交流配电柜编号。
（4）交流配电柜采用立式，安装方式采用落地固定安装方式；微电网交流配电柜接线为下进、下出线方式,并配有接地线引接电缆孔。
（5）交流配电柜输入和输出接线端子满足相关控制设备接出的要求，并留用足够备用端子，接线端子设计能保证电缆线可靠连接，有防松动零件，对既导电又作紧固用的紧固件，采用铜质零件。
（6）交流配电柜导线有不同色标，柜内元件位置编号、元件编号与图纸一致，并且所有可操作部件均用中文标明功能。
（7）交流配电柜母线按IEC431等相关标准，采用高导电率的铜质母线，母线截面在整个长度内应均匀，确保承受连续的负荷电流，并能满足系统的动、热稳定技术要求。母线之间的连接保持有足够和持久的接触压力，且不使母线产生永久变形。
（8）特殊事项及配件
1）配电柜输入端采用双掷开关模式，可灵活选择直接接市电或者接电网模拟器。
2）总线上配备大功率断路器及接触器，配备带有通讯功能的双向计量电表，各个支路馈线都配备相应的断路器。
3）采用国标的BVVB 2芯3芯电缆线，2.5平方、6平方、8平方、10平方，线缆带有国标护套线。
5.6.微电网主控控制系统
5.6.1 微电网中央控制器
微电网中央控制系统，通过对微电网系统进行高速数据采集，收集全网电气参数， 对全网运行状态进行采集和监视， 并在此基础上进行逻辑运算，得出控制策略对微电网进行实施调节控制，实现微电网电源、储能、负荷的实时动态调节功能，保证微电网安全、稳定运行。
（1）技术特点
1）数据采集
中央控制器的测控模块，可实现对微电网系统进线、分布式电源、储能、负荷、母线等各回路电气量及开关位置等信号量的采集，并将采集数据通过高速网络快速传送到中央控制器的主控单元。
2）控制操作
通过中央控制器的测控模块，可实现对微电网各回路开关及设备的控制操作，实现微电网系统运行状态的调节。
3）分布式电源调节
中央控制器可以通过通信接口实现对微电网系统的分布式电源进行调节，根据需要控制各电源有功、无功出力。
4）储能单元调节
中央控制器可以通过通信接口控制储能系统的充放电功率， 从而满足微电网运行方式的需要。
5）微电网运行模式实时控制
中央控制器的主控单元，可以根据调度指令、系统自动、手动进行微电网运行模式的控制。
中央控制器内置微电网并网运行、孤网运行、并网转孤网、孤网转并网、全网停电等多种控制模式。根据不同的运行工况和控制目标实现微电网的实时控制，保证微电网系统的安全、稳定运行。
6）通信功能
中央控制器可以与微电网系统的各个智能控制单元进行通信， 通过通信实现对各控制单元的控制和调节。同时中央控制器还可以通过通信接口与微电网监控系统进行通信，接受监控系统的统一调度。
7）高速采集
中央控制器配置高速全电量采集模块，并能够高速传输，满足系统实时性要求。
8）实时模式控制
通过高速采集，快速控制，实现对微电网运行状态的实时调节与控制。
9）新型高速实时工业以太网
中央控制器采用新型高速实时工业以太网，实现采集数据的高速传输，从而满足对微电网系统实时控制的要求。
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工作环境 |
温度 |
-25℃-50℃ |
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湿度 |
5%-95% |
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气压 |
80kPa-110kPa |
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测点容量 |
遥信、遥测、遥控、脉冲电度、SOE等几乎不受限制 |
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刷新时间 |
状态量≤1s，遥测量≤2s |
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安全性能 |
装置符合GB16836规定的外壳防护等级不低于IP30、安全类别为工类 |
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装置电源 |
交流电压:220V；直流电压200V-600V |
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尺寸规格参数 |
标准4U机箱、长宽高：1430x430x178mm |
5.6.2.微电网能源与管理系统
微电网能源管理系统是微网系统的神经中枢和能量管理中心，系统利用物联网技术构建传感测控网络，对智能微网各种类设备运行、环境状态及人员管理进行综合的信息感知，监控BMS和PCS的运行信息，集成微网系统发电和储能监控、供电监控、计费管理等功能。同时接收电网调度中心下发的调度指令，并根据当前电池组和微网逆变器的运行信息合理的分配调度指令。
系统特点
微电网能源管理系统覆盖微网发电、储能、能量转换、供配电及整体调度的各个环节，实现对微网全方位的监测监控管理，保障微网各环节安全可靠运行。
微电网监控系统是整个微电网软件系统的基础平台，通过对各回路智能设备的数据采集，实现对微电网系统运行状态的监视与控制。
微电网监控系统全面遵循国际标准，采用面向对象、组件化分层、分布设计思想。系统软件结构从逻辑上分为三层：
数据接口层：数据接口专门用于数据采集和协议转换。
数据处理层：包括实时数据库环境、事件服务器环境、计算环境、历史数据环境、校时服务器环境等。
数据应用层：包括数据展现功能，同时包含基于此数据开发的众多通用或扩展应用模块，比如负荷预测、功率分析等。
功能特点
（1）数据采集与处理
系统包括各种信息量（量测量、状态量等）的采集：
1）量测量包括测量对象的三相电压、 线电压、 电流、 零序电压， 零序电流，直流电压， 直流电流、 有功功率、 无功功率、 功率因数、 变压器温度等，以及有功电度、无功电度等电度量。
2）状态量可分为位置信号和保护信号：位置遥信包括各种开关、刀闸、接触器的合、分状态，远方就地位、设备运行状态等；保护遥信包括各类保护跳闸动作的启动、出口、失败，各路开入、开出错误、采样错误、定值错误、压板状态，计算机运行及通信状态，设备告警信息，温度检测设备的过限与否等信息。
系统接收由通信处理机传送上来的数据信息，经过各种计算及逻辑处理后，数据结果存储到系统的实时数据库和历史数据库中。 通过人机界面进行展现及交互，实现监控功能。同时系统并能检测出状态变位、模拟量越限、保护出口、装置异常等，生成事件及告警信息。
（2）监视与报警
系统能在计算机屏幕上对主要电气设备的运行参数和设备状态进行图形化监视，当所采集的模拟量发生越限、数字量变位及计算机系统自诊断故障时，系统会根据预先设定的处理策略立即处理这些报警信息。
（3）遥控
SCADA 系统可以对微电网系统的任何一个可遥控对象进行遥控操作。可以实现微电网系统内的断路器、电动隔离开关等的“分”、“合”闸控制操作。对于开关等的遥控操作，采用“选择－确认－执行”模式以确保操作被安全地执行。整个操作过程将被完整记录到操作日志中以供以后查询。
（4） 设定值遥调
通过对微电网系统中的分布式电源有功无功出力、 储能系统的充放电功率等参数，实现对微电网运行状态的调整。SCADA 系统可以远程对微电网的各分布式电源的出力、储能系统的充放电功率等进行设置值调节。
（5）模式控制
支持并网启动、离网启动、并转孤、孤转并等多种微电网系统运行模式远方切换。
（6）模拟置位
系统具有手动模拟置位操作功能，系统无法采集到某个设备(如开关、刀闸等)的状态或采集到的数据不可信时，或调试需要进行置数时，系统对具有权限的操作员,可以通过人工设置遥信点的状态和遥测点的数值。调试操作时可以通过人工置数的信息，在画面上用明显的符号设置相应的标志。
（7）权限管理
为保证系统操作的安全性， 系统对所有用户进行统一管理， 登录的身份不同，其操作的范围也不同。
系统可根据要求对系统的操作权限进行分级，定义不同的用户组，每个用户组被赋予特定的权限，属于同一用户组的用户拥有相同的权限。
（8）日志管理
系统提供功能完备的日志管理工具，负责收集保存系统所有运行状况(各前置通道状态、系统各进程状态、系统各节点状态)、系统运行时的各种报警事件（系统自身产生的各种事件和报警、开关动作记录） 、操作与维修记录等信息。用户可根据日志类型、分操作员、分等级按时间段进行查询与选择打印。
（9）实时数据库
实时数据库管理建立在高效内存管理及索引机制之上，是面向对象的、开放的、分布式大容量实时关系数据库管理系统。通过共享内存、先进算法等多种技术，保证了数据库对实时性、一致性、可预见性、及大吞吐量等方面的要求。
（10）历史数据的保存与转储
系统采集的数据信息，经过各种算术及逻辑处理后，数据结果存储到系统的实时数据库中， 历史服务的功能是按照不同的存储周期和预先的设定的存储策略将实时数据写入商用关系数据库中，历史服务同时还负责日、月、年各统计量的统计工作。
5.6.3.综合电源潮流仿真分析系统
综合电源潮流仿真分析系统主要用于分布式电源接入电网后对系统潮流的影响和对配电网继电保护的影响分析。
其主要由以下几部分组成：
1、图形组态功能 用户可以自行编辑图形界面以适应电网主接线的变化，可以添加删除设备，修改线路、主变压器、电容器和电抗器等各个设备的参数。
2、计算分析功能 能根据图形组态形成的电网系统，自行形成电力网络拓扑图，便于进行计算分析。
3、潮流计算功能 根据仿真电力网络拓扑图，利用牛顿—拉夫逊方法计算分析系统的各点各线的正常潮流。
4、 短路故障功能 根据仿真电力网络拓扑图上设定的故障类型，计算系统故障时的母线电压和各元件电流。
5、 模拟量信号的同步输出功能，信号源仿真系统软件可连接多台功放单元，同步功能可使多台功放单元的模拟量输出同步。
6、通讯功能 信号源仿真系统软件通过以太网通讯功能将电流电压信号传输到功放单元。
7、能够对分布式电源的受电模式和送电模式2 种情况下并网运行、孤岛运行以及联网后断开的潮流情况进行仿真分析。
8、分布式电源接入后对配网继电保护的影响分析
5.6.4 电力故障录波及分析装置
可对并网点各状态波形进行记录并分析。通道采样频率10-100 KHz可选。故障回放模式下，可以存放12路20次录波数据，且每次录波时长大于等于5分钟。支持12路模拟量同步采集故障录波波形可以选择不同的播放频进行故障回放。
5.6.5.微电网系统实验项目
1）微电网系统整体原理认知实验（基础）
2）微电网系统整体操作实验（基础）
3）SCADA监控系统操作实验（基础）
4）能量调度系统操作实验（基础）
5）微电网并网运行实验（研究）
6）微电网离网运行实验（研究）
7）微电网并转离运行实验（创新）
8）微电网离转并运行实验（创新）
9）能量管理调度策略-系统出力控制（创新）
5.7.超级电容系统
5.7.1.超级电容组
超级电容组是由6组48V，165F电容模块组成，6串1并。孤岛运行时，可为系统提供瞬间功率支撑；容量10kW.60s，额定输出直流电压280V，电流50A。
（2）48V 165F模组参数
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项目 |
参数 |
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容量 |
额定容量（F） |
165F |
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容量公差 |
10% |
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电压 |
额定电压 |
48VDC |
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浪涌电压 |
52VDC |
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最高串联电压 |
750VDC |
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内阻 |
等效内阻,DC |
6.5mΩ |
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内阻公差 |
最大值 |
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温度 |
工作温度范围 |
-40～+65℃ |
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存储温度范围 |
-40～+70℃ |
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温度特性 |
容量变化 |
初始测量值的+/-5%内 |
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内阻变化 |
初始测量值的+/-150%内 |
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寿命（耐久性） |
65℃，额定电压下，工作1500h后 |
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容量变化 |
初始指定值的20%内 |
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内阻变化 |
初始指定值的60%内 |
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寿命测试 |
25℃，额定电压下，工作超过10年 |
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容量变化 |
初始指定值的30%内 |
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内阻变化 |
初始指定值的150%内 |
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循环测试 |
25℃，恒定电流下，在额定电压到1/2额定电压之间循环一百万次 |
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容量变化 |
初始指定值的30%内 |
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内阻变化 |
初始指定值的150%内 |
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电流 |
漏电流 |
5.2mA |
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最大连续电流 |
50A |
5.7.2 双向DC-DC变换器（开放式）
双向DC-DC变流器，是将磷酸铁锂电池组和超级电容组的直流电进行升/降压，使其接入到400V直流母线上，可实现能量的双向流动，完成储能系统的充放电，同时可接受中央控制器的调度和监测。
（1）设备特点
1）全数字化，各种参数及信号全部数字化处理运行。性能和可控性均远优于普通的模拟变换器。
2）能工作于恒流、恒压、MPPT 和压控电流源等多种工作模式，并可在线快速频繁地切换工作模式。
3）模块带有液晶屏显示，可实时显示各种参数。
4）带 RS485 串口通信功能，遵循 MODBUS-RTU 协议，方便终端远程监控其工作状态和参数。
5）各种异常情况保护功能：带有过压，过流，过热，短路保护功能，故障撤销后自动恢复工作。
6）体积：标准 19 英寸 4U 机箱，具体尺寸 482mm（长）X 450mm（宽）X 176mm（高） 。
（2）技术参数
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项目名称 |
双向DC-DC变流器 |
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最大直流功率 |
10KW |
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最大直流电压 |
600V |
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低压输入/输出电压范围 |
100～300V |
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低压侧最大电流 |
40A |
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高压输入/输出电压范围 |
300-600V |
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高压侧最大电流 |
20A |
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额定输出功率 |
10KW |
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过载能力 |
短时支持2倍过载（30s） |
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最大效率 |
>92% |
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直流稳压精度 |
1% |
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直流稳流精度 |
1% |
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冷却 |
强制风冷 |
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保护功能 |
直/交流过压及欠压保护、极性反接保护、短路保护、过热保护、过载保护以及报警功能等 |
5.8 可编程模拟直流负载
（1）可编程直流模拟负载特点
1）内置有精密电阻负载，是由连续可调电阻负载系统、电气参数测试系统、自动
控制系统、软件分析编程系统组成。
2）预先设置负荷运行的状态及时间，可编程直流负载预先设定的根据负荷曲线自
动加载运行，模拟预测的负荷曲线。
3）在微网试验平台与能量管理系统程序研发试验中，可以将本设备任意设定成一
级负荷、二级负荷、三级负荷，通过软件远程控制功能实施可行性实验。
4）内置有多通道的电气参数采集模块，能够精确测量显示各个通道的电压、电流、
功率等电气参数。
5）内置的阻性负载、最小标准功率为0.1kW，步进幅度0.1kW,负荷功率连续可调，
可以分相独立控制及调节，满足三相电压不平衡条件下仍可精确调节出交流谐振点的
要求。
6）具备7寸触摸屏，可通过触控屏设置各种参数。
7）配备上位机软件，可通过上位机下发负载模拟曲线，可设置负载周期、频次。
负荷曲线及加载时间可以预先设置并自动运行；
8）具备以太网通信接口和RS485接口，提供开放式MODBUS（TCP/RTU）规约；
9）可以通过远程PC机设置相应的功率，任意组合、设定加载负载功率，即可远
程控制并调节负载功率，将测量数据上传到PC机。
（2）可编程直流负载参数
1）阻性负载可以连续可调，最小步进幅度300W;
2）阻性负载R：300W-10kW单相、三相连续可调；
3）各功率档位标称电压： DC400V；
4）电压测量范围：0-400V，精度为±1%、电压分辨率为0.1V。
5）电流测量范围：0-100A，电流测量精度为±1%、电流分辨率为0.1A。
6）有功功率测量范围：0-10kW，功率测量精度为±1%、功率分辨率为0.1kW 。
7）适用环境温度范围：－20～+45℃；
8）设备工作电源：交流220V/50Hz；
5.9 充电桩负载系统
5.9.1交流充电桩
（1）功能特点
1）主控板采用具有嵌入式操作系统的单片机，充电模式分为自动充满、定时间、定金额、定电量四种，可预留RS-485组网通讯接口；
2）采用8寸800x600分辨率彩色触摸屏显示，以触摸按键操作，可设定充电模式；
3）采用单相电子式电能表进行电度计量，通过RS-485接口与主控板通讯；
4）采用非接触式智能读卡器，读取IC卡相关信息，通过RS-485接口与主控板通讯，由主控板后台程序进行充电者身份识别、用户信息记录、充电费用计算等；
5）进线开关采用具有漏电保护功能的开关，并安装急停按钮；
6）外形采用钣金和部分ABS塑料结构。
（2）系统组成
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名称 |
规格指标 |
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输入电压 |
AC220V±20% |
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输出电流 |
32A |
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最大功率 |
7kW |
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电枪数量 |
单枪 |
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安装方式 |
壁挂式/落地式 |
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防护等级 |
IP54 |
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特殊防护 |
防UV设计 |
1）电动汽车交流充电桩主要由人机交互部分及内部控制部分两大功能模块组成。
2）人机交互部分由智能电表、读卡器、显示单元组成，用于设置充电、计费方式和设置充电过程参数、识别充电卡等。
3）内部控制模块由主控板、电源、控制保护单元、后台通讯组成，完成充电过程的启动、运行、实时监控以及停止，并可通过多种通讯方式将数据实时上送至后台。
5.9.2充电桩模拟负载
1、采用触摸屏+plc方式进行控制。
2、外置国标充电机枪座，充电桩可与负载直接握手通讯，读取收发相关数据及充电指令。
3、外置国标充电机枪座， 充电桩可与负载直接握手通讯， 读取收发相关数据及充电指令；
4、枪座连接温度实时显示；
5、负载温度实时显示，并具备过温保护功能。充电桩判断数据范围默认为国标，支持修改参数并保存参数。
6、急停和温度保护， 超载， 短路， 过温设备自动切断；
7、具有过温保护功能和温度设定 (0-100)
8、采7寸LCD触摸屏控制、LCD仪表显示；
5.10 回馈式双向电网模拟器
可回馈电网模拟电源，专门针对光伏、风能等新能源行业开发，适用于逆变器的测试及验证。电源具备能量回馈电网功能，能够四象限运行，可大量节省能源消耗以降低运行成本；采用 FPGA 数字化控 制技术，逆变器测试流程可完全实现智能化；具备正弦波输出模式和多种谐波叠加输出模式，单相、两相或三相高低(零)电压穿越，能够充分模拟各种电网异常状况，可配合完成过欠压、过欠频、不平衡及防孤岛保护功能测试，满足相关法规的测试要求
产品特点
l 采用 FPGA 数字化控制技术，逆变器测试流程可完全实现智能化；
l 具备能量回馈电网功能，电源能够四象限运行；
l 输入功率因数校正功能；
l 具备高性能的高低(零)电压穿越、阶跃、暂降、闪变等测试功能，可进行 1ms 穿越测试；
l 电压和频率可设置复杂编程方式，轻松实现过欠压，过欠频测试；
l 三相不平衡模式，可分别调节三相电压及三相相位差或直接设置三相不平衡度；
l 具备 2-50 次谐波输出及间谐波输出功能；
l 可用于 NBT 32004-2018、IEC 61000-4-11/13/14/28 等标准法规测试；
l 测量功能齐全：电压、电流、电流峰值、频率、有功功率、视在功率、功率因数、电压峰值因数；
l 在线监控功能：输出状态下监控 IGBT 温度、变压器温度、风机转速、输入电压等参数；
l “黑匣子”功能：自动记录报警时的电源状态、报警代码等，极大缩短维护时间；
l Lock 键，人性化设计，5 分钟不操作自动锁定，防止误操作；
l 机箱采用组合机柜形式，8 寸大屏幕彩色液晶显示；
l 标配 RS485、Ethernet 通讯接口、同步信号接口，可选配 RS232、GPIB 通讯接口。
常见问题：
1、如果我要购买基于源-网-荷-储分布式新能源发电微电网系统实验室,分布式新能源微电网实验系统，是否有安装、培训服务呢？
答：我们的设备如果没有特别注明“不含安 装”“裸机价”“出厂”等字样的，都是提供安装、培训服务的。
2、你们的基于源-网-荷-储分布式新能源发电微电网系统实验室,分布式新能源微电网实验系统是否能开增值税专用发票？
答：可以的，我们是正规企业，并且已经升级到一般纳税人，可以开具增值税专用发票，如果您需要开基于源-网-荷-储分布式新能源发电微电网系统实验室,分布式新能源微电网实验系统的发票，您需要提供开票资料。
3、你们的基于源-网-荷-储分布式新能源发电微电网系统实验室,分布式新能源微电网实验系统都是自己生产的吗？都有什么产品资质？
答：我们公司是专业生产教学设备的企业，完全自主生产，并通过了最新版ISO9001认证，拥有多项专利与著作权。
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