一、產(chǎn)品概述
風(fēng)光互補(bǔ)發(fā)電系統(tǒng)實(shí)訓(xùn)平臺由模擬光源跟蹤裝置、模擬風(fēng)能裝置、模擬能源控制系統(tǒng)、能源轉(zhuǎn)換儲存控制系統(tǒng)、并網(wǎng)逆變控制系統(tǒng)和能源監(jiān)控管理系統(tǒng)六個部分組成，各部分通過通訊電纜和連接電纜連接，可形成一套能夠展示并可動手設(shè)計(jì)、安裝、調(diào)試的風(fēng)光互補(bǔ)發(fā)電應(yīng)用的系統(tǒng)。學(xué)員通過本系統(tǒng)開設(shè)的實(shí)訓(xùn)項(xiàng)目，可以熟練掌握小型風(fēng)光互補(bǔ)系統(tǒng)的安裝、調(diào)試、運(yùn)行管理及維修。適用于職業(yè)院校及要求較高的中專、技校、職業(yè)學(xué)校,可完成風(fēng)力發(fā)電、光伏發(fā)電、風(fēng)光互補(bǔ)發(fā)電等課程實(shí)驗(yàn)實(shí)訓(xùn)。
二、產(chǎn)品概述
風(fēng)光互補(bǔ)發(fā)電實(shí)訓(xùn)系統(tǒng)由能量產(chǎn)生、存儲、消耗和監(jiān)控四部分組成。太陽能、風(fēng)能發(fā)電部分屬于能量產(chǎn)生環(huán)節(jié)，將具有不確定性的太陽能、風(fēng)能轉(zhuǎn)化為穩(wěn)定的能源；為了最大可能地消除由于天氣等因素引起的能量供應(yīng)與需求之間的不平衡，引入蓄電池來調(diào)節(jié)和平衡能量匹配，由系統(tǒng)中的蓄電池來承擔(dān)能量的儲存；能量消耗是指各種用電負(fù)載，分直流負(fù)載和交流負(fù)載兩類。工作電壓匹配的直流負(fù)載可以直接接入電路，工作電壓不匹配的直流負(fù)載通過直流變換器后接入電路；交流負(fù)載接入電路時需要配備逆變器。
三、結(jié)構(gòu)與組成
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系統(tǒng)由模擬光源跟蹤裝置、模擬風(fēng)能裝置、模擬能源控制系統(tǒng)、能源轉(zhuǎn)換儲存控制系統(tǒng)、并網(wǎng)逆變控制系統(tǒng)和能源監(jiān)控管理系統(tǒng)六個部分組成，各部分通過電纜連接，可組成一套既能演示又能動手設(shè)計(jì)、安裝、調(diào)試的風(fēng)光互補(bǔ)發(fā)電實(shí)訓(xùn)系統(tǒng)。
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模擬光源跟蹤裝置由4塊太陽能電池板、模擬光源、太陽能模擬追日跟蹤傳感器、太陽能電池板二維運(yùn)動機(jī)構(gòu)和支架組成。
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模擬風(fēng)能裝置由原動機(jī)及風(fēng)力發(fā)電機(jī)、連接模塊、三相整流模塊、傳動裝置及基礎(chǔ)塔架組成。
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模擬能源控制系統(tǒng)由可編程序控制器(PLC)、三菱變頻器、筆記本電腦（用戶自備）、交流接觸器、開關(guān)電源、按鈕、繼電器和端子排等低壓電器組成。
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能源轉(zhuǎn)換儲存控制系統(tǒng)主要由光伏陣列匯流模塊、直流電壓電流采集模塊、溫度告警模塊、PWM驅(qū)動模塊、CPU核心模塊、人機(jī)交互模塊、通信接口模塊、防雷器、智能型充放電控制器、蓄電池組、開關(guān)電源、直流電壓表、直流電流表等組成。
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并網(wǎng)逆變控制系統(tǒng)由核心模塊、接口模塊、液晶顯示模塊、鍵盤接口模塊、驅(qū)動電路模塊、Boost電路模塊、母線電壓采樣模塊、電網(wǎng)電壓采樣模塊、電流采樣模塊、溫度告警模塊、通信接口模塊、開關(guān)電源、直流電機(jī)、方形指示燈、直流電壓表、直流電流表、多功能諧波表、隔離變壓器等組成。
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能源監(jiān)控管理系統(tǒng)由系統(tǒng)控制器核心模塊、繼電器模塊、通信接口模塊、15寸平板電腦、鍵盤、鼠標(biāo)、組態(tài)軟件和開關(guān)電源等組成。
四、功能特點(diǎn)
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系統(tǒng)采用組合式實(shí)訓(xùn)控制柜結(jié)構(gòu)，模塊化設(shè)計(jì)理念，由網(wǎng)孔板、工具抽屜等結(jié)構(gòu)部件組成。
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各子系統(tǒng)既能獨(dú)立運(yùn)行，又可以通過之間的連接線構(gòu)成一套完整的風(fēng)光互補(bǔ)發(fā)電系統(tǒng)。通過風(fēng)光互補(bǔ)發(fā)電系統(tǒng)的設(shè)計(jì)、安裝、接線、編程、調(diào)試等工作，將新能源相關(guān)專業(yè)知識進(jìn)行綜合應(yīng)用，深入了解和掌握風(fēng)光互補(bǔ)發(fā)電系統(tǒng)的核心技術(shù)及設(shè)備的具體應(yīng)用，掌握太陽能電池板自動跟蹤、變頻器、光伏陣列最大功率跟蹤、蓄電池智能管理、并網(wǎng)逆變器、監(jiān)控系統(tǒng)組態(tài)等關(guān)鍵技術(shù)的綜合應(yīng)用能力。
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模擬能源控制系統(tǒng)采用三菱FX3U-32MT可編程序控制器（PLC）作為主控制器。光源可以連續(xù)運(yùn)動，模擬太陽從東至西的運(yùn)行軌跡，傾角可調(diào)模擬不同季節(jié)的太陽光輻射角度?？刂破鞲鶕?jù)模擬追日跟蹤傳感器輸出的太陽光的位置信息，控制二維機(jī)構(gòu)運(yùn)動，使太陽能電池板始終跟隨模擬太陽光源，實(shí)現(xiàn)二維追日跟蹤功能，提高太陽能電池板的發(fā)電效率。模擬風(fēng)能通過變頻器控制電動機(jī)，拖動小型風(fēng)力發(fā)電機(jī)模擬發(fā)電，具有手動、自動剎車保護(hù)功能。
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能源轉(zhuǎn)換儲存控制系統(tǒng)完成光伏匯流、防雷、電量測量、最大功率跟蹤、儲能和蓄電池管理等功能。光伏MPPT控制系統(tǒng)采用兩級微處理器設(shè)計(jì)，最大功率跟蹤微處理器采用51系列單片機(jī)，具有通用性和在線下載功能，方便用戶編程調(diào)試，硬件完全開放，用戶可以編寫不同的MPPT算法實(shí)現(xiàn)最大功率跟蹤，并將調(diào)節(jié)參數(shù)發(fā)送給PWM驅(qū)動模塊進(jìn)行調(diào)節(jié)。PWM驅(qū)動CPU采用PIC系列單片機(jī)，接收調(diào)節(jié)參數(shù)并輸出不同占空比的PWM信號，控制主電路，實(shí)現(xiàn)功率調(diào)節(jié)。智能充放電控制器可以根據(jù)蓄電池電壓高低，調(diào)節(jié)充電狀態(tài)和電流的大小，保護(hù)蓄電池過充或過放，延長蓄電池使用壽命。
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并網(wǎng)逆變控制系統(tǒng)將直流24V逆變成交流36V、50Hz（安全電壓），通過升壓變壓器升至交流220V、50Hz與單相市電相連實(shí)現(xiàn)并網(wǎng)發(fā)電功能。主控制器采用TI公司32位定點(diǎn)TMS320F2812芯片，逆變電源的輸出功率因數(shù)接近于1，輸出電流為正弦波?？刂撇呗圆捎秒p閉環(huán)控制結(jié)構(gòu)，內(nèi)環(huán)為并網(wǎng)電流環(huán)，外環(huán)為直流電壓環(huán)。并網(wǎng)同步采用數(shù)字鎖相技術(shù)，鎖相精度高，易于實(shí)現(xiàn)，不但能很好地滿足光伏系統(tǒng)并網(wǎng)的要求，而且實(shí)現(xiàn)了輸出端的功率因數(shù)校正控制。
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能源監(jiān)控管理系統(tǒng)能夠?qū)崟r顯示電池電量，進(jìn)行系統(tǒng)工作狀態(tài)切換。具有電池電量模擬功能，通過給定電池電量進(jìn)行系統(tǒng)工作狀態(tài)切換，避免實(shí)訓(xùn)考核過程中長時間等待電池充放電的過程。能實(shí)時顯示光伏輸出電壓電流、蓄電池電壓電流、并網(wǎng)逆變電壓電流、運(yùn)行狀態(tài)等系統(tǒng)相關(guān)信息。
五、技術(shù)指標(biāo)
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輸入電壓：三相四線 ～380V±10% 50Hz。
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工作環(huán)境：環(huán)境溫度范圍為-5℃～+40℃，相對濕度＜85%（25℃），海拔＜4000m。
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裝置容量：＜3kVA。
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太陽能電池板：20W*4，調(diào)節(jié)高度：300mm。
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模擬光源功率：1000W；連續(xù)運(yùn)行范圍：10°～170°；傾角調(diào)節(jié)范圍：40°～80°。
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風(fēng)力發(fā)電機(jī)：額定功率：300W；三相AC24V；額定轉(zhuǎn)速：400r/m。
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跟蹤方式：雙軸，俯仰180°，旋轉(zhuǎn)360°；跟蹤精度：< ±1.5°。
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蓄電池容量：12V/24AH*4。
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控制器最大充電電壓、電流：24V/20A。
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并網(wǎng)逆變器額定輸出電壓：220V±10%、50Hz±1Hz；額定功率：200VA；輸出功率因數(shù)：≥0.98（感性負(fù)載、容性負(fù)載）；逆變效率：≥80%，電壓畸變率：≤4%；電流畸變率：≤4%。
六、實(shí)訓(xùn)項(xiàng)目
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太陽能電池板追日跟蹤系統(tǒng)
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光伏組件伏安特性測試
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太陽能電池組件與蓄電池選擇
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風(fēng)力機(jī)特性仿真
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光伏陣列最大功率跟蹤算法
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并網(wǎng)逆變器工作原理實(shí)訓(xùn)
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并網(wǎng)逆變器參數(shù)設(shè)置與電能質(zhì)量分析
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太陽能發(fā)電系統(tǒng)運(yùn)行與調(diào)試
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風(fēng)光互補(bǔ)發(fā)電系統(tǒng)運(yùn)行與調(diào)試
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能源監(jiān)控管理系統(tǒng)組態(tài)設(shè)計(jì)
七、基本配置
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序號
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名 稱
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主要部件、器件及規(guī)格
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數(shù)量
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備注
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1
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模擬風(fēng)能裝置
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1300mm×1100mm×2600mm
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1臺
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2
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模擬光源跟蹤裝置
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2000mm×1500mm×2000mm
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1臺
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3
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模擬能源控制系統(tǒng)
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800mm×600mm×1880mm
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1臺
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4
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能源轉(zhuǎn)換儲存控制系統(tǒng)
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800mm×600mm×1880mm
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1臺
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5
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并網(wǎng)逆變控制系統(tǒng)
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800mm×600mm×1880mm
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1臺
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6
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能源監(jiān)控管理系統(tǒng)
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800mm×600mm×1880mm
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1臺
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7
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太陽能電池板
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SYST-20C
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4塊
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8
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可編程序控制器
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FX3U-32MT
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1個
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9
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變頻器
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三菱FR-D740-0.75k-CHT
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1臺
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10
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風(fēng)力發(fā)電機(jī)
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MLH-300W
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1臺
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11
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三相變頻電機(jī)
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YVP802-4-0.75KW
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1臺
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12
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MPPT控制系統(tǒng)CPU核心模塊
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AT89S52
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1塊
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13
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MPPT控制系統(tǒng)人機(jī)交互模塊
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1塊
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14
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MPPT控制系統(tǒng)PWM驅(qū)動模塊
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PIC16F690
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1塊
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15
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磁盤電阻器
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2×72Ω-1.45A
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1個
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16
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智能型充放電控制器
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VWG2008
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1臺
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17
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防雷器
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AM10-24
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1只
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18
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蓄電池
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12V/24Ah
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4只
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19
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直流電壓智能數(shù)顯表
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YD8331
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3個
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帶通信接口
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20
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直流電流智能數(shù)顯表
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YD8321
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3個
|
帶通信接口
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21
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多功能諧波表
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ACR230ELH
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1個
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帶通信接口
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22
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隔離變壓器
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WS-01
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1個
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23
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并網(wǎng)逆變器核心模塊
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DSP芯片 TMS320LF2812
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1塊
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24
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并網(wǎng)逆變器驅(qū)動模塊
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6MBP20RH060智能功率模塊
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1塊
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25
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并網(wǎng)逆變器液晶顯示模塊
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YXD-240128H02D
|
1塊
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26
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直流電機(jī)
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ZGA37RB151 DC 24V
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1只
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27
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方形指示燈
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AD17-30ZH
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1只
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28
|
系統(tǒng)控制器模塊
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AT89S52
|
1塊
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29
|
繼電器模塊
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1塊
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30
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15寸平板電腦
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HT-151A
|
1臺
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31
|
漏電保護(hù)器
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DZ47LEP-32 (3P/10A）
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4個
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32
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三相斷路器
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DZ47-63-4P-10A
|
1個
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33
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單相斷路器
|
DZ47-63-2P-10A
|
12個
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