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風(fēng)力發(fā)電實訓(xùn)平臺

       風(fēng)力發(fā)電實訓(xùn)平臺概要:目前世界上大中型風(fēng)力發(fā)電機組主要有兩種型式:一類是定槳距失速調(diào)節(jié)型,屬于恒速機型,一般使用同步電機或者鼠籠式異步電機作為發(fā)電機,通過定槳距失速控制的風(fēng)輪機使發(fā)電機的轉(zhuǎn)速保持在恒定的數(shù)值,繼而使風(fēng)電機組并網(wǎng)后定子磁場旋轉(zhuǎn)頻率等于電網(wǎng)頻率,轉(zhuǎn)子、葉輪的變化范圍小,捕獲風(fēng)能的效率低;另一類是變速變距型,一般采用雙饋電機或者永磁同步電機,通過調(diào)速器和變槳距控制相結(jié)合的方法使葉輪轉(zhuǎn)速可以跟隨風(fēng)速的改變在很寬的范圍內(nèi)變化,保持*佳葉尖速比運行,從而使Cp(風(fēng)能利用系數(shù))在很大的風(fēng)速變化范圍內(nèi)均能保持*大值,能量捕獲效率*大。發(fā)電機發(fā)出的電能通過變流器調(diào)節(jié),變成與電網(wǎng)同頻、同相、同幅的電能輸送到電網(wǎng)。
       風(fēng)力發(fā)電實訓(xùn)平臺采用模塊化結(jié)構(gòu)設(shè)計,可通過多種方式設(shè)計新能源應(yīng)用系統(tǒng)。平臺集電子信息、電力電子、自動控制等技術(shù)的綜合應(yīng)用于一體,能滿足電子信息工程、電氣工程及其自動化、自動化等相關(guān)專業(yè)的實驗教學(xué)、工程設(shè)計和科研創(chuàng)新。
一、 技術(shù)性能
1. 輸入電壓:三相四線制AC380V±10%  50Hz
2. 工作環(huán)境:環(huán)境溫度-5℃~+40℃ 相對濕度<85%(25℃) 海拔<4000m
3. 裝置容量:<5.0kVA
二、 系統(tǒng)配置要求
系統(tǒng)由永磁同步風(fēng)力發(fā)電機組、模擬風(fēng)力機控制柜、系統(tǒng)顯示屏、全功率變流器柜、無窮大系統(tǒng)、監(jiān)控軟件六部分構(gòu)成。風(fēng)力發(fā)電機組可選用雙饋電機等多形式。
(一) 永磁同步風(fēng)力發(fā)電機組
發(fā)電機組由直流電動機、三相永磁同步發(fā)電機、轉(zhuǎn)速傳感器、機組固定底盤及配套件等四部分組成。
1. 直流電動機
直流電動機采用Z4系列國標(biāo)電機,具有散熱風(fēng)機,參數(shù)如下:
(1) 額定電樞電壓:DC440V
(2) 額定功率:4kW
(3) 額定轉(zhuǎn)速:1500r/min
2. 三相永磁同步發(fā)電機
(1) 額定功率:3kW
(2) 額定電壓:AC380V(線電壓)
(3) 額定轉(zhuǎn)速:1500r/min
(4) 額定轉(zhuǎn)矩:19N.M
(5) 極數(shù):4極
3. 轉(zhuǎn)速傳感器
轉(zhuǎn)速傳感器采用1024線增量型光電編碼器,推挽輸出,精度高、抗干擾性強。
4. 機組固定底座及配套件
機組底座采用整體翻砂件,表面平整度高,直流電動機與永磁發(fā)電機采用橡膠連軸器軟連接,為保護學(xué)生安全,配有防護罩。底座裝設(shè)帶減震功能支撐腳,為方便機組移動裝設(shè)方向輪1只,定向輪2只。
(二) 模擬風(fēng)力機控制柜
風(fēng)力機模擬柜由模擬表頭、工業(yè)一體化PC、數(shù)字直流調(diào)速器等主要元件構(gòu)成??刂乒耠娫催M線采用漏電保護開關(guān)。
1. 模擬表頭
采用國標(biāo)6L2系列表頭,含原動機電樞電壓表、原動機電樞電流表、系統(tǒng)進線電壓表,配三相線電壓切換顯示開關(guān)。
2. 數(shù)字直流調(diào)速器
采用功能強大的西門子6RA70型數(shù)字四象限直流調(diào)速器作為原動機的驅(qū)動裝置。在完成風(fēng)力發(fā)電部分實驗時,作為原動機,并與監(jiān)控軟件一起模擬風(fēng)力機,拖動永磁同步發(fā)電機運行。在完成永磁同步電機變頻調(diào)速實驗時,直流電動機作為發(fā)電機運行,并將電能通過調(diào)速器回饋到電網(wǎng)。額定參數(shù)如下:
(1) *大輸出功率:6.3kW
(2) 額定電樞電流:15A  
(3) 額定電樞電壓:420V
(4) 額定勵磁電流:3A
(5) 額定勵磁電壓:325V
(6) 通訊口:RS485/232,支持USS通訊協(xié)議
3. 工業(yè)平板電腦(IPPC)
系統(tǒng)采用IPPC作為系統(tǒng)監(jiān)控的硬件平臺,前面板采用鋁合金材料,表面陽極氧化拉絲處理工藝,配置如下:
(1) 顯示器:12.1寸液晶
(2) CPU:凌動N270,1.6GHz
(3) 主板:微星A9830IMS
(4) 內(nèi)存:DDR2 1G
(5) 硬盤:160G
(6) 觸摸屏:5線電阻觸摸屏
(7) 網(wǎng)卡:10-100M
(8) 串口:5個
(9) USB:4個
(10) VGA接口:1個
(11) PCI插槽:1個
(三) 全功率變流器柜
變流器控制柜含全功率變流器主回路和控制系統(tǒng)。
1. 技術(shù)指標(biāo):
(1) 額定工作電壓:380VAC
(2) 額定處理容量:5kVA
(3) 電流畸變率:<10%
(4) 直流額定電壓:650V
(5) 功率因數(shù):±0.9可調(diào)
(6) 控制方式:采用DSP全數(shù)字化控制
(7) 并網(wǎng)控制:自動軟并網(wǎng)
(8) 電磁屏蔽措施:金屬殼屏蔽保護
(9) 故障診斷能力:過壓、過流、過熱保護等
(10) 冷卻方式:強制風(fēng)冷
(11) 頻率精度:±0.03Hz
(12) 并網(wǎng)沖擊電流、電壓:<5%
(13) 控制誤差:<4%
(四) 智能電量監(jiān)測儀
1. 測量三相電流,三相相/線電壓、有功功率、無功功率、功率因數(shù)等電量
2. 2-31次諧波測量
3. 四象限電能計量:±有功電能(kWh),±無功電能(kVarh)
4. 標(biāo)準(zhǔn)PT、CT輸入,適用于各種電壓等級及接線方式
5. RS-485通訊接口,Modbus RTU通訊規(guī)約
(五) PLC控制器
西門子S7-200系列CPU224XP型主機。
(六) 大功率三相自耦調(diào)壓器
額定容量:9kVA,原邊額定輸入三相AC380V,副邊AC 0~430V可調(diào)。
(七) 監(jiān)控軟件
主要包括風(fēng)力機模擬器上位機界面、網(wǎng)側(cè)變流器電量監(jiān)測,全功率變流器保護狀態(tài)監(jiān)視等功能。
(八) 風(fēng)力發(fā)電系統(tǒng)仿真軟件
本軟件界面生動直觀、易學(xué)易用,能夠提高教學(xué)效率和學(xué)習(xí)的興趣,加深學(xué)生對知識的理解和運用。系統(tǒng)通過產(chǎn)品說明、器件展示、裝配演示、運行演示等方面講述風(fēng)力發(fā)電系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)組成及運行過程(開標(biāo)現(xiàn)場演示)。
產(chǎn)品說明:運用生動的仿真動畫和實物圖,從理論上介紹大型風(fēng)力發(fā)電系統(tǒng)運行的原理及各個器件的作用。
器件展示:以3D仿真的形式單獨展示大型風(fēng)力發(fā)電系統(tǒng)的各個器件,方便學(xué)生觀察器件的結(jié)構(gòu)形狀,真實的反映出器件的工作過程,直觀生動的模擬出器件運行所要達(dá)到的效果,使學(xué)生熟悉器件的工作原理。
裝配演示:以3D仿真的形式展示大型風(fēng)力發(fā)電系統(tǒng)的變槳、偏航等機構(gòu)的裝配過程,讓學(xué)生直觀了解大型風(fēng)力發(fā)電系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)和裝配過程。
運行演示:以3D仿真的形式展示大型風(fēng)力發(fā)電系統(tǒng)的變槳、偏航等機構(gòu)的運行過程,讓學(xué)生直觀了解大型風(fēng)力發(fā)電系統(tǒng)的運行過程。

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