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風力發(fā)電實訓平臺

       風力發(fā)電實訓平臺概要：目前世界上大中型風力發(fā)電機組主要有兩種型式：一類是定槳距失速調節(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輪機使發(fā)電機的轉速保持在恒定的數值，繼而使風電機組并網后定子磁場旋轉頻率等于電網頻率，轉子、葉輪的變化范圍小，捕獲風能的效率低；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，通過調速器和變槳距控制相結合的方法使葉輪轉速可以跟隨風速的改變在很寬的范圍內變化，保持*佳葉尖速比運行，從而使Cp（風能利用系數）在很大的風速變化范圍內均能保持*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節(jié)，變成與電網同頻、同相、同幅的電能輸送到電網。
       風力發(fā)電實訓平臺采用模塊化結構設計，可通過多種方式設計新能源應用系統(tǒng)。平臺集電子信息、電力電子、自動控制等技術的綜合應用于一體，能滿足電子信息工程、電氣工程及其自動化、自動化等相關專業(yè)的實驗教學、工程設計和科研創(chuàng)新。
一、 技術性能
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)由永磁同步風力發(fā)電機組、模擬風力機控制柜、系統(tǒng)顯示屏、全功率變流器柜、無窮大系統(tǒng)、監(jiān)控軟件六部分構成。風力發(fā)電機組可選用雙饋電機等多形式。
(一) 永磁同步風力發(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系列國標電機，具有散熱風機，參數如下：
(1) 額定電樞電壓：DC440V
(2) 額定功率：4kW
(3) 額定轉速：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) 額定轉速：1500r/min
(4) 額定轉矩：19N.M
(5) 極數：4極
3. 轉速傳感器
轉速傳感器采用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，為保護學生安全，配有防護罩。底座裝設帶減震功能支撐腳，為方便機組移動裝設方向輪1只，定向輪2只。
(二) 模擬風力機控制柜
風力機模擬柜由模擬表頭、工業(yè)一體化PC、數字直流調速器等主要元件構成?？刂乒耠娫催M線采用漏電保護開關。
1. 模擬表頭
采用國標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。
2. 數字直流調速器
采用功能強大的西門子6RA70型數字四象限直流調速器作為原動機的驅動裝置。在完成風力發(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速實驗時，直流電動機作為發(fā)電機運行，并將電能通過調速器回饋到電網。額定參數如下：
(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) 內存：DDR2 1G
(5) 硬盤：160G
(6) 觸摸屏：5線電阻觸摸屏
(7) 網卡：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. 技術指標:
(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：±0.9可調
(6) 控制方式：采用DSP全數字化控制
(7) 并網控制：自動軟并網
(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：強制風冷
(11) 頻率精度：±0.03Hz
(12) 并網沖擊電流、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. 標準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) 大功率三相自耦調壓器
額定容量：9kVA，原邊額定輸入三相AC380V，副邊AC 0～430V可調。
(七) 監(jiān)控軟件
主要包括風力機模擬器上位機界面、網側變流器電量監(jiān)測，全功率變流器保護狀態(tài)監(jiān)視等功能。
(八) 風力發(fā)電系統(tǒng)仿真軟件
本軟件界面生動直觀、易學易用，能夠提高教學效率和學習的興趣，加深學生對知識的理解和運用。系統(tǒng)通過產品說明、器件展示、裝配演示、運行演示等方面講述風力發(fā)電系統(tǒng)的結構組成及運行過程（開標現(xiàn)場演示）。
產品說明：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力發(fā)電系統(tǒng)的各個器件，方便學生觀察器件的結構形狀，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到的效果，使學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力發(fā)電系統(tǒng)的變槳、偏航等機構的裝配過程，讓學生直觀了解大型風力發(fā)電系統(tǒng)的結構和裝配過程。
運行演示：以3D仿真的形式展示大型風力發(fā)電系統(tǒng)的變槳、偏航等機構的運行過程，讓學生直觀了解大型風力發(fā)電系統(tǒng)的運行過程。

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