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大型变速恒频双馈风力发电仿真实训装置,永磁同步风力发电实训台

1.大型双馈风力发电系统

1.1整体方案

（1）动力控制系统, 用来模拟自然风通过叶桨产生的转动力矩输入到发电机的机械转矩，为系统发电提供原动力。它由电动机、调速系统和控制系统构成。

（2）变速恒频双馈风力发电机的励磁控制系统, 控制双向可控逆变器使发电机变速恒频运行。它由双馈风力发电机, 双向可控逆变器和控制软件系统等构成。

（3）风力发电的主控系统, 对整个风力发电系统进行统一监控、管理和安全控制。主要包括监控主机和监控软件、主控系统、多功能测控仪表、模拟风系统、风力发电安全系统及各类测量仪器仪表等。

风机实验系统包含变桨、主控、主轴、齿轮箱、发电机、双向可控逆变控制器、备用电源、风速模拟等，用于模拟实际风机运行状态，测试相关硬件和软件系统，分析风机离、并网发电系统的控制算法。

风机实验系统电控部分包含主控系统、变桨系统、测试系统、逆变并网控制系统、监控系统等。

主控系统用于连接风速风向传感器、震动传感器、位置传感器、测量、安全链、监控系统等，控制风速方向、偏航、变桨等信息。

变桨系统主要是用于控制三个桨叶的独立转动，模拟风机叶桨根据风速及风向变化情况完成变桨控制算法，实现变桨控制。

风机主控实验系统特点：

1.先进性，满足目前最主流的兆瓦级变速恒频风机控制系统的要求；

2.开放性，无论是 PLC 还是计算机均可自主编程，满足学生学习的要求；

3.适应性，可满足不同功率、不同类型的风机测试和模拟；

模拟风发生系统

本实验系统包括一套测试系统，由PLC、变频器、工控机等组成，主要用于控制模拟风发生器的风速和风向，模拟实际运行的风速环境，其功能如下：

内部保存多种风速曲线，包括微风、阵风、大风、飓风等，包含风速变化趋势曲线，可方便的模拟实际的风况；

通过变频器控制，控制不同风速；

显示屏可以显示主控系统、变桨系统、偏航系统和测试系统的参数，并能方便控制；

测试系统通过对不同风速的控制，来测试不同风况下的风力发电机运行状态。

技术参数

1、水平轴永磁同步风力发电机

输出（整流）电压：＞ +12V

叶片旋转直径：1.2m

叶片数量：3个

启动风速：1m/s
切入风速：1.5m/s
安全风速：25 m/s

2、轴流通风机

    电压：380V（由变频器控制）

功率：0.37Kw

轴流风机支架

轴流风机框罩

3、侧风偏航机械传动机构

    尾翼偏航角度：0~90°

4、蓄电池容量：12V/7AH * 2

5、风力控制器

   额定输出电压、电流：12V/10A;

   蓄电池过充保护：14.40±0.2V，恢复13.8±0.2V

   蓄电池过放保护：10.80±0.2V，恢复12.5±0.2V

   单路直流输出：有多种输出控制方式可供选择

6、离网逆变器：额定输入电压：10~15V

额定输出电压：AC220V±10%，50Hz±3Hz；DC5V额定输出功率：300W

保护功能：过载、过压、短路、低压、高温、反接

7、并网逆变器：最大输入电压：DC 30.2V；输入电压范围：DC 10.5V～28V

标准电压范围：180V～260V

输出功率：200W；频率范围：45Hz～53Hz

反相保护，岛效应保护

8、直流稳压电源：输出电压：3V~32V；额定输出功率：60W

10、配置负载：直流负载

1、LED球泡灯：1W，12V；

2、风扇：5W,10-14V

交流负载

1、LED球泡灯：3W，220V；

2、交流感性负载：20W,220V

11、监控系统：10.2寸工业触摸屏

三、实验内容

1 永磁发电机的工作原理实训

2 发电机的功率—转速特性测试实训

3 风轮与发电机的最佳功率匹配测试实训

4 风力控制器工作原理实训

5 风力控制器的过充保护实训 　

6 风力控制器的过放保护实训

7 离网逆变器的工作原理实训

8 离网逆变器的欠压保护实训

9 离网逆变器的过压保护实训

10 离网逆变器负载实训

11 离网逆变器输出波形测试实训

12 离网逆变效率实训

13 离网风力发电实训

14 并网逆变器的工作原理

15 数显表的通讯设置

16、独立风力发电实验     

17、并网逆变器效率实验

18、孤岛效应实验

19、并网型逆变器工作原理实验