一、產(chǎn)品概述
雙饋縮比風(fēng)力發(fā)電實驗系統(tǒng)采用雙饋發(fā)電機組,用于仿真模擬風(fēng)力發(fā)電機的工作過程,使用戶建立對風(fēng)力發(fā)電機整體的認識和工作原理的理解。模擬變速恒頻風(fēng)力發(fā)電機組的運行模式,包括模擬偏航、變槳距系統(tǒng),機組傳動系統(tǒng),制動系統(tǒng)等,具有以實驗為目的模擬機組待機、同步、并網(wǎng)、發(fā)電、脫網(wǎng)等分步運行控制??梢酝瓿纱蠊β孰p饋風(fēng)電機組的風(fēng)力機模擬和運行操作訓(xùn)練。

上圖為雙饋風(fēng)電模型及控制系統(tǒng)(僅限參考)1.1 系統(tǒng)功能
? 模擬真實風(fēng)力發(fā)電機的不同風(fēng)速下發(fā)電狀態(tài)與運行狀態(tài);
? 模擬真實風(fēng)力發(fā)電機的啟動、停止、運行及并網(wǎng)過程;
? 模擬真實風(fēng)力發(fā)電機與電網(wǎng)、分布式電源的互動運行、自啟動/停機運行;
? 模擬真實風(fēng)力發(fā)電機的主控系統(tǒng),支持遠控/就地啟停、參數(shù)等操作;
? 測量系統(tǒng)的關(guān)鍵電氣參數(shù),實時記錄和圖形顯示關(guān)鍵電氣參數(shù),支持離線數(shù)據(jù)分析;
? 包含并網(wǎng)開關(guān),可實現(xiàn)空載并網(wǎng);
? 支持變流器網(wǎng)側(cè)有功、無功功率解耦控制;
二、產(chǎn)品特點
1) 模擬真實風(fēng)力發(fā)電機的啟動、并網(wǎng)、正常運行、超速、能量轉(zhuǎn)換和停機過程,具備模擬機組變速調(diào)節(jié)能力,有功、無功的調(diào)節(jié)能力;
2) 風(fēng)速模型不僅可設(shè)定典型幾種風(fēng)速曲線,支持導(dǎo)入實際測量得到的風(fēng)速―時間數(shù)據(jù);
3) FaceView實驗主控軟件執(zhí)行機組運行狀態(tài)流程控制和數(shù)據(jù)記錄、顯示、系統(tǒng)監(jiān)控等功能;
4) 實現(xiàn)風(fēng)速和風(fēng)力機模擬,機組并網(wǎng)控制,機組最大功率運行控制,機組恒速運行,機組限功率運行,機組低電壓穿越,機組脫網(wǎng)控制等控制功能;
5) 背靠背變流器可實現(xiàn)直流側(cè)電壓的初始狀態(tài)進行設(shè)定,實現(xiàn)單位功率因數(shù)并網(wǎng),實現(xiàn)風(fēng)力發(fā)電機在故障條件下不脫網(wǎng)運行,低電壓穿越的功能,支持風(fēng)機的低電壓穿越實驗;
6) 軟件分析風(fēng)力發(fā)電的數(shù)據(jù)與運行特性,能夠顯示異常時的故障原因;
7) RS485接口,提供開放式MODBUS規(guī)約接入監(jiān)控系統(tǒng);
8) 完善的保護功能,包括過電壓保護、過電流保護、過溫保護、超速保護、短路保護,可以實現(xiàn)低電壓穿越以及外接電源電壓不穩(wěn)定時保護實驗;
注:帶醒目的危險標(biāo)識,如:有電危險、運行時請勿打開、嚴謹帶電操作等。

雙饋實驗系統(tǒng)結(jié)構(gòu)圖
二、系統(tǒng)運行技術(shù)參數(shù)
2.1 工作條件
? 輸入電壓:三相四線~380V±10% 50Hz
? 裝置容量:≤5.0kW
? 海拔:0~2000m;
? 環(huán)境溫度:-10℃~+50℃;
? 環(huán)境相對濕度: 10~90%(25℃);
? 大氣壓力范圍:1個標(biāo)準大氣壓范圍;室內(nèi)安裝;
? 平臺必須水平安裝;
? 設(shè)備正常使用年限:≥20年;
? 環(huán)境要求:環(huán)境通風(fēng)良好,不含易燃、腐蝕性氣體;
2.2 實驗平臺的基本尺寸:
? 主控柜:800×800×2000;(長×深×高,mm)
? 監(jiān)控柜:800×800×2000;(長×深×高,mm)
? 風(fēng)力發(fā)電機倉:2500×1500×1500;(長×寬×高,mm)
? 設(shè)備總重量:控制柜約400KG×2臺;模擬機倉重約≤2.5(噸)
注:實驗平臺分兩排布置或單排橫向布置,預(yù)計占地面積 5m×4m
2.3 定制雙饋變流器系統(tǒng)
風(fēng)電變流器包括雙饋風(fēng)機變流器、全功率變流器和PWM整流器,均為我司自主研發(fā),根據(jù)高校和研究所客戶要求定制開發(fā),具有功能完善、產(chǎn)品可靠、開放性強、保護嚴格等特點。

雙饋風(fēng)電機控制柜圖及變流器內(nèi)部圖模擬風(fēng)力發(fā)電系統(tǒng)的變流器由AC-DC-AC PWM變換器來實現(xiàn),前級交流輸入可選接入交流/直流電網(wǎng),根據(jù)設(shè)定的風(fēng)速,將相應(yīng)能量注入到直流母線上,后級交流輸出接交流母線,將輸入的能量注入到配電/微電網(wǎng)。該變流器為定制產(chǎn)品,根據(jù)用戶的要求設(shè)計,功能特點如下:
? 機側(cè)矢量控制,網(wǎng)側(cè)矢量解耦P/Q控制;
? 電網(wǎng)電壓在-3%~+7%范圍內(nèi)波動時能正常運行;
? 并網(wǎng)滿載電流總諧波畸變率5%以下;
? 過流/過壓/過溫保護,分硬件保護和軟件保護;
? 具備低電壓穿越功能;
? 提供直流側(cè)外接其他電氣設(shè)備的接口;
? 支持電網(wǎng)不平衡度小于 10%時正常發(fā)電運行;
? 支持較寬的運行速度范圍:700-2000RPM;
5.0 kW背靠背變流器主要指標(biāo)
項目指標(biāo) | 參數(shù)特性 | 項目指標(biāo) | 參數(shù)特性 |
變流器拓撲結(jié)構(gòu) | 雙級背靠背 | 后級控制方式 | 穩(wěn)定直流電壓 |
額定流功率 | 5.0kW | 后級功率因數(shù) | >0.99 |
額定交流電流 | 15A | 直流母線電壓 | 600V |
額定交流電壓 | 380V | 最大直流電流 | 22A |
額定電網(wǎng)頻率 | 50Hz | 電流總諧波畸變率(THD) | <3%(額定功率) |
允許電網(wǎng)頻率 | 48~50.5Hz | 最大效率 | 95% |
前級控制方式 | 功率控制 | 待機狀態(tài)功耗 | <40W |
前級功率因數(shù) | >0.99 | 冷卻方式 | 強迫風(fēng)冷 |
防護等級 | IP21 | 標(biāo)準通訊方式 | RS485 |
2.4 設(shè)備主要配置參數(shù)
類別 | 功能描述 | 規(guī)格參數(shù) |
整機參數(shù) | 按照雙饋風(fēng)力發(fā)電機組機械結(jié)構(gòu)進行模擬,具備主動拖動、并網(wǎng)發(fā)電功能。 | 形式:三支仿真葉片,上風(fēng)向,水平軸,全翼展電動變距,雙饋式 風(fēng)輪旋轉(zhuǎn)方向:順時針(從機頭方向看) 額定功率:5kW 風(fēng)輪轉(zhuǎn)速范圍:0-20rpm 機組運行溫度范圍:-100C—300C 環(huán)境相對濕度:≤95% 輪轂中心高度:1000mm 模型尺寸(長寬高):約 2.5x1.5x1.5m |
操作臺 | 操作臺功能包括:實驗過程中的各參數(shù)變化顯示、狀態(tài)顯示、能量轉(zhuǎn)換的過程狀態(tài)顯示、外部風(fēng)速、風(fēng)向干擾設(shè)定。 | 防護等級:IP23 配備部件:西門子1200 主機控制器 電源:220VAC 和UPS,24VDC |
電氣部分 | 驅(qū)動變頻器 | 容量等級 | 5.5KW |
電壓等級 | 380V |
電機類型 | 異步/永磁同步電動機 |
調(diào)速范圍 | 0-2000RPM |
控制方式 | 有PG矢量控制,弱磁控制 |
接口類型 | RS485 |
控制環(huán)路 | 速度閉環(huán),力矩閉環(huán) |
精度 | 電壓、電流、轉(zhuǎn)速、位置、轉(zhuǎn)矩的信號測量 |
定制變流器 | 功率等級 | 5.5KW |
電壓等級 | 380V |
功率拓撲 | 二電平背靠背 |
外形尺寸 | (寬×深×高,mm)800×600×1600 |
拖動電動機 | 額定功率 | 7.5KW |
額定轉(zhuǎn)速 | 1460RPM |
同步轉(zhuǎn)速 | 1800RPM |
額定電壓 | 380V |
功率因數(shù) | 0.9 |
安裝方式 | IMB3 |
防護等級 | IP21 |
噪聲等級 | 85dB |
工作制 | S1 |
編碼器 | 2000線 |
發(fā)電機 | 類 型 | 雙饋發(fā)電機 |
額定功率 | 5.5kW |
額定電壓 | 380V |
額定頻率 | 50Hz |
額定轉(zhuǎn)速 | 1500rpm |
轉(zhuǎn)速范圍 | 0-2000rpm |
絕緣等級 | F級 |
定子電流 | 7.2A |
轉(zhuǎn)子電流 | 2.95A |
極數(shù) | 4 |
轉(zhuǎn)速 | 同步轉(zhuǎn)速:1500rpm |
最大轉(zhuǎn)速:1800rpm |
絕緣等級 | F級 |
冷卻方式 | IC411 |
安裝方式 | IMB3 |
噪聲等級 | 85dB |
工作制 | S1 |
編碼器 | 線性驅(qū)動輸出 2000 |
轉(zhuǎn)子接法 | Y |
轉(zhuǎn)子電壓 | 1086V |
機械整機部分 | 輪轂 | 輪轂采用球形結(jié)構(gòu),通過法蘭與主軸聯(lián)接,通過變槳軸承與葉片連接。 | 技術(shù)參數(shù): 結(jié)構(gòu)型式:球狀空心,三個法蘭面與三個葉片相連接 |
電驅(qū)動 獨立變 槳系統(tǒng) | 變槳距機構(gòu)采用電動變槳、獨立變槳,當(dāng)風(fēng)速達到啟動風(fēng)速時,變槳距機構(gòu)將葉片沿長軸旋轉(zhuǎn)到升力最佳狀態(tài),使風(fēng)輪達到最大捕獲效率;當(dāng)風(fēng)速達到額定風(fēng)速之上時,為了限制功率輸出,變槳距機構(gòu)向葉片向順槳方向逐漸旋轉(zhuǎn),降低風(fēng)輪氣動效率,恒定功率輸出。獨立變槳可以對槳距角進行微調(diào)提高發(fā)電量。 | 技術(shù)參數(shù): 形式:內(nèi)齒圈嚙合驅(qū)動 變槳變距軸承:回轉(zhuǎn)支承 變槳調(diào)節(jié)方式:單獨驅(qū)動變槳速度: 1-12°/s 變槳角度:-5°-95° 控制檢測系統(tǒng):變槳角度傳感器 |
主動偏 航系統(tǒng) | 偏航系統(tǒng)由偏航軸承、偏航電機、偏航減速器、偏航剎車機構(gòu)組成。可實現(xiàn)偏航對風(fēng)、自動解纜等功能。機組通過風(fēng)向傳感元件測出實際風(fēng)向,偏航電機經(jīng)過減速器降速,通過減速器端部小齒輪驅(qū)動偏航軸承的外齒圈轉(zhuǎn)動,實現(xiàn)偏航對風(fēng),從而使機組獲得高的發(fā)電量,而且還可以最大程度地減少由于斜風(fēng)給機組帶來的負載影響。機組帶有解繞傳感器,可自動解纜和自動剎車。 | 技術(shù)參數(shù): 形式:電機驅(qū)動主動式模擬電機數(shù)目:2 臺 偏航軸承:球軸承 偏航剎車:制動電機,模擬剎車鉗。 偏航速率:1rpm 對風(fēng)敏感度:±10° 對風(fēng)精度:±15° |
機艙演示控制柜 | 主要是演示實際機組運行時,機艙控制柜的位置。 | 技術(shù)參數(shù): 顯示部分運行狀態(tài)端子走線 |
塔筒、底盤 | 機艙底盤的作用是為上述系統(tǒng)和裝置提供支撐。 | 技術(shù)參數(shù): 高度:約 900mm 塔筒直徑:900 mm 底座直徑:2000 mm 底盤材料:焊接結(jié)構(gòu) |
疏雷布線 | 通過滑環(huán)或者碳刷,把葉片根部的接閃器,接入機艙的等電位帶上。防止雷電從一個區(qū)域傳導(dǎo)至另一個區(qū)域。 | 技術(shù)參數(shù): 線徑:16mm2 碳刷截面積:30mm*60mm |
傳感器 | 風(fēng)速、風(fēng)向傳感器;轉(zhuǎn)速傳感器等 | 技術(shù)參數(shù): 轉(zhuǎn)速傳感器類型:接近開關(guān)式 風(fēng)速、風(fēng)向傳感器類型:機械式 |
機艙 模擬柜 | 功能為模擬整機運行的機艙柜,顯示運行狀態(tài)。 | 技術(shù)參數(shù): 防護等級:IP23 配備部件:端子連接、風(fēng)速、風(fēng)向 驅(qū)動模塊電源:380VAC,220VAC 和 UPS,24VDC 面板顯示:運行狀態(tài),急停按鈕 |
2.5主控柜
主控柜包括英威騰 GD-35 變頻器、工控機及其它電氣元件。
序號 | 項目 | 參數(shù) |
1 | 規(guī)格型號 | 非標(biāo)定制 |
2 | 表面處理 | 脫脂、酸洗、磷化、烤漆顏色:RAL7035 |
3 | 外觀要求 | 外形美觀,工藝精湛,尺寸精密 |
4 | 材質(zhì)要求 | 板材厚度為1.2-2.0mm,其中裝飾件1.2mm,連接件1.5mm,承重部件2.0mm。 |
5 | 臺面特點 | 采用優(yōu)質(zhì)防火板 |
6 | 板卡 | MOXA CP114 串口卡 |
2.5.1 工控機
系統(tǒng)配置高性能工控機一臺,具有上位機控制功能,預(yù)留通訊接口:RS485 Modbus_RTU規(guī)約。
序號 | 項目 | 參數(shù) |
1 | 操作系統(tǒng) | Windows 7 32bit(32位簡體中文版) |
2 | 處理器 | E5300雙核2.6 |
3 | 硬盤 | 1TB |
4 | 主板 | AIMB-769VG |
5 | 機架 | 19英寸全鋼4U機架 |
6 | 顯示器 | 19寸液晶顯示器一臺(單獨配置) |

2.5.2 驅(qū)動變頻器
選用英威騰GD35系列高性能變頻器作為電機驅(qū)動,該驅(qū)動變頻器參數(shù)如下表所示:
序號 | 參數(shù) | 參數(shù)值 |
1 | 輸入電壓 | AC 3PH 380V(-15%)~440V(+10%) |
2 | 輸入電流 | 25A |
3 | 頻率(Hz) | 輸入頻率:50Hz 允許范圍47.5~51.5Hz |
4 | 輸出電壓(V) | 0~輸入電壓 |
5 | 輸出電流(A) | 18.5A |
6 | 輸出功率(kW) | 7.5kW |
7 | 輸出頻率 | 0~150Hz |
8 | 控制方式 | PG矢量控制 |
9 | 電機類型 | 異步電機 |
10 | 速度控制精度 | ±0.2% |
11 | 速度波動 | ± 0.3% |
12 | 轉(zhuǎn)矩響應(yīng) | <20ms |
13 | 轉(zhuǎn)矩控制精度 | 10% |
14 | 起動轉(zhuǎn)矩 | 異步機:2.5 Hz/150%(PG矢量控制) |
15 | 過載能力 | 150%額定電流1 分鐘,180%額定電流10秒,200%額定電流1秒 |
16 | 頻率設(shè)定方式 | 外部通訊設(shè)定(可以依照程序修改) |
17 | 自動電壓調(diào)整功能 | 當(dāng)電網(wǎng)電壓變化時,能自動保持輸出電壓恒定 |
18 | 故障保護功能 | 過流、過壓、欠壓、過溫、缺相、過載等保護功能 |
19 | 轉(zhuǎn)速追蹤再起動功能 | 實現(xiàn)對旋轉(zhuǎn)中的電機的無沖擊平滑起動 |
20 | 端子模擬量輸入分辯率 | 不大于20mV |
21 | 端子開關(guān)量輸入分辯率 | 不大于2ms |
22 | IO | 模擬輸入:2 路(AI1、AI2)0~10V/0~20mA,1路(AI3)-10~10V 模擬輸出:2 路(AO1、AO2)0~10V /0~20mA 數(shù)字輸入:8 路普通輸入,最大頻率1kHz,內(nèi)部阻抗:3.3kΩ;1路高速輸入,最大頻率20kHz 數(shù)字輸出:1 路高速脈沖輸出,最大頻率20kHz;1路Y 端子開路集電極輸出 繼電器輸出:兩路可編程繼電器輸出,觸點容量:3A/AC250V,1A/DC30V |
23 | EMC 濾波器 | 內(nèi)置C3 濾波器:滿足IEC61800-3 C3 等級要求 |
24 | 制動方式 | 電阻制動 |
25 | 運行環(huán)境溫度 | -5~40℃,40℃以上降額使用 |
26 | 平均無故障時間 | 2 年(25度環(huán)境溫度) |
27 | 防護等級 | IP20 |
28 | 冷卻方式 | 強制風(fēng)冷 |
2.5.3 PhaseView主控軟件
PhaseView實驗主控軟件具有風(fēng)速特性模擬和風(fēng)機主控功能,能模擬幾種典型風(fēng)速如:微風(fēng)、陣風(fēng)、持續(xù)大風(fēng)、持續(xù)中速風(fēng)、或四種風(fēng)速合成特性。用戶可以自由定制風(fēng)力機特性,選配可以導(dǎo)入實際的測風(fēng)儀數(shù)據(jù)。主控功能實現(xiàn)機組并網(wǎng)控制,恒速運行,限功率運行,降功率運行,機組脫網(wǎng)控制。
PhaseView監(jiān)測以下參量:
? 風(fēng)速、風(fēng)輪轉(zhuǎn)速
? 驅(qū)動電機轉(zhuǎn)子速度、電流、電壓、功率
? 發(fā)電機轉(zhuǎn)子速度、電流、電壓、功率
? 變流器直流電壓
? 網(wǎng)側(cè)變流器輸出電壓、電流、功率
? 電網(wǎng)電壓、電流

2.5.4雙饋變流器柜
? 主電路采用美國TI公司生產(chǎn)的DSP芯片、進口IGBT模塊、驅(qū)動保護為進口機芯,控制電路安全可靠;
? 采用SVPWM脈寬調(diào)制技術(shù),純凈正弦波輸出,自動與電網(wǎng)同步跟蹤,功率因數(shù)接近1,電流諧波含量低,對公共電網(wǎng)無污染,無沖擊;
? 逆變并網(wǎng)電流閉環(huán)控制,可控可調(diào);
? 直流電壓范圍寬,適應(yīng)不同場合需求;
? 具有全方位的電源保護方案和完善的自我檢測和保護功能。在出現(xiàn)系統(tǒng)故障時將停止并網(wǎng)逆變;
? 電路結(jié)構(gòu)緊湊、最大效率94%;
? RS485通訊,上位機監(jiān)控,實現(xiàn)遠程數(shù)據(jù)采集和監(jiān)視;
項目 | 參數(shù) |
網(wǎng)側(cè)變流器電壓范圍 | 3AC 380V±7% |
網(wǎng)側(cè)變流器頻率范圍 | 50Hz ±0.5Hz |
網(wǎng)側(cè)變流器容量 | 5kW |
網(wǎng)側(cè)變流器額定電流 | 8.4A |
諧波畸變率 | ≤10%(額定,線性負載) |
機側(cè)變流器額定電壓 | 380VAC±7% |
機側(cè)變流器頻率 | 0-100Hz |
機側(cè)變流器容量 | 5kW |
機側(cè)變流器額定電流 | 8.4A |
網(wǎng)側(cè)/機側(cè)變流器效率 | 94%(額定功率工況) |
噪聲 | <85dB |
運行溫度 | -5至 +45°C |
低電壓穿越標(biāo)準 | MAX20%(PCC) 625ms 不停機 |
三、雙饋系統(tǒng)低電壓穿越與實驗
3.1 電網(wǎng)電壓跌落的危害對雙饋風(fēng)電機組來說:
? 出現(xiàn)的過電流會損壞電力電子器件;
? DC端過電壓,將威脅直流側(cè)元器件;
? 附加的轉(zhuǎn)矩、應(yīng)力過大則會損壞風(fēng)電機組的機械部件;
對電網(wǎng)來說:
? 引起電網(wǎng)頻率降低;
? 引起電網(wǎng)線壓降低;
? 引發(fā)聯(lián)鎖效應(yīng),導(dǎo)致大面積電網(wǎng)癱瘓。
3.2 低電壓穿越LVRT定義及意義
當(dāng)電網(wǎng)故障或擾動引起風(fēng)電場并網(wǎng)點的電壓跌落時,在電壓跌落的范圍內(nèi),風(fēng)電機組能夠不間斷并網(wǎng)運行。
它對系統(tǒng)由較為重要的意義:
? 風(fēng)機能夠不脫網(wǎng)持續(xù)運行;
? 能夠?qū)﹄娋W(wǎng)進行動態(tài)無功功率Q支撐;
? 有助于有功功率P恢復(fù);
3.3 國內(nèi)低電壓穿越標(biāo)準
對于低電壓穿越,要求如下圖所示,方案完全遵循此標(biāo)準:

低電壓穿越標(biāo)準
? 并網(wǎng)點電壓跌至20%額定電壓時,保證不脫網(wǎng)連續(xù)運行625ms ;
? 跌落后2s 內(nèi)恢復(fù)到額定電壓的90%時,不脫網(wǎng)連續(xù)運行。
? 無功支撐:響應(yīng)時間不大于75ms,持續(xù)時間不少于550ms ;無功電流滿足IT≥1.5×(0.9-UT)IN ,(0.2≤UT≤0.9)
? 有功恢復(fù):故障切除后以至少10%額定功率/秒的功率恢復(fù)到故障跌落前的功率;
3.4 低電壓穿越LVRT實驗方案介紹
主要為在變流器上添加Crowbar和Chopper電路,并在變流器中進行相應(yīng)控制:
? Crowbar:其響應(yīng)時間短,能夠保護變流器IGBT、吸收和衰減畸變電流和諧波電流
? Chopper:主要考慮單管吸收回路的設(shè)計,不同于Crowbar的投切工作方式,Chopper裝置在運行過程中會進行100Hz左右的斬波動作,大電流關(guān)斷時的尖峰很容易導(dǎo)致IGBT過壓實效。因此設(shè)計了RCD吸收回路和低感功率回路。

雙饋機組Crowbar

雙饋機組Chopper
其軟件部分邏輯如下:

雙饋機組LVRT軟件邏輯

低穿實驗波形1

低穿實驗波形2

低穿實驗波形3
四、雙饋系統(tǒng)實驗主控軟件
FaceView實驗主控軟件具有風(fēng)速特性模擬和風(fēng)機主控功能,能模擬幾種典型風(fēng)速如:微風(fēng)、陣風(fēng)、持續(xù)大風(fēng)、持續(xù)中速風(fēng)、或四種風(fēng)速合成特性。主控和風(fēng)機模擬的參數(shù)修改權(quán)限向用戶開放,用戶可以自由定制風(fēng)力機特性,選配接收實際的測風(fēng)儀數(shù)據(jù)。主控功能實現(xiàn)機組并網(wǎng)控制,恒速運行,限功率運行,降功率運行,低電壓穿越,機組脫網(wǎng)控制。
FaceView監(jiān)測以下參量:
? 風(fēng)速、風(fēng)輪轉(zhuǎn)速;
? 驅(qū)動電機轉(zhuǎn)子位置/速度、電流、電壓、功率、輸出轉(zhuǎn)矩;
? 發(fā)電機轉(zhuǎn)子位置/速度、電流、電壓、功率、輸出轉(zhuǎn)矩;
? 變流器直流電壓;
? 網(wǎng)側(cè)變流器輸出電壓、電流、功率;
? 電網(wǎng)電壓、電流、功率。

風(fēng)力發(fā)電模擬界面

曲線觀測界面

參數(shù)設(shè)定界面

低電壓實驗
五、開放雙饋風(fēng)電變流器系統(tǒng)(說明)
算法類的函數(shù)開放,用戶可以按照自己的算法修改、調(diào)用,如整流、逆變、電機控制的SVPWM和低電壓穿越算法。
開放內(nèi)容如下:
1) 雙饋變流器所有電路板硬件原理圖及BOM表(pdf版本):控制板,電源板,信號板,電容板;
2) 雙饋變流器柜電氣原理圖及BOM表(pdf版本);
3) 開放控制板的debug接口,客戶可以燒寫自己的程序;
4) 雙饋變流器通訊協(xié)議(RS485)(免費);
5) 雙饋變流器使用手冊(免費);
雙饋變流器軟件低電壓穿越算法、整流器SVPWM算法和電機控制SVPWM算法的工程源文件,包括程序主框架、硬件驅(qū)動功能、硬件配置功能、通訊功能、保護功能、編碼器功能、采樣功能、鎖相環(huán)功能、濾波函數(shù)等。低電壓穿越算法、整流器SVPWM算法和電機控制SVPWM算法用戶可以修改、調(diào)用。
雙饋風(fēng)電實驗系統(tǒng)現(xiàn)場圖如下:

縮比模型外觀圖 (僅供參考)
六、配套教學(xué)資源
A、在線教育課程開放平臺(具有軟件著作權(quán),配1個登錄帳號):
1)本系統(tǒng)是互通教學(xué)多元化管理平臺,將用戶傳統(tǒng)的各個平臺系統(tǒng)實施整合,集中互通管理,解決多平臺、多賬號難以管理、數(shù)據(jù)庫分散無法集中統(tǒng)計等問題。系統(tǒng)包含了:在線教務(wù)管理系統(tǒng)、在線課程資源管理平臺、在線習(xí)題庫平臺、在線考試考核平臺、線上視頻課程管理平臺及線上虛擬仿真教學(xué)管理平臺,真正意義的一站互通數(shù)據(jù)集中統(tǒng)計!
2)課程資源:多個微課視頻實拍采集教學(xué)視頻素材,后期影視包裝,片頭10秒左右,片尾5秒左右,視頻尺寸不低于1920*1080,視頻格式MP4、FLV等;多個虛擬仿真內(nèi)容采用unity引擎開發(fā),在pc端win系統(tǒng)上運行(win7、win8、win10,注不包含win xp)軟件。
3)為了教學(xué)的統(tǒng)一性要求在線教育平臺與實訓(xùn)裝置是同一個生產(chǎn)商!
4)微課內(nèi)容不少于20課時.
B、新能源系統(tǒng)教學(xué)軟件(要求具有軟件著作權(quán))
一、多媒體教學(xué)軟件概述
1、通過該軟件可以系統(tǒng)性學(xué)習(xí)太陽能光伏硅材料、電池片、光伏組件、光伏組件附屬材料、光伏應(yīng)用產(chǎn)品等全部系列光伏知識內(nèi)容。
2、配備文字與動畫展示并介紹從原材料至成品包括中間環(huán)節(jié)加工工藝等與使用方法。
3、多媒體系統(tǒng)自帶語音講解,圖、文、聲并茂展示講解、與系統(tǒng)所述文字同步播放,幫助教師對光伏發(fā)電課程教案的快速編寫,提高學(xué)生對新能源專業(yè)知識快速掌握和快速學(xué)習(xí)。
4、多媒體軟件組成
(1)太陽能光伏硅材料講解與展示系統(tǒng)
主要功能
1、可以展示各種太陽能光伏電池使用的硅材料實物;
2、配備文字與動畫展示各種材料的生產(chǎn)工藝與使用方法
3、目錄(約11課時)
? 光伏硅產(chǎn)品基本情況介紹
? 硅單質(zhì)性質(zhì):包括硅的物理性質(zhì)、化學(xué)性質(zhì)、硅的分類與應(yīng)用
? 硅化合物性質(zhì):包括二氧化硅、一氧化硅、硅的鹵化物、三氯氫硅、硅烷等
? 硅的生長原理及定型
? 硅的提純方法:包括化學(xué)提純與物理提純方法
? 多晶硅的制備及其缺陷和雜質(zhì):包括冶金硅級制備、高純多晶硅制備、鑄造多晶硅制備
? 單晶硅的制備及其缺陷和雜質(zhì):包括單晶硅生長、單晶硅的雜質(zhì)與缺陷
? 單晶硅與多晶硅加工方法
? 硅薄膜材料:包括非晶硅薄膜材料、多晶硅薄膜材料
? 硅材料的測試與分析方法:包括導(dǎo)電型號測量、電阻率測量、少子壽命測量、霍爾系數(shù)的測定、遷移率的測量、化學(xué)性能分析、晶體結(jié)構(gòu)分析等
? 硅材料測試與分析依據(jù)標(biāo)準(GB標(biāo)準、UL標(biāo)準、IEC標(biāo)準、SEMI標(biāo)準)
(2)太陽能光伏電池片講解與展示系統(tǒng)
主要功能
1、可以展示各種太陽能光伏電池片;
2、配備文字與動畫展示各種電池片的生產(chǎn)工藝與使用方法
3、目錄(約9課時)
6) 太陽能電池片基本情況介紹
7) 太陽能電池片基本結(jié)構(gòu)分析
8) 太陽能電池片分類
9) 晶體硅太陽能電池片生產(chǎn)工藝:包括生產(chǎn)方法與生產(chǎn)設(shè)備介紹
10) 晶體硅太陽能電池片生產(chǎn)主要原材料
11) 太陽能電池片測試技術(shù)與方法:包括測試方法與測試設(shè)備介紹
12) 太陽能電池片測試依據(jù)標(biāo)準
(3)太陽能光伏組件講解與展示系統(tǒng)
1、可以展示各種太陽能光伏光伏組件;
2、配備文字與動畫展示各種光伏組件的生產(chǎn)工藝與使用方法
3、目錄(約10課時)
? 太陽能電池組件基本介紹
? 太陽能電池組件的分類及各種組件的優(yōu)缺點
? 太陽能電池組件的生產(chǎn)工藝介紹及相關(guān)設(shè)備
? 太陽電池組件的評定標(biāo)準
? 太陽能電池組件的測試方法與測試設(shè)備
? 太陽能電池組件的發(fā)展方向
(4)太陽能光伏組件附屬材料講解與展示系統(tǒng)
主要功能
1、可以展示各種太陽能光伏光伏組件附屬材料;
2、配備文字與動畫展示各種光伏組件附屬材料的生產(chǎn)工藝與使用方法
3、目錄(約7課時)
1) 太陽能組件附屬設(shè)施情況介紹
2) 太陽能組件對鋼化玻璃的具體要求
3) 太陽能組件對支架鋁型材的具體要求
4) 太陽能組件對EVA封膠的具體要求
5) 太陽能組件對TPT背板的具體要求
6) 太陽能組件附屬設(shè)施檢測方法
7) 太陽能組件附屬設(shè)施測試標(biāo)準
* 二、展示與講解內(nèi)容目錄(圖、文、聲并茂):
2.1 太陽能光伏應(yīng)用產(chǎn)品講解與展示系統(tǒng)(約5課時)
2.1.1 太陽能發(fā)電系統(tǒng):
2.1.2 家用太陽能發(fā)電機直流系統(tǒng)多媒體電視機
2.1.3 太陽能便攜電源:
2.1.4 太陽能殺蟲燈
2.1.5 太陽能警示燈
2.1.6 太陽能野營燈
2.2 太陽能光伏發(fā)電基本原理
2.3 太陽能光伏發(fā)電系統(tǒng)組成部分介紹
2.4 太陽能光伏發(fā)電系統(tǒng)設(shè)計方法
2.5 太陽能光伏電站施工建設(shè)方法
2.5.1、項目前期考察
2.5.2、項目建設(shè)前期資料及批復(fù)文件
第一階段:可研階段
第二階段:獲得省級/市級相關(guān)部門的批復(fù)文件
第三階段:獲得開工許可
2.5.3、項目施工圖設(shè)計
2.5.4、項目實施建設(shè)
2.5.5、帶電前的必備條件
2.6太陽能光伏并網(wǎng)電站介紹
2.6.1、光伏并網(wǎng)電站簡要描述
2.6.2、光伏并網(wǎng)電站設(shè)備組成
2.6.2、光伏并網(wǎng)電站設(shè)備功能
2.7 家用型太陽能電站建設(shè)方案
2.7.1、項目概述
2.7.2、方案設(shè)計 (附詳細方案設(shè)計)
(一)用戶負載信息
(二)系統(tǒng)方案設(shè)計
(三)效益計算:
2.8 逆變器基本原理介紹
2.9 控制器基本原理介紹
主要作用:
在小型光伏系統(tǒng)中,用來保護蓄電池;在大中型系統(tǒng)中,起平衡光伏系統(tǒng)能量、保護蓄電池及整個系統(tǒng)正常運行等;
光伏控制器應(yīng)具有以下功能:
①防止蓄電池過充電和過放電,延長蓄電池壽命;
②防 止太陽能電池板或電池方陣、蓄電池極性接反;
③防止負載、控制器、逆變器和其他設(shè)備內(nèi) 部短路;
④具有防雷擊引起的擊穿保護;
⑤具有溫度補償?shù)墓δ?br style="padding: 0px; margin: 0px;"/>⑥顯示光伏發(fā)電系統(tǒng)的 各種工作狀態(tài),包括:蓄電池(組)電壓、負載狀態(tài)、電池方陣工作狀態(tài)、輔助電源狀態(tài)、 環(huán)境溫度狀態(tài)、故障報警等。
? 光伏控制器按電路方式的不同,可分為并聯(lián)型、串聯(lián)型、脈寬調(diào)制型、多路控制型等;
? 按組件輸入功率分:小功率型、 中功率型、大功率型及專用控制器(如草坪燈控制器)等;
光伏控制器性能特點:
1.小功率光伏控制器
? 控制器的主要開關(guān)器件;
? 運用脈沖寬度調(diào)制(PWM)控制技術(shù);
? 具有單路、雙路負載輸出和多種工作模式;
? 具有多種保護功能;
? 系統(tǒng)工作狀況、蓄電池的剩余電量等的變化;
? 具有溫度補償功能
2、中功率光伏控制器
? 負載電流大于15A的控制器為中功率控制器。
? 系統(tǒng)狀態(tài)顯示;
? 可編程設(shè)定負載的控制方式;
? 多種保護功能;
? 浮充電壓的溫度補償功能;
? 具有快速充電功能;
? 普通充放電工作模式、光控開/關(guān)、光控開/時控關(guān)工作模式
3、大功率光伏控制器
? 大功率光伏控制器采用微電腦芯片控制系統(tǒng),控制功能更強,可實現(xiàn)復(fù)雜過程控制。
光伏控制器主要技術(shù)參數(shù):
系統(tǒng)電壓、最大充電電流、太陽電池方陣輸入路數(shù)、電路自身損耗、充滿斷開或過壓關(guān)斷電壓(HVD) 、欠壓斷開或欠壓關(guān)斷電壓(LVD)、蓄電池充電浮充電壓、溫度補償、使用或工作環(huán)境溫度范圍、其他保護功能
控制器的額定負載電流:
即控制器輸出到直流負載或逆變器的直流輸出電流。該數(shù)據(jù)要滿足負載或逆變器的 輸入要求。
C、實驗室智慧用電安全控制系統(tǒng)1套
智能電源管理系統(tǒng)具有過溫、短路、過流、過壓、欠壓、失壓、功率限定7大保護功能;電源具有一鍵鎖定功能,處理故障時,防止漏電保護器合閘,造成觸電危險;電源具有故障鎖定功能,發(fā)生故障導(dǎo)致跳閘時,不能人為上電,只能通過遠程清除故障后,才能上電成功;能通過無線4G和有線以太網(wǎng)與手機APP和PC端云平臺通訊,沒有網(wǎng)絡(luò)的情況下,教室整套智能電源管理系統(tǒng)可離線獨立運行。
1、智能終端:智能電源管理系統(tǒng)以32位ARM為核心,采用4.3寸彩色觸摸屏為人機交互界面,實時監(jiān)控設(shè)備運行情況,提供Zigbee、CAN等多種通信模式,具備語音播報功能。能實時監(jiān)測三相電壓、電流、功率,功率因數(shù)、頻率、電能等參數(shù),液晶觸摸屏監(jiān)測數(shù)值。能監(jiān)控實驗室電源的故障類型和故障次數(shù);設(shè)備時間管理包含年月日時間的顯示;用戶通過刷卡方式請求開啟設(shè)備,PC端進行授權(quán)之后,設(shè)備可啟動使用,PC端可分時預(yù)約設(shè)備的啟動和停止!
2、手機APP:用電狀態(tài)界面實時顯示當(dāng)前電壓、電流、有無功功率、電能、設(shè)備溫度、漏電電流值等;用電數(shù)據(jù)界面能智能查找近2年用電數(shù)據(jù),設(shè)置界面能設(shè)置限定電能值、負載值、設(shè)備超溫值、過欠壓值、過欠壓恢復(fù)時間值等。后臺查看報警日志、操作日志、故障日志等。控制:可在微信小程序中遠程控制智能開關(guān)的通斷。
3、PC端軟件:每個設(shè)備狀態(tài)信息顯示,具有多個子界面,具有故障分析,用電能效分析、集中管理、個人中心資料管理、用戶報警定位跟蹤與信息統(tǒng)計;具有管理員信息修改與權(quán)限管理等功能??梢绘I開啟和關(guān)閉所有設(shè)備,可單獨控制每臺設(shè)備的開關(guān)!
4、后臺系統(tǒng):包含賬號管理、設(shè)備管理、報修管理、用戶管理,設(shè)備管理:①、包含監(jiān)控管理:實時視頻監(jiān)控每個教室,可一鍵預(yù)覽所有設(shè)備的在線和運行情況,分析設(shè)備使用率及運行時間?、?、包含設(shè)備節(jié)點:可顯示設(shè)備所在位置、編碼名稱、掛載情況、用戶編輯、用戶查詢等。
5、報修管理:用戶可進行遠程報修,反應(yīng)設(shè)備故障信息,編輯報修情況,后臺可進行遠程維護,及時跟進,以有效解決用戶設(shè)備維護。
6、用戶管理:可連通手機號,對賬戶進行一對一的安全加密,實名認證,防止賬戶泄密、防盜,現(xiàn)場數(shù)據(jù)連接云平臺后臺數(shù)據(jù)庫管理。
七、可開設(shè)實驗及科研教學(xué)內(nèi)容
1) 自然風(fēng)模擬實驗
2) 低電壓穿越實驗
3) 低電壓穿越算法研究
4) 并網(wǎng)過程及連續(xù)實驗
5) 亞同步速、超同步速運行控制實驗
6) 空載、并網(wǎng)、脫網(wǎng)運轉(zhuǎn)實驗
7) 風(fēng)力發(fā)電并網(wǎng)功率因素調(diào)節(jié)
8) 三相交流變頻輸出實驗
9) 自動、手動偏航實驗
10) 模擬變槳控制實驗
實驗項目表
編號 | 名稱 | 學(xué)生人數(shù) | 類型 |
1 | 異步電機空載實驗 | 每套機組3~5人 | 設(shè)計型 |
2 | 異步電機負載實驗 | 每套機組3~5人 | 設(shè)計型 |
3 | 雙饋感應(yīng)電機空載實驗 | 每套機組3~5人 | 設(shè)計型 |
4 | 雙饋感應(yīng)電機負載實驗 | 每套機組3~5人 | 設(shè)計型 |
5 | 風(fēng)力發(fā)電機啟動并網(wǎng)實驗 | 每套機組5~8人 | 設(shè)計型 |
6 | 風(fēng)力發(fā)電機正常停機實驗 | 每套機組5~8人 | 設(shè)計型 |
7 | 風(fēng)力發(fā)電機異常停機 | 每套機組5~8人 | 設(shè)計型 |
8 | 風(fēng)力發(fā)電機正常運行實驗 | 每套機組5~8人 | 設(shè)計型 |
9 | 風(fēng)力發(fā)電機脫網(wǎng)保護實驗 | 每套機組5~8人 | 設(shè)計型 |